飛行員是 Flair 的核心。如果沒有健康的飛行員,耀斑很容易變成通風口。當引燃燃料管道發生故障時,會顯著影響引燃性能,從而影響火炬性能。沒有人預料到在安裝引燃燃料管道的火炬時會出現故障,但它確實會發生。螺紋連接擰緊不充分、沒有雙螺母或其他防止鬆動的機構的法蘭、相鄰火炬的火焰衝擊、損壞的火炬的火焰衝擊、管道支撐不當和腐蝕都是引燃燃料管道失效的潛在原因。本文將討論可以採取哪些措施來緩解問題(如果出現)以及減少其發生可能性的預防措施。假設如下:
- 火焰前發生器 (FFG) 可用且功能正常。
- 排氣氣體不能路由到另一個火炬。
- 損壞的火炬不會關閉進行修復。
(警告:在沒有先導員的情況下作可能會導致廢氣排放及其後果,並可能違反當地法規。
燃料供應故障情景
情景 1.燃油管道破裂,但引燃燃油壓力仍能保持。(火焰出現在飛行員尖端上。
並非所有的失敗都是平等的。洩漏氣體的管道裂縫並不像管道完全破裂那麼嚴重。根據裂紋的大小,仍有可能保持燃油壓力。 用破裂的管道保持燃油壓力可能需要更多的燃油流量,但飛行員可以繼續正常運行。在這種情況下,人們擔心從裂縫中流出的氣體會發生什麼。如果氣體正在排放且未點燃,則對環境影響很小,但不會對火炬尖端及其元件造成損害。預計隨著時間的推移,從裂縫中排放的燃氣最終會點燃。點燃洩漏時,產生的火焰的位置和方向變得很重要。例如,如果洩漏產生的火焰撞擊火炬尖端或其他元件,如電氣點火元件、熱電偶接頭、支架、引燃器、分子密封等,則應該預料到會有一些損壞。 如果火焰或燃燒產物被吸入引燃器的文丘里管中,則可能導致引燃器停機。
建議密切監測引燃機和洩漏附近的設備。洩漏率隨時可能突然增加,從而影響先導作。工廠可以決定是否應實施情景 2 中討論的一些緩解措施來降低熄火的可能性。最初導致裂紋的機制可能仍然存在,這意味著預計裂紋只會隨著時間的推移而變得更糟。如果不受控制的火焰撞擊碳鋼部件,則元件可能存在結構故障或失去密封性的可能性。
場景 2. 燃油管道故障,引燃燃油壓力無法維持。(先導壓力低於保持先導尖端火焰所需的最低壓力。
飛行員燃油壓力的損失意味著飛行員的損失。主火焰冒出的可能性很高。工廠可以立即採取以下步驟,以減少主火焰損失的可能性。
- 增加流向火炬的燃氣流量。擁有強大的主火焰是在飛行員不可用時防止失去主火焰的最佳防禦措施。流速應足以在火炬尖端出口處產生易於看到的火焰。
- 燃氣可以通過一條或多條火焰前發電機 (FFG) 管線輸送給一名或多名飛行員。這種氣體可以被主火焰點燃,但如果飛行員在逆風處,則可能不會點燃。高級火炬引燃器通常包括一個混合器元件,可產生穩定的預混合火焰。 FFG 管道產生的火焰是擴散火焰,其穩定性不如預混引燃火焰,並且更容易被風撲滅。 由於 FFG 系統產生的火焰發生在飛行員擋風玻璃外,因此飛行員熱電偶通常無法檢測到。如果將燃料噴射到多條 FFG 管線中,則應注意避免產生“U ”管效應。 當管道系統有兩個排放口連接在較低的高度(即 FFG 點火室的下游)時,就會發生“U ”管效應。 通過“U”管的低流量比空氣輕的氣體往往只流出一個出口,而另一個出口有空氣流入管道。 這會產生易燃的燃料/空氣混合物,該混合物可以閃回燃料/空氣混合的位置。
- 燃料和空氣的組合可以通過FFG線路輸送。通過 FFG 管線發送燃料/空氣混合物可以產生比擴散火焰更穩定的預混合火焰。應注意確保燃料-空氣混合物的速度大於混合物的湍流火焰速度。如果FFG線中的速度太低,火焰會閃回FFG線,有可能成為爆炸。對於 1 英寸 FFG 管線和天然氣燃料,John Zink 建議至少 50 SCFH 的燃料和 475 SCFH 的空氣,這會產生超過 24 英尺/秒的線速度,這是甲烷最大層流火焰速度的 15 倍,不應回閃。
- 將惰性材料(例如氮氣、二氧化碳、水蒸氣)送入火炬時應格外小心。確保充分富集任何惰性材料,以確保火焰穩定。如果火炬自動保持燃燒區凈熱值 (NHVcz),則可以增加最低 NHVCZ 設定點以提高主火焰穩定性。如果用於測量排氣加熱值的儀器(如氣相色譜儀)的響應時間較慢,則提高 NHVcz 設定值的好處會增加
- 如果火炬是空氣輔助或蒸汽輔助的,則必須注意避免過度輔助火炬。過度輔助火炬熄滅的可能性高於在陰暗冒煙點運行的火炬。
- 一旦建立穩定的主火焰,請關閉引燃氣體以避免燃氣排放或不受控制的火焰。
可以採取額外的步驟,但需要時間來動員。
- 安裝臨時試點。一些供應商有臨時的鉤狀導向器,可以掛在喇叭口尖端的頂部,可以安裝在作的喇叭口上。
- 從 John Zink 那裡租一個火炬,並將廢氣轉移到出租屋。轉移后,關閉損壞的火炬並進行修復。
- 安裝紅外火焰探測器,例如 John Zink 的 PilotEye。這種設備將向作員提供存在火焰的反饋,並在發生火焰時發出警報。存在其他光學耀斑監測技術,可以提供火焰熄滅通知和/或耀斑的紅外圖像。
場景 3. 飛行員出去了,主火焰熄滅了。
主火焰的損失意味著火炬正在排放廢氣。立即執行以下步驟以重新點燃主火焰。
確保有合理的富氣流向火炬。(應使用比空氣輕的氣體。如果流向火炬的氣體比空氣重,它可能會下降到坡度併產生爆炸性混合物)。使用引燃點火方法嘗試點燃主火焰。
- 通過 FFG 發送火球。理想情況下,將火球送入火球尖端的順風或側風方向的飛行員。 通過逆風引燃器的火球可能不會點燃主火焰(取決於風速和可燃氣體流向火炬的流速)。確保在點燃前留出足夠的時間讓燃料/空氣混合物完全充滿FFG管線。
- 如果飛行員配備了 John Zink InstaFire®(高壓)點火裝置,請將所有 InstaFire® Man/Off/Auto 開關從自動切換到關閉,然後再切換回自動。 這將重置點火計時器,導致 InstaFire® 在每個飛行員的擋風玻璃內產生高壓火花。 如果可燃燃料/空氣混合物與火花存在在同一位置, 主火焰可能會點燃。(此作可以在等待 FFG 行填滿時執行。
- 如果有帶有燃燒彈的霰彈槍或信號手槍,兩者都可以用來點燃主火焰。流向火炬的可燃氣體體積越大,著火的可能性就越高。應注意規劃射手的位置,以免在硬點火時受傷。在作設施內使用燃燒裝置時,應採取所有適當的設施安全預防措施。
- 過去,使用燃燒的箭來點燃信號彈。如果使用這種方法,應注意規劃射手的位置,以避免在硬點火時受傷。還要計劃箭返回地球以避免受傷或損壞。 在作設施內使用燃燒裝置時,應採取所有適當的設施安全預防措施。
- 一旦建立穩定的主火焰,請關閉引燃氣體以避免燃氣排放或不受控制的火焰。
如何提高可靠性
以下內容可以提高飛行員的可靠性。
- 使用經驗豐富、稱職的人員進行火炬安裝。
- 為每個沒有先導氣體歧管的引燃器安裝單獨的先導氣體管路。單個引燃器的管道故障不會影響其他引燃器的作。單個管路還允許隔離損壞的管路,以防止燃氣排放或不受控制的火焰。一根 1/2 英寸(12 毫米)的管道足以向單個引燃管供應氣體,但可以使用更大尺寸的氣體來提高剛度或增加管道強度。
- 用不鏽鋼代替碳鋼製作先導氣體管路。對於近海或沿海位置,建議使用 316 SS。 對於大多數其他位置,建議使用 304 SS。如果現場意識到火炬煙囪周圍存在腐蝕性環境,這將使 316 SS 或 304 SS 成為一個糟糕的選擇,請使用適合現場的鋼材。不鏽鋼的腐蝕速度不如碳鋼快,在高溫下比碳鋼更堅固。 與碳鋼相比,不鏽鋼產生的內部水垢也更少,因此由於內部碎屑而導致引燃堵塞的可能性較低。
- 多地使用承插焊配件,用於引燃燃料管道。法蘭和螺紋連接越少,形成洩漏的可能性就越低。
- 確保所有連接(法蘭、活接頭、螺紋連接等)都已正確擰緊,以免它們隨著時間的推移而因振動而鬆動。建議對任何法蘭連接進行雙螺母連接。連接/擰緊不當是John Zink人員見證的最常見的安裝錯誤之一。
- 確保燃料和 FFG 管道得到適當支撐。在飛行員上懸掛長長的燃油管會導致混合器損壞,從而導致飛行員無法正常工作。
- 確保引燃燃料管道可以容納堆疊和/或引燃燃料管的熱膨脹。無法容納熱膨脹的不靈活管道配置將對元件造成壓力。在最佳情況下,管道可能會變形而不會斷裂。 在最壞的情況下,管道可能會破裂/斷裂或引燃混合器可能會發生故障。最常見的安裝錯誤之一是熱膨脹餘量不足。 當安裝承包商將燃氣管道強行連接在一起並使管道處於受力狀態時,就會發生這種情況。
- 在安裝過程中,排汙所有燃料管道以清除進入管道的任何碎屑。如果用水沖洗管道,應注意確保在關閉系統之前清除所有水。在寒冷的天氣里,任何殘留的水都可能結冰並堵塞引燃孔。
- 如果現場遇到結冰條件,則應從燃氣中去除所有水。例如,一些非常寒冷的地方,氣泡通過液態甲醇引導燃氣。 這樣可以去除引燃燃氣中的水分,並防止引燃孔口結冰。
- 在先導孔之前安裝一個尺寸合適的 Y 型篩檢程式(John Zink 標準)。該過濾器是防止碎屑堵塞孔口的最後一道防線。
- 在地面上安裝帶有手動截止閥的平行調節器和篩檢程式,以便在不中斷流向引航員的燃料流的情況下維護這些設備。過濾器應位於調壓閥的上游,以保護調壓閥孔口。
- 不要在引燃燃氣管道中安裝自動截止閥。電氣故障、壓縮空氣故障或邏輯故障可能會在設施的關鍵時刻關閉火炬引燃器的燃料。
- 如果主燃氣供應不可靠,請使用替代燃料來源。丙烷已被用作許多設施的備用和/或啟動燃料。設計用於使用天然氣運行的 John Zink 引燃器可以在較低的燃料壓力下使用丙烷運行。這使得備用燃料的控制變得簡單,只需要具有較低設定點的額外調節器。
- 安裝了 FFG,作員最好定期進行 FFG作培訓。 Flare 飛行員非常可靠,多年過去了,無需使用 FFG 點燃飛行員。在壓力情況下以手動模式作 FFG 時,不熟悉 FFG作的作員更有可能犯錯誤。
- 安裝一個或多個可伸縮導向器。可伸縮導向器允許在火炬使用期間修理/更換導向器、熱電偶、燃料供應軟管和接線。
- 燃氣中的可冷凝成分會導致引燃孔堵塞或流向引燃管的燃料流量波動。設計引燃氣體管道,避免低點,以便任何無冷凝水的排放物都排放到設計的冷凝水收集量。
- 引燃氣體管線的伴熱可能是必要的,以避免在寒冷環境中使用丙烷等重質燃料時可能發生的大量燃料冷凝。
- 當環境溫度接近冰點且大氣潮濕時,中試混合器可能會被冰堵塞(白霜)。靠近冷卻塔的蒸汽羽流也會創造條件,從而形成白霜。如果可能出現白霜,飛行員應配備防白霜加熱器,以保持攪拌機不結冰。
結論
健康的飛行員對於良好的火炬作至關重要。如果發生故障,可以採取一些措施來降低火焰熄滅的可能性。與受損飛行員一起進行的火炬作增加了風險,需要密切監測和控制。設施的計劃外關閉成本高昂,可能花費數百萬美元。仔細的設計和良好的安裝實踐可以降低引燃失敗的可能性。俗話說,一盎司的預防勝過一磅的治療。