寒い天候は、蒸気や水を利用したフレアに深刻な問題を引き起こし、安全性と性能の両方を脅かす氷の蓄積につながる可能性があります。フレア内部の氷が詰まると、背圧が上昇し、接続された機器に過圧がかかるリスクがあり、外部の氷の形成は構造的完全性を損ない、人員を危険にさらす可能性があります。
このガイドでは、寒冷地に脆弱な主要な機器とリスクを軽減するための手順を概説しています。寒冷地とは、フレアシステム内またはフレアシステム内で水が凍結する原因となる条件と定義され、氷が十分に蓄積して運転や安定性に影響を与えると懸念されます。具体的な操作ガイダンスについては、常にメーカーのマニュアルを参照してください。
QSスタイル スチームアシストフレア
QSスタイルのフレアチップは、チップの排出周囲にスチームインジェクターの単一のリングを使用しています。蒸気の流量が少ないと、寒い天候により、蒸気がフレアチップに移動するときに蒸気から失われる熱エネルギーの量が増加します。この熱損失は、配管内で結露を引き起こし、先端から放出される蒸気の温度を大幅に低下させ、蒸気ノズルから排出した後に凍結する傾向を高める可能性があります。フレアチップの取り付け時には、次のものが必要です:
- コントロールバルブの下流にあるすべての低点にスチームトラップを取り付けます。フレア蒸気制御バルブの下流にある凝縮水トラップシステムを設計する際には、特別な考慮が必要です。フレア蒸気制御バルブの下流圧力は、設計圧力から大気圧までさまざまです。スチームトラップと凝縮水処理システムは、この幅広いライン圧力に対応するように設計する必要があります。
- コントロールバルブからフレアチップまでの蒸気配管を断熱します。蒸気配管の断熱材は、蒸気の流れが最小速度と最小周囲温度にあるときに高品質の蒸気がフレアチップに到達するように十分である必要があります。
取ることができる他の予防的および事後的な行動を含んでいる:
- フレア先端の蒸気配管を絶縁する。これは、フレアチップ蒸気配管の垂直部分のみを指します。火炎の衝突により、円形マニホールドの絶縁は実用的ではありません。
- 蒸気制御バルブは、できるだけフレアの近くに配置してください。コントロールバルブとフレアチップの間の距離を最小化することにより、最終圧力低下後の蒸気からの熱損失量を最小限に抑えます。
- フレアへの蒸気流量を増やします。フレアへの蒸気の流れを増やすと、蒸気インジェクターから排出される蒸気の温度が上昇します。注:蒸気流量を増やすには、規制要件内に収まるように、補助ガスの使用または増加が必要になる場合があります。
- 寒冷地では、空気や窒素などの加熱された非凝縮性ガスを、蒸気の代わりに蒸気インジェクターに流します。
センタースチーム
センター センタースチームとは、フレアチップの本体に噴射される蒸気です。このスタイルの蒸気噴射は、多くのスタイルの蒸気アシストフレアに存在できます。その目的は、フレア先端に空気が浸透するのを防ぐことにより、フレア先端内部の焼損を防ぐことです。燃料流量が少ないと、寒い天候によりセンタースチームが発生し、フレアチップまたはスタックの内側に氷が形成される可能性があります。氷が蓄積すると、ガスの排出に利用できる出口面積が減少します。このような状況では、フレアの先端またはスタックが氷によって完全に塞がれる可能性があり、フレアに排出されるすべてのプロセスユニットが過圧のリスクにさらされます。フレアチップが部分的に詰まっているだけでも、
フレアの油圧容量が低下し、大規模なフレアリングイベント中に過圧が発生する可能性があります。フレアチップの取り付け時には、次のものが必要です:
コントロールバルブの下流にあるすべての低点にスチームトラップを取り付けます。フレア蒸気制御バルブの下流にある凝縮水トラップシステムを設計する際には、特別な考慮が必要です。フレア蒸気制御バルブの下流圧力は、設計圧力から大気圧までさまざまです。スチームトラップと凝縮水処理システムは、この幅広いライン圧力に対応するように設計する必要があります。
制御バルブからフレア先端までの蒸気配管を断熱します。 蒸気配管の断熱性は、蒸気の流れが最小速度で最低周囲温度のときに高品質の蒸気がフレア先端に到達するように十分に行う必要があります。
その他の予防措置および事後対応策として、次のようなものがあります。
- 蒸気制御バルブは、できるだけフレアの近くに配置してください。 制御バルブとフレア先端の間の距離を最小限にすることで、最終圧力低下後の蒸気からの熱損失を最小限に抑えることができます。
- 寒い時期は、センタースチームをオフにすることができます。これらの期間中に内部燃焼が懸念される場合は、パージガスの量を、炎がフレアチップの外側にあるポイントまで増やすことができます。
- 寒冷時には、窒素などの酸素を含まない加熱された非凝縮性ガス を、蒸気の代わりに中央の蒸気インジェクターに流します。
SA/QS & HSAスタイルのスチームアシストフレア
SA/QSおよびHSAスタイルのフレアチップは、チップの吐出周囲に蒸気インジェクターの上部リングを使用し、フレアチップの本体内部に浸透するチューブに排出する蒸気インジェクターの下部リングを使用します。インジェクターの上部リングは、上記のQSスタイルスチームアシストフレアと同じように扱う必要があります。インジェクターの下部リングには、通常、床と排水管を含むマフラーが付属しています。蒸気の流量が少ないと、寒い天候により、蒸気がフレアチップに移動するときに蒸気から失われる熱エネルギーの量が増加します。この熱損失は、配管内で結露を引き起こし、先端から放出される蒸気の温度を大幅に低下させ、蒸気ノズルから排出した後に凍結する傾向を高める可能性があります。フレアチップの取り付け中には、次のことが必要です:
- すべての低点で制御バルブの下流にスチームトラップを取り付けます。フレア蒸気制御バルブの下流にある凝縮水トラップシステムを設計する際には、特別な考慮が必要です。フレア蒸気制御バルブの下流圧力は、設計圧力から大気圧までさまざまです。スチームトラップと凝縮水処理システムは、この幅広いライン圧力に対応するように設計する必要があります。
- コントロールバルブからフレアチップまでの蒸気配管を断熱します。蒸気配管の断熱材は、蒸気の流れが最小速度と最小周囲温度にあるときに高品質の蒸気がフレアチップに到達するように十分である必要があります。
- マフラードレンラインを取り付けます。
- マフラーの床への接続ポイントまで、マフラーのドレンラインを断熱し、ヒートトレースします。マフラードレンが凍結すると、マフラーの床に液体が溜まる可能性があります。この液体は凍結するだけでなく、オーバーフローしてフレアチップの側面に大きな氷の形成を形成し、積み重ねる可能性があります。
その他の予防的および事後的な行動には
、次のようなものがあります。- マフラーフロアの外面をヒートトレースして断熱します。 凍結する雨や大雪が一般的な場合は、マフラーフロアの下側を断熱してヒートトレースすることで、雪や氷の蓄積を減らすことができます。
- フレア先端のQS蒸気配管の絶縁。 これには、フレア先端のQS配管の垂直部分のみを含めることも、円形のQSマニホールドを含めることもできます。ジョン・ジンクは、下部リングマニホールドを絶縁することを推奨していません。このマニホールドは通常、マフラーの下部のすぐ近くにあります。これは、マフラーの床を氷から守るのに役立つ熱源を提供します。
- 蒸気制御バルブは、できるだけフレアの近くに配置してください。コントロールバルブとフレアチップの間の距離を最小化することにより、最終圧力低下後の蒸気からの熱損失量を最小限に抑えます。
- 蒸気流量をフレアに増やします。フレアへの蒸気の流れを増やすと、蒸気インジェクターから排出される蒸気の温度が上昇します。
- 寒冷地では、空気や窒素などの加熱された非凝縮性ガス を、蒸気の代わりに蒸気インジェクターに流します。
XPスタイルのスチームアシストフレア
XPスタイルのフレアは、1つ以上のスチームマニホールドを使用して、1つ以上のモジュールのベースに蒸気を注入します。XPフレアチップには、暖かい天候と寒い天候の2つの主要なバリエーションがあります。ここでは、寒冷地のバリアントのみを扱います。XPには、フレアチップの本体内に溜まった液体を取り除くチップドレインがあります。また、スチームインジェクターの下には、XPモジュールから滴り落ちる凝縮液をキャッチするための凝縮水キャッチトレイが先端部に設けられています。寒い状況では、XPモジュールの底から滴り落ちる水から氷が形成されることがあります。また、蒸気はフレアチップの本体に入り込み、そこで凝縮して氷を形成することができます。フレアチップの取り付け時には、フレ
- ア本体の下側を断熱し、ヒートトレースする必要があります。これにより、フレアチップ内部に氷が形成されるのを防ぎます。
- フレアチップドレンラインを取り付けます。
- フレア チップ ドレンを絶縁し、ヒート トレースします。 ドレンが凍結すると、フレア ボディに液体が溜まり、最終的にはフレア スタックを流れ落ちます。フレアスタックを流れ落ちる液体は凍結し、最終的にフレアスタックを詰まらせる可能性があります。
- キャッチトレイの底部を断熱し、ヒートトレースします。 これにより、XPモジュールから滴り落ちる凝縮水による氷形成のアンカーポイントにならないようにすることができます。
- キャッチトレイの排水ラインを取り付けます。
- キャッチトレイの排水口を断熱し、ヒートトレースします。 排水口が凍結すると、液体がキャッチトレイからあふれ出します。落下する液体は、風によってフレア構造の他の部分に吹き飛ばされ、氷を形成する可能性があります。
- コントロールバルブの下流にあるすべての低点にスチームトラップを取り付けます。フレア蒸気制御バルブの下流にある凝縮水トラップシステムを設計する際には、特別な考慮が必要です。フレア蒸気制御バルブの下流圧力は、設計圧力から大気圧までさまざまです。スチームトラップと凝縮水処理システムは、この幅広いライン圧力に対応するように設計する必要があります。
- コントロールバルブからフレアチップまでの蒸気配管を断熱します。蒸気配管の断熱材は、蒸気の流れが最小速度と最小周囲温度にあるときに高品質の蒸気がフレアチップに到達するように十分である必要があります。
その他の予防措置と対応策として
は、- フレア先端の蒸気配管を断熱します。 これには、フレア先端の蒸気配管の垂直部分と円形マニホールドの両方が含まれます。
- 蒸気制御バルブは、できるだけフレアの近くに配置してください。 制御バルブとフレア先端の間の距離を最小にすることで、最終的な圧力低下後の蒸気からの熱損失が最小限に抑えられます。
- フレアへの蒸気流量を増やします。 フレアへの蒸気流量を増やすと、スチームインジェクタから排出される蒸気の温度が上がります。
- 蒸気の代わりに、空気や窒素などの加熱された非凝縮性ガスを蒸気注入器に流します。
フレア構造物の氷の形成に関する注意 – 構造物に氷が形成されると、ほとんどのオペレーターは形成の原因を修正しようとしますが、氷が自然に溶けるように周囲の条件が変化するのを待たなければなりません。あるオペレーターは、クレーンの上部に取り付けられたスプレーノズルを使用して、環境的に許容される航空除氷液をスプレーし、構造物の氷を溶かしました。フレア炎のサイズと炎からの関連する放射線のサイズを大きくすることは、氷の形成場所によっては有益である可能性があります。
モレキュラーシール
モレキュラーシール(moleseal)は、廃ガスを180°方向転換させるパージ低減装置です。モールシールの底に溜まった液体を取り除くためのドレンが装備されています。液体、特に水は、降雨、降雪、上部リング凝縮液スプレー、中心蒸気凝縮、液体シール キャリーオーバー、廃ガス凝縮など、いくつかの発生源のいずれかによって分子シールに入る可能性があります。このような液体を確実に排出することは、モグラシールを閉じ、それによってフレアスタックを閉じる凍結を防ぐために必要です。モールシールの設置中には、次のことが必要です:
- モールシール の排水ライン(排水ライン接続を含む)から下水道またはフレアドラムまでのモールシール排水ラインを断熱し、熱トレースします。(注:モールシールのドレンラインをドラムに接続するには、モールシールの周りのベントガスがバイパスされるのを防ぐために、ドラムの接続がドラム液面より十分に下にある必要があります。モグラシールの排水管が凍結すると、モグラシールに液体が溜まる可能性があります。この液体は、モールシールによる圧力損失を大幅に増加させ、フレアヘッダーの背圧を設計限界を超えて増加させる可能性があります。モールシール内に液体が溜まっていると、凍結して廃ガスの流れを完全に遮断する可能性があります。
取ることができる他の予防的および反応的な行動には、以下が含まれます:
- モグラシール の底板と外側のバレルを底部から検査ハンドホールまで断熱し、熱トレースします。
- 環境的に許容される除氷液をモールシールドレーンラインに注入します。このオプションでは、モールシールが廃ガスの流れを妨げる可能性があるほど液体で満たされないように注意する必要があります。
- 環境的に許容できる除氷液 を中央の蒸気ラインに注入します。
パイロット
パイロットは、フレアチップの発火源として連続的な炎を提供する装置です。パイロットはメインフレームの安定性も向上させます。パイロットは、フレアの安全な操作に不可欠です。ほとんどのパイロットは寒冷地でもうまく動作しますが、特定の大気条件や運用シナリオにより、パイロットが寒さによって悪影響を受ける可能性があります。
霜は、周囲の空気よりも冷たい物体に形成される霜の一種です。パイロットのベンチュリミキサーは、ミキサー内部で発生する圧力の低下により、周囲の空気よりも冷たくなる可能性があります。霜は、通常、周囲温度が氷点下近くで湿度が高いときに形成されます。このような状況では、パイロットミキサーに霜が蓄積し、パイロットの安定性が低下し、パイロットが簡単に消火される可能性があります。霜が降りやすい場所であれば、次の予防策を講じることができます:
- 霜防止ヒーターを装備したパイロットを使用してください。John Zinkは、ベンチュリミキサーに特別なヒーターが接着されたパイロットを提供しています。霜が降りる可能性のある条件下では、これらのヒーターは霜の形成を防ぐのに十分な熱を供給します。
- ジョンZinkは、燃料オリフィスやベンチュリが凍結するのを防ぐために、パイロット燃焼生成物の一部をリサイクルする「Arctic Pilot」を提供できます。
燃料ガスを燃焼させると、燃焼によって水が発生します。フレームフロントジェネレーターを装備したパイロットの場合、この水の一部はパイロットのイグニッションフードとイグニッションライン自体で凝縮します。通常、水は一年中通常のパイロット運転中にイグニッションラインに蓄積します。寒い季節には、この水が凍結して点火ラインを塞ぎ、フレームフロントジェネレーターの使用を防ぎます。次の予防策を講じることができます:
- 各パイロット点火ラインに少量の乾燥計器空気を注入します。通常、イグニッションラインあたり35 SCFHは、水蒸気がイグニッションラインを伝って結露するのを防ぐのに十分です。
燃料ガスの水分含有量は、ゼロから大幅に変動する可能性があります。寒い状況では、湿った燃料ガスにより、オリフィスに氷が形成されるため、燃料オリフィスが詰まる可能性があります。これが起こると、この氷を溶かしてオリフィスを再度開くことは非常に困難になります。講じることができる予防策:
- パイロット燃料ガスの供給が乾燥 し、露点がその地域で可能な最低周囲温度を十分に下回っていることを確認します。
- ジョンZinkは、燃料オリフィスやベンチュリが凍結するのを防ぐために、パイロット燃焼生成物の一部をリサイクルする「Arctic Pilot」を提供できます。
オリフィスが氷の形成のために部分的に閉じた後に取ることができる他の反応的な行動:
- オリフィスが制限されているが、まだある程度の燃料が流れている場合、氷を溶かすことができる流体を燃料供給システムを通して送ることができます。このアプローチにより、パイロットは消滅します。可能な液体オプションは、アルコールまたはその他の除氷液です。パイロットオリフィスがクリアされると、配管が排水され、パイロットが再点火します。除氷液の顕熱は、配管を通る低流量により流体が周囲温度近くで排出されるため、当てにすることはできません。したがって、蒸気はこのサービスの液体として推奨されません。
オリフィスが氷の形成のために完全に詰まった後に取ることができる他の反応的な行動:
- 主要な炎が存在する場合、フレアへの廃棄物の流れは、メイン炎からの放射がパイロットアセンブリに十分な熱を入力して氷を溶かすようにすることができます。このテクニックは、スタックの風下側にいるパイロットでのみ実行可能です。
- 主炎が存在しない場合は、主火炎点火の代替手段を使用する必要があります。いくつかのオプションには、火炎のフロントジェネレーター、炎の矢、焼夷弾のショットガンの薬莢を通して火の玉を送ることが含まれます。
- フレアを閉じ込めることができれば、プロパントーチやホットエアガンなどの熱を加えることで、氷を直接溶かすことができます。
リキッドシール
リキッドシールは、フレアスタックに入る前に、廃ガスを特定の高さの液体(通常は水)を通じて泡立てる装置です。これにより、フレアヘッダーの正圧を維持できます。液体は液体シールの設計に固有のものであり、避けることはできません。フレアシステムの閉塞を防ぐためには、凍結の防止が必要です。以下は、取ることができる予防措置です:
- 水と接触する液体シールドラムの部分を断熱します。
- ドラムの設計には、水に補助的な熱を加える手段を含めます。 これには、ドラムの外側の蒸気コイル、ドラム内部の蒸気コイル、ドラムの外側のヒートトレース、ドラムに挿入された電気ヒーター、または液体に直接蒸気を注入するスチームスパージャーなどがあります。
- 不燃性の凍結防止コンパウンドを水に加えます。このような添加剤は、液体の比重を大きく変化させないように注意するか、密度が大幅に変化した場合は、それに応じて液体の運転レベルを調整する必要があります。添加剤のもう一つの懸念事項は、表面張力と粘度への影響です。表面張力と粘度は気泡形成に影響を与えるため、液体シール性能に大きな影響を与える可能性があります。
- スキマー配管 (オーバーフローとも呼ばれます)と、ドラムから下水道に関連するループシールを断熱してヒートトレースします。スキマーは、水の上に蓄積する可能性のある液体炭化水素を除去するために使用されます。一部のオペレーターは、液体シールに連続的に水の滴流を流し、その余分な水はスキマー配管から排出されます。この配管が詰まると、リキッドシールが過剰に充填される可能性があります。液体炭化水素が除去されない場合、大量の放出中に、炭化水素がフレアチップに運ばれ、燃えるような雨が降る可能性があります。
ドレン に関する注意 – 特に凍結状態では、安全なフレア操作のためには、適切なドレン操作が重要です。ドレンは、自由に流れる動作を確保するために定期的にチェックする必要があります。ドレンからの流量が通常の流量から大幅に減少する場合は、ドレンラインまたはドレンラインに供給する機器の閉塞を示している可能性があるため、調査してください。
フレアガスに含まれる水蒸気 – 水の凍結に関する主な懸念事項は、フレアスタック/ライザーを部分的または完全にブロックする可能性があることです。水蒸気の潜在的な発生源には、湿った植物ガス、ノックアウトドラムの底に残った水(フレアガスに蒸発する)、および水で満たされたシールドラムが含まれます。この懸念は、あらゆるタイプの高架フレアに当てはまります。カナダでは、24インチのフレアスタックプラグを持ち、蒸発した水からの氷で密閉されたエアアシストスタックの例が少なくとも1つあります。
これに対する潜在的な緩和策の1つは、スタックの上部近く(先端の下)にノズルを設置することです。スタックを配管すると、ノズルにメタノールが供給されます。スプレーノズルは、アルコールをスタックの壁に向けます。その目的は、寒冷地条件時にスタックの内側表面にメタノールを定期的に噴霧することです。メタノールは氷を溶かし、スタックの壁に氷が蓄積するのを防ぐのに役立ちます。センタースチームノズル(存在する場合)を使用しても、蒸気をブロックし、ラインをメタノールで満たし、メタノールをチップ/スタックに流し、ラインを排水し、蒸気を再び使用できるようになる可能性があることに注意してください。
John Zinkとの提携
寒い天候には独自の課題が伴いますが、適切な専門知識とソリューションがあれば、安全かつ効率的に業務を遂行し続けることができます。John Zinkは、燃焼および排出制御における数十年の経験を持ち、寒冷地リスクを軽減するために必要な技術とサポートを提供しています。オーダーメイドのソリューションから継続的なサービスまで、最も過酷な条件を乗り越えるお手伝い
をします。年間を通じてお客様の業務をどのようにサポートできるかについては、お問い合わせください。
