Abnehmbare Fackelstapel-Systeme in Nordamerika
ZerlegbareFackelschachtsysteme sind bei vielen Anwendern weltweit eine beliebte Lösung für die Konstruktion von Fackeln, da sie unter bestimmten Umständen entscheidende Vorteile bieten. Die ersten demontierbaren Fackelkaminsysteme wurden von Shell in Europa entwickelt und eingesetzt. Shell wendete das gleiche Design dann an seinen großen Raffinerie- und Chemiestandorten weltweit an, einschließlich der Standorte im Nahen Osten, in Asien und Australien. In der Folgezeit wurden sie auch von vielen anderen Öl- und Gas- und Petrochemieunternehmen eingesetzt. Erst in den letzten 10 Jahren haben sie sich in Nordamerika durchgesetzt.
Wie funktionieren sie?
Ein demontierbares Fackelsystem ist ein Fackelsystem, das eine Derrickstruktur umfasst, die in der Regel einen oder mehrere Fackelstapel zusammen mit Versorgungsleitungen, einem Treppenturm, Zugangsplattformen und einem gemeinsamen Windengestell trägt. Zerlegbare Systeme können so konstruiert sein, dass sie einen einzelnen Fackelstapel oder mehrere Stapel tragen, wobei einige bis zu 10 Stapel haben. Die Hauptkomponenten eines demontierbaren Fackelkaminsystems sind in Abbildung 1 dargestellt.
Die Bohrturmkonstruktion wird in der Regel aus Baustahlrohren hergestellt und kann als Drei- oder Vierbeinkonstruktion ausgeführt werden. Eine Derrick-Struktur sollte einen Treppenturm und die erforderlichen Leitern und Plattformen für den Zugang zu den Demontagegeräten in der Höhe umfassen. Zum Schutz des Personals vor Strahlung ist eine Abschirmung vorgesehen, die dem Personal einen sicheren Zugang zum Fackelsystem ermöglicht, auch während des Abfackelns eines aktiven Fackelstapels.
Die Fackelkamine werden in geflanschten Abschnitten mit einer Länge zwischen 12 und 24 m (40 bis 80 ft) hergestellt und haben an jedem Abschnitt vormontierte Versorgungsleitungen zur Versorgung der einzelnen Fackeln mit Pilotgas/Zündgas/Dampf. Die Fackelkamine werden an einer der flachen Seiten der Derrickstruktur installiert, um den Zugang für die Demontage zu ermöglichen. Die Fackelstapel können abschnittsweise demontiert werden, wobei die Flanschverbindungen des Stapels und der Versorgungsrohre beim Absenken jedes Abschnitts gelöst werden. Kipptische und Kippbetten sind an der Basis der Derrickstruktur vorgesehen, um die demontierten Abschnitte auf das Niveau abzusenken.
Ein demontierbares Fackelstapelsystem wird mit einer Demontagewindenvorrichtung geliefert, die aus einem einzigen Motor besteht, der eine Hubwinde und eine Kippwinde bedient. Die Winden und der Motor sind für die schwerste und ungünstigste Belastung ausgelegt, damit ein einziges Windensystem jeden der Fackelstapel auf der Derrickstruktur bedienen kann.
Was sind die Vorteile?
Zerlegbare Fackelkaminsysteme sind aufgrund ihrer Vielseitigkeit in verschiedenen Raffinerie-, Petrochemie- und LNG-bezogenen Anwendungen sehr beliebt. Die meisten demontierbaren Systeme umfassen mehrere Fackeln, und die meisten haben eine Ersatzfackel installiert. Diese Ersatzfackel verbleibt während des regulären Betriebs des Fackelsystems in einem Leerlauf- und Bereitschaftsmodus. Wenn Wartungsarbeiten an einem aktiven Fackelkamin im System erforderlich sind, wird der Reservekamin in Betrieb genommen. Bei einer Fackelspitze oder einem Fackelkamin, an dem Inspektions- oder Wartungsarbeiten erforderlich sind, können die zugehörigen Prozesseinheiten auf den Reservekamin umgeleitet werden, während der Hauptfackelkamin und die Fackelspitze auf ein ebenes Niveau demontiert werden, um eine Überholung oder einen Austausch zu ermöglichen. Diese flexible Konstruktion ermöglicht es den Anlagen, erforderliche Wartungsarbeiten durchzuführen, ohne dass die Anlage oder Prozesseinheiten abgeschaltet werden müssen.
Selbst zerlegbare Fackeln, die kein eingebautes Ersatzteil enthalten, bieten zusätzliche Flexibilität in der Anlage, da der Stapel/die Spitze, der/die gewartet werden muss, auf das Niveau abgesenkt werden kann, ohne dass ein hoher - und in der Regel teurer - Kran benötigt wird. Zerlegbare Fackeln machen diese erheblichen Kosten überflüssig, da die einzelnen Stapel für jede Wartung auf das Niveau abgesenkt werden können, indem das eingebaute Demontagesystem und das Windenpaket verwendet werden. Diese Konstruktion ermöglicht es der Anlage, nur die Einheiten abzuschalten, die mit dem zu wartenden Fackelstapel verbunden sind, anstatt eine werksweite Abschaltung vorzunehmen. Im Gegensatz dazu erfordern herkömmliche Hochfackelsysteme oft den Einsatz eines teuren, schweren Krans am Standort, um Zugang zur Fackelspitze oder zu den Fackelpiloten für Wartungsarbeiten zu erhalten.
Ein weiterer Vorteil demontierbarer Fackelsysteme ist der deutlich geringere Platzbedarf im Vergleich zu einem entsprechenden Satz traditioneller, freistehender Fackelsysteme.
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Diese Fallstudie beschreibt ein demontierbares Fackelturmsystem für eine LNG-Anlage in den USA, das seit etwa fünf Jahren in Betrieb ist. In diesem Fall entschied sich der Betreiber dafür, die Warm- und Kaltfackelverteiler voneinander zu trennen und sie zu separaten Fackeltürmen auf der Bohrturmkonstruktion zu leiten. Der Warmabgas-Sammler besteht aus Kohlenstoffstahl, der Kaltabgas-Sammler aus Edelstahl. Die Gesamthöhe der Fackeltürme beträgt fast 150 m (500 ft), und die Bohrturmkonstruktion ist dreibeinig ausgeführt. Jeder Fackelturm verfügt über eine Luftunterstützung, um eine „ Rußfrei “-Leistung im Dauerbetrieb sowie bei An- und Abfahren und während Wartungsarbeiten zu gewährleisten.
Der Benutzer wollte, dass dieses System einen separaten Reservekamin für jede Prozessfackel enthält, was bedeutet, dass die Struktur insgesamt vier Kamine umfasst: zwei warme und zwei kalte. Dies ermöglicht dem Benutzer eine beträchtliche Flexibilität bei der Wartung und bei Stillstandsanforderungen, da jeder Kopfstrom in den entsprechenden Reservekamin umgeleitet werden kann, während die Anlage in Betrieb bleibt. Es ist keine Abschaltung eines der beiden Fackelsysteme erforderlich, und alle Wartungsarbeiten können aufgrund des demontierbaren Fackelsystems bei laufender Anlage durchgeführt werden.
Um die Möglichkeit zu verbessern, beide Fackelsysteme während des Betriebs der Anlage zu warten, entschied sich der Benutzer außerdem für die Installation von vollständig einziehbaren Thermoelementen und einziehbaren Flugzeugwarnleuchten. Die Thermoelemente, die für die vorschriftsmäßige Erkennung der Zündflamme verwendet werden, können bei laufender Fackel entfernt und ausgetauscht werden, so dass der Fackelstapel für einen einfachen Thermoelementwechsel nicht demontiert werden muss. Die Flugzeugwarnleuchten können auch mit einem separaten Absenkungssystem, das keine Demontage der Fackelstapel erfordert, in den Boden eingefahren werden.
Fallstudie 2
Diese Fallstudie beschreibt ein demontierbares Derrick-Fackelsystem für eine LNG-Anwendung in einer nördlichen Region Nordamerikas, das im Jahr 2023 fertiggestellt wurde. Wie in Fallstudie 1 entschied sich der Betreiber dafür, die Warm- und Kaltprozesse auf einer demontierbaren Derrick-Konstruktion in unterschiedliche Fackelverteiler und -kamine aufzuteilen. Der Betreiber fügte außerdem einen Fackelturm hinzu, um Fackelvorgänge auf See für seine Anlage abzudecken. Dieses demontierbare Derrick-Fackelsystem umfasst einen einzigen installierten Ersatzfackelturm, der für Durchflussmengen aus jedem der drei aktiven Fackelstutzen geeignet ist, die an der Konstruktion installiert sind. Dieses System ist etwa 120 m (400 ft) hoch und nutzt eine vierbeinige Derrick-Konstruktion. Der Betreiber dieser Anlage verfügt über einen relativ hohen verfügbaren Druck für das einströmende Fackelgas und konnte daher Hochdruck-Fackelspitzen einsetzen, um eine „ Rußfrei “-Leistung ohne Hilfsmedien wie Dampf oder Luft zu gewährleisten.
Dieses demontierbare System ermöglicht es dem Benutzer, Wartungsarbeiten an jeweils einer Fackel durchzuführen, indem der Durchfluss in die gemeinsame Reservesteigleitung umgeleitet wird. Obwohl es weniger Flexibilität bei den Reserven bietet als die Anlage in Fallstudie 1, ist diese Konstruktion eine kostengünstigere Option, da sie insgesamt vier Fackelstapel (drei primäre plus einen Reservestapel) anstelle von sechs (drei primäre plus drei Reservestapel) verwendet.
Diese demontierbare Derrickstruktur ist außerdem mit einziehbaren Thermoelementen und einziehbaren Flugzeugwarnleuchten ausgestattet, so dass diese Komponenten vom Boden aus repariert und ausgetauscht werden können, ohne dass Fackelspitzen oder Stacks demontiert werden müssen.
Fallstudie 3
Diese Fallstudie beschreibt ein demontierbares Derrick-Fackelsystem für eine Raffinerieanlage in einer südlichen Region Nordamerikas, das im Jahr 2023 fertiggestellt wurde. Bei diesem demontierbaren System hat der Betreiber die Abfackelströme auf drei separate Sammelleitungen aufgeteilt: eine Steigleitung für die Hochdruckströme, eine für die Niederdruckströme und eine für die Säureabfackelströme. Das System verfügt über einen einzigen gemeinsamen Ersatzfackelturm, der für Durchflussmengen aus jeder der drei aktiven Fackelsteigleitungen ausgelegt ist. Dieses System ist fast 200 m (650 ft) hoch und nutzt eine dreibeinige Derrick-Konstruktion. Da sich dieser demontierbare Derrick auf dem Gelände einer Raffinerie befindet, steht Mitteldruckdampf als „ Rußfrei “ zur Leistungsunterstützung der Fackelspitzen zur Verfügung. Zu diesem demontierbaren Fackelturmsystem gehören außerdem Flüssigkeitsdichtungsbehälter für jeden Fackelturm, die sich ebenerdig außerhalb der Derrick-Konstruktion selbst befinden.
Wie in Fallstudie 2 kann der Benutzer bei dieser Konstruktion jeweils nur ein Fackelsystem warten, indem er die Ströme zur gemeinsamen Ersatzfackel umleitet, während die beiden anderen Fackelsysteme in Betrieb bleiben, was zeigt, dass diese kostensparende Konstruktion sowohl für LNG- als auch für Raffinerieanwendungen geeignet ist.
Wie bei den Fallstudien 1 und 2 ist diese demontierbare Derrickstruktur mit einziehbaren Thermoelementen und Flugzeugwarnleuchten ausgestattet, so dass diese Komponenten vom Boden aus repariert und ausgetauscht werden können, ohne dass Fackelspitzen oder Schornsteine demontiert werden müssen.
Schlussfolgerung
Zerlegbare Fackelschachtsysteme sind zu einer beliebten und weithin akzeptierten Option für große Fackelsysteme in Raffinerien, petrochemischen Anlagen und LNG-Anlagen geworden. Wie die vorgestellten Fallstudien zeigen, gibt es mehrere Konstruktionsoptionen, darunter verschiedene Derrick-Konfigurationen und Ersatzkamine. Während diese Optionen preislich variieren, bieten sie Flexibilität in Bezug auf den Platzbedarf und die Wartung, was die Benutzer gegen die Kapitalkosten und das Gesamtbudget für Betrieb und laufende Wartung abwägen sollten.