إزالة العقبات التي تحول دون زيادة إنتاجية تحميل السوائل في مرافق المحطات البحرية

غايلا بروستين وجريج ف. سيفيلدت ، Zeeco Inc. ، الولايات المتحدة الأمريكية ، الخطوط العريضة للعقبات التي يجب إزالتها لزيادة إنتاجية تحميل السوائل في مرافق المحطات البحرية.

وسيتطلب الطلب المتوقع على التحميل البحري زيادة قدرة نظام التحكم في البخار البحري (MVCS) بما يتجاوز ما قد يكون متاحا حاليا في العديد من المرافق. قد تكون هناك حاجة إلى ترقيات أو تحسين أو توسيع الأنظمة الحالية أو تركيب MVCSs المحمولة لتلبية طفرات الطلب المؤقتة.

إن مقدار إنتاجية تحميل السائل التي يمكن أن تقدمها منشأة المحطة البحرية هو وظيفة ليس فقط من القدرة على ضخ السائل من الخزانات إلى السفن ، ولكن أيضا قدرة وموثوقية نظام التحكم في البخار. يمكن أن يكون تصميم وتشغيل MVCS معقدا بسبب متطلبات الانبعاثات والسلامة الصارمة التي يجب الوفاء بها. وقد أدت التغييرات التي أدخلت على هذه الاحتياجات، فضلا عن زيادة الطلب على النقل البحري للنفط الخام والشحنات الأخرى، إلى زيادة تعقيد تصميم النظام وتشغيله (الشكل 1). في بيئة التشغيل الحالية ، يتم الضغط على المحطات الطرفية القديمة أو حتى التي تم إيقاف تشغيلها في الخدمة. يكافح العديد من المالكين والمشغلين لتلبية المطالب المختلفة وأحيانا المتضاربة. لذا ، ما هي أفضل الاستراتيجيات في فئتها لتحسين الموثوقية ، وتلبية لوائح الانبعاثات الحالية ، وزيادة قدرة MVCSs من خلال التعديلات التحديثية ، والترقيات ، وتأجير المعدات ، والخدمة؟

الغرض من النظام والمتطلبات التنظيمية

الشكل 1. نظام احتراق بخار بحري نموذجي قيد التشغيل على ساحل الخليج الأمريكي.

جاء التحكم في البخار للأنواع البحرية وغيرها من أنواع تحميل الهيدروكربونات السائلة بسبب المخاوف البيئية. في الولايات المتحدة ، تملي وكالة حماية البيئة (EPA) ومجالس جودة الهواء الحكومية متطلبات الانبعاثات الدقيقة التي يجب الوفاء بها ، وينظم خفر السواحل الأمريكي (USCG) جوانب السلامة في التحكم في البخار البحري. أصبحت كل من متطلبات الانبعاثات والسلامة أكثر تقييدا على مدى السنوات العديدة الماضية ، مثل تلك الخاصة ب USCG ، التي خضعت لمراجعة كبيرة في عام 2013. وتشمل متطلبات الانبعاثات الجديدة زيادة كفاءة تدمير المركبات العضوية المتطايرة (VOC) وخفض مستويات أكسيد النيتروجين (NOX) لوحدة الاحتراق. وعند السعي إلى إعادة تشغيل المرافق القديمة أو رفع مستوى قدرة المرافق القائمة، من المرجح أن تؤثر اللوائح الأحدث على مجموعة متنوعة من قرارات المعدات.

استراتيجيات لتحسين أداء النظام الحالي

وتشمل المكونات الرئيسية لجميع MVCSs مانعات التفجير ، وأجهزة تحليل الأكسجين ، والمنافيخ ، ووحدات الاسترداد والاحتراق. منذ أن تم تنفيذ التحكم في البخار البحري لأول مرة على نطاق واسع في 1980s ، تم تعلم الكثير عن أفضل الممارسات للحفاظ على هذه المكونات وتشغيلها ، بالإضافة إلى تحسينات التحكم والتشغيل التي يمكن إجراؤها لزيادة موثوقية النظام وقدرته (الشكل 2).

جهاز السلامة الأساسي في جميع أنظمة التحكم في البخار هو مانع التفجير. لسوء الحظ ، إنها أيضا مشكلة الصيانة الأساسية في معظم الأنظمة. تميل العديد من الممرات الصغيرة في عنصر المانع إلى جمع الجسيمات التي تقيد تدفق البخار. غالبا ما تكون هذه الجسيمات صدأ من أنابيب بخار الوعاء أو المنشأة ولكن يمكن أن تكون أيضا مركبات ترسبت من تيار البخار. نظرا لمتطلبات التصميم الصارمة لهذه الوحدات ، فإن المساكن كبيرة جدا ، ويمكن أن تكون إزالة وتنظيف الأجزاء الداخلية صعبة وتستغرق وقتا طويلا. هناك العديد من الاستراتيجيات للحد من وقت التوقف عن العمل وقيود السعة التي ترجع إلى توصيل المانع. سيساعد التنظيف والتفتيش المجدولان بانتظام من قبل فنيي التحكم في البخار ذوي الخبرة في تحديد أفضل مسار للعمل.

بمرور الوقت ، قد تتراكم الجسيمات التي لا يمكن إزالتها عن طريق التنظيف الروتيني في عمق عنصر المانع ، مما يؤدي إلى زيادة انخفاض الضغط وتقييد السعة. ثم يلزم طرق تنظيف أعمق أو استبدال عنصر المانعة.

تشمل الاستراتيجيات الأخرى لتقليل وقت التوقف عن العمل بسبب توصيل المانع ما يلي:

• تركيب مرشحات مسبقة في المنبع لمعدات سلامة رصيف النظام لالتقاط الصدأ القادم من السفينة التي يتم تحميلها.
• تركيب اثنين من مانعات التفجير بالتوازي لتوفير منطقة تدفق إضافية أو التبديل عبر الإنترنت بين الوحدات عندما تصبح واحدة متصلة.
• تخزين العناصر الاحتياطية و / أو المصدات الكاملة في الموقع.

إن تطهير رأس البخار بالغاز الطبيعي أو البروبان أو النيتروجين بعد كل عملية تحميل قد يمنع أيضا توصيل مكونات النظام مثل الشعلات ومانعات التفجير. يزيل التطهير الرطوبة ويمنع ترك الهيدروكربونات الثقيلة الموجودة في البخار لتتكثف داخل رأس البخار بين عمليات التحميل.

في حين أن أجهزة تحليل الأكسجين لا تؤثر على قدرة النظام ، إلا أنها مطلوبة لتشغيله ويمكن أن يؤدي عطلها إلى توقف مكلف. يمكن لتطبيقات التحكم في البخار البحري أن تستخدم بنجاح العديد من تقنيات التحليل ، بعضها قيد الاستخدام لسنوات عديدة والبعض الآخر لم يتحقق إلا مؤخرا. وينبغي أن يراعي الاختيار السليم للمحلل ظروف التشغيل وقدرات الصيانة في المرفق على حد سواء. أنظمة التحليل معقدة ويجب صيانتها وتعديلها فقط من قبل موظفين مؤهلين تأهيلا عاليا. وينبغي للمرافق التي تفتقر إلى فنيي التحليل المتفانين أن تنظر في أنواع أجهزة التحليل التي تتطلب الحد الأدنى من التعديل أو النظر في أن يقوم فني خبير بصيانة أجهزة التحليل بانتظام. يمكن تحسين موثوقية أنظمة تحليل الأكسجين الحالية عن طريق تطهير المحللين ونظام العينات المرتبط بهم بالنيتروجين بعد كل استخدام من أجل إزالة الرطوبة والملوثات.

يتم استخدام منفاخ في معظم أنظمة التحكم في البخار لنقل الأبخرة من الرصيف ومن خلال جهاز التحكم النهائي. تعد سعة المنفاخ وموثوقيته أمرا بالغ الأهمية لتشغيل النظام. لهذا السبب ، يوصى بتركيب منافيخ بخار متعددة. ستسمح المنافيخ الإضافية للنظام بالعمل بسعة كاملة أو جزئية في حالة حدوث عطل. يوصى بإضافة منفاخ احتياطي لأنظمة المنفاخ المفرد. أيضا ، إذا كانت سعة النظام مقيدة بسبب انخفاض الضغط العالي ، فيجب النظر في استبدال المنفاخ أو إضافته (الشكل 3).

يعد التحكم غير الكافي في الضغط مشكلة شائعة في أنظمة التحكم في البخار ، ويؤدي إلى عدم كفاءة التشغيل وإيقاف تشغيل الإزعاج. عادة ما يكون التحكم في الضغط وظيفة آلية تؤديها حلقة تحكم واحدة أو أكثر. يعد الإعداد السليم وضبط حلقات التحكم في الضغط هذه أمرا بالغ الأهمية. قد تواجه الأنظمة القديمة أيضا مشكلات في التحكم في الضغط بسبب عمر المكونات وحالتها وقد تكون في حاجة إلى ترقيات نظام التحكم أو الأجهزة. إذا كانت أجهزة إنذار الضغط وإيقاف التشغيل تمثل مشكلة، فاستشر متخصصا متمرسا في التحكم في البخار لتقييم النظام وتقديم توصيات لتحسين التحكم في الضغط.

يستخدم حقن غاز التخصيب في معظم أنظمة احتراق البخار. كما هو الحال مع التحكم في الضغط ، يعد الإعداد السليم وضبط التحكم في التخصيب أمرا بالغ الأهمية لتشغيل النظام بشكل صحيح. ويجب أن يراعي الضبط والإعداد المناسبان لمراقبة التخصيب عملية التخصيب، وكيفية تطورها على مدار العملية، وكيف تؤثر على المعدات النهائية. يمكن أن يؤدي الإعداد غير السليم للتحكم في التخصيب إلى إغلاق الإزعاج ، وفقدان القدرة ، واستهلاك غاز التخصيب غير الضروري ، والإفراط في تشغيل وحدة الاحتراق ، مما يؤدي إلى ارتفاع الانبعاثات.

يعد الطيارون على وحدات احتراق البخار نقطة فشل شائعة أثناء بدء تشغيل النظام. غالبا ما يكون هذا بسبب سد فتحة تدفق الوقود أو تقصير نظام إشعال الشرارة بسبب الرطوبة في قضيب الإشعال. يمكن أن يقلل الفحص الروتيني وتنظيف الطيارين من مشكلات بدء التشغيل هذه. أيضا ، يمكن أن يوفر تخزين طيار احتياطي يمكن استبداله بطيار معطل وقتا ثمينا عند بدء التشغيل.

نظرا لأن أنظمة التحكم في البخار يتم تشغيلها فقط أثناء عمليات التحميل ، فقد تظل غير مستخدمة لفترات طويلة من الزمن. يمكن أن تؤدي فترة طويلة من عدم الاستخدام بسرعة إلى تدهور مكونات النظام. يوصى بشدة بتشغيل نظام التحكم في البخار وتشغيله لفترة وجيزة مرة واحدة على الأقل في الشهر. سيسمح ذلك باكتشاف أي مشكلات ومعالجتها قبل بدء عملية التحميل.

يستخدم العديد من مالكي الأنظمة خدمات أطراف ثالثة متخصصة في التحكم في البخار للصيانة الوقائية السنوية أو الفصلية لأنظمتهم. يمكن للمتخصص في صيانة التحكم في البخار تحديد المشكلات المحتملة بكفاءة ومعالجتها قبل نتائج تعطل النظام.

إعادة تشغيل الأنظمة الخاملة

إذا كان من المقرر إعادة تشغيل نظام التحكم في البخار بعد الجلوس في وضع الخمول ، فقد يتجاوز نطاق العمل تجديد المكونات الحالية لإعادتها إلى حالة العمل. قد تكون هناك حاجة أيضا إلى التغييرات المطلوبة للامتثال للوائح الحالية. إن إضافة التحكم في درجة الحرارة إلى وحدات الاحتراق ، وترقية الصمامات إلى أنواع آمنة من الحريق ، وتعديل أو استبدال صمامات تخفيف الضغط هي بعض التغييرات التي تكون مطلوبة عادة لجعل الأنظمة القديمة في حالة امتثال. وينبغي أن يدعم تحديد نطاق العمل لإعادة تشغيل نظام خامل إلى العمل موظفون على دراية بمتطلبات السلامة والانبعاثات المنطبقة.

زيادة قدرة مناولة البخار

تعتمد قدرة مناولة البخار للنظام على كل من حجم نظام الأنابيب وقدرة جهاز التحكم النهائي على استعادة أو تدمير الهيدروكربونات الموجودة في تيار البخار. ويجب تقييم كلا العاملين كجزء من جهد يرمي إلى زيادة القدرة الإجمالية للنظام (الشكل 4).

الشكل 4. وحدة احتراق البخار الحالية تخضع للتحديث لتحسين السعة والأداء.

إذا تعذر الوصول إلى قدرة معالجة بخار التصميم لنظام موجود في التشغيل الفعلي ، فيجب إجراء تقييم للنظام الكامل. ويمكن لمثل هذا التقييم أن يحدد ما إذا كانت التغييرات في الأنابيب أو المكونات ستسمح بزيادة معدلات تدفق البخار. قد تشمل هذه التغييرات استبدال مانعات التفجير بوحدات إسقاط ضغط أكبر أو أقل أو زيادة أحجام خطوط أنابيب البخار.

إذا لم يكن من الممكن تقليل انخفاض الضغط عن طريق تغيير الأنابيب أو المكونات ، فيجب النظر في تركيب قوة حصانية إضافية للمنفاخ. إذا أدت التغييرات التي طرأت على نظام الأنابيب أو القدرة الحصانية للمنفاخ إلى معدلات تدفق بخار أعلى مما تم تصميم جهاز التحكم النهائي من أجله ، فيجب تقييمه لتحديد تأثير التغيير على تشغيله. قد تكون أنظمة التحكم في البخار منخفضة الانبعاثات أكثر حساسية للتغيرات في تدفق البخار، ويجب النظر في كل من قدرتها وقدرتها على الحفاظ على مستويات الانبعاثات المطلوبة.

إذا كانت هناك حاجة إلى زيادة مؤقتة في سعة مناولة البخار أو لم يكن التركيب الدائم متاحا، تتوفر معدات التحكم في البخار للإيجار على المدى القصير أو الطويل. يمكن أن يكون نظام التأجير نظاما كاملا يحتوي على كل من سلامة الرصيف ومعدات احتراق البخار أو يمكن أن يكون نظاما جزئيا يمكن أن يقترن بمعدات دائمة في الموقع (الشكل 5).

الشكل 5. Zeeco وحدة احتراق البخار المحمولة المستخدمة أثناء صيانة وحدة استعادة البخار.

يوصى بالتخطيط المبكر لتنفيذ معدات التأجير. قد يشمل ذلك إضافة نقطة انطلاق أنبوبية إلى رأس البخار الحالي لتبسيط توصيل معدات التأجير أو اعتماد الموقع لاستخدام معدات التأجير. في الولايات المتحدة ، على سبيل المثال ، يجب أن تكون المنشأة معتمدة لاستخدام معدات التحكم في البخار البحري المستأجرة أو المحمولة من قبل كيان معتمد معتمد.

اعتبارات أخرى

بالإضافة إلى الاستراتيجيات المتعلقة بالمعدات المفصلة في هذه المقالة ، فإن التدريب المناسب للموظفين الذين يقومون بتشغيل وصيانة أنظمة التحكم في البخار له أهمية كبيرة. يجب أن يكون المشغلون على دراية بالمتطلبات التنظيمية للانبعاثات والسلامة المعمول بها بالإضافة إلى المتطلبات التشغيلية. يمكن للمشغلين الذين يفهمون سبب وتأثير تعديلات نظام التحكم في البخار تحسين تشغيل النظام بشكل فعال وزيادة وقت تشغيل النظام من خلال منع عمليات إيقاف التشغيل المزعجة. يمكن للعديد من مصنعي ومستشاري أنظمة التحكم في البخار توفير التدريب على الجوانب التشغيلية والتنظيمية لأنظمة التحكم في البخار.

في الولايات المتحدة ، يلزم التصديق على MVCSs من قبل طرف ثالث معتمد ، يشار إليه باسم كيان التصديق (CE). إن تطوير علاقة وحوار مفتوح مع CE من ذوي الخبرة أو العمل مع شركة التحكم في البخار التي تفهم وتسهل عملية إصدار الشهادات سيمنع التأخير بسبب مشكلات التصديق.

استنتاج

يواجه التحكم في البخار البحري العديد من التحديات الفريدة التي يجب إدارتها بفعالية من أجل تحسين الأداء والعمل بأمان والبقاء في الامتثال للوائح المتغيرة باستمرار.

تتمثل أهداف التحكم في البخار في جمع الأبخرة الناتجة عن تطبيقات التحميل بأمان وكفاءة وتقليل الملوثات التي يتم تنفيسها إلى الغلاف الجوي. سيساعد تنفيذ الاستراتيجيات الواردة في هذه المقالة المالكين والمشغلين الذين يسعون إلى تحسين عملياتهم الحالية أو إعادة تشغيل عملية كانت متوقفة عن العمل سابقا أو إضافة قدرة جديدة إلى عملية قائمة.