JP2015001361A - グランドフレア - Google Patents

Abstract

【課題】処理能力を適正に保ちつつ、低周波音の音圧レベルを規制値以下に抑えることができるようにした、グランドフレアを提供する。【解決手段】煙突２と、煙突２の下端部に配設されて燃焼ガス供給源から供給された燃焼ガスを燃焼させる複数のバーナ３と、煙突２の下端部及びバーナ３を囲って配置された風防４と、を備えたグランドフレア１である。複数のバーナ３は、複数のステージにグループ分けされている。グループ分けされた各ステージは、主配管６から複数に分岐した分岐配管６ａ、６ｂ、６ｃにそれぞれ接続されている。分岐配管６ａ、６ｂ、６ｃのうちの一または複数には、異なるステージにそれぞれ燃焼ガスが供給される際に、異なるステージのバーナ３間で供給される燃焼ガスの流量が同等になるように、分岐配管を流れる燃焼ガスの流動抵抗を調整する流動抵抗調整部３５が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明はグランドフレアに関する。

従来、可燃性排ガスを燃焼処理する処理装置として、オープンフレアやグランドフレアが知られている。
オープンフレアは、大気中に燃料を排出し、点火装置により可燃ガス（燃焼ガス）を燃焼させる装置であり、燃料の排出口は煙突（フレアスタック）の高い位置に配置される。したがって、燃焼用の空気は周囲からの自然吸気により供給されるので、空気送風装置が不要であり、コストが安くなる。しかし、火炎が曝露状態にあるため、周囲への輻射による火災発生、火炎の燃焼音による騒音、火炎が目視できることによる景観不調和の問題がある。

一方、グランドフレアは、煙突の下端を開放し、煙突の下端部に可燃性ガス燃焼用のバーナを複数設置するとともに、煙突下端部の周囲を風防で囲っている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。このようなグランドフレアは、火炎が煙突や風防に囲まれて外部から見えないことや、燃焼騒音が煙突により低減されるなどの点でオープンフレアに比べ有利になっている。したがって、グランドフレアは、例えばＬＮＧタンクにおいて定期修理のためプラントを停止する際や、地震発生時などにプラントが停止した際に、タンク内のボイルオフガス（ＢＯＧ）を安全に燃焼処理するために用いられている。

また、このようなグランドフレアでは、ＢＯＧ等の燃焼ガス（可燃性ガス）を発生する燃焼ガス供給源から供給（排気）される燃焼ガスの量の変化に対応するべく、複数のバーナを複数のステージにグループ分けし、グループ分けした各ステージを、燃焼ガス供給源に接続する主配管から複数に分岐した分岐配管にそれぞれ接続している。そして、燃焼ガス供給源から供給される燃焼ガスの量が少ない場合には第１ステージのバーナのみで燃焼処理し、燃焼ガスの量が多くなったら第１ステージに加えて第２ステージのバーナでも燃焼処理し、さらに燃焼ガスの量が多くなったら第１ステージ、第２ステージに加えて第３ステージのバーナでも燃焼処理する、というように制御し、運転している。

特開２００９−１９８０９２号公報 特開２０１０−１５６５０８号公報

ところで、前記のグランドフレアでは煙突の下端部にバーナを配置し、このバーナでの燃焼による火炎を隠すため、煙突を比較的高い高さ、例えば１０ｍ〜３０ｍ程度の高さにしている。そのため、レイケ管と呼ばれる管で発生する熱音響自励振動と同じ現象が起きやすく、煙突で燃焼の音が共鳴することで低周波音（低周波振動）が発生し易くなっている。

このような現象は、バーナに供給される燃焼ガスの流量が大きくなると、燃焼量が多くなることで発生する低周波音の音圧レベルも高くなる。したがって、発生する低周波音の音圧レベルを規制値以下に抑えるためには、バーナに供給する燃焼ガスの流量を一定値以下に制限する必要がある。

しかしながら、前記したようにバーナは複数のステージにグループ分けされ、グループ分けされた各ステージは分岐配管にそれぞれ接続しているため、異なるステージのバーナ間で供給される燃焼ガスの流量にバラツキが生じてしまう。すなわち、一般にステージ間では接続するバーナの数を変化させているため、配管の口径や配管の長さもバーナの数に合わせてステージ毎に変えている。

しかし、分岐配管には一般規格品である配管が用いられているため、ステージ間で燃焼ガスの流量をバランスさせ、異なるステージのバーナ間で供給される燃焼ガスの流量を同じにするのは困難である。その結果、最も流量が多くなるバーナについてこれの流量を前記の一定値以下に抑えようとすると、他のバーナでは燃焼ガスの処理流量が少なくなってグランドフレアの処理能力が低下してしまう。一方、流量が少なくなるバーナについてこれの流量を前記の一定値に合わせようとすると、他のバーナでは燃焼ガスの処理流量が多くなって低周波音の音圧レベルが規制値を超えてしまうおそれがある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、処理能力を適正に保ちつつ、低周波音の音圧レベルを規制値以下に抑えることができるようにした、グランドフレアを提供することにある。

本発明のグランドフレアは、煙突と、該煙突の下端部に配設されて燃焼ガス供給源から供給された燃焼ガスを燃焼させる複数のバーナと、前記煙突の下端部及び前記バーナを囲って配置された風防と、を備えたグランドフレアにおいて、前記複数のバーナは、複数のステージにグループ分けされ、グループ分けされた前記各ステージは、前記燃焼ガス供給源に接続する主配管から複数に分岐した分岐配管にそれぞれ接続され、前記分岐配管のうちの一または複数には、異なるステージにそれぞれ燃焼ガスが供給される際に、異なるステージのバーナ間で供給される燃焼ガスの流量が同等になるように、分岐配管を流れる燃焼ガスの流動抵抗を調整する流動抵抗調整部が設けられていることを特徴とする。

また、前記グランドフレアにおいて、前記流動抵抗調整部は、貫通孔を有してなるオリフィス板を備えて構成されていることが好ましい。
また、前記流動抵抗調整部は、前記風防の外に配置されていることが好ましい。

本発明のグランドフレアによれば、バーナがグループ分けされた各ステージに接続する分岐配管に、これら分岐配管を流れる燃焼ガスの流動抵抗を調整する流動抵抗調整部を設けているので、異なるステージにそれぞれ燃焼ガスを供給した際に、異なるステージのバーナ間で供給される燃焼ガスの流量を同等にすることができる。したがって、各バーナに供給される燃焼ガスの流量を、発生する低周波音の音圧レベルが規制値以下になる流量に予め設定しておくことで、グランドフレアの処理能力を適正に保ちつつ、発生する低周波音の音圧レベルを規制値以下に抑えることができる。

本発明のグランドフレアの第１実施形態を示す側断面図である。 バーナの配置を模式的に示すグランドフレアの要部平面図である。 バーナで処理する燃焼ガスの流量（処理量）と発生する低周波音（低周波振動）の音圧との関係を示すグラフである。 （ａ）は流動抵抗調整部を説明するための側面図、（ｂ）はオリフィス板の平面図である。 （ａ）はバーナの要部側断面図、（ｂ）はバーナの平面図である。 保炎板の側面図である。 （ａ）は固定型サポートとその近傍部を示す、図５（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視図、（ｂ）は誘導型サポートとその近傍部を示す、図５（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視図である。 本発明のグランドフレアの第２実施形態に係るバーナの要部側断面図である。

以下、図面を参照して本発明のグランドフレアを詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
（第１実施形態）
図１は、本発明のグランドフレアの第１実施形態を示す側断面図であり、図１中符号１はグランドフレアである。このグランドフレア１は、例えばＬＮＧプラントにおいてＬＮＧタンクに配管を介して接続され、定期修理のためプラントを停止する際や、地震発生時などにプラントが停止した際に、ＬＮＧタンク内のボイルオフガス（ＢＯＧ）を安全に燃焼処理するために用いられる。

このグランドフレア１は、円筒状の煙突（スタック）２と、該煙突２内の下端部に配設された複数のバーナ３と、煙突２の下端部及びバーナ３を囲って配置された円筒状の風防４と、を備えて構成されている。
煙突２は、バーナ３によって形成される火炎を囲ってこれが外部から視認できないよう、バーナ３の高さより充分に高い高さ（例えば１０ｍ〜３０ｍ程度）に形成されている。また、その下端部には、外側の空気を煙突２内に導入するための空気導入口５が、煙突２の周方向に沿って複数形成されている。

風防４は、煙突２とほぼ同心円状に形成されたもので、煙突２の空気導入口５の側方を確実に覆うことができるよう、空気導入口５の形成位置より充分に高い高さに形成されている。このような高さに形成されることにより、空気導入口５内のバーナ３が外部から見えず、また、風防４の外側を流れる風の影響がバーナ３に直接的に及び、バーナ３での燃焼が不安定になるのが防止されている。
なお、これら風防４や煙突２は、地中に設けられた基礎３０上に形成されている。

バーナ３は、煙突２内の下端部で、前記基礎３０上に配置されたもので、グランドフレア１の要部平面図である図２に示すように、本実施形態では７つ設けられている。これら７つのバーナ３は、第１ステージから第３ステージまでの三つ（複数）のステージにグループ分けされており、第１ステージを構成する一つのバーナ３ａは、煙突２のほぼ中心に配置されている。また、第２ステージを構成する三つのバーナ３ｂは、バーナ３ａの一方の側に配置されており、第３ステージを構成する三つのバーナ３ｃは、バーナ３ａの他方の側に配置されている。

これらバーナ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）は、燃焼ガス供給源となるＬＮＧタンク（図示せず）に接続してこのタンク内で生じているＢＯＧ（燃焼ガス）を排出するための、主配管６に接続している。主配管６には、第１分岐配管６ａ、第２分岐配管６ｂ、第３分岐配管６ｃがそれぞれ接続されており、第１分岐配管６ａには第１ステージの一つバーナ３ａが接続され、第２分岐配管６ｂには第２ステージの三つのバーナ３ｂが接続され、第３分岐配管６ｃには第３ステージの三つのバーナ３ｃが接続されている。これらバーナ３ａ、３ｂ、３ｃは、後述するように同一の構成に形成されており、したがって同一流量のＢＯＧが供給された際の流動抵抗は同一になる。

主配管６には、開閉弁である第１制御弁７が設けられている。また、第２分岐配管６ｂには開閉弁である第２制御弁８が、第３分岐配管６ｃには開閉弁である第３制御弁９がそれぞれ設けられている。第１制御弁７は、定常時には閉じられており、定期修理時や地震発生時などでプラントを停止する際に、ＬＮＧタンク内のＢＯＧをグランドフレア１側に排気するために開くように設定されている。第２制御弁８は、第１制御弁７が開かれて第１ステージのバーナ３ａのみでＢＯＧの燃焼処理が行われるまでは閉じられるが、ＬＮＧタンク側からのＢＯＧの排出量が多くなり、第１ステージのバーナ３ａで処理しきれなくなった際に開かれるように設定されている。これにより、ＢＯＧの排出量が多くなって第１ステージのバーナ３ａで処理しきれなくなった際、第２ステージのバーナ３ｂでもＢＯＧの燃焼処理が行われるようになっている。

また、第３制御弁９は、第２制御弁８も開かれて第１ステージのバーナ３ａ、第２ステージのバーナ３ｂでそれぞれＢＯＧの燃焼処理が行われるまでは閉じられるが、ＬＮＧタンク側からのＢＯＧの排出量がさらに多くなり、第１ステージ、第２ステージのバーナ３ａ、３ｂで処理しきれなくなった際に開かれるように設定されている。これにより、ＢＯＧの排出量がさらに多くなって第１ステージ、第２ステージのバーナ３ａ、３ｂで処理しきれなくなった際、第３ステージのバーナ３ｃでもＢＯＧの燃焼処理が行われるようになっている。

ここで、各バーナ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）でＢＯＧの燃焼処理を行うと、前述したようにグランドフレアの構造上の原因により、煙突２で燃焼の音が共鳴して低周波音（低周波振動）が発生し易くなる。このような低周波音の音圧レベルは、図３のグラフに示すようにバーナ３で処理するＢＯＧ（燃焼ガス）の流量（処理量）が増えるにつれて大きくなり、その後飽和してほぼ一定になる。したがって、発生する低周波音の音圧レベルを規制値Ｃ以下に抑えるためには、バーナ３に供給する燃焼ガスの流量を一定値Ｄ以下に制限する必要がある。

しかし、従来では特に異なるステージのバーナ間で前述したように供給される燃焼ガスの流量にバラツキが生じていることから、グランドフレアの処理能力（燃焼ガスを燃焼する能力）を大きく低下させることなく、音圧レベルを規制値Ｃ以下に抑えるのが困難であった。すなわち、分岐配管６ａ〜６ｃには一般規格品である配管が用いられているため、従来ではステージ間で燃焼ガスの流量をバランスさせ、異なるステージのバーナ３間で供給される燃焼ガスの流量を同じにするのは困難であった。

具体的には、第１分岐配管６ａには第１ステージの一つのバーナ３ａが接続され、第２分岐配管６ｂには第２ステージの三つのバーナ３ｂが接続され、第３分岐配管６ｃには第３ステージの三つのバーナ３ｃが接続されていることから、これらステージ間に流入する燃焼ガス（ＢＯＧ）の流量をバランスさせるためには、第２制御弁８、第３制御弁９の流動抵抗をゼロと仮定すると、第１分岐配管６ａの開口面積を、第２分岐配管６ｂの開口面積や第３分岐配管６ｃの開口面積に対してほぼ１／３にし、第１分岐配管６ａを流れる燃焼ガス（ＢＯＧ）の流量を、第２分岐配管６ｂ、第３分岐配管６ｃを流れる燃焼ガス（ＢＯＧ）の流量の１／３にする必要がある。

しかし、本実施形態では、特に第１ステージの一つのバーナ３ａに接続する第１分岐配管６ａの口径（内径）が、第２ステージの三つのバーナ３ｂに接続する第２分岐配管６ｂの口径や第３ステージの三つのバーナ３ｂに接続する第３分岐配管６ｃの口径に対してバランスされておらず、第１分岐配管６ａの開口面積が第２分岐配管６ｂや第３分岐配管６ｃの開口面積に対して１／３を大きく超えて大きくなっている。

これは、分岐配管６ａ〜６ｃとして一般規格品である配管を用いた場合、これら第１分岐配管６ａ、第２分岐配管６ｂ、第３分岐配管６ｃとして、前記の関係を満足しつつ、各バーナ３に所定の流量の燃焼ガス（ＢＯＧ）を供給してこれを燃焼処理させるのは困難だからである。すなわち、実際には第１分岐配管６ａの開口面積を第２分岐配管６ｂ、第３分岐配管６ｃの開口面積に対して１／３にするだけでなく、第２制御弁８や第３制御弁９の流動抵抗、各分岐配管６ａ〜６ｃの長さ、各バーナ３の流動抵抗等を考慮する必要があるため、これらの条件を満足させる配管を一般規格品から選択することはできなかった。

なお、第２ステージに接続する第２分岐配管６ｂと第３ステージに接続する第３分岐配管６ｃとでは、第２制御弁８と第３制御弁９の流動抵抗が等しく、接続するバーナ３は共に三つずつであって全て同等の流動抵抗であり、配管の長さもほぼ等しくなっている。したがって、これら第２ステージのバーナ３ｂと第３ステージのバーナ３ｃとでは、同じ口径の配管が用いられていることにより、それぞれに供給される燃焼ガス（ＢＯＧ）の流量もほぼ同一になっている。

本実施形態では、特にバランス上第２分岐配管６ｂや第３分岐配管６ｃに対して口径が大きく、開口面積が大きくなっている第１分岐配管６ａに対して、図２に示すようにこれを流れる燃焼ガスの流動抵抗を調整する流動抵抗調整部３５を設けている。流動抵抗調整部３５は、図４（ａ）に示すように第１分岐配管６ａ中に設けられた一対のフランジ部３６、３６と、これらの間に挟持されたオリフィス板３７とによって形成されている。

オリフィス板３７は、図４（ｂ）に示すように中央部に円形の貫通孔３７ａを形成した円環板であり、第１分岐配管６ａの開口面積を狭めて第２分岐配管６ｂや第３分岐配管６ｃの開口面積とバランスさせるための部材である。すなわち、このオリフィス板３７は、第１分岐配管６ａの流動抵抗（バーナ３ａの流動抵抗も含む）が、第２分岐配管６ｂの流動抵抗（バーナ３ｂ等の流動抵抗も含む）や第３分岐配管６ｃの流動抵抗（バーナ３ｃ等の流動抵抗も含む）とバランスするように貫通孔３７ａの大きさが設計され、この設計に基づいて貫通孔３７ａが形成されている。貫通孔３７ａの大きさの設計に際しては、配管中の制御弁の有無や配管の長さ、バーナ３の数等を考慮して、計算や実験、シミュレーション等によって適正な値を求めている。

また、このようにして形成したオリフィス板３７については、フランジ部３６、３６間に装着して第１分岐配管６ａを流れる燃焼ガス（ＢＯＧ）の流量を測定し、第２分岐配管６ｂや第３分岐配管６ｃを流れる燃焼ガス（ＢＯＧ）の流量とバランスしているのを確認したうえで用いている。これにより本実施形態では、第１ステージ、第２ステージにそれぞれＢＯＧ（燃焼ガス）が供給された際、さらには第１ステージ、第２ステージ、第３ステージにそれぞれＢＯＧが供給された際に、第１ステージのバーナ３ａに供給されるＢＯＧの流量と、第２ステージ、第３ステージのバーナ３ｂ、３ｃに供給されるＢＯＧの流量とが、バーナ間で同等、すなわちほぼ同一になるように調整されている。

また、このように調整された各ステージのバーナ３ａ、３ｂ、３ｃでは、いずれも、供給されるＢＯＧの流量、すなわち燃焼処理するためのＢＯＧの流量が、図３に示した一定値Ｄより僅かに少ない流量とされている。したがって、このような流量で燃焼処理された各バーナ３ａ、３ｂ、３ｃでは、いずれも、発生する低周波音の音圧レベルが、図３に示した規制値Ｃより低い値に調整されている。

また、前記流動抵抗調整部３５は、本実施形態では図２に示すように風防４の外側に配置されている。このように風防４の外に配置することにより、オリフィス板３７の取り付けや流動抵抗調整部３５のメンテナンスなどを風防４の中に入ることなく風防４の外で行えるため、これらの作業を容易に行うことができる。

第１ステージのバーナ３ａの近傍には、図２に示すようにパイロットバーナ１０が配設されており、このパイロットバーナ１０によって第１ステージのバーナ３ａが着火されるようになっている。また、第１ステージのバーナ３ａは、第２ステージのバーナ３ｂ、第３ステージのバーナ３ｃに対して助燃バーナとして機能し、これら第２ステージのバーナ３ｂや第３ステージのバーナ３ｃに対して燃え移らせ、着火するようになっている。

バーナ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）は、その要部側断面図である図５（ａ）、及び平面図である図５（ｂ）に示すように、前記各分岐配管６ａ〜６ｃに接続するスタンドパイプ１１と、このスタンドパイプ１１の側部に放射状に設けられた複数枚（本実施形態では１０枚）のバーナベーン１２と、バーナベーン１２から離間してその上方に配置された保炎板１３と、を有して構成されている。

スタンドパイプ１１は、鉛直方向に立てられた円筒状のもので、その下端側にて前記各分岐配管６ａ〜６ｃに接続し、該分岐配管６ａ〜６ｃによって供給された燃焼ガスとしてのＢＯＧを上方に案内する。ただし、このスタンドパイプ１１はその上端が開口せずに蓋部材（図示せず）によって閉塞されており、その上端側の側部、すなわち上端側の側壁にスリット１１ａを形成している。スリット１１ａは、バーナベーン１２に対応して１０箇所に形成されており、これらスリット１１ａは、スタンドパイプ１１の周方向に等間隔で形成されている。

なお、スタンドパイプ１１には、図５（ａ）に示すようにその下端部における前記分岐配管６ａ（６ｂ、６ｃ）との接続箇所より上方に、相対向する一対のフランジ部３１ａ、３１ｂが設けられている。これらフランジ部３１ａ、３１ｂ間には、分岐配管６ａ（６ｂ、６ｃ）から供給されたＢＯＧの流速の分布を調整して均一化するための、多数の孔を有した整流用の多孔板（図示せず）が挟持されている。

バーナベーン１２は、正面及び背面が略三角形状（実際には五角形状）に形成された扁平な筒状のもので、図５（ｂ）に示すようにスタンドパイプ１１を中心にして放射状に配置されている。これらバーナベーン１２は、図５（ａ）に示すように内側辺１２ａ側がスタンドパイプ１１のスリット１１ａ内に嵌め込まれ、その状態で溶接等によってスタンドパイプ１１に気密に固定されている。すなわち、スリット１１ａの外側とバーナベーン１２の内側辺１２ａ側との間が溶接等によって気密に接合固定され、これによってこれらの接合部からＢＯＧが漏れ出ないようになっている。

また、バーナベーン１２の内側辺１２ａにも、その長さ全体にスリット１４が形成されている。これにより、筒状のバーナベーン１２はスタンドパイプ１１内に連通し、スタンドパイプ１１内を上昇してきたＢＯＧを互いのスリット（１１ａ、１４）を介してバーナベーン１２内に流入させるようになっている。バーナベーン１２の内側辺１２ａは、下から上に行くに連れて漸次内側（スタンドパイプ１１の中心軸側）に向かう斜辺に形成されている。また、バーナベーン１２には、その上部に位置して水平方向に延びる上辺１２ｂに、開口１５が形成されている。この開口１５は、バーナベーン１２内に流入したＢＯＧを排気するための排気口となっており、前記上辺１２ｂの長さ方向に沿って水平方向に形成されている。

また、バーナベーン１２は、スタンドパイプ１１と反対の側の外側に、下から上に行くに連れて漸次外側に向かう外側斜辺１２ｃを有し、スタンドパイプ１１側となる内側に、下から上に行くに連れて漸次外側に向かう内側斜辺１２ｄを有している。外側斜辺１２ｃの外側端には、鉛直方向上方に延びる外側辺１２ｅが外側斜辺１２ｃに連続して形成されている。これら外側斜辺１２ｃと外側辺１２ｅ、および内側斜辺１２ｄには開口が形成されずに閉じられている。したがってバーナベーン１２は、内側辺１２ａに形成されたスリット１４と、上辺１２ｂに形成された開口１５によってのみ外部に通じた、筒状体となっている。

このような構成のもとにスタンドパイプ１１は、これを中心にして放射状に配置された１０個のバーナベーン１２に、ＢＯＧを排出するようになっており、バーナベーン１２は、それぞれの開口１５からＢＯＧを排気するようになっている。したがって、スタンドパイプ１１に供給されたＢＯＧを１０個のバーナベーン１２に分散させ、しかもそれぞれのバーナベーン１２の開口１５を、スタンドパイプ１１を中心にして放射状に長く形成しているため、１０個のバーナベーン１２はＢＯＧを略円柱状に広範囲に排気するようになっている。

また、バーナベーン１２には、本実施形態ではその内部に、図５（ａ）に示すように２枚の整流板１６、１６が設けられている。これら整流板１６、１６は、バーナベーン１２内を流れるＢＯＧの流速を整えるためのもので、前記内側辺１２ａのスリット１４と上辺１２ｂの開口１５との間において、ＢＯＧの流れ方向に沿って配置されている。そして、これら整流板１６、１６は、スリット１４と開口１５との間を、ほぼ三分割するように形成配置されている。すなわち、スタンドパイプ１１からスリット１４内に流入したＢＯＧを３等分するように、スリット１４の長さをほぼ３等分し、かつ、開口１５の長さをほぼ３等分するように配置されている。

これにより、スタンドパイプ１１からバーナベーン１２に流入するＢＯＧは、２枚の整流板１６、１６によって区画された３つの流路にほぼ均等に流入し、したがってバーナベーン１２内を流れるＢＯＧの流速が安定してほぼ均一になる。なお、整流板１６、１６は、その上端部、すなわちバーナベーン１２の開口１５側が、バーナベーン１２の外側辺１２ｅと同様に鉛直方向上方に向かって折曲して形成されている。これにより、開口１５から排気されるＢＯＧの一部は、その流れ方向が上方に向くように調整されている。

保炎板１３は、前記バーナベーン１２から離間してその上方に配置され、これによって開口１５を直接覆うことなく間接的に覆うように形成されている。すなわち、図５（ｂ）に示すように平面視した状態で開口１５（バーナベーン１２の上辺１２ｂ）の長さ方向に沿ってその直上に配置されている。この保炎板１３は、図６に示すように側面が直角二等辺三角形の、直角を形成する２辺に対応した形状となっており、その直角部を上方に凸となるようにしてバーナベーン１２の開口１５の上方に配置されている。

この保炎板１３には、図５（ａ）に示すようにスタンドパイプ１１と反対の側の外側端部に、バーナベーン１２の開口１５の外側端に向かって延びる端部板１３ａが、バーナベーン１２から離間して設けられている。この端部板１３ａは、図６に示すように直角を形成する２辺の間に設けられた直角二等辺三角形状のもので、後述するようにバーナベーン１２の外側斜辺１２ｃ側を流れてきたＢＯＧをここに衝突させ、縦渦を形成して空気との混合を促進するようになっている。

また、図５（ａ）に示すようにスタンドパイプ１１側にも、前記端部板１３ａと同じ形状の三角板１３ｂが設けられている。この三角板１３ｂは、バーナベーン１２の内側斜辺１２ｄ側を流れてきたＢＯＧをここで堰き止めることにより、ＢＯＧがスタンドパイプ１１側に集中するのを抑えるためのものである。

このような保炎板１３は、固定型サポート１７によってバーナベーン１２に間接的に固定されている。固定型サポート１７は、その側面図である図７（ａ）に示すように、バーナベーン１２の一方の面あるいは他方の面の上端部に固定され、かつ、保炎板１３の一方の辺（面）側あるいは他方の辺（面）側の上面に固定された一対のサポート板１７ａ、１７ａによって形成されている。これらサポート板１７ａ、１７ａは、例えば溶接によってバーナベーン１２および保炎板１３に固定されている。

このようなサポート板１７ａ、１７ａからなる固定型サポート１７は、図５（ａ）に示すようにバーナベーン１２の上部の、スタンドパイプ１１側、すなわちバーナベーン１２の上辺１２ｂの、長さ方向の中間点よりスタンドパイプ１１側に配置されている。また、保炎板１３はバーナベーン１２の上辺１２ｂとほぼ同じ長さに形成されて、該上辺１２ｂに対応してその直上に配置されており、したがって固定型サポート１７はこの保炎板１３に対しても、その長さ方向の中間点よりスタンドパイプ１１側に配置されている。

また、保炎板１３は、誘導型サポート１８によってバーナベーン１２に間接的に保持されている。誘導型サポート１８は、その側面図である図７（ｂ）に示すように、保炎板１３の下端を支持することで保炎板１３をその長さ方向に移動可能に保持する四角筒状の保持部１８ａと、保持部１８ａから下降してバーナベーン１２の両面にそれぞれ固定された一対の固定部１８ｂ、１８ｂとによって形成されている。一対の固定部１８ｂ、１８ｂは、例えば溶接によってバーナベーン１２に固定されている。このような誘導型サポート１８は、バーナベーン１２の上部の、スタンドパイプ１１と反対の側、すなわち前記固定型サポート１７よりバーナベーン１２の外側端側に配置されている。

ここで、保炎板１３やバーナベーン１２は、バーナ３の運転時、すなわちＢＯＧの燃焼時において熱膨張する。特に、保炎板１３は火炎側に位置するため、バーナベーン１２に比べて熱膨張が大きく、したがって熱膨張時にバーナベーン１２に対して、その上辺１２ｂの長さ方向により大きく伸長する。そのため、バーナベーン１２に対する保炎板１３の熱膨張（伸長）を容易にするべく、保炎板１３はバーナベーン１２に対して固定型サポート１７のみで固定されている。

すなわち、誘導型サポート１８は保炎板１３を単に支持しているだけで、その長さ方向の移動（伸長）を可能にしている。そのため、バーナ３が停止状態（非燃焼状態）から運転状態（燃焼状態）に移行して保炎板１３が熱膨張し、長さ方向に伸長した際、保炎板１３は固定型サポート１７を固定点としてその両側に伸長することができる。したがって、保炎板１３が熱膨張により伸長しても、あるいはその後運転を停止することで熱収縮し、短縮しても、このような保炎板１３の伸縮がバーナベーン１２に対して負荷とならないようになっている。

また、誘導型サポート１８によって保炎板１３を支持しているので、固定型サポート１７のみで保炎板１３を片持ち状に支持する場合に比べ、保炎板１３を安定して保持することができる。したがって、保炎板１３が傾くのを防止し、バーナベーン１２から流出したＢＯＧを保炎板１３によってその側方に安定して導くことができる。

このような構成のグランドフレア１にあっては、定期修理のためプラントを停止する際や、地震発生時などにＬＮＧプラントが停止した際、第１制御弁７が開かれることによってＬＮＧタンク内のＢＯＧが第１ステージのバーナ３ａに供給される。そして、パイロットバーナ１０によって着火されることにより、バーナ３ａから排気されたＢＯＧは燃焼し、火炎を形成する。また、ＬＮＧタンク内から供給されるＢＯＧが多くなると、第２制御弁８、第３制御弁９がこの順に開かれ、第２ステージのバーナ３ｂ、第３ステージのバーナ３ｃにＢＯＧが順次供給され、燃焼に供される。

すなわち、スタンドパイプ１１を通って各バーナベーン１２に流入したＢＯＧは、バーナベーン１２内に設けられた整流板１６、１６によって流速が均一になるように整流され、したがって開口１５からほぼ均一に排出される。そして、開口１５から排出されたＢＯＧは、その直上に位置する保炎板１３に衝突してその両側に回り込み、これによってバーナベーン１２、１２間を流れて上昇してきた空気と混合される。これにより、ＢＯＧは前記したように着火して燃焼し、火炎を形成する。

その際、第１分岐配管６ａに流動抵抗調整部３５を設けているので、第１ステージのバーナ３ａに供給されるＢＯＧの流量と、第２ステージ、第３ステージのバーナ３ｂ、３ｃに供給されるＢＯＧの流量とが、バーナ間で同等、すなわちほぼ同一になる。そして、これら各ステージのバーナ３ａ、３ｂ、３ｃでは、いずれも、供給されるＢＯＧの流量が図３に示した一定値Ｄより僅かに少ない流量となっているため、このような流量のＢＯＧを燃焼処理する各バーナ３ａ、３ｂ、３ｃは、いずれも、発生する低周波音の音圧レベルが、図３に示した規制値Ｃより低い値になる。

このように本実施形態のグランドフレア１にあっては、第１分岐配管６ａに流動抵抗調整部３５を設けているので、異なるステージにそれぞれ燃焼ガスを供給した際に、異なるステージのバーナ３間で供給されるＢＯＧの流量を同等にすることができ、これによってグランドフレア１の処理能力を適正に保ちつつ、発生する低周波音の音圧レベルを規制値以下に抑えることができる。

また、流動抵抗調整部３５を、貫通孔３７ａを有してなるオリフィス板３７を備えた構成としているので、計算や実験、シミュレーション等によって予め貫通孔３７ａの適正な大きさを求めておくことにより、貫通孔３７ａを求めた適正な大きさに容易に形成することができる。したがって、従来では困難であった低周波音の音圧レベルの規制を、従来の構造に比べて大規模な改修を必要とすることなく、僅かな設計変更や改修等によって容易に行うことができる。

また、流動抵抗調整部３５を風防４の外側に配置しているので、オリフィス板３７の取り付けや流動抵抗調整部３５のメンテナンスなどを風防４の中に入ることなく風防４の外で行うことができ、したがってこれらの作業を容易に行うことができる。

（第２実施形態）
図８は、本発明のグランドフレアの第２実施形態に係るバーナの要部側断面図であり、図８中符号４０はバーナである。このバーナ４０が図５（ａ）に示した第１実施形態に係るバーナ３と主に異なるところは、バーナベーン４１の形状と、保炎板４２の長さ、整流板４６の形態にある。

すなわち、バーナ４０は、前記バーナ３と同様に、前記各分岐配管６ａ〜６ｃに接続するスタンドパイプ１１と、このスタンドパイプ１１の側部に放射状に設けられた複数枚（本実施形態では１０枚）のバーナベーン４１と、バーナベーン４１から離間してその上方に配置された保炎板４２と、を有して構成されている。
スタンドパイプ１１は、第１実施形態と同様に、その上端側の側壁にスリット１１ａを形成している。

バーナベーン４１は、正面及び背面が略三角形状（実際には四角形状）に形成された扁平な筒状のもので、図５（ｂ）に示した第１実施形態と同様に、スタンドパイプ１１を中心にして放射状に配置されている。これらバーナベーン４１も、内側辺４１ａ側がスタンドパイプ１１のスリット１１ａ内に嵌め込まれ、その状態で溶接等によってスタンドパイプ１１に気密に固定されている。

バーナベーン４１の内側辺４１ａには、スタンドパイプ１１のスリット１１ａに嵌め込まれた範囲に、スリット４３が形成されている。これにより、筒状のバーナベーン４１はスタンドパイプ１１内に連通し、スタンドパイプ１１内を上昇してきたＢＯＧを互いのスリット（１１ａ、４３）を介してバーナベーン４１内に流入させるようになっている。バーナベーン４１の内側辺４１ａは、下から上に行くに連れて漸次内側（スタンドパイプ１１の中心軸側）に向かう斜辺に形成されている。また、バーナベーン４１には、その上部に位置して水平方向に延びる上辺４１ｂに、開口４４が形成されている。この開口４４も、バーナベーン４１内に流入したＢＯＧを排気するための排気口となっており、前記上辺４１ｂの長さ方向に沿って水平方向に形成されている。

また、バーナベーン４１には、スタンドパイプ１１と反対の側の外側に、下から上に行くに連れて漸次外側に向かう外側斜辺４１ｃが形成され、さらに外側斜辺４１ｃの外側端に、鉛直方向上方に延びる外側辺４１ｄが該外側斜辺４１ｃに連続して形成されている。外側斜辺４１ｃには開口が形成されずに閉じられている。一方、外側辺４１ｄにはＢＯＧを排気するための開口４５が形成されている。したがって、バーナベーン４１は、内側辺４１ａに形成されたスリット４３と、上辺４１ｂに形成された開口４４および外側辺４１ｄに形成された開口４５によってのみ外部に通じた、筒状体となっている。

このような構成のもとにスタンドパイプ１１は、これを中心にして放射状に配置された１０個のバーナベーン４１に、ＢＯＧを排出するようになっており、バーナベーン４１は、それぞれの開口４４、４５からＢＯＧを排気するようになっている。したがって、第１実施形態と同様に、スタンドパイプ１１に供給されたＢＯＧを１０個のバーナベーン４１に分散させ、しかもそれぞれのバーナベーン４１の開口４４、４５を、スタンドパイプ１１を中心にして放射状に長く形成しているため、１０個のバーナベーン４１はＢＯＧを略円柱状に広範囲に排気するようになっている。

また、バーナベーン４１には、本実施形態ではその内部に、２枚の整流板４６、４６が設けられている。これら整流板４６、４６は、前記上辺４１ｂをほぼ三分割する位置に設けられ、鉛直方向下方に向けて配設されている。これにより、スタンドパイプ１１からスリット４３内に流入したＢＯＧをほぼ３等分するようになっている。

保炎板４２は、第１実施形態と同様にバーナベーン４１から離間してその上方に配置され、これによって開口４４を直接覆うことなく間接的に覆うように形成されている。この保炎板４２は、図６に示した第１実施形態の保炎板１３とほぼ同様の構成からなっており、この第１実施形態の保炎板１３と異なるところは、バーナベーン４１の上辺４１ｂより長く形成されている点である。

すなわち、本実施形態の保炎板４２は、図８に示すようにその外側端がバーナベーン４１の上辺４１ｂの外側端より外側に延び出て形成されている。そして、この外側端には、ここから下降した状態に端部板４２ａが設けられている。端部板４２ａは、図６に示した保炎板１３の端部板１３ａと異なり、保炎板４２の下端より下方に延び出て形成されている。すなわち、この端部板４２ａは、その下端がバーナベーン４１の外側斜辺４１ｃの延長線上に位置するように形成配置されている。

このような構成のもとに端部板４２ａは、バーナベーン４１の外側斜辺４１ｃ側を流れ、開口４５から流出してきたＢＯＧをここに衝突させ、縦渦を形成して空気との混合を促進するようになっている。すなわち、第１実施形態の端部板１３ａに比べて下方に延び出させ、バーナベーン４１の外側辺４１ｄに開口４５を形成しているため、本実施形態の端部板４２ａは開口４５から流出してきた比較的大流量のＢＯＧをここに衝突させ、より大きな縦渦を形成して空気との混合を促進するようにしている。

なお、本実施形態にあっても、保炎板４２にはそのスタンドパイプ１１側に三角板（図示せず）が設けられており、これによってＢＯＧがスタンドパイプ１１側に集中するのを抑えている。
また、保炎板４２は、第１実施形態と同様に固定型サポート１７によってバーナベーン４１に間接的に固定され、かつ、誘導型サポート１８によってバーナベーン４１に間接的に保持されている。すなわち、保炎板４２は、固定型サポート１７を固定点として熱膨張時にその両側に伸長するようになっている。なお、熱膨張時に保炎板４２はその外側端側でより多く伸長するのは、第１実施形態と同様である。

本実施形態にあっても、第１分岐配管６ａに流動抵抗調整部３５を設けることにより、異なるステージにそれぞれ燃焼ガスを供給した際に、異なるステージのバーナ３間で供給されるＢＯＧの流量を同等にすることができ、これによってグランドフレア１の処理能力を適正に保ちつつ、発生する低周波音の音圧レベルを規制値以下に抑えることができる。

また、保炎板４２の、スタンドパイプ１１と反対の側の外側端部に、保炎板４２より下方に延び出た状態に端部板４２ａを設け、バーナベーン４１の外側辺４１ｄに開口４５を形成しているので、開口４５から流出してきた比較的大流量のＢＯＧをここに衝突させ、より大きな縦渦を形成して空気との混合を促進することができる。したがって、ＢＯＧを効率良く燃焼させて安定した火炎を形成することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では本発明のグランドフレアを、ＬＮＧプラントにおいて非定常時にＬＮＧタンクから排出されるＢＯＧを燃焼するグランドフレアに適用した場合について説明したが、他に例えば、石油精製工業、石油化学工業、製鉄工業などにおける各種プラントから放出される処理ガス（燃焼ガス）を燃焼処理するグランドフレアにも適用可能である。

また、前記実施形態では第１ステージのバーナに接続する第１分岐配管６ａに流動抵抗調整部３５を設けたが、ステージ間のバランスが第２ステージや第３ステージ側で流量が大きくなるように構成されている場合には、第１分岐配管６ａに流動抵抗調整部３５を設けることなく、第２ステージや第３ステージに接続する第２分岐配管６ｂや第３分岐配管６ｃに流動抵抗調整部３５を設けるようにする。その場合に流動抵抗調整部３５は、第２分岐配管６ｂに設けられた第２制御弁８や第３分岐配管６ｃに設けられた第３制御弁９の上流側に配置しても、下流側に配置してもよい。

また、前記実施形態ではバーナを７つ設置し、これら７つのバーナを第１から第３までの３つのステージにグループ分けしたが、設置するバーナの数についてはグランドフレアの要求される処理能力などに応じて適宜に変更可能であり、ステージの数についても設置するバーナの数に応じて適宜に変更可能である。その場合にも、ステージ間でバランス上流量が大きくなる方のステージに接続する分岐配管に、流動抵抗調整部を設ける。
また、前記実施形態ではオリフィス板を備えた形態に流動抵抗調整部を構成したが、分岐配管を流れる燃焼ガスの流量を絞るように調整する部材としては、オリフィス板に限定されることなく、多孔板などの種々のものを用いることもできる。
さらに、一つのバーナにおけるバーナベーンの数、バーナベーン内に配置する整流板の数などは、燃焼ガスの処理量等に応じて適宜に設定される。

１…グランドフレア、２…煙突、３、３ａ、３ｂ、３ｃ…バーナ、４…風防、６…主配管、６ａ…第１分岐配管、６ｂ…第２分岐配管、６ｃ…第３分岐配管、１１…スタンドパイプ、１２…バーナベーン、１３…保炎板、３５…流動抵抗調整部、３７…オリフィス板、３７ａ…貫通孔、４０…バーナ、４１…バーナベーン、４２…保炎板、Ｃ…規制値、Ｄ…一定値

Claims (3)

1. 煙突と、該煙突の下端部に配設されて燃焼ガス供給源から供給された燃焼ガスを燃焼させる複数のバーナと、前記煙突の下端部及び前記バーナを囲って配置された風防と、を備えたグランドフレアにおいて、
   前記複数のバーナは、複数のステージにグループ分けされ、
   グループ分けされた前記各ステージは、前記燃焼ガス供給源に接続する主配管から複数に分岐した分岐配管にそれぞれ接続され、
   前記分岐配管のうちの一または複数には、異なるステージにそれぞれ燃焼ガスが供給される際に、異なるステージのバーナ間で供給される燃焼ガスの流量が同等になるように、分岐配管を流れる燃焼ガスの流動抵抗を調整する流動抵抗調整部が設けられていることを特徴とするグランドフレア。
2. 前記流動抵抗調整部は、貫通孔を有してなるオリフィス板を備えて構成されていることを特徴とする請求項１記載のグランドフレア。
3. 前記流動抵抗調整部は、前記風防の外に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のグランドフレア。
   
   

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