Systèmes de torchères démontables en Amérique du Nord

Systèmes de torchères démontables en Amérique du Nord

Les systèmes de torchèresdémontablesont été une solution de conception de torchères populaire pour de nombreux utilisateurs dans le monde entier, car ils offrent des avantages clés dans certaines circonstances. Les premiers systèmes de torchères démontables ont été conçus et déployés par Shell en Europe. Shell a ensuite appliqué cette même conception à ses principales raffineries et usines chimiques dans le monde entier, notamment au Moyen-Orient, en Asie et en Australie. Par la suite, de nombreuses autres sociétés pétrolières, gazières et pétrochimiques ont également utilisé ces systèmes. Ce n'est qu'au cours des dix dernières années qu'ils sont devenus plus courants en Amérique du Nord.

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Comment fonctionnent-ils ?

Un système de torchère démontable est un système de torchère qui comprend une structure de derrick supportant généralement une ou plusieurs torchères, ainsi que des conduites de service, une tour d'escalier, des plates-formes d'accès et un skid de treuil commun. Les systèmes démontables peuvent être conçus pour supporter une seule ou plusieurs torchères, certaines pouvant compter jusqu'à 10 torchères. Les principaux composants d'un système de torchère démontable sont illustrés à la figure 1.

La structure du derrick est généralement fabriquée à partir d'un tube en acier de construction et peut être conçue comme une structure à trois ou quatre pieds. La structure du derrick doit comprendre une tour d'escalier et les échelles et plates-formes nécessaires pour accéder à l'équipement de démontage en hauteur. Un blindage est prévu pour protéger le personnel des radiations, ce qui permet au personnel d'accéder au système de torche en toute sécurité, même en cas de torche active.

Les torchères sont fabriquées en sections bridées d'une longueur comprise entre 12 et 24 m (40 à 80 ft) et sont équipées de tuyauteries prémontées sur chaque section pour alimenter chaque torchère en gaz pilote/allumage/vapeur. Les torchères sont installées sur l'une des faces planes de la structure du derrick afin de permettre l'accès pour le démontage. Les torchères peuvent être démontées une section à la fois, les connexions de la bride de la torchère et de la tuyauterie d'utilité étant déboulonnées au fur et à mesure que chaque section est abaissée. Des tables et des lits basculants sont prévus à la base de la structure du derrick pour abaisser les sections démontées jusqu'au niveau du sol.

Un système de torchère démontable est fourni avec un skid de treuil de démontage composé d'un seul moteur desservant un treuil de levage et un treuil de basculement. Les treuils et le moteur sont conçus pour les charges les plus lourdes et les plus défavorables afin de permettre à un seul système de treuil de desservir n'importe quelle torchère sur la structure du derrick.

Quels sont les avantages ?

Les torchères démontables sont devenues très populaires dans diverses applications liées au raffinage, à la pétrochimie et au GNL en raison de leur polyvalence. La plupart des systèmes démontables comprennent plusieurs torchères, et la plupart ont une torchère de réserve installée. Cette torchère de rechange reste en mode inactif, en attente, pendant le fonctionnement normal du système de torchère. Lorsque la maintenance d'une torchère active du système est nécessaire, la torchère de réserve est mise en service. Les unités de traitement associées à une pointe ou à une torche nécessitant une inspection ou des travaux de maintenance peuvent être redirigées vers la torche de rechange, tandis que la torche principale et sa pointe sont démontées au niveau du sol pour permettre leur remise en état ou leur remplacement. Cette conception flexible permet aux installations d'effectuer les travaux de maintenance requis sans nécessiter l'arrêt de l'usine ou des unités de traitement.

Même les torchères démontables qui n'incluent pas de réserve installée offrent une plus grande flexibilité dans l'installation, car la pile ou la pointe nécessitant une maintenance peut être abaissée jusqu'au niveau du sol sans utiliser une grue haute - et généralement coûteuse. Les torchères démontables éliminent ce coût important, car les piles individuelles peuvent être abaissées au niveau du sol pour toute opération de maintenance, en utilisant le système de démontage et le treuil intégrés. Cette conception permet à l'installation de n'arrêter que les unités associées à la torchère en cours de maintenance, au lieu de procéder à un arrêt de l'ensemble de l'usine. En revanche, les systèmes traditionnels de torchères surélevées nécessitent souvent la mobilisation d'une grue lourde et coûteuse sur le site pour accéder à l'extrémité de la torchère ou aux pilotes en vue de la maintenance.

Un autre avantage des systèmes de torchères démontables est l'espace nettement plus réduit qu'ils requièrent par rapport à un ensemble équivalent de torchères traditionnelles autonomes.

Étude de cas 1

Cette étude de cas décrit un système de torche démontable pour une application GNL aux États-Unis, en service depuis environ cinq ans. Dans ce cas, l'utilisateur a choisi de séparer les collecteurs de torche chauds et froids et de les envoyer dans des torchères séparées sur la structure du derrick. Le collecteur chaud est construit en acier au carbone et le collecteur froid en acier inoxydable. La hauteur totale de la cheminée est de près de 150 m et la structure du derrick est une conception à trois pieds. Chaque torchère est équipée d'un système d'assistance à l'air pour permettre une performance sans fumée en continu, au démarrage, à l'arrêt et en cas d'opération de maintenance.

L'utilisateur souhaitait que ce système comprenne une cheminée de réserve distincte pour chaque torche de traitement, ce qui signifie que la structure comprend un total de quatre cheminées : deux chaudes et deux froides. Cela permet à l'utilisateur de bénéficier d'une flexibilité considérable en matière de maintenance et de rotation, puisque chaque flux de tête peut être détourné vers sa cheminée de réserve correspondante pendant que l'usine reste en activité. Aucun arrêt de l'une ou l'autre torchère n'est nécessaire, et toute la maintenance peut être effectuée pendant que l'usine est en ligne grâce au système de torchère démontable.

Pour améliorer encore la capacité à entretenir l'un ou l'autre système de torche pendant que l'usine reste en activité, l'utilisateur a également opté pour l'installation de thermocouples entièrement rétractables et de feux d'avertissement d'avion rétractables. Les thermocouples, utilisés pour la détection de la flamme pilote comme l'exige la réglementation, peuvent être retirés et remplacés depuis le sol pendant que la torche est en ligne, ce qui signifie qu'il n'est pas nécessaire de démonter la torchère pour un simple remplacement de thermocouple. Les feux d'avertissement de l'avion peuvent également être rétractés jusqu'au sol à l'aide d'un système d'abaissement séparé qui ne nécessite pas le démontage des torchères.

Étude de cas 2 

Cette étude de cas détaille un système de torche sur derrick démontable pour une application GNL dans une région septentrionale de l'Amérique du Nord qui a été achevée en 2023. Comme dans l'étude de cas 1, l'utilisateur a décidé de séparer les processus chauds et froids dans des collecteurs et des cheminées de torche différents sur une structure de derrick démontable. L'utilisateur a également ajouté une cheminée pour traiter les cas de torchères marines pour leur installation. Ce système de torchère sur derrick démontable comprend une seule torchère de rechange, capable de traiter les débits de n'importe laquelle des trois torchères actives installées sur la structure. Ce système mesure environ 120 m de haut et utilise un derrick à quatre pieds. L'utilisateur de cette application dispose d'une pression disponible relativement élevée pour le gaz de torche entrant et a pu utiliser des conceptions d'embouts de torche à haute pression pour assurer une performance sans fumée sans média d'assistance, tel que la vapeur ou l'air.

Cette conception de système démontable permet à l'utilisateur d'effectuer la maintenance d'un système de torche à la fois en détournant son flux vers le riser de rechange commun. Bien qu'elle soit moins flexible que l'unité de l'étude de cas 1, cette conception est une option moins coûteuse car elle utilise quatre torchères au total (trois primaires plus une de rechange) au lieu de six (trois primaires plus trois de rechange).

Cette structure de derrick démontable est également équipée de thermocouples et de feux d'avertissement escamotables, ce qui permet de réparer et de remplacer ces composants depuis le sol sans démonter les torchères ou les cheminées.

Étude de cas n° 3 

Cette étude de cas détaille un système de torche à derrick démontable pour une application de raffinerie dans une région méridionale de l'Amérique du Nord, qui a été achevée en 2023. Pour ce système démontable, l'utilisateur a séparé les flux de torche en trois collecteurs dédiés avec une colonne montante pour les flux haute pression, une colonne montante pour les flux basse pression et une colonne montante pour les flux de torche acide. Ce système dispose d'une seule torchère de réserve commune capable de traiter les débits provenant de n'importe laquelle des trois torchères actives. Ce système mesure près de 200 m de haut et utilise un derrick à trois branches. Ce derrick démontable est situé dans une raffinerie, de sorte que la vapeur à moyenne pression est disponible comme moyen d'assistance à la performance sans fumée pour les extrémités de la torche. Ce système de torchère démontable comprend également des tambours d'étanchéité pour chaque torchère, qui sont situés au niveau du sol à l'extérieur de la structure du derrick.

Comme dans l'étude de cas 2, cette conception permet à l'utilisateur de maintenir un système de torche à la fois en détournant les flux vers la torche de réserve commune tandis que les deux autres systèmes de torche restent en fonctionnement, ce qui montre que cette conception économique peut convenir à la fois aux applications GNL et aux raffineries.

Comme pour les études de cas 1 et 2, cette structure de derrick démontable est équipée de thermocouples rétractables et de feux d'avertissement pour avions, ce qui permet de réparer et de remplacer ces composants depuis le sol, sans démonter les torchères ou les cheminées.

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Conclusion

Les systèmes de torchères démontables sont devenus une option plus populaire et largement acceptée pour les applications de torchères de grande taille dans les raffineries, les usines pétrochimiques et les installations de GNL. Comme l'illustrent les études de cas présentées, plusieurs options de conception sont disponibles, notamment différentes configurations de derrick et des choix de torchères de rechange. Bien que ces options varient en termes de prix, elles offrent une certaine flexibilité en termes d'espace et de maintenance, que les utilisateurs doivent mettre en balance avec les coûts d'investissement et les budgets globaux d'exploitation et de maintenance continue.