조종사는 플레어의 핵심입니다. 건강한 조종사가 없으면 플레어가 쉽게 환기구가 될 수 있습니다. 파일럿 연료 배관에서 고장이 발생하면 파일럿 성능에 큰 영향을 미치고 결과적으로 플레어 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 파일럿 연료 배관의 플레어를 설치할 때 고장날 것으로 예상하는 사람은 아무도 없지만 발생합니다. 나사산 연결부의 불충분한 조임, 이중 너트 또는 풀림을 방지하기 위한 다른 메커니즘이 없는 플랜지, 인접한 플레어의 화염 충돌, 손상된 플레어로 인한 화염 충돌, 부적절한 배관 지지 및 부식은 모두 파일럿 연료 배관 고장의 잠재적인 원인입니다. 이 백서에서는 문제가 발생할 경우 완화하기 위해 취할 수 있는 조치와 문제 발생 가능성을 줄이기 위한 예방 조치에 대해 설명합니다. 다음과 같은 가정이 이루어집니다.
- 화염 전선 발전기(FFG)를 사용할 수 있고 작동합니다.
- 벤트 가스는 다른 플레어로 라우팅할 수 없습니다.
- 손상된 플레어는 수리를 위해 종료되지 않습니다.
(경고: 조종사 없이 작동하면 폐가스가 배출될 수 있으며 그 결과가 현지 규정을 위반할 수 있습니다.)
연료 공급 실패 시나리오
시나리오 1. 연료 배관에 금이 갔지만 파일럿 연료 압력은 여전히 유지할 수 있습니다. (화염은 파일럿 팁에 있습니다.)
모든 실패가 동일하지는 않습니다. 가스가 누출되는 배관의 균열은 파이프가 완전히 파손되는 것만큼 심각하지 않습니다. 균열의 크기에 따라 연료 압력을 유지하는 것이 여전히 가능할 수 있습니다. 금이 간 파이프로 연료 압력을 유지하려면 더 많은 연료 흐름이 필요할 수 있지만 조종사는 계속해서 정상적으로 작동할 수 있습니다. 이 시나리오의 우려 사항은 균열을 통해 나가는 가스에 어떤 일이 발생하는가 하는 것입니다. 가스가 배출되고 불이 꺼지면 경미한 환경적 결과가 있지만 플레어 팁과 그 구성 요소에는 해를 끼치지 않습니다. 시간이 지남에 따라 균열에서 배출되는 연료 가스는 결국 점화될 것으로 예상됩니다. 점화된 누출로 인해 생성된 화염의 위치와 방향이 중요해집니다. 예를 들어, 누출로 인해 생성된 화염이 플레어 팁 또는 전기 점화 부품, 열전대 접합부, 브래킷, 파일럿, 분자 밀봉 등과 같은 기타 구성 요소에 충돌하는 경우 약간의 손상이 예상되어야 합니다. 화염이나 연소 생성물이 조종사의 벤츄리로 빨려 들어가면 조종사 정전이 발생할 수 있습니다.누출
부근의 조종사와 장비를 면밀히 모니터링하는 것이 좋습니다. 누출률이 언제든지 갑자기 증가하여 조종사 작동에 지장을 줄 수 있는 가능성이 있습니다. 시설은 화염 소멸 가능성을 줄이기 위해 시나리오 2에서 논의된 완화 조치 중 일부를 구현해야 하는지 여부를 결정할 수 있습니다. 처음에 균열을 일으킨 메커니즘이 여전히 존재할 가능성이 높으며, 이는 균열이 시간이 지남에 따라 악화될 것으로 예상된다는 것을 의미합니다. 제어되지 않은 화염이 탄소강 부품에 충돌하는 경우, 구조적 결함 또는 부품에 대한 봉쇄 손실이 발생할 가능성이 있습니다.
시나리오 2. 연료 배관이 고장나서 파일럿 연료 압력을 유지할 수 없습니다. (파일럿 팁의 화염을 유지하기 위해 필요한 최소 이하의 파일럿 압력.)
조종사 연료 압력의 손실은 조종사의 손실을 의미합니다. 주 화염에서 화염이 발생할 가능성이 높습니다. 주 화염의 손실 가능성을 줄이기 위해 시설에서 즉시 다음 조치를 취할 수 있습니다.
- 플레어로의 연료 가스 흐름을 증가시킵니다. 강력한 주 화염을 갖는 것은 조종사가 없을 때 주 화염의 손실을 방지하는 가장 좋은 방법입니다. 유속은 플레어 팁 배출구에서 쉽게 볼 수 있는 화염을 생성하기에 충분해야 합니다.
- 연료 가스는 하나 이상의 FFG(Flame Front Generator) 라인을 통해 조종사에게 보낼 수 있습니다. 이 가스는 주 화염에 의해 점화될 수 있지만 조종사가 바람이 부는 경우 점화되지 않을 수 있습니다. 고급 플레어 파일럿에는 일반적으로 안정적이고 미리 혼합된 화염을 생성하는 믹서 어셈블리가 포함됩니다. FFG 배관에서 생성된 화염은 사전 혼합 파일럿보다 덜 안정적이고 바람에 의해 소멸될 가능성이 더 높은 확산 화염입니다. FFG 시스템에서 생성된 화염은 연소가 파일럿 윈드실드 외부에서 발생하기 때문에 파일럿 열전대에서 감지할 수 없는 경우가 많습니다. 둘 이상의 FFG 라인에 연료를 분사하는 경우 "U" 튜브 효과가 발생하지 않도록 주의해야 합니다. "U" 튜브 효과는 배관 시스템에 더 낮은 고도(즉, FFG 점화 챔버의 바로 하류)에 연결된 두 개의 방전이 있을 때 발생합니다. "U" 튜브를 통한 공기보다 가벼운 가스의 낮은 흐름은 하나의 배출구만 흘러나오는 경향이 있고 다른 배출구에는 배관으로 유입되는 공기가 있습니다. 이로 인해 연료/공기가 혼합되는 위치로 역화될 수 있는 가연성 연료/공기 혼합물이 생성될 수 있습니다.
- 연료와 공기의 조합은 FFG 라인을 통해 보낼 수 있습니다. FFG 라인을 통해 연료/공기 혼합물을 보내면 확산 불꽃보다 더 안정적인 사전 혼합 불꽃이 생성될 수 있습니다. 연료-공기 혼합물의 속도가 혼합물의 난류 화염 속도보다 크도록 주의해야 합니다. FFG 라인의 속도가 너무 낮으면 화염이 FFG 라인으로 역화되어 폭발이 될 수 있습니다. 1" FFG 라인 및 천연 가스 연료의 경우, John Zink는 최소 50 SCFH의 연료와 475 SCFH의 공기를 권장하며, 이는 메탄의 최대 층류 화염 속도의 15배 이상인 24 ft/s를 초과하는 라인 속도를 생성하며 역화되어서는 안 됩니다.
- 불활성 물질(예: 질소, 이산화탄소, 수증기)을 플레어로 보낼 때 추가 주의를 기울여야 합니다. 안정적인 화염을 보장하기 위해 불활성 물질을 충분히 풍부하게 하십시오. 플레어가 자동으로 연소 구역 순 발열값(NHVcz)을 유지하는 경우 최소 NHVCZ 설정값을 증가시켜 주 화염 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 배기 가스 발열량을 측정하는 데 사용되는 기기가 가스 크로마토그래프와 같이 응답 시간이 느린 경우 NHVcz 설정값을 높이는 이점이 증가합니다
- 어가 공기 보조 또는 증기 지원인 경우 플레어를 과도하게 지원하지 않도록 주의해야 합니다. 과잉 보조 플레어가 꺼지는 확률은 약한 연기 지점에서 작동하는 플레어보다 더 높습니다.
- 안정적인 주 화염이 형성되면 연료 가스 배출 또는 통제되지 않은 화염을 피하기 위해 파일럿 가스를 차단합니다.
추가 조치를 취할 수 있지만 동원하려면 시간이 필요합니다.
- 임시 파일럿을 설치합니다. 일부 공급 업체에는 플레어 팁 상단에 걸고 작동 플레어에 설치할 수있는 임시 후크 파일럿이 있습니다.
- John Zink에게 조명탄을 대여하고 환기 가스를 대여점으로 전환하십시오. 우회가 완료되면 손상된 플레어를 종료하고 수리하십시오.
- John Zink의 PilotEye와 같은 IR 화염 감지기를 설치하십시오. 이러한 장치는 작업자에게 화염이 존재한다는 피드백을 제공하고 화염이 발생하면 경보를 제공합니다. 플레어의 화염 및/또는 IR 이미지를 통지할 수 있는 다른 광학 플레어 모니터링 기술이 존재합니다.
시나리오 3. 조종사가 나갔고 주 불꽃이 꺼졌습니다.
주 화염의 손실은 플레어가 환기 가스를 배출하고 있음을 의미합니다. 즉시 다음 단계를 수행하여 주 불꽃을 다시 켜십시오.
플레어로 흐르는 풍부한 가스의 합리적인 흐름이 있는지 확인하십시오. (공기보다 가벼운 가스를 사용해야 합니다. 플레어로 흐르는 가스가 공기보다 무거우면 등급으로 떨어져 폭발성 혼합물이 생성될 수 있습니다. 파일럿 점화 방법을 사용하여 주 화염을 점화하십시오.
- FFG를 통해 화염구를 보냅니다. 이상적으로는 플레어 팁에서 바람이 불거나 측풍이 부는 파일럿을 통해 화염구를 보내는 것이 좋습니다. 역풍 조종사를 통한 불덩어리는 주 화염을 점화하지 않을 수 있습니다(풍속 및 플레어에 대한 가연성 가스의 유속에 따라 다름). 점화하기 전에 연료/공기 혼합물이 FFG 라인을 완전히 채울 수 있도록 충분한 시간이 허용되는지 확인하십시오.
- 조종사가 John Zink InstaFire® (고전압) 점화 장치를 장착하고 있는 경우, 모든 InstaFire® Man/Off/Auto 스위치를 Auto에서 Off로 돌린 다음 다시 Auto로 돌립니다. 이렇게 하면 점화 타이머가 재설정되어 InstaFire®가 각 조종사의 앞 유리 내에서 고전압 스파크를 생성하게 됩니다. 가연성 연료/공기 혼합물이 스파크와 같은 위치에 존재하는 경우, 주요 불꽃이 점화될 가능성이 높습니다. (이 작업은 FFG 라인이 채워질 때까지 기다리는 동안 수행할 수 있습니다.)
- 소이탄이 장착된 산탄총이나 조명탄 권총을 사용할 수 있는 경우 둘 중 하나를 사용하여 주 화염을 점화할 수 있습니다. 플레어로 흐르는 가연성 가스의 부피가 클수록 발화 확률이 높아집니다. 강한 점화가 있는 경우 부상을 방지하기 위해 사수의 위치를 계획하는 데 주의를 기울여야 합니다. 운영 시설 내에서 방화 장치를 사용할 때 모든 적절한 시설 안전 예방 조치를 취해야 합니다.
- 과거에는 플레어를 점화하기 위해 불타는 화살을 사용했습니다. 이 접근 방식을 사용하는 경우 강한 점화가 있는 경우 부상을 방지하기 위해 사수의 위치를 계획하는 데 주의를 기울여야 합니다. 또한 화살이 부상이나 손상을 방지하기 위해 화살이 땅으로 돌아오도록 계획하십시오. 운영 시설 내에서 방화 장치를 사용할 때 모든 적절한 시설 안전 예방 조치를 취해야 합니다.
- 안정적인 주 화염이 형성되면 연료 가스 배출 또는 통제되지 않은 화염을 피하기 위해 파일럿 가스를 차단합니다.
안정성을 향상시키는 방법
: 다음은 파일럿 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.
- 플레어 설치를 위해 경험이 풍부하고 유능한 인력을 사용하십시오.
- 파일럿 가스 매니폴드 없이 각 파일럿에 대해 개별 파일럿 가스 라인을 설치하십시오. 단일 조종사에 대한 배관 고장은 다른 조종사의 작동에 영향을 미치지 않습니다. 또한 개별 라인은 손상된 라인을 격리하여 연료 가스 배출 또는 제어되지 않는 화염을 방지할 수 있습니다. 1/2"(12mm) 파이프는 단일 조종사에게 가스를 공급하기에 충분하지만 강성을 높이거나 배관 강도를 높이기 위해 더 큰 크기를 사용할 수 있습니다.
- 탄소강 대신 스테인리스강으로 파일럿 가스 라인을 만드십시오. 연안 또는 해안 지역의 경우 316 SS가 권장됩니다. 대부분의 다른 위치에서는 304 SS가 권장됩니다. 현장에서 플레어 스택 주변의 부식성 환경으로 인해 316 SS 또는 304 SS를 선택할 수 없다는 것을 알고 있는 경우 현장에 적합한 강철을 사용하십시오. 스테인리스강은 탄소강만큼 빨리 부식되지 않으며 고온에서 탄소강보다 강합니다. 스테인리스강은 또한 탄소강보다 내부 스케일을 덜 생성하므로 내부 파편으로 인한 파일럿 막힘 가능성이 낮습니다.
- 파일럿 연료 배관에 실행 가능한 한 소켓 용접 피팅을 사용하십시오. 플랜지와 나사산 연결부가 적을수록 누출 형성 가능성이 낮아집니다.
- 모든 연결부(플랜지, 유니온, 나사산 연결부 등)가 적절하게 조여져 진동으로 인해 시간이 지남에 따라 느슨해지지 않도록 하십시오. 플랜지 연결부를 이중 너트로 하는 것이 좋습니다. 부적절한 연결/조임은 John Zink 직원이 목격한 가장 일반적인 설치 오류 중 하나입니다.
- 연료 및 FFG 배관의 적절한 지지를 확인하십시오. 조종사에게 긴 길이의 연료 파이프를 매달아 놓으면 믹서가 파손되어 조종사가 작동하지 않습니다.
- 파일럿 연료 배관이 스택, 파일럿 연료 파이프 또는 둘 다의 열 팽창을 수용할 수 있는지 확인합니다. 열팽창을 수용할 수 없는 유연하지 않은 파이프 구성은 구성 요소에 응력을 가합니다. 최상의 시나리오에서는 배관이 끊어지지 않고 변형될 수 있습니다. 최악의 경우 배관에 균열이 발생하거나 파손되거나 파일럿 믹서가 고장날 수 있습니다. 가장 일반적인 설치 오류 중 하나는 열팽창에 대한 허용이 충분하지 않다는 것입니다. 이는 설치 계약자가 연료 가스 배관을 함께 강제하고 배관을 스트레스 상태로 둘 때 발생할 수 있습니다.
- 설치하는 동안 모든 연료 배관을 불어 배관에 들어간 파편을 제거하십시오. 물을 사용하여 배관을 세척하는 경우 시스템을 닫기 전에 모든 물이 제거되었는지 확인하도록 주의해야 합니다. 남아 있는 물은 추운 날씨에 얼어 파일럿 오리피스를 막을 수 있습니다.
- 현장이 결빙 조건을 경험하는 경우 연료 가스에서 모든 물을 제거해야 합니다. 예를 들어, 일부 매우 추운 지역에서는 액체 메탄올을 통해 파일럿 연료 가스 거품이 발생합니다. 이렇게 하면 파일럿 연료 가스에서 물이 제거되고 파일럿 오리피스에서 동결되는 것을 방지할 수 있습니다.
- 파일럿 오리피스 바로 앞에 적절한 크기의 Y-스트레이너를 설치하십시오(John Zink 표준). 이 스트레이너는 파편에 의한 오리피스 막힘에 대한 마지막 방어선입니다.
- 경사면에서 수동 차단 밸브가 있는 병렬 조절기와 스트레이너를 설치하여 조종사로의 연료 흐름을 방해하지 않고 해당 장치를 유지 관리할 수 있습니다. 스트레이너는 레귤레이터 오리피스를 보호하기 위해 레귤레이터의 상류에 있어야 합니다.
- 파일럿 연료 가스 배관에 자동 블록 밸브를 설치하지 마십시오. 전기 고장, 압축 공기 고장 또는 로직 고장은 시설의 중요한 시간 동안 플레어 파일럿의 연료를 차단할 수 있습니다.
- 주 연료 가스 공급이 신뢰할 수 없는 경우 대체 연료 공급원을 준비하십시오. 프로판은 많은 시설에서 백업 및/또는 시동 연료로 사용되었습니다. 천연 가스로 작동하도록 설계된 John Zink 조종사는 더 낮은 연료 압력에서 프로판으로 작동할 수 있습니다. 따라서 백업 연료를 간단하게 제어할 수 있으며 더 낮은 설정값을 가진 추가 레귤레이터만 필요합니다.
- 운영자는 FFG가 설치된 경우 FFG의 작동에 대해 정기적으로 교육하는 것이 가장 좋습니다. 플레어 조종사는 매우 신뢰할 수 있으며 FFG를 사용하여 조종사를 점화할 필요 없이 몇 년이 지나갈 수 있습니다. FFG 작동에 익숙하지 않은 작업자는 스트레스가 많은 상황에서 수동 모드에서 FFG를 작동할 때 오류를 범할 가능성이 더 큽니다.
- 하나 이상의 개폐식 파일럿을 설치하십시오. 개폐식 파일럿을 사용하면 플레어가 작동하는 동안 파일럿, 열전대, 연료 공급 호스 및 배선을 모두 수리/교체할 수 있습니다.
- 연료 가스의 응축 가능한 구성 요소로 인해 파일럿 오리피스가 막히거나 파일럿에 대한 연료 유량이 변동할 수 있습니다. 낮은 지점을 피하도록 파일럿 가스 배관을 설계하여 응축수 없는 모든 응축수가 엔지니어링된 응축수 수집 볼륨으로 배출되도록 합니다.
- 파일럿 가스 라인의 히트 트레이싱은 프로판과 같은 중연료를 추운 환경에서 사용하는 경우 발생할 수 있는 많은 비율의 연료 응축을 방지하기 위해 필요할 수 있습니다.
- 파일럿 믹서는 주변 온도가 거의 영하이고 대기가 습할 때 얼음(흰 서리)으로 막힐 수 있습니다. 냉각탑 증기 기둥에 근접하면 흰 서리가 형성 될 수있는 조건이 생성 될 수도 있습니다. 흰 서리가 발생할 가능성이 있는 경우 조종사는 믹서를 얼음이 없는 상태로 유지하기 위해 흰 얼음 방지 히터를 장착해야 합니다.
결론
건강한 조종사는 좋은 플레어 작동에 매우 중요합니다. 고장이 발생하는 경우 화염 발생 가능성을 줄이기 위해 수행할 수 있는 단계가 있습니다. 손상된 조종사와 함께 플레어 작업을 수행하면 위험이 증가하며 면밀한 모니터링과 제어가 필요합니다. 계획되지 않은 시설 폐쇄는 비용이 많이 들고 수백만 달러의 비용이 들 수 있습니다. 신중한 설계와 올바른 설치 방법은 조종사 고장 가능성을 줄일 수 있습니다. 옛말에 있듯이, 1온스의 예방은 1파운드의 치료보다 가치가 있습니다.
