寒冷的天氣會給蒸汽或水輔助火炬帶來嚴重挑戰,導致結冰,威脅到安全和性能。火炬內部的冰堵塞會增加背壓並可能導致連接的設備超壓,而外部結冰可能會損害結構完整性並危及人員。
本指南概述了易受寒冷條件影響的關鍵設備以及降低風險的步驟。寒冷天氣,定義為導致火炬系統上或內部結冰的任何情況,當冰積聚到足以影響運行或穩定性時,就會成為一個問題。有關具體的作指南,請始終參閱製造商的手冊。
QS 型蒸汽輔助火炬
QS 型火炬噴嘴在噴嘴的排放周邊使用一圈蒸汽噴射器。在低蒸汽流速下,寒冷的天氣會增加蒸汽在到達火炬尖端時損失的熱能。這種熱量損失會導致管道內冷凝,並顯著降低從噴嘴排出的蒸汽的溫度,從而增加其從蒸汽噴嘴排出后結冰的傾向。安裝火炬噴嘴時需要滿足以下條件:
- 在控制閥下游的所有低點安裝蒸汽疏水閥。在設計火炬蒸汽控制閥下游的冷凝水疏集系統時,必須特別考慮。火炬蒸汽控制閥下游的壓力可以從設計壓力到大氣壓力不等。蒸汽疏水閥和冷凝水處理系統的設計必須能夠適應如此寬的管道壓力範圍。
- 將蒸汽管道從控制閥到火炬尖端絕緣。蒸汽管道的絕緣層應足以確保在蒸汽流量處於最低速率和最低環境溫度時,高品質的蒸汽到達火炬尖端。
可以採取的其他預防和反應措施包括:
- 對火炬尖端的蒸汽管道進行絕緣。這僅指火炬尖端蒸汽管道的垂直部分。由於火焰撞擊,對圓形歧管進行絕緣是不切實際的。 將
- 蒸汽控制閥放置在盡可能靠近火炬的位置。通過最小化控制閥和火炬尖端之間的距離,可以最大限度地減少最終減壓后蒸汽的熱量損失。
- 增加流向火炬的蒸汽流速。增加流向火炬的蒸汽流量將提高從蒸汽噴射器排出的蒸汽的溫度。注意:增加蒸汽流量可能需要使用或增加補充氣體,以保持符合法規要求。
- 在寒冷條件下,加熱的不凝性氣體(例如空氣或氮氣)流經蒸汽噴射器,以代替蒸汽。
中心蒸汽
中心蒸汽是注入火炬尖端主體的蒸汽。這種類型的蒸汽噴射可以出現在許多類型的蒸汽輔助火炬上。其目的是防止空氣滲入噴嘴,從而防止火炬尖端內部燃燒。在低燃料流速下,寒冷的天氣會導致中心蒸汽冷凝並在火炬尖端或煙囪的內部結冰。隨著冰的堆積,可用於氣體排放的出口區域會減少。在這種情況下,火炬尖端或煙囪有可能被冰完全堵塞,這使得所有排放到火炬的工藝裝置都面臨超壓的風險。即使火炬尖端部分堵塞,也會降低
火炬的水力,並導致在重大火炬事件期間出現超壓。安裝火炬噴嘴時需要滿足以下條件:
在控制閥下游的所有低點安裝蒸汽疏水閥。在設計火炬蒸汽控制閥下游的冷凝水疏集系統時,必須特別考慮。火炬蒸汽控制閥下游的壓力可以從設計壓力到大氣壓力不等。蒸汽疏水閥和冷凝水處理系統的設計必須能夠適應如此寬的管道壓力範圍。
將蒸汽管道從控制閥到火炬尖端進行絕緣。 蒸汽管道的絕緣應足以確保在蒸汽流量處於最低速率和最低環境溫度時,高品質的蒸汽到達火炬尖端。
可以採取的其他預防和反應措施包括:
- 將蒸汽控制閥放置在盡可能靠近火炬的位置。 通過最小化控制閥和火炬尖端之間的距離,可以最大限度地減少最終減壓后蒸汽的熱量損失。
- 在寒冷的天氣期間,可以關閉中心蒸汽。如果在這些期間擔心內部燃燒,則可以將吹掃氣體的量增加到火焰位於火炬尖端外部的程度。
- 在寒冷條件下,將不含氧氣(如氮氣)的加熱不凝性氣體 流過中央蒸汽噴射器,代替蒸汽。
SA/QS和HSA型蒸汽輔助火炬
SA/QS和HSA型火炬尖端在尖端的排放周邊使用蒸汽噴射器的上環,以及一個向下的蒸汽噴射器環,這些蒸汽噴射器排放到穿透火炬尖端體內的管道中。噴油器上環的處理方式應與上述 QS 型蒸汽輔助火炬相同。噴油器的下環通常配有一個消聲器,其中包括地板和排水管。在低蒸汽流速下,寒冷的天氣會增加蒸汽在到達火炬尖端時損失的熱能。這種熱量損失會導致管道內冷凝,並顯著降低從噴嘴排出的蒸汽的溫度,從而增加其從蒸汽噴嘴排出后結冰的傾向。在安裝火炬頭時,需要滿足以下條件:
- 在所有低點的控制閥下游安裝蒸汽疏水閥。在設計火炬蒸汽控制閥下游的冷凝水疏集系統時,必須特別考慮。火炬蒸汽控制閥下游的壓力可以從設計壓力到大氣壓力不等。蒸汽疏水閥和冷凝水處理系統的設計必須能夠適應如此寬的管道壓力範圍。
- 將蒸汽管道從控制閥到火炬尖端絕緣。蒸汽管道的絕緣層應足以確保在蒸汽流量處於最低速率和最低環境溫度時,高品質的蒸汽到達火炬尖端。
- 安裝消聲器排水管。
- 對消聲器排水管進行絕緣和熱跟蹤,直到並包括到消聲器地板的連接點。如果消聲器排水管結冰,液體可能會積聚在消聲器地板中。這種液體可能會凍結和溢出,在火炬尖端和堆棧的側面形成大冰層。
可以採取的其他預防和反應措施包括:
- 對消聲器地板的外表面進行熱跟蹤和絕緣。 如果凍雨或大雪很常見,則對消聲器地板的底部進行隔熱和伴熱有助於減少冰雪的堆積。
- 火炬尖端上 QS 蒸汽管道的絕緣。 這可以只包括火炬尖端 QS 管道的垂直部分,也可以包括圓形 QS 歧管。John Zink 不建議對下環歧管進行絕緣。該歧管通常位於消聲器底部附近。它提供了一個熱源,有助於保持消聲器地板不結冰。 將
- 蒸汽控制閥放置在盡可能靠近火炬的位置。通過最小化控制閥和火炬尖端之間的距離,可以最大限度地減少最終減壓后蒸汽的熱量損失。
- 我增加蒸汽流速到火炬。增加流向火炬的蒸汽流量將提高從蒸汽噴射器排出的蒸汽的溫度。
- 在寒冷條件下,加熱的不凝性氣體( 例如空氣或氮氣)流經蒸汽噴射器,以代替蒸汽。
XP 型蒸汽輔助火炬
XP 型火炬使用一個或多個蒸汽歧管將蒸汽注入一個或多個模組的底座。XP 喇叭口尖端有兩個主要變體:溫暖的天氣和寒冷的天氣。這裡只討論寒冷天氣變體。XP 有一個尖端排放裝置,可以去除積聚在喇叭口尖端主體內的任何液體。該噴嘴還有一個位於蒸汽噴射器下方的冷凝水收集盤,用於收集可能從 XP 模組滴落的冷凝水。在寒冷條件下,從 XP 模組底部滴下的水會結冰。此外,蒸汽可以進入火炬尖端的主體,在那裡它會冷凝並形成冰。安裝喇叭口尖端時需要滿足以下條件:
- 對喇叭口體的底部進行絕緣和熱跟蹤。這將防止在火炬尖端內結冰。
- 安裝喇叭口尖端排水管。
- 我對火炬尖端排水管進行研磨和熱跟蹤。 如果排水管結冰,液體會積聚在火炬體中,最終會沿著火炬煙囪流下。沿著火炬煙囪流下的液體可能會結冰並最終堵塞火炬煙囪。
- 對收集盤的底部進行絕緣和熱跟蹤。 這將確保收集盤不會成為 XP 模組滴落的冷凝水形成冰的錨點。
- 安裝集水盤排水管。
- 對收集盤排水管進行絕緣和熱跟蹤。 如果排水管結冰,液體會溢出收集盤。落下的液體可能會被風吹到火炬結構的其他部分並形成冰。
- 在控制閥下游的所有低點安裝蒸汽疏水閥。在設計火炬蒸汽控制閥下游的冷凝水疏集系統時,必須特別考慮。火炬蒸汽控制閥下游的壓力可以從設計壓力到大氣壓力不等。蒸汽疏水閥和冷凝水處理系統的設計必須能夠適應如此寬的管道壓力範圍。
- 將蒸汽管道從控制閥到火炬尖端絕緣。蒸汽管道的絕緣層應足以確保在蒸汽流量處於最低速率和最低環境溫度時,高品質的蒸汽到達火炬尖端。
可以採取的其他預防和反應措施包括:
- 對火炬尖端的蒸汽管道進行絕緣。 這可以包括火炬尖端蒸汽管道的垂直部分和圓形歧管。
- 將蒸汽控制閥放置在盡可能靠近火炬的位置。 通過最小化控制閥和火炬尖端之間的距離,可以最大限度地減少最終減壓后蒸汽的熱量損失。
- 增加流向火炬的蒸汽流速。 增加流向火炬的蒸汽流量將提高從蒸汽噴射器排出的蒸汽的溫度。
- 將加熱的不凝性氣體(如空氣或氮氣)流過蒸汽噴射器,以代替蒸汽。
關於火炬結構上結冰的說明 – 一旦結構上結冰,大多數作員都會嘗試糾正結冰的原因,但必須等待環境條件發生變化,以便冰自然融化。一名作員使用固定在起重機頂部的噴嘴噴灑環保的航空除冰液,以融化其結構中的冰。根據冰形成的位置,增加火炬火焰的大小和火焰的相關輻射可能是有益的。
分子密封
分子密封 (moleseal) 是一種減少吹掃的裝置,它使廢氣在方向上發生兩次 180° 變化。它配備了一個排水管,可以去除積聚在moleseal底部的任何液體。液體,尤其是水,可能通過以下幾種來源中的任何一種進入分子密封,包括:降雨、降雪、上環冷凝水噴霧、中心蒸汽冷凝、液體密封 夾帶和廢氣冷凝。必須可靠地排出此類液體,以防止凍結、關閉鼴鼠密封,從而關閉火炬煙囪。安裝Moleseal時需要滿足以下要求:
- 對從Moleseal的Moleseal 排水管(包括排水管連接)到下水道或火炬桶的排水管進行絕緣和熱跟蹤。(注意:將moleseal排油管連接到桶要求桶連接足夠低於桶液位,以防止繞過moleseal周圍的排氣氣體。如果moleseal引流管結冰,液體可能會積聚在moleseal中。這種液體可能會大大增加通過鼴鼠密封的壓力損失,並可能使火炬集管上的背壓超過設計極限。鼴鼠密封件內的積液可能會結冰並完全阻塞廢氣流動。
可以採取的其他預防和反應措施包括:
- 對鼴鼠密封 的底板以及從底部到檢查手孔的外筒進行絕緣和熱跟蹤。
- 通過moleseal排水管注入環保的除冰液。使用此選項時應小心,以避免將液體填充到會阻礙廢氣流動的程度。
- 通過中心蒸汽管線注入環保的除冰液 。
引燃
器引燃器是一種提供連續火焰作為火炬尖端點火源的裝置。該引燃器還增強了主火焰的穩定性。飛行員對於火炬的安全運行至關重要。雖然大多數飛行員在寒冷天氣中表現良好,但某些大氣條件和作場景可能會導致飛行員受到冷食的不利影響。
白霜是一種可以在比周圍空氣更冷的物體上形成的霜凍。由於混合器內部的壓力下降,引燃管的文丘里混合器可能會變得比周圍的空氣更冷。當環境溫度接近冰點且濕度較高時,通常會形成白霜。在這種情況下,霜凍會在引燃混合器中積聚,降低引燃管的穩定性,使其很容易熄滅。如果一個地方容易形成白霜,可以採取以下預防措施:
- 使用配備防白霜加熱器的飛行員。John Zink 提供的引燃器具有粘合到文丘里混合器的特殊加熱器。在可能形成白霜的情況下,這些加熱器提供足夠的熱量以防止霜凍的形成。
- John Zink 可以提供一台“Arctic Pilot”,回收一些 Pilot 燃燒產物,以防止燃料孔或文丘里管結冰。
燃氣燃燒會產生水作為燃燒產物。對於配備火焰前發電機的飛行員,其中一些水會凝結在飛行員的點火罩和點火管本身。在全年的正常引燃作期間,水通常會積聚在點火管路中。在寒冷的天氣里,這些水會結冰並堵塞點火線,從而阻止火焰前發生器的使用。可以採取以下預防措施:
- 向每個引燃點火管路中注入少量乾燥的儀錶空氣。通常,每條點火管 35 SCFH 足以防止水蒸氣沿著點火管遷移並冷凝。
燃氣的水分含量可以從零到顯著變化。在寒冷條件下,由於孔口中結冰,濕燃氣會導致燃料孔堵塞。一旦發生這種情況,融化冰並重新打開孔口就變得非常困難。可以採取的預防措施:
- 確保引燃燃氣源乾燥 ,露點遠低於該區域可能的最低環境溫度。
- John Zink 可以提供一台“Arctic Pilot”,回收一些 Pilot 燃燒產物,以防止燃料孔或文丘里管結冰。
口因結冰而部分關閉后可以採取的其他反應措施:
- 如果孔口受到限制,但仍流出一定量的燃料,則可以將可以融化冰的液體送入燃料輸送系統。這種方法會導致飛行員熄滅。一種可能的液體選擇是酒精或任何其他除冰液。一旦先導孔被清理乾淨,管道就會排空,然後引燃器重新點燃。除冰液的顯熱不能可靠,因為通過管道的低流速會導致液體在接近環境溫度下排出。因此,不建議將蒸汽作為此服務的流體。
結冰而導致孔口完全堵塞后可以採取的其他反應措施:
- 如果存在主火焰,流向火炬的廢物流量可以增加到主火焰的輻射,從而將足夠的熱量輸入到引燃元件中,從而導致冰融化。這種技術可能僅適用於位於堆疊下風側的飛行員。
- 如果不存在主火焰,則應採用主火焰點火的替代方法。一些選項包括:通過火焰前發生器發送火球、燃燒的箭和燃燒霰彈槍彈。
- 如果火炬可以封閉,則可以通過施加熱量(例如丙烷火炬或熱風槍)直接融化冰。
液體密封
液體密封是一種迫使廢氣在進入火炬煙囪之前通過一定高度的液體(通常是水)冒泡的裝置。這允許在擴口集管中保持正壓。液體是液體密封設計中固有的,無法避免。防止凍結對於防止火炬系統堵塞是必要的。以下是可以採取的預防措施:
- 對液體密封桶中將與水接觸的部分進行絕緣處理。
- 在滾筒的設計中包括一種向水中增加補充熱量的方法。 這可以是滾筒外部的蒸汽盤管、滾筒內部的蒸汽盤管、滾筒外部的伴熱、插入滾筒的電加熱器或將蒸汽直接注入液體的蒸汽噴射器。
- 在水中加入不易燃的防凍化合物。應注意,此類添加劑不會顯著改變液體的比重,或者如果密度發生顯著變化,則液體作水平會相應調整。任何添加劑的另一個問題是它對表面張力和粘度的影響。表面張力和粘度會影響氣泡的形成,因此會對液體密封性能產生重大影響。 對
- 撇渣器管道 (也稱為溢流)以及從滾筒到下水道的相關迴路密封進行絕緣和熱跟蹤。撇渣器用於去除可能積聚在水面上的液態碳氫化合物。一些作員將連續的水流入他們的液體密封件中,多餘的水通過撇渣器管道流出。如果此管道堵塞,液體密封可能會溢出。如果不去除液態碳氫化合物,在大批量釋放期間,碳氫化合物可能會從火炬尖端排出並導致灼熱的雨水。
關於排水管的說明 – 正確的排水作對於安全的火炬作至關重要,尤其是在冰凍條件下。應定期檢查排水管,以確保自由流動。如果來自排水管的流量比其正常流速顯著減少,請進行調查,因為這可能表明排水管或為排水管供水的設備堵塞。
火炬氣中含有水蒸氣 – 凍結水的一個主要問題是可能會部分或全部堵塞火炬煙囪/立管。水蒸氣的潛在來源包括潮濕的工廠氣體、留在分離桶底部的水(蒸發到火炬氣體中)和充滿水的密封桶。這種擔憂適用於任何類型的高位發作。加拿大至少有一個空氣輔助煙囪的例子,它的 24 英寸火炬煙囪被蒸發水中的冰堵塞和密封。
一種可能的緩解措施是在煙囪頂部附近(尖端下方)安裝一個噴嘴。管道向上輸送煙囪將向噴嘴供應甲醇。噴嘴將酒精引導到煙囪的壁上。目的是在寒冷天氣條件下定期將甲醇噴洒在電堆的內表面。甲醇會融化冰,有助於防止冰塊在煙囪壁上堆積。請注意,使用中心蒸汽噴嘴(如果存在)可能能夠完成相同的作 - 阻塞蒸汽,用甲醇填充管道,將甲醇流入尖端/堆棧,排空管道,然後將蒸汽重新投入使用。
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