Tekna. Prosessikkerhet 07. Modifikasjoner og konsekvenser for fakkelsystemer Audun Bratseth. Rådgiver Prosess sikring. (Teknologi og Ny Energi)

Transkript

1 tatus: Draft Tekna. Prosessikkerhet 07. Audun Bratseth. Rådgiver Prosess sikring. (Teknologi og Ny Energi)

2 2 Alle anlegg har en form for fakkelsystem. Fakkelsystemet har vanligvis en tre-struktur hvor enkeltkilder føres til samlerør som igjen føres til større samlerør og deretter videre til dråpeutskiller/brenner. Lokal vent for enkeltkilder kan også nyttes. Kilde 1 Kilde 5 Kilde 2 Kilde 3 Dråpe utskiller Fakkel Brenner Kilde 4 Kilde 6

3 3 Kildene til fakkelsystemet er vanligvis: Sikkerhetsventiler og sprengblikk (brann/prosess overtrykk) Trykkavlastningsventiler Kontrollventiler Manuelle dreneringsventiler Trykket i systemet blir bestemt av kildenes massestrøm og samtidigheten av kildene. Tradisjonell design av fakkelsystem forutsetter at gasshastigheten i rørene inklusiv brenner er noe lavere enn lydhastigheten. Anbefalte verdier er 0,6 til 0,8 Mach. I dette tilfellet har vi kun sonisk hastighet ved kildene. Moderne design tillater sonisk hastighet i brenner. Krever god kontroll på kildenes massestrøm og trykk/baktrykk i fakkelsystemet.

4 4 Gass til fakkel kan enten brennes eller slippes uforbrent til atmosfæren (venting). Vent systemer brukes når årlig bruk av systemet er lavt. Fakkeltårnets høyde må alltid bestemmes ut ifra at gassen kan antennes. Uforbrent gass (vent) til atmosfære: Draupner (16/11-S&E). Sonisk fakkel Zeepipe 1 terminalen i Zeebrugge. Sonisk fakkel Gass forbrenning: Statfjord A/B/C. Kontinuerlig brennende subsonisk fakkel. Gullfaks B. Kontinuerlig brennende subsonisk fakkel. Gullfaks A/C. Normalt slukket sonisk fakkel. Automatisk tenning. Åsgard A. Normalt slukket sonisk fakkel. Manuell tenning. Åsgard B. Normalt slukket sonisk fakkel. Automatisk tenning.

5 5 Kriteriene for bestemmelse av massestrøm er viktig. I gamle dager på norsk sokkel ble sikkerhetsventilene dimensjonert kun for blokkert gassutløp i trykktanken. Anvendelse av API`s prinsipper tilsier at sikkerhetsventilene er dimensjonert for blokkert gass og væskeutløp, dvs flerfasestrøm. Flerfase strøm i fakkelsystemet har konsekvenser for: Absolutt trykk og tverrsnitt i fakkel rørsystemet Dråpeutskiller Krefter på innmat Væskeinnhold i gass til brenner Væskehåndtering i dråpeutskiller Bufferkapasitet (minutter før full tank) Drenerings kapasitet Hvor gjør vi av drenert væske???

6 6 Modifikasjoner av fakkelsystemene skyldes : Endret filosofi vedrørende massestrøm. Fra ren gass til flerfase Nye feilsenarier Choke kollaps Feilåpning av ventiler Gassgjennombrudd fra oppstrøms trykk kilder Endret massestrøm. Stor lavtrykks produksjon som føres til fakkel lavtrykks segment hvor fakkelkapasiteten er begrenset Nye kilder Gamle kilder med økt massestrøm

7 7 Eksempel på tiltak ved økning av massestrøm fra sikkerhetsventiler (PSV): Endre trykk eller trykkfall i fakkelsystemet Nye samlerør (header). Statfjord B og C. Øke kapasiteten mellom dråpeutskiller og brenner. Gullfaks C Konvertere brenner til sonisk type. (Dette øker trykket i systemet og dermed kapasiteten). Gullfaks C Begrense massestrøm til sikkerhetsventil ved instrumenterte strengesystemer. Gullfaks C og Åsgard A Eksempel på tiltak ved økning av massestrøm fra trykkavlastningsventiler (BDV): Sekvensiering av områder. Statfjord A og Åsgard B Sekvensiering av ventiler. Statfjord B/C og Åsgard A Mellomlagring av gass. Snorre A.

8 8 Eksempel på økning av fakkelens kapasitet med hensyn på stråling: Redusere væskemedrivning til brenner ved å montere innmat på innløpet av dråpeutskiller. Statfjord B og C. Skifte brenner. Snorre A Skifte brenner fra subsonisk til sonisk type. Gullfaks C Installere varmeskjold på utsatte steder. Sleipner A

9 9 Troll Kollsnes. Modifikasjon av LP fakkelsystem Opprinnelig LP KO-drum Liquid 43-VD302 Ny LP KO-drum 43-VD305 Liquid LP fakkel (Ground flare) 43-FD302 Opprettholdt kapasitet ved å installere ny KO-drum

10 10 Statfjord A. Sekvensiell trykkavlastning av områder Økt kapasitet ved sekvensiering av områder

11 11 Åsgard B nedblåsning til HT fakkel Mekanisk tidsforsinkelse Område A og C initielt, område B etter 10 min Område B og C initielt, område A etter 10 min Massestrøm (kg/h) Tid (min) Elektrisk tidsforsinkelse

12 12 Åsgard B. Mekanisk tidsforsinkelse Mekanisk tidsforsinkelse var opprinnelig design Økt kapasitet ved å ha tidsmessig forskyvning av ventiler i parallell

13 13 Gullfaks A. Økt kapasitet i fakkelsystemet 24 HP flare KO drum 43-VD HP flare tip 43-VD01 Økt kapasitet ved å endre fakkelsystemet til sonisk type og montere rør i parallell

14 14 Statfjord B modifikasjoner 20 /24 LT/HP flare header 8 Vent gas from injection water de-aerator 10 Liquid flare header 24 HPflare header Flare KO-drum CD Flare tip BZ LP flare header 8 Cold flare header 10 Liquid flare header Øket kapasitet ved å montere rør i parallell

15 15 Snorre A modifikasjoner. Eksport kompressor BD-valve 27A-XV015 Orifice 27A- FO020 Holding tank 27A-VX01 A Orifice 27A- FO053 Flare system Suction scrubber 27B-VG01A Compressor 27A-KA01A Recycle line After cooler 27B-HA01A Gas export Utjevning av massestrøm ved bruk av mellomlager