Температурний режим факельної установки закритого типу

Зімін Сергій Ігорович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-0514-2238

Афанасенко Костянтин Анатолійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-1877-1551

Липовий Володимир Олександрович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-1967-0720

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2022-36-20

Ключові слова: факельні системи, факельні пристрої, температура, температурний розподіл, сталий режим роботи

Анотація

Розроблено та виготовлено експериментальний стенд, що моделює факельну установку закритого (екранованого) типу з метою дослідження температурного режиму при її виході на сталий режим роботи. Отримано дані щодо розподілу температур в контрольних точках кожуху експериментального стенду під час його пуску та виходу на сталий режим. Розробка стенду проводилася на основі статистичного аналізу аварій на факельних установка та аналізу пожежної небезпеки факельних установок і факельних пристроїв, як їх частини, для промислових підприємств хімічного, нафто-хімічного, енергетичного комплексів, до яких також відносяться підприємства біогазового комплексу, під час якого встановлено, що дані пристрої можуть представляти небезпеку при їх пуску і роботі в сталому режимі. Визначення температур в точках контролю проводилося за допомогою пірометру GM900 і тепловізору WT3320 HQ. Дослідження проводились для горіння метану без домішок діоксиду вуглецю при вказаних умовах навколишнього середовища. Отримання значень температур проводилася в 12 контрольних точках по периметру та висоті кожуху установки при витраті газу 11 та 19 л/хв. Встановлено, що установка після пуску виходить на сталий режим роботи в проміжках часу 250–300 с з початку роботи. При цьому спостерігається підвищення температури в контрольних точках кожуху по висоті. За результатами експерименту проведено порівняння середньої температури на зовнішній поверхні кожуха в точках 1–12 при різних витратах. Встановлено, що збільшення витрати газу призводить до підвищення температур в точках 5–12 до 40 %, а в точках 1–4 до зменшення на 20 % при сталому режимі. Отримані експериментальні дані можуть бути використані, яка основа для розробки математичної моделі щодо зміни температур на поверхні кожуху факельних систем закритого типу протягом часу.

Посилання

1 Smith J. D., Jackson R., Suo-Antilla A. Estimated flare emissions created during flare ignition transient. International Conference on Environmental Impacts of the Oil and Gas Industries: Kurdistan Region of Iraqas a Case Study (EIOGI). 2017. P. 1–2. doi:10.1109/EIOGI.2017.8267637

2. Taghavifar M., Zandi M. A review of new flare gases recovery methods to increase energy efficiency and reduce pollutants. 9th Iranian Conference on Renewable Energy & Distributed Generation (ICREDG). 2022. P. 1–6. doi:10.1109/ICREDG54199.2022.9804550
3. Guo N., Guand K., Qiao J. Flare Soot Monitoring Based on Thermal Infrared Image Processing and Attention-based Meta-learning. 2021 China Automation Congress (CAC). 2021. P. 7098–7103. doi:10.1109/CAC53003.2021.9728333
4. Kayode Coker A. Ludwig's Applied Process Design for Chemical And Petrochemical Plants. Gulf Professional Publishing. Vol. 1(4th ed.). 2007. P. 732–737. https://www.elsevier.com/books/ludwigs-applied-process-design-for-chemical-and-petrochemical-plants/coker-phd/978-0-7506-7766-0
5. Paul Denham, Alan Donnelly. Managing the Hazards of Flare Disposal Systems. I Chem E. Symposium Series. № 160. 2015. P. 1–12. https://www.icheme.org/ media/8462/xxv-paper-15.pdf
6. Petroleum and natural gas industries. Pressure-relieving and depressuring systems. BS EN ISO 23251:2020 (Identical). [Чинний від 2020-11-27] Washington. 2020. P. 16. https://www.en-standard.eu/bs-en-iso-23251-2020-petroleum-petrochemical-and-natural-gas-industries-pressure-relieving-and-depressuring-systems/?gclid= Cj0KCQiAmaibBhCAARIsAKUlaKRvq0iaK9HwL9feXdqXiYi7hvb0taT003oZrToDUZU2dGK7iacMwRsaAkCPEALw_wcB
7. Khodayee S. M., Chiacchio F. and Papadopoulos Y. A Novel Approach Based on Stochastic Hybrid Fault Tree to Compare Alternative Flare Gas Recovery Systems. IEEE Access. 2021. Vol. 9. P. 51029–51049. doi:10.1109/ACCESS.2021.3069807
8. Kolmetz Karl, Ling Yulis Riska. Process flare systems safety, selection, sizing, and troubleshooting. Kolmetz Handbook Of Process Equipment Design. KLM Technology Group. 2020. P.128. https://www.researchgate.net/publication/ 338831959_PROCESS_FLARE_SYSTEMS_SAFETY_SELECTION_SIZING_AND_TROUBLESHOOTING_Kolmetz_Handbook_Of_Process_Equipment_Design
9. ДСТУ Б В.1.1-36:2016. Визначення категорій приміщень, будинків та зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою. [Чинний від 2017-01-01]. Вид. офіц. Київ: Мінрегіон України. 2016. C. 31. http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=65419
10. Kostiantyn Afanasenko, Volodymyr Lypovyi, Serhii Zimin. Manufacturing entities flare systems fire hazard analysis. Inzynieria Bezpieczenstwa Obiektów Antropogenicznych. 2021. № 1. P. 9–14.doi:10.37105/iboa.102
11. ВБНВ.1.1-00013741-001:2008. Факельні системи. Промислова безпека. Основні вимоги. [Чинний від 2008-07-03]. Вид. офіц. Київ: Мінпаливенерго України. 2008. С. 44. http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=78441
12. Михайлюк О. П., Афанасенко К. А., Савченко О. В., Зімін С. І., Статівка Є. С. Дослідження щодо безпечного розташування факельних систем біогазової установки. Проблемы пожарной безопасности: Сборник научных трудов. 2020. Вып. 47. С. 81–85. https://nuczu.edu.ua/images/topmenu/science/zbirky-naukovykh-prats-ppb/ppb47/12.pdf
13. M. Al Radi, H. Karki, N. Werghi, S. Javed and J. Dias. Vision-based Inspection of Flare Stacks Operation Using a Visual Servoing Controlled Autonomous Unmanned Aerial Vehicle (UAV). (IECON 2022). 48th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. 2022. Р. 1–6. doi:10.1109/IECON49645.2022.9968467.
14. K. Gu, Y. Zhang and J. Qiao. Vision-Based Monitoring of Flare Soot. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. Vol. 69. №. 9. 2020. Р. 7136–7145. doi:10.1109/TIM.2020.2978921.
15. Mutaqin M.I., Widyarani, Hamidah U., Janetasari S.A., Muchlisand Sintawardarni N. Biogas Consumption Patternin Indonesia: (A Case Study of Sumedang Community Biogas Plant, Indonesia). 2019 International Conferenceon Sustainable Energy Engineering and Application (ICSEEA). 2019. P. 113–118. doi: 10.1109/ICSEEA47812.2019.8938624
16. Ding W., Wang L., Chen J., Xian Y., Chen B. The review of domestic and international biogas frontiers and technical achievements – A study of the development of biogas technology in Gansu Province.International Conference on Electrical and Control Engineering.2011. P. 3739–3744. doi:10.1109/ICECENG.2011.6058125.
17. Dekhtiar I., Dyvak T., Martsenyuk Y. Features of biogas production process and methods of its modeling.12th International Conference on the Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics (CADSM). 2013. P. 66–68. https://ieeexplore.ieee.org/document/6543193