En un informe de 2012 del Panel de Revisión de Antorchas de la EPA, se ampliaron las regulaciones para las antorchas que tendían a operar fuera de su envolvente de llama estable para incluir límites de velocidad en función del valor calorífico neto.
La normativa de la EPA no permite actualmente que se autoricen y operen las antorchas de velocidad sónica sin realizar primero un medio alternativo de pruebas de limitación de emisiones para validar las eficiencias de destrucción. La normativa vigente afecta a la aplicación de las antorchas de etapas múltiples, ya que estas antorchas funcionan a velocidades de salida sónicas que superan los requisitos de velocidad de salida máxima citados en 40 CFR 60.18 y 40 CFR 63.11(b) y en la normativa estatal aplicable.
A lo largo de los años, Zeeco ha realizado numerosas pruebas de eficiencia de destrucción en sus antorchas sónicas multipunto. Todas las pruebas demostraron una alta eficacia de destrucción a velocidades superiores a los límites de la EPA. El objetivo de estas pruebas, realizadas en las instalaciones de pruebas de combustión a escala industrial de Zeecocerca de Tulsa, Oklahoma, era validar las puntas sónicas para más aplicaciones utilizando una gama ampliada de gases y condiciones. Se utilizó el muestreo extractivo para medir las emisiones del penacho de escape a presiones de escalonamiento y desescalonamiento. Las concentraciones de gas extraídas se utilizaron para calcular la eficiencia de destrucción de las puntas sónicas de antorcha multipunto en cada punto de prueba. Incluso con velocidades de salida de gas sónicas, las puntas de antorcha sónica diseñadas en Zeeco mantuvieron una alta eficiencia de destrucción.
A pesar de la presión ejercida tanto por los usuarios finales como por los organismos reguladores, las pruebas y los resultados de los quemadores de antorcha de Zeecose han mantenido internamente. Este documento presentará esos resultados a la industria.
Figura 1 - Instalación típica de un MPGF
Ventajas y características de las antorchas de tierra multipunto
Las antorchas terrestres multipunto (MPGF) deben su nombre a su disposición física. Por lo general, son un campo de múltiples puntas de antorcha asistidas por presión que se montan verticalmente a nivel y se disponen en etapas que se abren a medida que aumenta la presión aguas arriba (flujo de gas) y se cierran cuando la presión disminuye. Este concepto de diseño es el mismo hoy que cuando se inventaron los MPGF hace más de 40 años. Los MPGF se seleccionan a menudo para conseguir una combustión sin humo en el servicio de hidrocarburos pesados con alta presión disponible, y han demostrado proporcionar un funcionamiento estable a velocidades sónicas para una amplia gama de composiciones de gas. Los MPGF también se utilizan en situaciones en las que el diseñador desea reducir o eliminar la radiación o la llama visible. La alta presión se utiliza para asistir al gas y obtener un funcionamiento sin humo para toda la gama de capacidad de combustión, lo que puede ser difícil de hacer con otros medios de asistencia como el aire, el gas o el vapor debido a las altas tasas de humo. Cada quemador tiene un acceso de aire sin obstrucciones, lo que permite que el impulso de la alta velocidad de salida del gas de combustión arrastre el aire necesario para la combustión. Los MPGF están diseñados para proporcionar el máximo rendimiento sin humo, al tiempo que minimizan el impacto de la radiación y el espacio de la parcela. La instalación de una valla alrededor del campo puede bloquear la visibilidad de la llama; esto tiene un doble propósito al reducir la radiación fuera de la zona vallada y reducir la probabilidad de que las operaciones de combustión en antorcha sean una molestia para el público. La figura siguiente es un ejemplo de una instalación típica de MPGF.
Figura 2 - Instalación típica de la valla MPGF
Otra ventaja del MPGF es la facilidad de acceso para el mantenimiento, ya que todo el equipo de puesta en escena está situado a nivel y fuera de la valla. De este modo, el personal puede acceder a los equipos de puesta en escena de forma segura sin verse afectado por un evento de combustión. La figura 2 ilustra el equipo de puesta en escena y el exterior de una valla MPGF.
Conclusión
Las antorchas terrestres multipunto ofrecen una combustión sin humo en una amplia gama de caudales, composiciones y presiones, con un impacto mínimo en las comunidades circundantes. Las pruebas realizadas en el Centro de Pruebas de Combustión e Investigación de Zeeco investigaron el efecto del NHV y de la velocidad de salida sobre la estabilidad y eficacia de las puntas de antorcha asistidas por presión de Zeeco. Todos los resultados de las pruebas con llamas estables demuestran que las puntas de antorcha asistidas por presión de Zeecoproporcionan una alta eficiencia de destrucción y eliminación incluso a velocidades de salida elevadas que superan los límites reglamentarios actuales. Los resultados del muestreo extractivo validaron el rendimiento del nuevo FlareSentry, que es pionero en un método práctico de seguimiento y medición de la eficiencia de las antorchas. Estas pruebas han reforzado el consenso de la industria de que las puntas de antorcha asistidas por presión son capaces de proporcionar una combustión en antorcha sin humo con altas eficiencias de destrucción y eliminación y de combustión en una amplia gama de composiciones y presiones de gas. Las recomendaciones para futuras pruebas son investigar la estabilidad de los NHV más bajos en una gama de presiones y velocidades de salida, así como el efecto de diferentes proporciones de gases combustibles e inertes. Las normativas actuales y futuras deberían tener en cuenta todos los resultados de las pruebas disponibles y permitir el uso de antorchas asistidas por presión con altas velocidades de salida, hasta Mach 1,0 inclusive, sin necesidad de realizar una AMEL.
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