Sistemas de pilha de Flare desmontáveis na América do Norte
Os sistemas de flare stackdesmontáveistêm sido uma solução popular de projeto flare para muitos usuários em todo o mundo, pois oferecem vantagens importantes em determinadas circunstâncias. Os primeiros sistemas de flare desmontáveis foram projetados e implantados pela Shell na Europa. Em seguida, a Shell aplicou esse mesmo projeto em suas principais refinarias e fábricas de produtos químicos em todo o mundo, incluindo as do Oriente Médio, Ásia e Austrália. Posteriormente, eles também foram usados por muitas outras empresas de petróleo e gás e petroquímicas. Somente nos últimos 10 anos eles se tornaram mais comuns na América do Norte.
Como eles funcionam?
Um sistema de pilha flare desmontável é um sistema flare que inclui uma estrutura de torre que suporta normalmente uma ou mais pilhas flare junto com a tubulação de serviços públicos, uma torre de escada, plataformas de acesso e um skid de guincho comum. Os sistemas desmontáveis podem ser projetados para suportar uma única pilha flare ou várias pilhas, sendo que alguns têm até 10 pilhas. Os principais componentes de um sistema de pilha flare desmontável são mostrados na Figura 1.
A estrutura da torre é normalmente fabricada com tubos de aço estrutural e pode ser projetada como uma estrutura de três ou quatro pernas. A estrutura da torre deve incluir uma torre de escada e as escadas e plataformas necessárias para acessar o equipamento de desmontagem na elevação. A blindagem é fornecida para proteger o pessoal da radiação, o que permite que o pessoal acesse o sistema flare com segurança, mesmo durante um evento de queima de qualquer pilha flare ativa.
As chaminés são fabricadas em seções flare de 12 a 24 m (40 a 80 pés) de comprimento e têm tubulação de utilidades pré-montada em cada seção para fornecer gás piloto/ignição/vapor a cada flare. As pilhas flare são instaladas em uma das faces planas da estrutura da torre de perfuração para permitir o acesso para desmontagem. As pilhas Flare podem ser desmontadas uma seção de cada vez, com as conexões de flange da pilha e da tubulação de utilidades sendo desparafusadas à medida que cada seção é abaixada. Mesas e leitos basculantes são fornecidos na base da estrutura da torre de perfuração para baixar as seções desmontadas até o nível.
Um sistema de pilha flare desmontável é fornecido com um skid de guincho de desmontagem que consiste em um único motor que faz a manutenção de um guincho de elevação e de um guincho de cantoneira. Os guinchos e o motor são projetados para a carga mais pesada e de pior caso, para permitir que um único sistema de guincho atenda a qualquer um dos flare stacks na estrutura da torre.
Quais são os benefícios?
Os sistemas de pilha flare desmontáveis se tornaram muito populares em várias aplicações relacionadas a refino, petroquímica e GNL devido à versatilidade que oferecem. A maioria dos sistemas desmontáveis inclui várias pilhas flare e a maioria tem uma pilha flare sobressalente instalada. Esse flare sobressalente permanece em um modo ocioso e de espera durante a operação regular do sistema flare . Quando é necessária a manutenção em qualquer pilha flare ativa no sistema, a pilha sobressalente é colocada em serviço. Uma ponta ou pilha flare que necessite de qualquer inspeção ou manutenção pode ter suas unidades de processo associadas redirecionadas para a pilha sobressalente, enquanto a pilha e a ponta flare principal são desmontadas até o nível do solo para permitir a reforma ou substituição. Esse projeto flexível permite que as instalações realizem a manutenção necessária sem exigir o desligamento da planta ou das unidades de processo.
Mesmo os flares desmontáveis que não incluem um sobressalente instalado ainda oferecem maior flexibilidade na instalação, pois a pilha/ponta que precisa de manutenção pode ser abaixada até o nível sem o uso de um guindaste alto e, normalmente, caro. Os flares desmontáveis eliminam esse custo significativo, pois as pilhas individuais podem ser baixadas até o nível do solo para qualquer manutenção, utilizando o sistema de desmontagem e o pacote de guincho integrados. Esse projeto permite que a instalação desligue apenas as unidades associadas à pilha flare em manutenção, em vez de ter um desligamento em toda a planta. Por outro lado, os sistemas tradicionais de flare elevado geralmente exigem a mobilização de um guindaste pesado e caro para o local para acessar a ponta flare ou os pilotos para manutenção.
Outra vantagem dos sistemas de flare desmontáveis é o espaço significativamente menor que eles exigem no terreno da fábrica, em comparação com o que seria necessário para um conjunto equivalente de sistemas flare autônomos tradicionais.
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Este estudo de caso detalha um sistema de pilha flare desmontável para uma aplicação de GNL nos EUA que está em serviço há aproximadamente cinco anos. Nesse caso, o usuário optou por separar os cabeçotes flare quente e frio e enviá-los para pilhas flare separadas na estrutura da torre. O cabeçote quente utiliza construção em aço carbono e o cabeçote frio utiliza construção em aço inoxidável. A altura total da pilha é de quase 150 m (500 pés) e a estrutura da torre é um projeto de três pernas. Cada chaminé flare tem assistência de ar para permitir um desempenho sem fumaça em casos de operações contínuas, de inicialização, de desligamento e de manutenção.
O usuário queria que esse sistema incluísse uma pilha sobressalente separada para cada flare processo, o que significa que a estrutura inclui um total de quatro pilhas: duas quentes e duas frias. Isso permite ao usuário uma flexibilidade considerável em relação aos requisitos de manutenção e de parada de produção, já que cada fluxo de cabeçalho pode ser desviado para sua reserva correspondente enquanto a planta permanece em operação. Não é necessário desligar nenhum dos sistemas flare , e toda a manutenção pode ser concluída enquanto a planta estiver on-line devido ao sistema flare desmontável.
Para aumentar ainda mais a capacidade de manutenção de qualquer um dos sistemas flare enquanto a planta permanece em operação, o usuário também optou por instalar termopares totalmente retráteis e luzes de advertência retráteis para aeronaves. Os termopares, que são usados para a detecção de chama piloto, conforme exigido pelas normas, podem ser removidos e substituídos a partir do nível enquanto o flare estiver on-line, o que significa que a desmontagem da pilha flare não é necessária para uma simples substituição do termopar. As luzes de advertência da aeronave também podem ser recolhidas para o nível usando um sistema de descida separado que não exige a desmontagem das pilhas de flare .
Estudo de caso 2
Este estudo de caso detalha um sistema de pilha flare torre desmontável para uma aplicação de GNL em uma região norte da América do Norte que foi concluída em 2023. Como no estudo de caso 1, o usuário decidiu separar os processos quente e frio em diferentes cabeçotes flare e pilhas em uma estrutura de torre desmontável. O usuário também adicionou uma pilha para lidar com casos de queima marítima em suas instalações. Esse sistema flare torre desmontável inclui uma única pilha flare sobressalente instalada, adequada para lidar com fluxos de qualquer um dos três risers flare ativos instalados na estrutura. Esse sistema tem cerca de 120 m (400 pés) de altura e utiliza um projeto de torre de quatro pernas. O usuário dessa aplicação tem uma pressão disponível relativamente alta para o gás flare de entrada e pôde utilizar projetos de ponta flare de alta pressão para garantir um desempenho sem fumaça sem meios auxiliares, como vapor ou ar.
Esse projeto de sistema desmontável permite que o usuário realize a manutenção em um sistema flare por vez, desviando seu fluxo para o riser comum de reserva. Embora tenha menos flexibilidade de reserva do que a unidade do estudo de caso 1, esse projeto é uma opção de custo mais baixo porque usa quatro pilhas flare no total (três primárias mais uma reserva) em vez de seis (três primárias mais três reservas).
Essa estrutura de torre desmontável também é equipada com termopares retráteis e luzes de advertência de aeronaves retráteis, o que permite o reparo e a substituição desses componentes a partir do nível sem desmontar nenhuma ponta ou pilha flare .
Estudo de caso 3
Este estudo de caso detalha um sistema flare torre desmontável para uma aplicação de refinaria em uma região do sul da América do Norte que foi concluída em 2023. Para esse sistema desmontável, o usuário separou os fluxos de queima em três cabeçalhos dedicados com um riser para os fluxos de alta pressão, um riser para os fluxos de baixa pressão e um riser para os fluxos de queima de ácido. Esse sistema tem uma única pilha flare sobressalente comum, adequada para lidar com fluxos de qualquer um dos três risers flare ativos. Esse sistema tem quase 200 m (650 pés) de altura e utiliza um projeto de torre de três pernas. Essa torre desmontável está localizada em uma refinaria, portanto, o vapor de média pressão está disponível como um meio auxiliar de desempenho sem fumaça para as pontas flare . Esse sistema de pilha flare desmontável também inclui tambores de vedação líquida para cada pilha flare , que estão localizados em um nível fora da própria estrutura da torre.
Como no estudo de caso 2, esse projeto permite que o usuário mantenha um sistema flare de cada vez, desviando os fluxos para o flare sobressalente comum enquanto os outros dois sistemas flare permanecem em operação, mostrando que esse projeto de economia de custos pode ser adequado para aplicações de GNL e de refinaria.
Assim como nos estudos de caso 1 e 2, essa estrutura de torre desmontável é equipada com termopares retráteis e luzes de advertência de aeronaves, o que permite o reparo e a substituição desses componentes a partir do nível, sem desmontar as pontas flare ou as pilhas.
Conclusão
Os sistemas de flare desmontáveis se tornaram uma opção mais popular e amplamente aceita para aplicações de grandes sistemas de flare em refinarias, plantas petroquímicas e instalações de GNL. Como ilustram os estudos de caso compartilhados, há várias opções de projeto disponíveis, incluindo diferentes configurações de torres e opções de pilhas sobressalentes. Embora essas opções variem em preço, elas oferecem flexibilidade em termos de espaço e manutenção, o que os usuários devem ponderar em relação aos custos de capital e aos orçamentos gerais de operação/manutenção contínua.