Gasflare - Gas flare

"Flaring" omdirigerar här. För annan användning, se Flare (disambiguation) .
Flare stack på Shell Haven -raffinaderiet i England

En gasfackling , alternativt känd som en facklingen, flare boom , marksignalljus , eller signalljus grop är en gas förbränningsanordning som används i industriella anläggningar såsom petroleumraffinaderier , kemiska fabriker och naturgasbehandling växter. De är också vanliga vid olje- eller gasutvinningsplatser med oljebrunnar , gasbrunnar , olja till havs och gasriggar och deponier .

I industrianläggningar används flackstackar främst för bränning av brandfarlig gas som släpps ut av säkerhetsventiler under oplanerat övertryck på anläggningsutrustning. Vid uppstart eller avstängning av anläggningar eller delvis anläggningar används de också ofta för planerad förbränning av gaser under relativt korta perioder.

På olje- och gasutvinningsplatser används gasblussar på liknande sätt för olika start-, underhålls-, test-, säkerhets- och nödsituationer. I en praxis som kallas produktionsfackling kan de också användas för att avyttra stora mängder oönskade associerade petroleumgaser , möjligen under en oljebrunnar.

Övergripande flaresystem i industrianläggningar

Schematiskt flödesschema över ett övergripande vertikalt, förhöjt flare -stacksystem i en industrianläggning.

När utrustningsutrustning för industrianläggningar är övertryckta är tryckavlastningsventilen en viktig säkerhetsanordning som automatiskt släpper ut gaser och ibland vätskor. Dessa tryckavlastningsventiler krävs enligt industriella konstruktionskoder och standarder samt enligt lag.

De frigjorda gaserna och vätskorna leds genom stora rörsystem som kallas flakhuvuden till en vertikal förhöjd flare. De frigjorda gaserna bränns när de lämnar fläckarna. Storleken och ljusstyrkan på den resulterande lågan beror på det brandfarliga materialets flödeshastighet i joule per timme (eller btu per timme).

De flesta industriella anläggningsflakor har en ång-vätskeseparator (även känd som en knockout-trumma) uppströms om blossen för att avlägsna eventuella stora mängder vätska som kan följa de avlastade gaserna.

Ånga injiceras mycket ofta i lågan för att minska bildandet av svart rök. När för mycket ånga tillsätts kan ett tillstånd som kallas "överångning" uppstå, vilket resulterar i minskad förbränningseffektivitet och högre utsläpp. För att hålla flaresystemet funktionellt bränns en liten mängd gas kontinuerligt, som en kontrollampa , så att systemet alltid är redo för sitt primära syfte som ett övertryckssäkerhetssystem.

Det intilliggande flödesschemat visar de typiska komponenterna i ett övergripande industriellt flare -stacksystem:

  • En knockout -trumma för att ta bort olja eller vatten från de avlastade gaserna. Det kan finnas flera utslagstrummor: högtrycks- och lågtrycksfat som tar avlastningsflöde från högtrycks- och lågtrycksutrustning. En kallavlastningstrumma som separeras från våtavlastningssystemet på grund av risken för frysning.
  • En vattentätningstrumma för att förhindra återflammning av lågan från toppen av fläckstacken.
  • Ett alternativt gasåtervinningssystem för användning vid delvis uppstart och avstängning av anläggningar samt andra tider vid behov. Den utvunna gasen leds in i bränslegassystemet i den totala industriella anläggningen.
  • Ett ånginjektionssystem för att tillhandahålla en extern momentumkraft som används för effektiv blandning av luft med avlastad gas, vilket främjar rökfri bränning.
  • En pilotlåga (med sitt tändsystem ) som brinner hela tiden så att den är tillgänglig för att antända avlastade gaser vid behov.
  • Flare -stacken, inklusive en flashback -förebyggande sektion i den övre delen av stacken.

Schemat visar en pipflänsspets. Flare -spetsen kan ha flera konfigurationer:

  • en enkel rörfläns
  • en sonisk spets - uppströms tryck> 5 barg
  • en multimunstycksspets, sonisk eller subsonisk
  • en Coanda -spets - en profilerad spets som använder Coanda -effekten för att få in luft i gasen för att förbättra förbränningen.

Flare stack höjd

Höjden på en fackbunt, eller räckvidden för en fackbom, bestäms av den värmestrålning som är tillåten eller acceptabel för utrustning eller personal att utsättas för. För kontinuerlig exponering av personal som bär lämpliga industrikläder rekommenderas en maximal strålningsnivå på 1,58 kW/m 2 (500 Btu/tim.ft²). Högre strålningsnivåer är tillåtna men för minskade exponeringstider:

  • 4,73 kW/m 2 (1500 Btu/tim.ft²) skulle begränsa exponeringen till 3 till 4 minuter
  • 6,31 kW/m 2 (2000 Btu/tim.ft²) skulle begränsa exponeringen till 30 sekunder.

Markbluss

Markstrålar är utformade för att dölja lågan från synen och för att minska värmestrålning och buller. De består av en stållåda eller cylinder fodrad med eldfast material. De är öppna upptill och har öppningar runt basen så att förbränningsluft kan komma in. De kan ha en rad olika flare-tips för att ge upp-och ned-kapacitet och för att sprida lågan över flänsens tvärsnitt. De används vanligtvis på land i miljömässigt känsliga områden och har använts offshore på flytande produktionslager och lossningsanläggningar (FPSO).

Råoljeproduktion blossar upp

Huvudartikel: Rutinutbrott
North Dakota Flaring of Gas

När råolja utvinns och produceras från oljebrunnar kommer rå naturgas i samband med oljan till ytan också. Särskilt i områden i världen som saknar rörledningar och annan gastransportinfrastruktur, fläckas vanligen stora mängder av sådan tillhörande gas som avfall eller oanvändbar gas. Uppblossningen av tillhörande gas kan förekomma högst upp på en vertikal fläckstapel eller den kan förekomma i en marknivå i en jordgrop (som på det intilliggande fotot). Företrädesvis injiceras tillhörande gas i reservoaren, vilket sparar den för framtida användning samtidigt som högre borrtryck och råoljeproduktion upprätthålls.

Framsteg inom satellitövervakning, tillsammans med frivillig rapportering, har avslöjat att cirka 150 × 109 kubikmeter (5,3 × 10 12 kubikfot) associerad gas har flakats globalt varje år sedan åtminstone mitten av 1990 -talet fram till 2020. År 2011, att motsvarade cirka 25 procent av den årliga naturgasförbrukningen i USA eller cirka 30 procent av den årliga gasförbrukningen i Europeiska unionen . På marknaden skulle denna mängd gas - till ett nominellt värde av 5,62 dollar per 1000 kubikfot - vara värt 29,8 miljarder dollar. Avfallet är också en betydande källa till koldioxid (CO 2 ) och andra utsläpp av växthusgaser .

Biogas blossar

Flare Stack som antänder biogas från avloppsslamkällare vid en reningsverk i Ontario, Kanada.

En viktig källa till antropogen metan kommer från behandling och lagring av organiskt avfall , inklusive avloppsvatten , animaliskt avfall och deponi. Gasstrålar används i alla processer som resulterar i generering och insamling av biogas . Som ett resultat är gasbluss en standardkomponent i en installation för att styra produktionen av biogas. De installeras på deponier , avloppsreningsverk och anaerob rötningsanläggning som använder jordbruks- eller inhemskt producerat organiskt avfall för att producera metan för användning som bränsle eller för uppvärmning.

Gasfacklor på biogasinsamlingssystem används om gasproduktionstakten inte är tillräckliga för att motivera användning i någon industriell process. På en anläggning där gasproduktionshastigheten är tillräcklig för direkt användning i en industriell process som kan klassificeras som en del av den cirkulära ekonomin , och som kan inkludera elproduktion , produktion av naturgaskvalitetsbiogas för fordonsbränsle eller för uppvärmning i byggnader, torkning Avfallshanterad bränsle- eller lakvattenbehandling , gasfläckar används som reservsystem under driftstopp för underhåll eller driftstörning av produktionsutrustning. I det senare fallet kan generering av biogas normalt inte avbrytas och en gasflamma används för att bibehålla det inre trycket på den biologiska processen.

Det finns två typer av gasflare som används för att kontrollera biogas, öppen eller sluten. Öppna facklor brinner vid en lägre temperatur, mindre än 1000 ° C och är i allmänhet billigare än slutna facklor som brinner vid en högre förbränningstemperatur och levereras vanligtvis för att överensstämma med en specifik uppehållstid på 0,3 sekunder i skorstenen för att säkerställa fullständig förstörelse av giftiga element i biogasen. Flare specifikation kräver vanligtvis att slutna bloss ska fungera vid> 1000 ° C och <1200 ° C; detta för att säkerställa en 98% förstörelse effektiv och undvika bildning av NOx .

Skadliga hälsoeffekter

Flares släpper ut en cocktail av kemikalier som är kända för att vara skadliga för människors hälsa, inklusive bensen , partiklar , kväveoxider , tungmetaller , svart kol och kolmonoxid . Flera av dessa föroreningar korrelerar med för tidig födsel och minskad nyfödd födelsevikt . Gravida kvinnor som bodde nära brinnande naturgas- och oljebrunnar upplevde en 50% högre för tidig födelsetal. Flares kan avge metan och andra flyktiga organiska föreningar samt svaveldioxid och andra svavelföreningar , som är kända för att förvärra astma och andra andningssjukdomar .

Miljöpåverkan

Flaring av tillhörande gas från en oljebrunn i Nigeria.
Flammande gaser från en oljeplattform i Nordsjön.
Flare, Bayport Industrial District, Harris County, Texas

Metans uppskattade globala uppvärmningspotential är 34 gånger större än CO 2 . Därför, i den utsträckning som gasfläckar omvandlar metan till CO 2 innan det släpps ut i atmosfären, minskar de mängden global uppvärmning som annars skulle uppstå. Bidrog emellertid fackling utsläppen till 270 Mt ( megaton ) CO 2 i 2017 och minska fackling utsläppen är nyckeln till begränsning av den globala uppvärmningen . Allt fler regeringar och industrier har förbundit sig att eliminera fackling 2030.

Ytterligare skadliga ångor som avges genom blossande kan innefatta aromatiska kolväten ( bensen , toluen , xylener ) och benso (a) pyren , som är kända för att vara cancerframkallande. En studie från 2013 visade att gasfläckar bidrog med över 40% av det svarta kolet som deponerades i Arktis, vilket ytterligare ökade snö- och issmältningen.

Flaring kan påverka djurlivet genom att locka fåglar och insekter till lågan. Ungefär 7 500 migrerande sångfåglar lockades till och dödades av blosset vid den flytande naturgasterminalen i Saint John, New Brunswick, Kanada den 13 september 2013. Liknande incidenter har inträffat vid facklor på olje- och gasinstallationer till havs. Moths är kända för att lockas till ljus. En broschyr som publicerades av sekretariatet för konventionen om biologisk mångfald som beskriver det globala taxonomiinitiativet beskriver en situation där "en taxonom som arbetar i en tropisk skog märkte att en gasblussning vid ett oljeraffinaderi lockade och dödade hundratals av dessa [hök eller sfinks] Under de månader och år som raffinaderiet drev måste ett stort antal malar ha dödats, vilket tyder på att växter inte kunde pollineras över ett stort skogsområde ".

Den Bhopal katastrof exemplifierar konsekvenserna av ett misslyckande att blossa fly metylisocyanat gas. Gasen släpptes från en övertrycksbehållare till ett fristående flakttorn av en säkerhetsventil och översvämmade det omgivande området.

Se även

Referenser

  1. ^ a b "Avsnitt 3: VOC -kontroller, kapitel 1: bloss" (PDF) . EPA Air Pollution Cost Control Manual (rapport) (sjätte upplagan). Research Triangle Park, NC: US ​​Environmental Protection Agency (EPA). Januari 2002. EPA 452/B-02-001.
  2. ^ a b A. Kayode Coker (2007). Ludwigs tillämpade processdesign för kemiska och petrokemiska växter, volym 1 (fjärde upplagan). Gulf Professional Publishing. s. 732–737. ISBN 978-0-7506-7766-0.
  3. ^ a b Sam Mannan (redaktör) (2005). Lee's Loss Prevention in the Process Industries: Hazard Identification, Assessment and Control, Volume 1 (3rd ed.). Elsevier Butterworth-Heinemann. s. 12/67–12/71. ISBN 978-0-7506-7857-5.CS1 -underhåll: extra text: författarlista ( länk )
  4. ^ a b Milton R. Beychok (2005). Fundamentals of Stack Gas Dispersion (fjärde upplagan). självpublicerad. ISBN 978-0-9644588-0-2.(Se kapitel 11, Flare Stack Plume Rise ).
  5. ^ "En föreslagen omfattande modell för förhöjda flammor och plumes" , David Shore, Flaregas Corporation, AIChE 40th Loss Prevention Symposium, april 2006.
  6. ^ "IPIECA - Resurser - Flaring Classification" . International Petroleum Industry Environmental Conservation Association (IPIECA) . Hämtad 2019-12-29 .
  7. ^ a b Global Gas Flaring Reduction Partnership (GGFR), Världsbanken , oktober 2011 Broschyr.
  8. ^ "EPA Enforcement Targets Flaring Efficiency Overträdelser" (PDF) . Tillkännagivande . Washington, DC: EPA. Augusti 2012. EPA 325-F-012-002.
  9. ^ Produktöversikt Tändsystem , Smitsvonk, november 2001. Utmärkt källa till information om flamstapel pilotlågor och deras tändsystem.
  10. ^ a b c Argo Flare Services. "Argo flare services" . argoflares . Hämtad 20 januari 2021 .
  11. ^ a b American Petroleum Institute (2020). Tryckavlastande och deprimerande system (API Standard 521) (sjunde upplagan). API. s. Tabell 12.
  12. ^ Leffler, William (2008). Petroleumraffinering i icke -tekniskt språk. Tulsa, OK: PennWell. sid. 9.
  13. ^ "Global gasfackling och oljeproduktion (1996-2018)" (PDF) . Världsbanken. Juni 2019.
  14. ^ Årlig energigranskning, tabell 6.7 Natural Gas Wellhead, Citygate och importpriser, 1949-2011 (dollar per tusen kubikfot), USA: s energinformationsadministration , september 2012.
  15. ^ "Miljöpåverkan av användning av biomassa och biogasteknik" . www.biomass.net . Hämtad 2019-03-29 .
  16. ^ "Grundläggande information om deponigas" . Deponiseringsprogram för metan . Washington, DC: EPA. 2019-12-18.
  17. ^ "Alternativa bränsledatacenter: Alternativa bränslen och avancerade fordon" . afdc.energy.gov . Hämtad 2019-03-29 .
  18. ^ "Hantering av deponigas: LFTGN 03" . GOV.UK . Hämtad 2019-03-29 .
  19. ^ sv: TA_Luft, oldid 846816297
  20. ^ "NOx -utsläpp från kiselproduktion" . ResearchGate . Hämtad 2019-03-29 .
  21. ^ HSC News, University of Southern California, 17 juli 2020 "Bor nära naturgasflaring utgör hälsorisker för gravida kvinnor och spädbarn"
  22. ^ "Frekvent, rutinmässig flaring kan orsaka överdriven, okontrollerad svaveldioxidutsläpp" (PDF) . Tillkännagivande . Washington, DC: EPA. Oktober 2000. EPA 300-N-00-014.
  23. ^ Jain, Atul K .; et al. (27 augusti 2000), "Radiative forcings and potential of global warming potential of 39 greenhouse gases", Journal of Geophysical Research: Atmospheres , 105 (D16): 20773–20790, Bibcode : 2000JGR ... 10520773J , doi : 10.1029/2000JD900241 .
  24. ^ "Naturgas - Gasfackling och gasavluftning - Eniscuola" . Eniscuola Energy and Environment . Hämtad 23 juni 2018 .
  25. ^ a b "Utsläpp av utsläpp - spårning av bränsleförsörjning - analys" . IEA . Hämtad 2020-02-12 .
  26. ^ Stohl, A .; Klimont, Z .; Eckhardt, S .; Kupiainen, K .; Chevchenko, VP; Kopeikin, VM; Novigatsky, AN (2013), "Svart kol i Arktis: den underskattade rollen för gasfackling och utsläpp från bostäder", Atmos. Chem. Phys. , 13 (17): 8833–8855, Bibcode : 2013ACP .... 13.8833S , doi : 10.5194/acp-13-8833-2013
  27. ^ Michael Stanley (2018-12-10). "Gasflaring: En branschpraxis står inför ökad global uppmärksamhet" (PDF) . Världsbanken . Hämtad 2020-01-20 .
  28. ^ 7500 sångfåglar dödades vid Canaports gasfabrik i Saint John (online CBC News, 17 september 2013).
  29. ^ Sjöfåglar i fara kring oljeplattformar till havs i nordvästra Atlanten , Marine Pollution Bulletin, Vol. 42, nr 12, s. 1 285–1 290, 2001.
  30. ^ Global Taxonomy Initiative - Svaret på ett problem (bläddra ner till avsnittet "Pollinerande malar")

Vidare läsning

  • Banerjee K .; Cheremisinof NP; Cheremisinoff PN (1985). Flare gas system pocket handbok . Houston, TX: Gulf Publishing Company. ISBN 978-0-87201-310-0.

Media

Externa bilder
Världsbankens video om att minska flaring