Sistemi di torri di combustione smontabili in Nord America
I sistemi di torciasmontabilisono stati una soluzione di progettazione della torcia molto apprezzata da molti utenti a livello globale, perché offrono vantaggi fondamentali in determinate circostanze. I primi sistemi di torcia smontabili sono stati progettati e utilizzati da Shell in Europa. Shell ha poi applicato lo stesso progetto alle sue principali raffinerie e impianti chimici in tutto il mondo, compresi quelli in Medio Oriente, Asia e Australia. Successivamente, sono stati utilizzati anche da molte altre società petrolifere, del gas e petrolchimiche. Solo negli ultimi 10 anni sono diventati più comuni in Nord America.
Come funzionano?
Un sistema di torri di combustione smontabile è un sistema di torri di combustione che comprende una struttura a torre che supporta tipicamente una o più torri di combustione insieme a tubazioni di servizio, una torre di scale, piattaforme di accesso e una slitta comune per l'argano. I sistemi smontabili possono essere progettati per supportare una singola torcia o più torce, alcune delle quali hanno fino a 10 torce. I componenti principali di un sistema di torri di combustione smontabili sono illustrati nella Figura 1.
La struttura del derrick è tipicamente realizzata in tubi di acciaio strutturale e può essere progettata come struttura a tre o quattro gambe. La struttura del derrick deve includere una torre di scale e le scale e le piattaforme necessarie per accedere alle attrezzature di smontaggio in quota. Per proteggere il personale dalle radiazioni è prevista una schermatura che consente al personale di accedere al sistema di torcia in modo sicuro, anche durante un evento di brillamento di qualsiasi camino di torcia attivo.
Le torri di combustione sono costruite in sezioni flangiate di lunghezza compresa tra 12 e 24 m (40-80 ft) e sono dotate di tubazioni di servizio premontate su ciascuna sezione per fornire gas pilota/accensione/vapore a ciascuna torcia. Le torri di combustione sono installate su una delle facce piane della struttura del derrick per consentire l'accesso per lo smontaggio. Le pile di torce possono essere smontate una sezione alla volta, con le connessioni flangiate delle pile e delle tubazioni di servizio che vengono sbullonate man mano che ogni sezione viene abbassata. Alla base della struttura a torre sono presenti tavoli e letti inclinabili per abbassare a livello le sezioni smontate.
Un sistema smontabile di torri faro viene fornito con uno skid di argani smontabili composto da un unico motore che serve un argano di sollevamento e un argano di sbalzo. Gli argani e il motore sono progettati per il carico più pesante e nel caso peggiore, in modo da consentire a un singolo sistema di argani di servire qualsiasi pila di torce sulla struttura del derrick.
Quali sono i vantaggi?
I sistemi di torcia smontabili sono diventati molto popolari in varie applicazioni legate alla raffinazione, al petrolchimico e al GNL, grazie alla loro versatilità. La maggior parte dei sistemi smontabili comprende più torce e la maggior parte ha una torcia di riserva installata. Questa torcia di riserva rimane inattiva, in modalità standby, durante il regolare funzionamento del sistema di torcia. Quando è necessaria la manutenzione di un qualsiasi camino attivo del sistema, il camino di riserva viene messo in servizio. Se una punta o un camino di torcia richiede un'ispezione o un intervento di manutenzione, le unità di processo associate possono essere reindirizzate al camino di riserva, mentre il camino e la punta della torcia primaria vengono smontati a livello del suolo per consentire la ristrutturazione o la sostituzione. Questo design flessibile consente alle strutture di eseguire gli interventi di manutenzione richiesti senza richiedere l'arresto dell'impianto o delle unità di processo.
Anche le torri smontabili che non includono una scorta installata offrono comunque una maggiore flessibilità all'impianto, perché la pila o la punta che richiede la manutenzione può essere abbassata a livello del terreno senza dover utilizzare una gru alta e tipicamente costosa. Le torce smontabili eliminano questo costo significativo, in quanto le singole pile possono essere abbassate a livello del suolo per qualsiasi intervento di manutenzione, utilizzando il sistema di smontaggio e l'argano integrati. Questo design consente all'impianto di spegnere solo le unità associate al camino della torcia in manutenzione, anziché procedere a un arresto dell'intero impianto. Al contrario, i tradizionali sistemi di torce sopraelevate spesso richiedono la mobilitazione di una costosa gru pesante per accedere alla punta della torcia o ai piloti per la manutenzione.
Un altro vantaggio dei sistemi di torri di combustione smontabili è lo spazio significativamente più piccolo che richiedono, rispetto a quello che richiederebbe una serie equivalente di sistemi di torri di combustione tradizionali stand-alone.
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Questo caso di studio illustra un sistema smontabile di stack di torcia per un'applicazione LNG negli Stati Uniti, in servizio da circa cinque anni. In questo caso, l'utente ha scelto di separare le testate di torcia calde e fredde e di inviarle a stack di torcia separati sulla struttura del derrick. La testata calda utilizza una struttura in acciaio al carbonio, mentre la testata fredda utilizza una struttura in acciaio inossidabile. L'altezza complessiva del camino è di quasi 150 m (500 piedi) e la struttura della torretta è a tre gambe. Ogni camino di torcia è dotato di un sistema di assistenza all'aria per consentire prestazioni senza fumo in caso di operazioni continue, di avvio, di arresto e di manutenzione.
L'utente ha voluto che questo sistema includesse un camino di riserva separato per ogni torcia di processo, il che significa che la struttura comprende un totale di quattro camini: due caldi e due freddi. Ciò consente all'utente una notevole flessibilità per quanto riguarda la manutenzione e le esigenze di turnaround, in quanto ogni flusso di testa può essere deviato al corrispondente camino di riserva mentre l'impianto rimane in funzione. Non è necessario arrestare nessuno dei due sistemi di torcia e tutti gli interventi di manutenzione possono essere completati mentre l'impianto è in funzione, grazie al sistema di torcia smontabile.
Per migliorare ulteriormente la capacità di manutenzione di uno dei due sistemi di torcia mentre l'impianto rimane in funzione, l'utente ha optato per l'installazione di termocoppie completamente retrattili e di luci di segnalazione aeronautiche retrattili. Le termocoppie, utilizzate per il rilevamento della fiamma pilota come richiesto dalle normative, possono essere rimosse e sostituite da terra mentre la torcia è in funzione, il che significa che non è necessario smontare il camino della torcia per una semplice sostituzione della termocoppia. Anche le luci di segnalazione dell'aeromobile possono essere ritirate a livello utilizzando un sistema di abbassamento separato che non richiede lo smontaggio delle torri di segnalazione.
Studio di caso 2
Questo caso di studio illustra un sistema di torri di combustione a torre smontabile per un'applicazione LNG in una regione settentrionale del Nord America, completata nel 2023. Come nel caso di studio 1, l'utente ha deciso di separare i processi caldi e freddi in diverse testate di torcia e stack su una struttura smontabile a torre. L'utente ha anche aggiunto uno stack per gestire i casi di flaring marino per il suo impianto. Questo sistema di torri di combustione smontabili include un unico camino di combustione di riserva, adatto a gestire i flussi da una qualsiasi delle tre torri di combustione attive installate sulla struttura. Questo sistema è alto circa 120 m (400 piedi) e utilizza una struttura a quattro gambe. L'utente di questa applicazione dispone di una pressione relativamente elevata per il gas di torcia in ingresso ed è stato in grado di utilizzare progetti di punte di torcia ad alta pressione per garantire prestazioni senza fumo senza mezzi di assistenza, come vapore o aria.
Questo progetto di sistema smontabile consente all'utente di eseguire la manutenzione su un sistema di torcia alla volta, deviando il suo flusso verso il riser comune di riserva. Pur avendo una minore flessibilità di riserva rispetto all'unità del caso di studio 1, questo progetto è un'opzione più economica perché utilizza quattro torri di combustione totali (tre primarie più una di riserva) invece di sei (tre primarie più tre di riserva).
Questa struttura smontabile è dotata anche di termocoppie e luci di segnalazione retrattili, per consentire la riparazione e la sostituzione di questi componenti senza smontare le punte o le pile.
Studio di caso 3
Questo caso di studio illustra un sistema di torcia a torre smontabile per un'applicazione di raffineria nella regione meridionale del Nord America, completato nel 2023. Per questo sistema smontabile, l'utente ha separato i flussi di torcia in tre testate dedicate con un riser per i flussi ad alta pressione, un riser per i flussi a bassa pressione e un riser per i flussi di torcia acida. Questo sistema è dotato di un unico camino di torcia comune di riserva, adatto a gestire i flussi provenienti da una qualsiasi delle tre torri di combustione attive. Questo sistema è alto quasi 200 metri e utilizza una struttura a tre gambe. Questa torretta smontabile si trova in una raffineria, quindi il vapore a media pressione è disponibile come mezzo di assistenza alle prestazioni senza fumo per le punte della torcia. Questo sistema smontabile di torri di combustione comprende anche tamburi a tenuta liquida per ogni torri di combustione, che sono situati a livello esterno alla struttura della torre stessa.
Come nel caso di studio 2, questo progetto consente all'utente di mantenere un sistema di torce alla volta deviando i flussi verso la torcia di riserva comune mentre gli altri due sistemi di torce rimangono in funzione, dimostrando che questo design a risparmio di costi può essere adatto sia per applicazioni di GNL che di raffineria.
Come nei casi di studio 1 e 2, questa struttura smontabile è dotata di termocoppie e luci di segnalazione aeronautiche retrattili, che consentono la riparazione e la sostituzione di questi componenti da terra, senza smontare le punte dei razzi o le pile.
Conclusione
I sistemi di torcia smontabili sono diventati un'opzione sempre più popolare e accettata per le applicazioni di grandi impianti di torcia nelle raffinerie, negli impianti petrolchimici e negli impianti di GNL. Come illustrano i casi di studio che sono stati condivisi, sono disponibili diverse opzioni di progettazione, tra cui diverse configurazioni di torri e scelte di pila di ricambio. Sebbene queste opzioni varino in termini di prezzo, offrono una certa flessibilità in termini di spazio e manutenzione, che gli utenti dovrebbero valutare rispetto ai costi di capitale e ai budget complessivi di funzionamento/manutenzione continua.