Hochdruckfackelkopf zur Entsorgung von Abgasen

Flamme ohne Rauch

Der H.P.C.S.-Fackelkopf befand sich auch nach vier Betriebsjahren in einem sehr guten Zustand
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Sowohl in Raffinerien als auch in petrochemischen Anlagen werden Hochdruckgase über Fackelsysteme entsorgt. Die zwei bei Agip Gas in Lybien eingesetzten H.P.C.S.-Mehrfachdüsenfackelköpfe gewährleisten eine rauchlose Verbrennung bei reduzierter Immission und Strahlung. Da die Konstruktion auf Basis von Fluiddynamikstudien erstellt wurde und das verwendete Material für die hohen Temperaturen geeignet ist, ist keine besondere Wartung des Fackelkopfs erforderlich.

In der Regel können Fackelköpfe mit Schallgasgeschwindigkeit in zwei Typen eingeteilt werden: Einzeldüse oder Mehrfachdüse mit niedriger Wärmestrahlung und Emission. Um die Laufzeit der Fackelköpfe zu erhöhen und die Wartungszeiten zu reduzieren, sind alle starkbelasteten Teile aus dickwandigem und hochtemperaturbeständigem Material. Weiterhin ist extern ein Schutzschild angebracht, um bei starkem Wind die Flamme zu stabilisieren und die Flamme vom Fackelkopf fern zu halten. Wenn Überprüfung und vorgesehene Wartungen regelmäßig ausgeführt werden, kann die Lebensdauer des Fackelkopfs bis 15 Jahre betragen. Für viele Projekte werden Mehrfachdüsenfackelköpfe bevorzugt, weil sie flexiblere Betriebsfahrweisen bei geringen Strahlungsemissionen und niedriger Rauchentwicklung zulassen. Dies ist das Ergebnis der Luft/GasVermischung im Schallbereich der Mehrfachdüsen.

Um die Effizienz der HP-Fackelköpfe zu erhöhen (HP = High Pressure) hat Itas einen H.P.C.S.-Mehrfachdüsenfackelkopf entwickelt, der unter allen Betriebsbedingungen eine niedrige Rauchentwicklung und geringe Strahlungsemissionen aufweist. Zwei Fackelköpfe mit dieser Konfiguration wurden in Libyen bei Agip Gas BV Wafa Plant installiert. JGC war die ausführende Engineeringfirma für das Projekt. Der Kunde verlangte genaue Grenzwerte für Strahlung und Emissionen, die den gleichen Standards der bereits gebauten Überschall-Fackelköpfe anderer Projekte entsprachen. Obwohl diese einwandfrei funktionierten, so waren sie doch nicht für die neue schwierige Aufgabenstellung vergleichbar.
Die Itas-Fackelköpfe haben folgende Kenndaten:
  • Gasmenge: u003E1150 t/h
  • Gasdruck am Fackelfuß: 4 bar
  • 17 bis 23 MW
  • Gaszusammensetzung: variabel, 75 % Erdgas, 4 % CO2, 11 % Ethan, Stickstoff und andere Komponenten.
Da direkt neben der Fackel ein ständiger Arbeitsbereich ist, soll die Benzol-Immission am Fuß der Fackel größer als 1 ppm (Tagesmittelwert) sein und ein Maximum von 10 ppm für 15 Minuten nicht überschreiten. Die Fackel muss mit den höchsten Wind- und Wärmebelastungen berechnet werden. Die Strahlungsstärke auf gleicher Ebene darf bei maximaler Wärmebelastung innerhalb der Fackelzone nicht größer als 1,58 kW/m², inklusiv einer Sonnenstrahlung von 0,946 kW/m², sein. Folglich muss die Flamme stabil sein und darf nicht von Wind beeinflusst werden.
Geteilter Gasfluss
Für die Konstruktion des Fackelkopfs wurden neben den normalen Prozessberechnungen mit Flaresim und anderen von Itas entwickelten Programmen folgende Prozessparameter untersucht: die Verteilung des Gases innerhalb des Fackelkopfs, die Austrittsgeschwindigkeit, der mögliche Flammenabriss, die Flammentemperatur bei Laständerungen, mögliche unverbrannte Gase und die Positionierung der Pilotbrenner. Die hohe Effizienz des Fackelkopfes wird dadurch erreicht, dass der zentrale Gasfluss in eine zentrale Flamme und einen äußeren Ring gespalten wird, der die Flamme stabilisiert und ein Ausblasen verhindert. Eine Reihe von Armen mit Düsen aus denen das Gas mit Schallgeschwindigkeit entweicht, umgibt den zentralen Fackelkopf. Diese Pilotbrenner sind so positioniert, dass eine kontinuierliche Zündung des Gases, das durch das Fackelkopfzentrum entweicht, erfolgt. In dem Raum zwischen dem zentralen Fackelkopf und den außenliegenden Armen wird Luft angesaugt, die die Flammenstrahlung um ca. 50 % reduziert. Die externe Temperatur der Flamme beträgt ca. 600 °C. Nach mehr als vier Betriebsjahren hat Agip die Anlage einschließlich einer der zwei Fackeln für eine geplante Wartung abgefahren. Der H.P.C.S.-Fackelkopf wurde demontiert und zur Kontrolle in die Werkstatt gebracht. Er befand sich in einem sehr guten Zustand.
Halle 4.1, Stand G28
Online-Info www.cav.de/0509446
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