JP2008522134A - フレアスタック燃焼方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の1つの態様において、燃料とエアーとの比率を制御するための手段は、燃料および不要な化学物質を含むフィードストリームに少なくとも化学論量的に必要な量の酸素を供給することにより、フレアリングスタック先端部でこれらの成分の完全燃焼を保証するために備えられる。
1つの態様において、本方法と本装置は、火炎の直接の接触と、フレア先端の金属構造用部材へのふく射熱による負荷の低減とを広く包含する。この効果は、フィードストリームの完全燃焼を支援するだけでなく、火炎を引き上げて、かつ、先端の近辺から熱を運び去る役目をする増加したエアーを供給することにより達成される。
本発明のさらに好ましい実施形態において、フィードストリーム中の燃料および不要な化学物質およびエアーの動きのパターンをさらに修正するために、そして、完全燃焼を促進するエアーとの混合を増強するために、コアンダ効果本体部が、スタック排気口の上に取り付けられる。
Claims (46)
- フレアスタックの運転中の煤煙の生成を低減するために、不要な化学物質の完全燃焼を向上する装置であって、
前記フレアスタックは、前記不要な化学物質によって形成された燃焼性の混合物と燃料ガスを含むフレアフィードストリームの放出のための排気口と、前記スタック排気口付近に位置する点火器と、前記スタック排気口付近で、前記スタックの外面を囲み、前記スタックの外面から一定の間隔を有して配置されたシールドと、を有し、
前記装置は、
a.前記スタックの内部で離れて間を置いて配置され、前記フレアスタック排気口の下流端より下に移された、各々が前記スタック排気口に向けられ、前記フィードストリームの移動の方向に向けられている複数の高圧エアー増幅ノズルと、
b.前記複数の増幅ノズルと接続する高圧エアー発生源と、
c.前記エアー増幅ノズルの上の前記スタックの側壁部の複数の開口と、を含み、
それによって、前記増幅ノズルからのエアーの放出は、移動するエアーの塊を生成するために複数の高速度のエアー噴出を形成し、前記移動するエアーの塊は、外部の空気と前記フレアフィードストリームの混合を向上するために前記スタックを上へ移動する前記フィードストリームに付加的な空気を引き寄せることを特徴とする装置。 - 高圧エアーマニホールドをさらに含み、
前記高圧エアー増幅ノズルの各々は、前記マニホールドに取り付けられており、
前記マニホールドは、前記高圧エアー源と接続していることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記マニホールドは、前記フレアスタックの内壁の表面付近に位置することを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 前記複数のエアー増幅ノズルの各々から放出されたエアージェットは、前記フレアスタックの軸に沿って配列されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記シールドは、前記フレアスタックと同軸であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記シールドの下流部は、複数の空気吸気通路を備えることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記エアー増幅ノズルは、前記シールドの下流端より下の位置にあることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記スタック排気口の開放端の上に位置したコアンダ効果本体部をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 低圧エアーの発生源と接続し、前記スタック排気口の周囲に位置した複数の低圧風制御ノズルをさらに含み、
それによって、エアーのカーテンは、火炎の底部の排気口から上方へ伸びて形成されることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - a.所定の時間における前記フィードストリームを構成する前記不要な化学物質及び前記燃料ガスの完全燃焼を保証するために化学量論的な酸素要求量を判定するための分析手段と、
b.前記ノズルに対して前記高圧エアーの流量を制御するための流量制御弁と、
c.前記分析手段による最小限の前記酸素必要量の決定に応じて、前記高圧エアーの流量を調節するために流量調節弁を操作可能に接続した流量制御手段と、をさらに含み、
それによって、前記高圧エアーの酸素含有量は、前記フィードストリームの完全燃焼のための前記必要量を満たすか上回ることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 不要な化学薬品の完全燃焼を向上し、フレアスタックの運転中の煤煙の生成を低減する方法であって、
前記方法は、
a.前記不要な化学物質と燃料ガスとの燃焼性の混合物から形成されたフレアフィードストリームを供給するステップと、
b.前記フレアスタックの排気口から前記フレアフィードストリームを放出するステップと、
c.燃焼領域において火炎を形成するために前記フレアフィードストリームに点火するステップと、
d.前記スタック排気口の上流かつ前記フレアスタックの内周部の付近の位置で、離れて間を置いて配置されたエアージェットの形式で複数の高速度エアーを供給して、前記複数のエアージェットの各々は、前記燃焼領域に上方へ移動し、そのために前記スタック排気口の下流部に低圧領域を生成するステップと、
e.前記エアー増幅ジェットによって生成された前記低圧領域に付近の前記スタックの壁に複数の吸気口を設けるステップと、を含み、
それによって、前記低圧領域への周囲の空気の流入は、前記燃焼領域の前の前記フレアフィードストリームと乱流的に混合し、それによって、前記フレアフィードストリームの向上された燃焼をそれによって提供することを特徴とする方法。 - 前記複数のエアージェットの各々は、前記スタック排気口より下の位置から前記スタックの内壁に沿って移動することを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記吸気口は、前記スタックの周囲の略円形の複数の開口によって提供され、
それによって、前記スタックの周囲の空気は、前記スタックに引き込まれ、前記フィードストリームと混合することを特徴とする請求項12に記載の方法。 - 前記排気口付近の前記フレアスタックの外面部から一定間隔離れて配置された外部の同心のシールドを設けるステップと、
前記スタック排気口の方の上方へ周囲の空気を導くステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 周囲の空気は、前記同心のバリアシールドより下の前記スタックの壁の前記穿孔を通り抜けることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 不要な化学物質の完全燃焼を向上し、フレアスタックの運転中の煤煙の生成を低減する方法であって、
前記方法は、
a.前記不要な化学物質と燃料ガスとの燃焼性の混合物から形成されたフレアフィードストリームを提供するステップと、
b.前記フレアスタックの排気口から前記フレアフィードストリームを放出するステップと、
c.燃焼領域の火炎を形成するために前記フレアフィードストリームに点火するステップと、
d.前記スタック排気口より下の位置で前記フレアスタックの内部に置かれ、前記フレアスタックの内周から所定の間隔を有して離れて配置された、エアー増幅ジェットの形式で複数の高速度エアーを設け、前記複数のエアー増幅ジェットの各々は、前記燃焼領域の方へ向かう上方へのエアーを放出し、それによって前記スタック排気口より下に内部の低圧領域を生成するステップと、
e.前記エアー増幅ジェットに付近にある位置で始まる前記スタックの部分に複数の規則的に間隔を置かれた穿孔を設けるステップと、を含み、
それによって、前記エアージェットは、前記スタックの側壁の前記穿孔を通じて前記低圧領域への周囲の大気の流入を引き起こすとともに、前記フレアフィードストリームと前記空気との乱流の混合を引き起こし、それによって、前記フィードストリームの完全燃焼のために酸素を供給することを特徴とする方法。 - 前記複数の空気ジェットの各々は、前記フレアスタックの前記穿孔より下に位置することを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記排気口付近の前記フレアスタックの外面部から一定間隔離れて配置され、周囲に伸長した外部の同心のシールドと、前記シールドの下流端より下の位置で始まる前記フレアスタックの前記穿孔と、を設けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記同心のシールドの下流端付近に位置した複数の開口を設けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記同心のシールドは前記スタック排気口の上の位置まで達することを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記スタック排気口付近で前記フレアフィードストリームの流動領域を機械的に収縮させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
- コアンダ効果本体部の表面を通じて前記スタック排気口から放出された前記エアーと前記フィードストリームとの混合物を通過させ、それによって、さらに、前記フィードストリームと空気とを混合するステップをさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
- b.前記複数のノズルと接続する高圧エアーの発生源と、
c.所定の時間における前記フィードストリームを構成する前記不要な化学物質及び前記燃料ガスの完全燃焼を保証するために化学量論的な酸素必要量を決定するための分析手段と、
d.前記ノズルへの前記高圧エアーの流量を制御するための流量制御弁と、
e.前記分析手段による最小限の前記酸素必要量の決定に応じて、前記高圧エアーの流量を調節するために前記流量制御弁を操作可能に接続した流量制御手段と、
f.前記フィードストリームの完全燃焼のための前記必要量を満たすか越える前記フレア先端での酸素値を提供するためにエアージェットから放出された前記高圧エアーの流量の制御と、を設けるステップをさらに含み、
それによって、前記ノズルからのエアーの放出は、前記スタック排気口に移動するエアーの塊に付加的な空気を引き寄せ、移動する空気の塊を生成する複数の高速度エアージェットを形成し、それによって前記フレアフィードストリームの燃焼を増強することを特徴とする請求項16に記載の方法。 - フレアスタックの運転中の煤煙の生成を低減するために、不要な化学物質の完全燃焼を向上するための装置であって、
前記フレアスタックは、前記不要な化学物質と燃料ガスによって形成された燃焼性の混合物を含むフレアフィードストリームの放出のための排気口と、前記スタック排気口付近に位置する点火器と、前記スタック排気口付近の前記スタックの外面の周囲に位置するシールドと、有し、
前記装置は、
a.前記フレアスタック排気口の外縁より下のまわりの所定の位置で離れて間を置いて配置され、各々は、前記フィードストリームの移動の方向で、前記スタック排気口に向けられている複数の高圧エアージェットノズルと、
b.前記複数のノズルと接続する高圧エアーの発生源と、
c.所定の時間における前記フィードストリームを構成する前記不要な化学物質及び前記燃料ガスの完全燃焼のための化学量論的な酸素必要量を決定するための分析手段と、
d.前記ノズルへの前記高圧エアーの流量を制御するための流量制御弁と、
e.前記分析手段による最小限の前記酸素必要量の決定に応じて、前記高圧エアーの流量を調節するために前記流量調節弁を操作可能に接続した流量制御手段と、を有し、
それによって、前記ノズルからのエアーの放出は、複数の高速度エアージェットを形成し、前記フレアフィードストリームの燃焼を向上するために前記スタック排気口に向かって移動する前記エアーの塊に付加的な空気を引き込む移動するエアーの塊を生成するとともに、前記スタック排気口でのエアーの酸素含有量は、前記フィードストリームの完全燃焼のための必要量を満たすか超過することを特徴とする装置。 - 前記流量制御手段は、前記分析手段から受信されたデータに応じて前記流量調節弁に対して信号を送信するプログラムされた汎用コンピューターを含むことを特徴とする請求項24に記載の装置。
- 前記分析手段は、
前記フィードストリーム中の燃焼性の成分を量的かつ質的に測定するための自動分析装置と、
前記不要な化学物質の完全燃焼のための相当する酸素必要量を計算するための手段と、
前記流量制御手段に対して信号を送信するための信号生成伝送手段と、
を含むことを特徴とする請求項24に記載の装置。 - 不要な化学物質の完全燃焼を増強し、フレアスタックの運転中の煤煙の生成を低減する方法であって、
前記方法は、
a.前記不要な化学物質と燃料ガスとの燃焼性の混合物から形成されたフレアフィードストリームを供給するステップと、
b.所定の間隔における前記フレアフィードストリームの成分の完全燃焼を保証するために最小限の化学量論的な酸素必要量を決定するステップと、
c.前記酸素必要量を対応するデジタル信号に変換するステップと、
d.燃焼性の混合物を生成するために前記フレアフィードストリームと混合する加圧されたエアーの発生源を設けるステップと、
e.流量制御弁に接続した制御器に対して送信された対応する酸素必要量のデジタル信号に応じて流量制御弁により前記加圧されたエアーの体積流量を制御するステップと、を含み、
それによって、前記フレアフィードストリームと混合したエアーの全体積は、前記フィードストリーム成分の完全燃焼を保証するのに十分であることを特徴とする方法。 - 前記化学量論的な酸素必要量は、前記燃料ガスあるいは前記不要な化学物質あるいは両方の組成の既知の変化に応じて決定されることを特徴とする請求項27に記載の方法。
- 周期的に前記フレアフィードストリームをサンプリングし、前記フィードストリームの完全燃焼のための前記化学量論的な酸素必要量を決定するためにサンプルを分析するステップを含むことを特徴とする請求項27に記載の方法。
- フレアスタックの運転中の煤煙の生成を低減するために、不要な化学物質の完全燃焼を向上するための装置であって、
前記フレアスタックは、前記不要な化学物質と燃料ガスによって形成された燃焼性の混合物を含むフレアフィードストリームの放出の排気口と、前記スタック排気口付近に位置する点火器と、前記スタック排気口付近の前記スタックの外面の周りに位置するシールドと、を有し、
前記装置は、
a.主要な表面は少なくとも2つの交差する曲線から成るラインの垂直軸に関する回転によって定義され、下部の表面は比較的より小さな半径を有し、前記フレアスタックの垂直軸と本体部の垂直軸とは一列に整列し、本体部の下流部のアーチ形の表面は、前記スタック排気口の開いた上端部上に障害物なしで位置している三次元のコアンダ効果本体部と、
b.各々は前記フィードストリームの移動の方向で、前記スタック排気口に向けられており、前記フレアスタック排気口の外縁より下の所定の位置で間を置いて配置された複数の高圧エアージェットノズルと、
c.前記複数のノズルと接続した高圧エアーの発生源と、を含み、
それによって、前記ノズルから放出されたエアーの少なくとも一部分が、前記コアンダ効果本体部の下流部の表面と接触し、そして、上部のアーチ形の表面上を流れ上がり、それによって、前記スタック排気口の上の前記フィードストリームと混合するための移動するエアーの塊を生成し、それによって、前記フレアフィードストリームの燃焼を向上することを特徴とする装置。 - 前記コアンダ効果本体部の主要な表面は2本の交差するカーブによって定義され、カーブ間の交差のラインは、前記シールドの上端部より下に、あるいは、上端部に位置することを特徴とする請求項30に記載の装置。
- 前記各高圧ノズルが取り付けられており、前記高圧エアー発生源と接続する高圧エアーマニホールドをさらに含むことを特徴とする請求項30に記載の装置。
- 前記マニホールドは、前記シールドと前記スタックの間の環状空間の中で前記フレアスタックを包囲することを特徴とする請求項32に記載の装置。
- 前記マニホールドは、前記シールドの最下端部より下の位置でフレアスタックの内部を包囲することを特徴とする請求項32に記載の装置。
- 前記複数ノズルの各々は、前記スタック排気口より下に位置することを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記高圧エアー発生源は、1標準平方インチ当たり約30〜35ポンドであることを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 外部の前記シールドは、前記シールドの長さを通じて前記フレアスタックと同心であることを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記シールドの下流部は、周囲の空気を導くために複数の空気吸気通路を備えることを特徴とする請求項37に記載の装置。
- 前記内部のマニホールドの上の前記スタックの部分は、複数の空気吸気通路を備えることを特徴とする請求項34に記載の装置。
- 前記コアンダ効果本体部を支持するために、前記シールドの周囲に間を置いて配置された放射状に伸長する複数の支持アームをさらに含むことを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記コアンダ効果本体部の大部分は前記シールドの上の位置まで及ぶことを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 不要な化学物質の完全燃焼を向上し、フレアスタックの運転中の煤煙の生成を低減する方法であって、
前記方法は、
a.少なくとも1つは曲線から成り、水平の底部表面と交差する交差ラインの垂直軸に関する回転によって定義され、本体部の垂直軸は、前記フレアスタックの垂直軸と一列に整列し、本体部の下部のアーチ形の表面は、前記スタック排気口の開いた上端部の上に障害物なしで位置している、三次元のコアンダ効果本体部を固定して位置を決めるステップと
b.前記不要な化学物質と燃料ガスとの燃焼性の混合物から形成されたフレアフィードストリームを供給するステップと、
c.前記フレアスタックの排気口から前記フレアフィードストリームを放出するステップと、
d.前記コアンダ効果本体部の上の燃焼領域に火炎を形成するためにフレアフィードストリームに点火するステップと、
e.前記フレアスタック排気口の外縁より下のまわりの所定の位置で間を置いて配置され、各々は燃焼領域の方に上方へ移動するエアージェットの形で複数の高速度エアーを提供するステップと、を含み、
それによって、前記ノズルから放出されたエアーの少なくとも一部が、前記コアンダ効果本体部の下部表面と接触し、上部のアーチ形の表面の上を流れ上り、それによって、前記スタック排気口の上の前記フィードストリームと混合する移動する空気の塊を生成し、それによって、前記フレアフィードストリームの燃焼を向上させることを特徴とする方法。 - 前記複数のエアージェットの各々は、前記フレアスタックの排気口より下の位置から移動することを特徴とする請求項39に記載の方法。
- 前記排気口付近の前記フレアスタックの外縁部から離れて間を置いて配置され、まわりに伸長し、それによってエアージェットと共に空気を上方へ導く、外部の同心のシールドを設けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項39に記載の方法。
- 貫通して広がり下流付近に位置した複数の開口を備える同心のシールドを設けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項41に記載の方法。
- 前記同心のシールドは、前記スタック排気口の上の位置まで伸長することを特徴とする請求項41に記載の方法。
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