JP5473364B2

JP5473364B2 - フレアチップ

Info

Publication number: JP5473364B2
Application number: JP2009077767A
Authority: JP
Inventors: 侑森田
Original assignee: 株式会社アプリコット
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP2010230236A

Description

この発明は、石油、ガス採掘、化学プラント等から排出される可燃性ガスの安全焼却処理及び環境保全に供するフレアスタックのフレアガス燃焼部分であるフレアチップに関するものである。

上記プラント等から排出される可燃性ガスを、フレアスタックにより大気中で自然拡散燃焼させ、無害化して大気中に放散する。このフレアスタックの先端に装着されるフレアチップで前記可燃性ガスを焼却するための着火源としてパイロットバーナを常時燃焼させているが、従来、着火源として燃焼継続の信頼性を確保するため、当該パイロットバーナに専用の燃料を送り込んでいる。すなわち、圧力、発熱量の安定したパイロットバーナ専用の燃料ガス供給ラインの設置が不可欠であった。これは、米国の石油学会（American Petroleum Institute）で発行している「ＡＰＩ推奨プラクティス５２１」の「Guide for Pressure-Relieving andDepressuring Systems」（圧力緩和及び減圧システムのためのガイド）の第１０４頁の図Ｄ．３−典型的なフレア装置の解説図においても、フレアスタックに対してパイロット及びイグニションへの燃料ガス専用の配管を設けている。この文献は広く一般にフレア設計のバイブルとして使用されており、日本で使用されているフレアスタックの９９％以上はこの文献をベースに設計され、使用されている。また、特許文献１はこの様なパイロットバーナ専用の燃料ガス供給装置を有しているフレアスタックの一例である。

「ＡＰＩ推奨プラクティス５２１」の「Guide for Pressure-Relieving andDepressuring Systems」（圧力緩和及び減圧システムのためのガイド）表紙及び第１０４頁特開２００３−１７６９１４号公報

しかしながら、石油やガスを海上で採掘するオフショアプラントでは、安定したパイロットバーナ用燃料ガス供給ライン又は装置を得ることが困難であった。また、陸上でも、パイロットバーナ用燃料ガス供給ライン又は装置を用意しなければならず、かつパイロットバーナ用燃料費もかかり、コスト高となっている。

この発明はこのような従来技術を考慮したものであって、焼却対象の可燃性ガスの主流路からパイロットバーナ用燃料を分岐させてパイロットバーナに導入することにより前記専用のパイロットバーナ用燃料ガス供給ライン又は装置を不要とし、さらに前記排出可燃性ガスを確実に着火でき、かつ安定して燃焼を継続できる信頼性の高いフレアチップを提供することを目的としたものである。

そこで、請求項１の発明は、フレアスタック先端に取り付ける管状のフレアチップ本体（ガスライザーとエアライザーから成るものを含む）の上端側部に筒状のパイロットバーナを設け、前記フレアチップ本体の側部にパイロットガスパイプを設け、当該パイロットガスパイプの一方の開口部を有する下端部を前記フレアチップ本体内に挿入し、当該フレアチップ本体内に前記パイロットガスパイプの一方の開口部を可燃性ガスの流れに対向して設け、前記パイロットガスパイプの他方の開口部を有する他端部を、前記パイロットバーナ内に導入し、前記パイロットガスパイプの他方の開口部を前記パイロットバーナの上端開口部より下に位置させてパイロットバーナの筒体内に固定し、当該パイロットバーナの筒体内の前記パイロットガスパイプの脇を通したイグナイターガイドパイプの上部からイグナイターを、前記パイロットガスパイプの他方の開口部より上方に突出させ、このイグナイターより上方に、多数の孔を有する保炎板を前記パイロットバーナの筒体中空部をほぼ塞ぐように設けた、フレアチップとした。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記パイロットバーナの筒体内に熱検知体ガイドパイプを通し、その上端から熱検知体を突出させ、当該熱検知体の先端を前記保炎板に当接させるか又は保炎板の孔を通して当該保炎板の上方まで突出させ、当該パイロットバーナの燃焼による熱を検知すると前記イグナイターの作動を停止させる構成であるフレアチップとした。また、請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記可燃性ガスの流れに対向して設けた前記パイロットガスパイプの一方の開口部を、前記フレアチップ本体のベロシティシールの吐出口に対向して設けたフレアチップとした。

請求項１の発明によれば、独立したパイロットバーナ用燃料供給ラインの設置が不要となりフレアスタック全体の設備が簡素化される。また、これらの燃料供給ラインの設置費用及び専用燃料費が不要となり、フレアスタック全体のコストが軽減される。特に、海上石油・ガス採掘装置でのフレアスタック設置・運転が従来に比べ、きわめて容易になる。また、前記パイロットバーナには、フレアチップ本体から分岐させた一定径のパイロットガスパイプから燃料ガスを供給しているため、フレアチップ本体内を流れる可燃性ガスの流量に左右されずに、常に一定の燃料ガスを供給され、安定した燃焼が保持される。

またさらに、当該パイロットバーナでは、保炎板の上で燃焼が行われる保炎構造としているため、安定した燃焼炎を形成することができ、信頼性の高いフレアチップとなる。また、イグナイターは前記保炎板の下方にあるため、燃焼炎の影響を受けず、耐久性がある。

また、請求項２の発明では、上記請求項１の発明の効果に加え、前記保炎板上で燃焼が始まると熱検知体が熱を検知し、これによりイグナイターの作動を止めさせるため、イグナイターの作動を効率的にでき、その耐久性を高めることができる。また、請求項３の発明は、上記請求項１又は２の発明の効果に加え、前記可燃性ガスの流れに対向して設けた前記パイロットガスパイプの開口部を、前記フレアチップ本体のベロシティシールの吐出口に対向して設けているので、可燃性ガスを一様に効率よくパイロットバーナに導入することができる。

この発明は、フレアスタック先端に取り付ける管状のフレアチップ本体の上端側部に、当該フレアチップ本体の開口部と自体の開口部を並べて筒状のパイロットバーナを設け、前記フレアチップ本体の側部にパイロットガスパイプを設け、当該パイロットガスパイプの一方の開口部を有する下端部を前記フレアチップ本体内に挿入し、当該フレアチップ本体内に前記パイロットガスパイプの一方の開口部を可燃性ガスの流れに対向して設け、前記パイロットガスパイプの他方の開口部を有する他端部を、前記パイロットバーナ内に導入したフレアチップとした。

以下、この発明の実施例１を図に基づいて説明する。
図１は、この発明の一部断面正面図、図２はこの発明の平面図、図３はこの発明のパイロットバーナ部分の拡大縦断面図である。

フレアスタック先端に装着する管状のフレアチップ本体１の上端両側部に、当該フレアチップ本体１の開口部と自体の開口部を並べて略筒状のパイロットバーナ２、２が夫々設けられている。また、前記フレアチップ本体１の両側部にパイロットガスパイプ３、３が夫々設けられ、当該各パイロットガスパイプ３の一方の開口部を有する下端部３ａは、前記フレアチップ本体１の側面からフレアチップ本体１内に夫々挿入され、当該フレアチップ本体１内に設けたガス取り入れ管４に連結されている。このガス取り入れ管４はその開口部を可燃性ガスの流れに対向して設けられている。また、前記各パイロットガスパイプ３の他方の開口部を有する上端部３ｂは、前記パイロットバーナ２内に導入されている。

前記筒状の各パイロットバーナ２は、図３に示すように、外周がパイロットフード２ａで形成され、このパイロットフード２ａ内に前記パイロットガスパイプ３が下から挿入され、その上端部３ｂは前記パイロットフード２ａの上端から離れた低い位置に固定されている。さらに、このパイロットフード２ａ内にイグナイターガイドパイプ５及び熱検知体ガイドパイプ６が夫々下から挿入され、前記パイロットガスパイプ３と平行して立ちあがっている。前記イグナイターガイドパイプ５の上端は前記パイロットガスパイプ３の上端と同じ位置になっており、その上端からイグナイター７が一定距離だけ上方に突出している。

また、前記パイロットフード２ａ内の前記イグナイター７のすぐ上に、パイロットフード２ａの通路を塞ぐように保炎板８が設けられ、当該保炎板８は支持脚８ａを前記パイロットガスパイプ３の上端部に固定している。この保炎板８は、図２に示すように、ドーナツ型で環状部に多数の小孔を有している。そして、前記パイロットガスパイプ３の上端より低い位置にある、前記熱検知体ガイドパイプ６の上端から熱検知体９が突出し、前記保炎板８の中央孔を通って当該保炎板８の上方まで達している。この熱検知体９は熱電対から成る。

また、前記フレアチップ本体１内の下部にはベロシティシール１０が設けられ、また、当該フレアチップ本体の上端部外周には、側面に多数の小孔を有するウインドシールド１１が設けられている。また、当該フレアチップ本体１の上面開口部には、フレームホルダー１２が設けられている。

以上の構成により、フレアスタック（図示省略）からフレアチップ本体1内に入った可燃性ガスは、フレアチップ本体１の上端開口部から排出されるが、その一部はフレアチップ本体1内に設けたガス取り入れ管４に取り込まれ、各パイロットガスパイプ３に入り、各パイロットガスパイプ３の上端部３ｂから放出される。そこでパイロットガスパイプ３の可燃性ガスをガス検知器（図示省略）が感知し、或いは熱検知体９による温度が設定値以下となったことを感知し、イグナイター７が自動的に作動して、当該イグナイター７により可燃性ガスに点火され、燃焼する。そして、この炎で、フレアチップ本体１の上端開口部から排出された可燃性ガスに引火し、可燃性ガスが燃焼する。

その際、パイロットバーナ２では、保炎板８の上で燃焼が行われ、前記保炎板８の下にあるイグナイター７はその影響を受けない。また、保炎板８の上での燃焼による熱を熱検知体９が感知し、これによりイグナイター７の作動を停止させる構成となっている。そして、常時パイロットガスパイプ３の上端開口部から可燃性ガスが供給され、前記保炎板８の上で、パイロットバーナ２の炎は安定した燃焼炎となり、フレアチップ本体１の上端開口部から排出する可燃性ガスの燃焼を保持する。

また、フレアチップ本体１内で可燃性ガスが流れてこなくなると、フレアチップ本体１の上端開口部での燃焼及びパイロットバーナ２の燃焼は停止する。そして、再び、フレアチップ本体１内に可燃性ガスが流れてくると、前記パイロットガスパイプ３内にも可燃性ガスは流入し、これをガス検知器（図示省略）等が感知してイグナイター７が作動し、パイロットバーナ２が燃焼を開始する。

図４乃至図６はこの発明の実施例２を示し、図４は実施例２の正面図、図５は同平面図、図６は同パイロットバーナ部分の拡大縦断面図である。この実施例２のフレアチップはガスライザー１５にエアライザー１６が付いた無煙化タイプのものである。従って、このタイプではガスライザー１５及びエアライザー１６によりフレアチップ本体を構成している。

このタイプのものは、上述のように、筒状のガスライザー１５の上部外周に大径の筒状のエアライザー１６が被覆されている。このエアライザー１６の下部一側にエア供給ノズル１７が設けられ、ここから空気がエアライザー１６に取り込まれ、ガスライザー１５の上端から排出する可燃性ガスとエアライザー１６から排出する空気とが混合されて可燃性ガスが燃焼するため、無煙化される。

そして、前記エアライザー１６の上端両側部に筒状のパイロットバーナ１８が支持固定されている。また、エアライザー１６の両側部に夫々設けた各パイロットガスパイプ１９の下端部１９ａはガスライザー１５の下部側面から内部に挿入され、ガスライザー１５の内部に設けたガス取り入れ管２０に連結されている。このガス取り入れ管２０はその開口部を可燃性ガスの流れに対向して設けられている。また、これらの各パイロットガスパイプ１９の上端部１９ｂはそれぞれ前記パイロットバーナ１８に導入されている。

前記筒状の各パイロットバーナ１８は、図６に示すように、外周がパイロットフード１８ａで形成され、このパイロットフード１８ａ内に前記パイロットガスパイプ１９が下から挿入され、その上端部１９ｂは前記パイロットフード１８ａの上端から離れた低い位置に固定されている。さらに、このパイロットフード１８ａ内にイグナイターガイドパイプ２１及び熱検知体ガイドパイプ２２が夫々下から挿入され、前記パイロットガスパイプ１９と平行して立ちあがっている。前記イグナイターガイドパイプ２１の上端は前記パイロットガスパイプ１９の上端と同じ位置になっており、その上端からイグナイター２３が一定距離だけ上方に突出している。

また、前記パイロットフード１８ａ内の前記イグナイター２３のすぐ上に、パイロットフード１８ａの通路を塞ぐように保炎板２４が設けられ、当該保炎板２４はその支持脚２４ａを前記パイロットガスパイプ１９の上端部に固定している。この保炎板２４は，図５に示すように、ドーナツ型で環状部に多数の小孔を有している。そして、前記パイロットガスパイプ１９の上端より低い位置にある、前記熱検知体ガイドパイプ２２の上端から熱検知体２５が突出し、前記保炎板２４の中央孔を通って当該保炎板２４の上方まで達している。この熱検知体２５は熱電対から成る。また、前記ガスライザー１５内の下部にはベロシティシール２６が設けられ、また、前記エアライザー１６の側面には吊り金具２７が設けられている。

以上の構成により、フレアスタック（図示省略）からガスライザー１５内に入った可燃性ガスは、ガスライザー１５の上端開口部から排出されるが、その一部はガスライザー１５内に設けたガス取り入れ管２０に取り込まれ、各パイロットガスパイプ１９に入り、各パイロットガスパイプ１９の上端部１９ｂから放出される。そこでパイロットガスパイプ１９の可燃性ガスをガス検知器（図示省略）が感知し、或いは熱検知体２５による温度が設定値以下となったことを感知し、イグナイター２３が自動的に作動して、当該イグナイター２３により可燃性ガスに点火され、燃焼する。そして、この炎で、ガスライザー１５の上端開口部から排出され、エアライザー１６の空気と混合された可燃性ガスに引火し、可燃性ガスが燃焼する。

その際、パイロットバーナ１８では、保炎板２４の上で燃焼が行われ、前記保炎板２４の下にあるイグナイター２３はその影響を受けない。また、保炎板２４の上での燃焼による熱を熱検知体２５が検知し、これによりイグナイター２３の作動を停止させる構成となっている。そして、常時パイロットガスパイプ１９の上端開口部から可燃性ガスが供給され、前記保炎板２４の上で、パイロットバーナ１８の炎は安定した燃焼炎となり、ガスライザー１５の上端開口部から排出する、空気と混合した可燃性ガスの燃焼を保持する。その他の動作はすべて前記実施例１と同じである。

また、前記実施例１及び２では、フレアチップ本体１又はエアライザー１６の上端側部に、当該フレアチップ本体１又はエアライザー１６の開口部と自体の開口部を並べて略筒状のパイロットバーナ２又は１８が設けられているが、この発明では、パイロットバーナ２又は１８をフレアチップ本体に並べなくてもよい。要はパイロットバーナ２又は１８は、フレアチップ本体１等の上端開口部から排出される可燃性ガス又は混合ガスを点火できる位置に設けられていればよい。また、前記実施例１及び２では、熱検知体９又は２５を、保炎板８又は２４の上方に突出させているが、このようにせず、熱検知体９又は２５の先端を保炎板８又は２４に当接させた構成にしても、パイロットバーナ２又は１８の燃焼を検知できる。

また、前記ガス取り入れ管４又は２０の開口部は前記ベロシティシール１０又は２６の近傍に対向して設けた場合、可燃性ガスを一様に効率よくパイロットバーナ２又は１８に導入することができる。なお、上記各実施例では、フレアチップ本体１の両側部にパイロットバーナ２を、また、エアライザー１５の両側部にパイロットバーナ１８を夫々設けているが、これらのパイロットバーナ２又は１８の数は任意である。また、前記各実施例のパイロットバーナ及びパイロットガスパイプは夫々筒状体であるが、これらの断面は円形、角型、多角形等を含むものである。

この発明の実施例１の一部断面正面図である。この発明の実施例１の平面図ある。この発明の実施例１のパイロットバーナ部分の拡大縦断面図である。この発明の実施例２の一部断面正面図である。この発明の実施例２の平面図である。この発明の実施例２のパイロットバーナ部分の拡大縦断面図である。

１フレアチップ本体２パイロットバーナ
２ａパイロットフード３パイロットガスパイプ
３ａ下端部３ｂ上端部
４ガス取り入れ管５イグナイターガイドパイプ
６熱検知体ガイドパイプ７イグナイター
８保炎板８ａ支持脚
９熱検知体１０ベロシティシール
１１ウインドシールド１２フレームホルダー
１５ガスライザー１６エアライザー
１７エア供給ノズル１８パイロットバーナ
１８ａパイロットフード１９パイロットガスパイプ
１９ａ下端部１９ｂ上端部
２０ガス取り入れ管２１イグナイターガイドパイプ
２２熱検知体ガイドパイプ２３イグナイター
２４保炎板２４ａ支持脚
２５熱検知体２６ベロシティシール
２７吊り金具

Claims

フレアスタック先端の管状のフレアチップ本体の上端側部に筒状のパイロットバーナを設け、
前記フレアチップ本体の側部にパイロットガスパイプを設け、当該パイロットガスパイプの一方の開口部を有する下端部を前記フレアチップ本体内に挿入し、当該フレアチップ本体内に前記パイロットガスパイプの一方の開口部を可燃性ガスの流れに対向して設け、
前記パイロットガスパイプの他方の開口部を有する他端部を、前記パイロットバーナ内に導入し、
前記パイロットガスパイプの他方の開口部を前記パイロットバーナの上端開口部より下に位置させてパイロットバーナの筒体内に固定し、
当該パイロットバーナの筒体内の前記パイロットガスパイプの脇を通したイグナイターガイドパイプの上部からイグナイターを、前記パイロットガスパイプの他方の開口部より上方に突出させ、
このイグナイターより上方に、多数の孔を有する保炎板を前記パイロットバーナの筒体中空部をほぼ塞ぐように設けたことを特徴とする、フレアチップ。
前記パイロットバーナの筒体内に熱検知体ガイドパイプを通し、その上端から熱検知体を突出させ、当該熱検知体の先端を前記保炎板に当接させるか又は保炎板の孔を通して当該保炎板の上方まで突出させ、当該パイロットバーナの燃焼による熱を検知すると前記イグナイターの作動を停止させる構成とした、請求項１に記載のフレアチップ。
前記可燃性ガスの流れに対向して設けた前記パイロットガスパイプの一方の開口部を、前記フレアチップ本体のベロシティシールの吐出口に対向して設けたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のフレアチップ。