KR20180076965A - CO2 snuffing system with atmospheric vent structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 FPSO의 이산화탄소 스너핑 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 FPSO의 탑사이드에서 플레어링에 수반되는 화재와 폭발을 방지하는 대기 방출형 이산화탄소 스너핑 시스템에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a carbon dioxide snuffing system of FPSO, and more particularly to an atmospheric release carbon dioxide snuffing system that prevents fires and explosions associated with flaring at the topside of an FPSO.
방화와 관련되는 특정 규정에 의하면 룸플러딩(Room flooding)에 대한 설계 지침으로 한정공간(Confined space)에 대하여 탄소수소 가스(HC gas)가 존재하는 상태에서 공기(산소 포함)의 유입 시 화재/폭발이 발생하지 않을 수 있는 비율의 불활성 가스(CO2, N2 등)를 산정하고 주입하는 시스템을 제공한다. 다만 한정공간에 적용되는 기술로 대기의 흐름 및 전체가 개방되어 있는 공간에 대한 스너핑 설계로 적용할 수 없으므로 화재 발생 시 적절히 소화시키기 어려운 실정이다.According to the specific regulations related to fire protection, design guidelines for room flooding include fire / explosion in the presence of air (including oxygen) in the presence of carbon gas (HC gas) against confined space (CO 2 , N 2, and the like) in such a ratio that the inert gas may not be generated. However, it can not be applied to the limited space because it can not be applied to the flow of the atmosphere and the snugging design for the open space. Therefore, it is difficult to extinguish it properly in case of fire.
즉, 종래의 스너핑 방식/주입량 등을 개방 공간인 벤트팁(Vent tip)에 적용하여 동일 또는 그 이상의 CO2 가스를 분사시킨다고 하더라도 발생할 수 있는 플레어링 상황을 완전히 진압하기 어렵고 재발화할 수 있는 가능성이 높아 오프쇼어 플랜트(Offshore plant)에 적합하지 않다.That is, it is difficult to completely suppress the flare situation that may occur even if the same or more CO 2 gas is injected by applying the conventional snoring method / injection amount or the like to the vent tip, which is an open space, Is not suitable for an offshore plant.
이와 관련되어 한국 공개특허공보 제2014-0015251호, 한국 공개특허공보 제2015-0039764호 등의 선행기술문헌을 참조할 수 있다.In connection with this, reference may be had to the prior art documents such as Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0015251 and Korean Laid-Open Patent Publication No. 2015-0039764.
전자는 조절 가능한 개구 단면을 포함하고 가연성 가스들을 플레어링하기 위한 장치에서 불활성 가스를 공급함으로써, 고탄소 가스를 블리딩 오프/플레어링할 때 그을음의 형성을 실제적으로 막을 수 있고, 이단 연소에 의해 질소 산화물들의 형성을 성공적으로 방지하는 효과를 기대한다.The former includes an adjustable opening cross-section and by supplying an inert gas in an apparatus for flaring flammable gases, it is practically possible to prevent the formation of soot when bleeding off / flare the high carbon gas, So that the effect of successfully preventing the formation of oxides is expected.
후자는 격납 가스의 혼합물 연소에 의해 생산되는 냉각된 생성 가스 혼합물을 배기 화염 방지기를 통해서 소멸시키며, 액체 질소원으로부터의 질소와 같은 불활성 가스를 불활성 가스 주입기를 통해서 선택적으로 주입함으로써 폭연을 제어하기 위한 제어 로직을 실행한다.The latter eliminates the cooled product gas mixture produced by the mixture combustion of the containment gas through the exhaust flame arrester and controls the control of the detonation by selectively injecting an inert gas such as nitrogen from a liquid nitrogen source through an inert gas injector Execute the logic.
그러나, 전자는 환경오염을 방지함을 요체로 하고 후자는 원자력 발전소의 플레어 시스템을 요체로 하므로, FPSO의 개방된 공간에 대한 스너핑으로 화재를 방지하기 미흡하다.However, the former is essential to prevent environmental pollution, and the latter is a flare system of nuclear power plants. Therefore, it is not enough to prevent fire by sniffing the open space of FPSO.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, FPSO 탑사이드 상에서 플레어 시스템과 별치되는 대기벤트 시스템에 화재가 발생하는 경우 설정된 비율의 불활성가스를 주입하여 탄화수소 가스의 혼합에 의한 화재나 폭발을 차단하기 위한 대기 방출형 이산화탄소 스너핑 시스템을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the above-mentioned problems of the prior art by providing a method of controlling a fire ventilation system in which, when a fire occurs in an atmospheric vent system different from a flare system on an FPSO top side, And to provide an atmospheric release carbon dioxide snubber system for preventing explosion.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 FPSO 탑사이드 스택의 배출가스에 이산화탄소를 분사하여 스너핑하는 시스템에 있어서: 상기 스택 상으로 연결되는 분사관과 인젝터를 구비하는 분사수단; 상기 분사관의 상류단에 불활성가스조를 구비하는 방화수단; 및 상기 분사수단과 방화수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.To achieve the above object, the present invention provides a system for injecting carbon dioxide into the exhaust gas of an FPSO topside stack for snubbing, comprising: a spraying means having a spray pipe connected to the stack and an injector; An ignition means having an inert gas tank at an upstream end of the injection pipe; And control means for controlling the injection means and the fire-fighting means with an established algorithm.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 분사수단은 스택의 외주면 상으로 복수의 인젝터를 균일한 간격으로 구비하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the injection means is characterized in that a plurality of injectors are provided at uniform intervals on the outer peripheral surface of the stack.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 방화수단은 스택 상에서 인젝터의 상류측으로 플레임어레스터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In a detailed configuration of the present invention, the fire-fighting means further comprises a flame arrester on an upstream side of the injector on the stack.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 스택의 하류단에 설치된 벤트팁의 온도로 화재를 감지하는 경우, 스택에서 검출되는 배출가스 유량의 90~100%에 해당하는 유량과 설정된 횟수로 불활성가스조의 이산화탄소를 공급하는 것을 특징으로 한다.In the case of detecting a fire by the temperature of the vent tip provided at the downstream end of the stack, the control means controls the flow amount corresponding to 90 to 100% of the flow rate of the exhaust gas detected in the stack and the inert gas And the carbon dioxide of the tank is supplied.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 스택 상에서 플레임어레스터의 상류측과 하류측을 연결하는 바이패스관에서 차압을 검출하여 배출가스의 유로를 전환하는 것을 특징으로 한다.In the detailed construction of the present invention, the control means switches the flow path of the exhaust gas by detecting the differential pressure in the bypass pipe connecting the upstream side and the downstream side of the flame arrester on the stack.
이상과 같이 본 발명에 의하면, FPSO 탑사이드에 설치된 대기벤트 시스템에서 개방 공간으로 대류 등에 의하여 많은 양의 공기가 유입되어도 충분히 화재를 진압할 수 있고 벤트팁의 온도를 떨어뜨려 재차 발화에 의한 플레어링 현상을 방지하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, even if a large amount of air flows into the open space in the air vent system installed on the top side of the FPSO, the fire can be sufficiently suppressed and the temperature of the vent tip is lowered, There is an effect of preventing the phenomenon.
도 1은 본 발명에 따른 스너핑 시스템을 나타내는 블록 다이아그램
도 2는 본 발명에 따른 시스템에서 분사수단을 나타내는 모식도1 is a block diagram illustrating a snubber system according to the present invention;
2 is a schematic diagram showing the injection means in the system according to the present invention;
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 FPSO 탑사이드 스택의 배출가스에 이산화탄소를 분사하여 스너핑하는 시스템에 관하여 제안한다. FPSO 탑사이드 설비의 하나인 대기벤트 시스템(Atmospheric vent system)을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 이는 서브스택(12), 메인스택(14), 벤트팁(16)을 통하여 저압의 배출가스를 유동시키며, 일반적인 상황에서는 화염을 발생하지 않는 형태로 설계되어 있다. 다만, 우연의 긴급한(Inadvertent jeopardy) 상황에서 많은 양의 탄화수소(HC Gas)가 연속적으로 방출되면서 대기 중에 존재하는 정전기 등에 의한 자연 발화에 따른 플레어링이 유발되어 화재나 폭발 사고로 이어질 수 있다. The present invention proposes a system for spraying carbon dioxide onto the exhaust gas of an FPSO topside stack to snare. The FPSO topside is one of the facilities, but not necessarily, an atmospheric vent system. This flows low-pressure exhaust gas through the
본 발명에 따르면 분사수단(20)이 상기 스택 상으로 연결되는 분사관(22)과 인젝터(26)를 구비한다. 도 1에서 다수의 서브스택(12)으로 송출되는 배출가스는 메인스택(14)을 통하여 합류되며, 분사관(22)과 인젝터(26)는 메인스택(14) 상에서 벤트팁(16)에 인접하도록 연결된다.According to the present invention, the injecting means 20 includes the
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 분사수단(20)은 스택의 외주면 상으로 복수의 인젝터(26)를 균일한 간격으로 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 2(a)는 스택의 관경이 상대적으로 큰 경우(예컨대 750㎜ 이상) 4개의 인젝터(26)를 배치한 상태이고, 도 2(b)는 스택의 관경이 상대적으로 작은 경우 2개의 인젝터(26)를 배치한 상태이다. 어느 경우에나 멀티 포인트 방식의 인젝터(26)를 모두 균일한 간격으로 배치하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 시스템의 공간과 비용을 절감하는 것은 물론 스너핑 가스(이산화탄소)의 믹싱 효율을 증대할 수 있다.As a detailed configuration of the present invention, the injection means 20 is characterized in that a plurality of
또, 본 발명에 따르면 방화수단(30)이 상기 분사관(22)의 상류단에 불활성가스조(32)를 구비한다. 불활성가스조(32)는 이산화탄소를 고압으로 수용하고 필요에 따라 외부에서 충진 가능한 구조로 설치된다. 분사관(22) 상에서 불활성가스조(32)와 인젝터(26)의 사이에 유로를 단속하도록 복수의 밸브(24)를 구비한다.According to the present invention, the fire-fighting means (30) is provided with an inert gas tank (32) at the upstream end of the spray tube (22). The
한편, 도 1에서 불활성가스조(32)는 하나의 메인스택(14)으로 연결된 상태를 예시하지만, 복수의 대기벤트 시스템(Atmospheric vent system)과 연동하도록 구성될 수도 있다.In FIG. 1, the
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 방화수단(30)은 스택 상에서 인젝터(26)의 상류측으로 플레임어레스터(36)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 노멀 상태에서 불활성가스가 연속적으로 제공되어 스너핑하므로 메인스택(14)을 통하여 내부로 산소가 유입되거나 벤트팁(16)에서 발생하는 화염의 일부가 백플로우(역류)되는 것을 방지한다. 다만 스너핑이 원활하지 않는 경우 화염이 메인스택(14)으로 역류하지 않도록 플레임어레스터(36)를 설치하는 것이 좋다.As a detailed configuration of the present invention, the fire-fighting means 30 further comprises a
또, 본 발명에 따르면 제어수단(40)이 상기 분사수단(20)과 방화수단(30)을 설정된 알고리즘으로 제어한다. 제어수단(40)은 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 탑재한 제어기(45)를 기반으로 한다. 설정된 알고리즘은 메모리에 저장하고 갱신된다. 현존하는 규정에서 개방된 벤트 시스템에 대한 설계 지침이 없으므로 시뮬레이션과 실험을 거쳐 알고리즘이 구현된다. 입력인터페이스에는 유량센서(41), 온도센서(42) 등이 연결되고, 출력인터페이스에는 각종 밸브, 모니터링 스크린 등이 연결된다. 유량센서(41)는 메인스택(14) 상에서 상류측으로 설치되고, 온도센서(42)는 벤트팁(16) 상에 복수로 설치된다.Further, according to the present invention, the control means (40) controls the injection means (20) and the fire control means (30) with the set algorithm. The control means 40 is based on a
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(40)은 스택의 하류단에 설치된 벤트팁(16)의 온도로 화재를 감지하는 경우, 스택에서 검출되는 배출가스 유량의 90~100%에 해당하는 유량과 설정된 횟수로 불활성가스조(32)의 이산화탄소를 공급하는 것을 특징으로 한다. 각종 데이터를 기반으로 오픈 공간에서 플레어링을 진압하고 재발화하는 것을 억제할 수 있는 이산화탄소/공기의 비율을 검증하며, 이후 제어기(45)에 탑재된 최적의 알고리즘으로 방화수단(30)의 이산화탄소를 분사수단(20)의 인젝터(26)로 분사한다.In the detailed configuration of the present invention, when the
이때, 탄화수소 가스 / 불활성가스 / 공기의 비율을 LEL/UEL을 기준으로 계산하면, 종래의 불활성가스 1~15%의 비율이 본 발명에서 10~100%로 확대된다.At this time, when the ratio of hydrocarbon gas / inert gas / air is calculated on the basis of LEL / UEL, the ratio of conventional inert gas 1 to 15% is expanded to 10 to 100% in the present invention.
좀 더 구체적으로, CO2 의 개방 공간 분사 시 적정 비율을 메인스택(14)의 배출가스 유량에 대하여 10~100%의 범위로 설정하고 실험을 거친 결과, 최악의 조건으로 배출가스가 메탄으로만 구성된 경우에는 90% CO2 / 10% 메탄의 혼합이 필요한 것으로 나타난다. 결론적으로 CO2 기준으로 경제성, 설계 안전율 등을 고려할 때 배출가스의 90~100% 범위의 유량으로 분사하는 것이 바람직하다.More specifically, the optimum ratio of CO 2 to open space injection was set to a range of 10 to 100% with respect to the flow rate of the exhaust gas of the
한편, 제어수단(40)에 의한 작동의 일예로서 60초 간격으로 2회 분사하는 것이 최적의 조건으로 나타난다. 2회 분사 중에서 선행하는 1회는 프로그램에 따라 자동으로 수행하고 후행하는 1회는 작업자의 수동 지령으로 수행한다.On the other hand, as an example of the operation by the control means 40, it is optimal to spray twice at intervals of 60 seconds. The preceding one of the two injections is performed automatically according to the program, and the succeeding one is executed by the manual command of the operator.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(40)은 스택 상에서 플레임어레스터(36)의 상류측과 하류측을 연결하는 바이패스관(34)에서 차압을 검출하여 배출가스의 유로를 전환하는 것을 특징으로 한다. 바이패스관(34)은 플레임어레스터(36) 사이에 밸브를 개재하여 연결되고, 상류측과 하류측에서 압력을 검출하는 차압센서(43)를 구비한다. 메인스택(14) 상에는 플레임어레스터(36)에 질소 가스를 공급하기 위한 퍼징관(38)이 밸브를 개재하여 연결된다.As a detailed configuration of the present invention, the control means (40) detects the differential pressure in the bypass pipe (34) connecting the upstream side and the downstream side of the flame arrester (36) on the stack to switch the flow path of the exhaust gas . The
이에, 평상시 제어기(45)가 차압센서(43)의 신호로 플레임어레스터(36)의 클로깅 상태를 판단하고, 퍼징관(38)을 통하여 질소를 분사하여 클로깅을 완화할 수 있다. 물론 배출가스의 유무와 무관하게 퍼징관(38)을 개방하여 질소를 유동시키면서 차압센서(43)의 신호를 확인하는 작동도 가능하다.Accordingly, the
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. It is therefore intended that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.
12: 서브스택
14: 메인스택
16: 벤트팁
20: 분사수단
22: 분사관
24: 밸브
26: 인젝터
30: 방화수단
32: 불활성가스조
34: 바이패스관
36: 플레임어레스터
38: 퍼징관
40: 제어수단
41: 유량센서
42: 온도센서
43: 차압센서
45: 제어기12: Sub stack 14: Main stack
16: vent tip 20: injection means
22: Injector 24: Valve
26: injector 30:
32: inert gas tank 34: bypass pipe
36: Flame arrester 38: Fusing tube
40: control means 41: flow sensor
42: Temperature sensor 43: Differential pressure sensor
45:
Claims (5)
상기 스택 상으로 연결되는 분사관(22)과 인젝터(26)를 구비하는 분사수단(20);
상기 분사관(22)의 상류단에 불활성가스조(32)를 구비하는 방화수단(30); 및
상기 분사수단(20)과 방화수단(30)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대기 방출형 이산화탄소 스너핑 시스템.CLAIMS What is claimed is: 1. A system for spraying carbon dioxide into the exhaust gas of an FPSO topside stack for snubbing:
A spraying means (20) having an injection pipe (22) connected to the stack and an injector (26);
An ignition means (30) having an inert gas tank (32) at an upstream end of the injection pipe (22); And
And control means (40) for controlling the injection means (20) and the fire control means (30) with an established algorithm.
상기 분사수단(20)은 스택의 외주면 상으로 복수의 인젝터(26)를 균일한 간격으로 구비하는 것을 특징으로 하는 대기 방출형 이산화탄소 스너핑 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the injector means (20) comprises a plurality of injectors (26) at uniform intervals on the outer circumferential surface of the stack.
상기 방화수단(30)은 스택 상에서 인젝터(26)의 상류측으로 플레임어레스터(36)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 대기 방출형 이산화탄소 스너핑 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the firing means (30) further comprises a flame arrester (36) upstream of the injector (26) on the stack.
상기 제어수단(40)은 스택의 하류단에 설치된 벤트팁(16)의 온도로 화재를 감지하는 경우, 스택에서 검출되는 배출가스 유량의 90~100%에 해당하는 유량과 설정된 횟수로 불활성가스조(32)의 이산화탄소를 공급하는 것을 특징으로 하는 대기 방출형 이산화탄소 스너핑 시스템.The method according to claim 1,
When the fire is detected by the temperature of the vent tip 16 installed at the downstream end of the stack, the control means 40 controls the flow amount corresponding to 90 to 100% of the flow rate of the exhaust gas detected in the stack, (32) is supplied to the atmospheric release carbon dioxide scrubbing system.
상기 제어수단(40)은 스택 상에서 플레임어레스터(36)의 상류측과 하류측을 연결하는 바이패스관(34)에서 차압을 검출하여 배출가스의 유로를 전환하는 것을 특징으로 하는 대기 방출형 이산화탄소 스너핑 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the control means (40) detects the differential pressure in the bypass pipe (34) connecting the upstream side and the downstream side of the flame arrestor (36) on the stack to switch the flow path of the exhaust gas. Snapping system.
Priority Applications (1)
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| KR1020160181685A KR102715303B1 (en) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | CO2 snuffing system with atmospheric vent structure |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230066917A (en) | 2021-11-08 | 2023-05-16 | 현대인프라코어 주식회사 | Fire extinguishing system having gas based fire extinguishing equipment with active delay |
| KR20240040299A (en) | 2022-09-21 | 2024-03-28 | 현대인프라코어 주식회사 | A automatic fire alarm system using an optimized analog detector based on a P-type receiver to reduce non-fire alarms |
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2016
- 2016-12-28 KR KR1020160181685A patent/KR102715303B1/en active IP Right Grant
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