Raffinerie reduziert das Abschaltungsrisiko und optimiert die Anlagensicherheit mit moderner Diagnostik​

Kunde

Große Raffinerie in Nordamerika​​

 

Anwendung

Erkennung von Flammeninstabilität in befeuerten Heizanlagen

 

Herausforderung

Diese Raffinerie installierte zur Einhaltung der neuen EPA-Emissionsvorschriften (Environmental Protection Agency) Ultra-Low-NOx-Brenner in ihren bestehenden befeuerten Heizanlagen. Dank der von Natur aus auf extrem niedrige NOx-Emissionen ausgelegten Konstruktion laufen die Brenner sehr mager und stehen ständig kurz vor dem Erlöschen der Flammen. Daher ist ein Flammenausfallerkennungssystem erforderlich, um sicherzustellen, dass Brenngas nicht weiter in die Brennerkammer eingeleitet wird und eine explosive Umgebung entsteht. Die Raffinerie wünschte sich vorzugsweise ein Frühwarnsystem, damit etwaige Flammeninstabilitäten schon vor einer vollständigen Abschaltung der Anlage erkannt werden. ​

Um dieses Problem zu lösen, probierte die Raffinerie zuvor zwei verschiedene Lösungen aus. Die erste Lösung bestand in einem optischen Detektor (FIREYE), der das Vorhandensein einer Flamme erkennt. Diese Lösung funktionierte recht gut, war jedoch zu kostspielig, da jeder Brenner mit niedrigen NOx-Emissionen einen speziellen optischen Detektor benötigte, der das Vorhandensein einer Flamme erkennt. Dies ergab für einen großen Ofen mehrere hundert Detektoren und war zu kostspielig in der Umsetzung. ​

Das zweite System, das die Raffinerie ausprobierte, war ein sehr empfindlicher und sehr schneller Differenzdruck-Messumformer (DP) eines anderen Herstellers. Auch wenn die Werkstatttests positiv verliefen, litten die tatsächlichen Feldtests unter hoher Drift und mangelnder Zuverlässigkeit. ​

Das Fehlen eines Frühwarnsystems zur Erkennung von Flammeninstabilität bot dem Bedienpersonal keine Gelegenheit, Korrekturmaßnahmen zu ergreifen (d. h. mehr Brenngas hinzuzufügen, um die Brennerzufuhr anzureichern), um die Abschaltung des befeuerten Heizers im Falle eines Erlöschens der Flamme zu verhindern. Dies erhöhte das Risiko ungeplanter Anlagenabschaltungen, verringerte die Anlagenverfügbarkeit und verringerte den Durchsatz. Darüber hinaus erhöhte sich das Sicherheitsrisiko aufgrund der Möglichkeit, dass bei einem Flammenausfall eine explosionsfähige Atmosphäre im befeuerten Heizer entsteht. ​ ​

 

Lösung

Der Kunde löste dieses Problem durch Installation eines Rosemount^TM 3051S Pressure Transmitter mit fortschrittlichen Diagnosefunktionen. Die erweiterte Diagnosefähigkeit eignete sich gut für diese Erkennung von Flammeninstabilitäten, die eine Hochfrequenz-Prozessüberwachung erforderte. Der Rosemount 3051S Druckmessumformer maß die Amplitude des Prozessrauschens durch Abtastung mit 22-mal pro Sekunde und lieferte eine sekundäre Variable (Standardabweichung) zur frühzeitigen Erkennung von Flammeninstabilität. Darüber hinaus arbeitet dieser Messumformer sehr genau und zuverlässig selbst in den niedrigen Druckbereichen, die für den Zugdruck in brennstoffbetriebenen Heizanlagen typisch sind. Ein HART® Tri-Loop wurde verwendet, um die Variable mit der Standardabweichung an das alte Hostsystem zu liefern und so eine kontinuierliche Diagnoseüberwachung der Flammenstabilität zu ermöglichen. ​

Die fortschrittlichen Diagnosefunktionen des Rosemount 3051S Druckmessumformers boten der Raffinerie ein praktikables Mittel, um das Risiko eines Flammenausfalls von Low-NOx-Brennern zu reduzieren und ungeplante Abschaltungen der Heizanlage zu verhindern. Außerdem verringerte dies auch das Sicherheitsrisiko, dass in der befeuerten Heizanlage eine explosionsfähige Umgebung entsteht.