KR20220034328A - Calorie measuring system of flare gas - Google Patents

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KR20220034328A
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최상규
김호진
조철희
나장훈
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필즈엔지니어링 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a flare gas calorimetry system comprising: a detection unit which detects components of flare gas flowing along a pipe; a flow rate measurement unit which measures flow rate of the flare gas; a calculation unit which calculates the total calorie of the flare gas based on data measured by the detection unit and the flow rate measurement unit; and a calorie analysis unit which analyzes a calorie value of the flare gas calculated by the calculation unit. The flare gas calorimetry system measures the calorie of the flare gas with high accuracy in real time.

Description

플레어 가스의 열량 측정 시스템{CALORIE MEASURING SYSTEM OF FLARE GAS}CALORIE MEASURING SYSTEM OF FLARE GAS

본 발명은 플레어 가스의 열량측정 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는, 플레어 스택의 파이프 라인을 따라 이동되는 플레어 가스의 열량을 높은 정확도록 측정하도록 구성된 플레어 가스의 열량 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a calorimetry system for a flare gas, and more particularly, to a calorimetry system for a flare gas configured to measure with high accuracy the amount of heat of a flare gas moving along a pipeline of a flare stack.

일반적으로 플레어 가스란 정유공장이나 석유화학공장 등에서 발생되는 폐가스로서, 휘발성 및 가연성을 가지고 있는 가스를 의미하는데, 이러한 지속적, 대용량으로 발생하는 플레어 가스를 관리하고 처리 및 배출하기 위해, 플레어 가스가 유동되는 다수의 관로(파이프), 방출 가스나 액체 등을 포집하는 플레어 헤더, 플레어 헤더로부터 전달된 액체를 가스와 분리 포집하는 녹아웃 드럼, 소각탑으로서 파일럿 버너, 점화 장치 등을 포함하여 구성되어 플레어 가스를 연소시키며 방출하는 플레어 스택, 플레어 스택으로부터 역류된 화염으로 인해 사고가 일어나는 것을 방지하기 위한 실 드럼 등을 포함하여 구성된 플레어 시스템이 마련된다.In general, flare gas is a waste gas generated from an oil refinery or petrochemical plant, and it means a volatile and combustible gas. It consists of a plurality of pipelines (pipes) that become A flare system comprising a flare stack for burning and discharging, a seal drum for preventing an accident from occurring due to a flame flowing back from the flare stack, and the like is provided.

따라서, 플레어 가스는 플레어 스택이라는 배출 및 폐가스 처리 장치를 통하여 외부로 배출된다. 즉, 플레어 가스는 파이프를 통하여 플레어 스택으로 전달되며, 이 플레어 스택에서 연소되어 대기중으로 배출될 수 있다.Accordingly, the flare gas is discharged to the outside through an exhaust and waste gas treatment device called a flare stack. That is, the flare gas may be delivered to the flare stack through a pipe, and may be combusted in the flare stack and discharged to the atmosphere.

플레어 스택은 다수개의 파이프와 연결되어 플레어 가스를 전달받기 때문에, 파이프의 내부 압력변동에 민감하게 영향을 받는다. 다시 말해, 플레어 스택에 의한 플레어 가스의 연소 효율이나 플레어 스택의 구조적 안정성 등 다양한 사항들이 파이프의 내부 압력이나 플레어 가스의 유동 상태에 영향을 받게 된다.Since the flare stack is connected to a plurality of pipes and receives the flare gas, it is sensitively affected by fluctuations in the internal pressure of the pipe. In other words, various factors such as the combustion efficiency of the flare gas by the flare stack and the structural stability of the flare stack are affected by the internal pressure of the pipe or the flow state of the flare gas.

따라서, 파이프를 따라 유동되는 플레어 가스의 유량을 측정하고, 그 측정된 결과에 따라 파이프의 이상유무, 또는, 플레어 가스의 누출유무 등을 파악하여 플레어 스택에서 발생될 수 있는 문제점을 사전에 방지하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다.Therefore, the flow rate of the flare gas flowing along the pipe is measured, and the problem that may occur in the flare stack is prevented in advance by detecting the abnormality of the pipe or the leakage of the flare gas according to the measured result. can be said to be very important.

최근에는 대기 환경을 위한 법률로 인하여 플레어 스택에서 배출되는 플레어 가스의 유량 뿐만 아니라 플레어 가스의 발열량에 대해서도 관심이 높아지고 있다. 즉, 이산화탄소의 배출량과 미세먼지를 줄이기 위하여 플레어 스택에서 배출되는 가스의 발열량을 지속적으로 측정하는 환경 법률이 2024년 부터 발효될 예정이다.Recently, due to laws for the atmospheric environment, interest in not only the flow rate of the flare gas discharged from the flare stack but also the calorific value of the flare gas is increasing. In other words, the environmental law that continuously measures the calorific value of the gas emitted from the flare stack to reduce carbon dioxide emissions and fine dust will come into effect from 2024.

따라서, 플레어 가스의 열량을 실시간으로 감시하고 그에 따른 결과를 바탕으로 정유공장이나 석유화학공장 등의 운영 조건을 변경할 필요성이 있다.Therefore, there is a need to monitor the calorific value of the flare gas in real time and change the operating conditions of an oil refinery or a petrochemical plant based on the result.

종래에는 시료를 채취하는 방식으로 파이프를 따라 유동되는 플레어 가스의 성분을 분석한 뒤, 성분별 당위 열량값으로 계산하거나, 또는, 채취된 플레어 가스를 직접 연소시켜 열량을 측정하는 방법이 사용되어왔다. 하지만, 이러한 방법은 과정이 복잡하고 번거로우며, 실시간으로 플레어 가스의 열량을 측정할 수 없는 문제점이 있다.Conventionally, after analyzing the components of the flare gas flowing along the pipe by taking a sample, calculating the equivalent calorific value for each component, or measuring the calorific value by directly burning the collected flare gas has been used. . However, this method has problems in that the process is complicated and cumbersome, and the calorific value of the flare gas cannot be measured in real time.

또한, 플레어 가스의 열량을 실시간으로 정확하게 측정하기 위해서는 플레어 가스의 유량이 정확하게 측정되어야 한다. 그러나, 플레어 가스는 다양한 공정에서 발생되는 혼합가스이기 때문에 그 조성을 그 조성을 정확하게 파악하기 어려워 유량값의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.In addition, in order to accurately measure the amount of heat of the flare gas in real time, the flow rate of the flare gas must be accurately measured. However, since the flare gas is a mixed gas generated in various processes, it is difficult to accurately determine the composition thereof, so that the accuracy of the flow rate value is deteriorated.

즉, 종래에는, 실제 플레어 시스템이 설치된 현장에서는 파이프를 따라 유동되는 플레어 가스의 조성을 알기 어렵고, 또한, 파이프 내의 압력에 따른 플레어 가스의 밀도값도 수시로 변동되기도 하기 때문에, 설치 장소나 시설의 특징에 따라서 플레어 가스의 유량값이 차이가 나며, 결국, 플레어 스택에서 배출되는 가스의 열량값이 부정확한 문제점이 있다.That is, in the prior art, it is difficult to know the composition of the flare gas flowing along the pipe at the site where the actual flare system is installed, and the density value of the flare gas according to the pressure in the pipe also fluctuates from time to time. Accordingly, the flow rate value of the flare gas is different, and consequently, there is a problem in that the calorific value of the gas discharged from the flare stack is inaccurate.

따라서, 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국 등록특허 제10-1423566호의 '천연가스의 열량측정 시스템'이 있다.Accordingly, the present applicant has proposed the present invention to solve the above problems, and as a related prior art document, there is a 'calorimetric system of natural gas' of Korean Patent Registration No. 10-1423566.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 파이프를 따라 유동되는 플레어 가스의 열량을 높은 정확도로, 그리고, 실시간으로 측정할 수 있도록 구성된 플레어 가스의 열량 측정 시스템을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a system for measuring the amount of heat of a flare gas configured to measure the heat amount of the flare gas flowing along a pipe with high accuracy and in real time.

또한, 본 발명은, 플레어 가스의 유량을 측정하는 과정에서 측정되는 밀도값과 플레어 가스의 성분을 분석하는 과정에서 산출되는 이론적 밀도값을 서로 비교분석하여 플레어 가스의 열량이 제대로 측정되고 있는지를 파악할 수 있는 플레어 가스의 열량 측정 시스템을 제공하는데 목적이 있다.In addition, the present invention compares and analyzes the density value measured in the process of measuring the flow rate of the flare gas and the theoretical density value calculated in the process of analyzing the components of the flare gas to determine whether the calorific value of the flare gas is properly measured It is an object of the present invention to provide a calorimetric measurement system for flare gas.

본 발명은, 플레어 가스의 열량 측정 시스템에 관한 것으로서, 파이프를 따라 유동되는 플레어 가스의 성분을 검출하는 검출부; 상기 플레어 가스의 유량을 측정하는 유량 측정부; 상기 검출부와 상기 유량 측정부에서 측정된 데이터를 바탕으로 상기 플레어 가스의 전체 열량을 산출하는 산출부; 및 상기 산출부에서 산출된 플레어 가스의 열량값을 분석하는 열량 분석부;를 포함할 수 있다.The present invention relates to a system for measuring the calorimetry of a flare gas, comprising: a detector for detecting a component of the flare gas flowing along a pipe; a flow rate measurement unit for measuring the flow rate of the flare gas; a calculation unit for calculating the total amount of heat of the flare gas based on the data measured by the detection unit and the flow rate measurement unit; and a calorimetric analyzer configured to analyze the calorific value of the flare gas calculated by the calculator.

또한, 상기 열량 분석부는, 상기 검출부에서 검출된 각 성분 가스의 이론적 밀도값과 상기 유량 측정부에서 측정된 플레어 가스의 밀도값을 바탕으로 상기 산출부에서 산출된 플레어 가스의 열량값을 분석할 수 있다.In addition, the calorimetric analyzer may analyze the calorific value of the flare gas calculated by the calculator based on the theoretical density value of each component gas detected by the detection unit and the density value of the flare gas measured by the flow rate measuring unit. there is.

또한, 상기 플레어 가스의 압력을 낮추는 감압부를 더 포함하며, 상기 감압부는 상기 유량 측정부를 경유하여 상기 검출부로 전달되는 플레어 가스의 압력을 낮출 수 있다.The apparatus may further include a pressure reducing unit for lowering the pressure of the flare gas, and the pressure reducing unit may lower the pressure of the flare gas delivered to the detection unit via the flow rate measurement unit.

또한, 상기 유량 측정부를 경유한 플레어 가스를 상기 감압부로 전달하는 제1유로; 상기 감압부에 의해 감압된 플레어 가스를 상기 검출부로 전달하는 제2유로; 및 상기 검출부로 전달된 플레어 가스를 상기 파이프로 전달하는 제3유로; 및 상기 감압부를 경유한 플레어 가스를 상기 제3유로 또는 상기 파이프로 전달하는 제4유로;를 포함할 수 있다.In addition, a first flow path for transferring the flare gas passing through the flow rate measurement unit to the pressure reducing unit; a second flow path for transferring the flare gas decompressed by the decompression unit to the detection unit; and a third flow path for transferring the flare gas delivered to the detection unit to the pipe. and a fourth flow path for transferring the flare gas passing through the decompression unit to the third flow path or the pipe.

또한, 상기 열량 분석부는, 상기 검출부에서 검출된 각 가스 성분의 이론적 밀도값과 상기 유량 측정부에서 측정된 플레어 가스의 밀도값을 비교 분석하여 교정계수를 산출할 수도 있다.In addition, the calorimetric analyzer may calculate a correction coefficient by comparing and analyzing a theoretical density value of each gas component detected by the detection unit and a density value of the flare gas measured by the flow rate measuring unit.

또한, 상기 검출부는, 상기 플레어 가스를 구성하는 각 성분 및 해당 성분의 농도를 검출할 수도 있다.In addition, the detection unit may detect each component constituting the flare gas and a concentration of the component.

또한, 상기 검출부에서 검출되는 성분별 농도는 상기 플레어 가스의 전체 부피에서 상기 성분이 차지하고 있는 상대 부피 농도(volumn percent)일 수 있다.In addition, the concentration of each component detected by the detection unit may be a relative volume concentration (volumn percent) occupied by the component in the total volume of the flare gas.

또한, 상기 검출부는, 상기 플레어 가스에 포함된 특정 성분과 해당 성분의 농도를 검출하는 메스 스펙트로미터(mass spectrometer)로 구성될 수 있다.Also, the detection unit may include a mass spectrometer for detecting a specific component included in the flare gas and a concentration of the component.

또한, 상기 산출부는, 상기 검출부에서 검출된 플레어 가스의 성분과 해당 성분의 농도 데이터를 바탕으로 플레어 가스의 유량값에서 상기 성분이 차지하고 있는 성분 유량값을 산출한 뒤 해당 성분의 단위 발열량을 곱하여 상기 플레어 가스의 전체 열량을 산출할 수 있다.In addition, the calculation unit calculates the component flow rate value occupied by the component from the flow rate value of the flare gas based on the component of the flare gas detected by the detection unit and the concentration data of the component, and then multiplies the unit calorific value of the component. The total calorific value of the flare gas can be calculated.

또한, 상기 유량 측정부는, 상기 파이프로 길이방향 하단부위가 삽입되는 측정 프로브; 상기 측정 프로브와 연결된 상태로 플레어 가스의 속도를 측정하는 속도 측정부; 상기 측정 프로브와 연결된 상태로 플레어 가스의 밀도를 측정하는 밀도 측정부; 및 상기 속도 측정부와 상기 밀도 측정부에 의해 측정된 값을 기초로 플레어 가스의 유량을 산출하고, 그 산출된 유량을 저장 및 분석하는 유량 분석부;를 포함할 수 있다.In addition, the flow rate measurement unit, a measuring probe into which the longitudinal lower end is inserted into the pipe; a velocity measuring unit for measuring the velocity of the flare gas while being connected to the measuring probe; a density measuring unit for measuring the density of the flare gas while being connected to the measuring probe; and a flow rate analyzer for calculating the flow rate of the flare gas based on the value measured by the speed measuring unit and the density measuring unit, and storing and analyzing the calculated flow rate.

또한, 상기 측정 프로브는, 상기 플레어 가스의 유동방향과 마주하게 배치되는 라운드면; 상기 라운드면의 배면측에 마련되는 면취부; 및 상기 면취부를 구획하되 상기 라운드면의 폭방향 양단을 서로 연결하는 수직면;을 포함할 수 있다.In addition, the measuring probe may include a round surface disposed to face the flow direction of the flare gas; a chamfer provided on the rear side of the round surface; and a vertical surface that partitions the chamfer but connects both ends of the round surface in the width direction to each other.

또한, 상기 속도 측정부에 의하여 측정되는 상기 플레어 가스의 속도는, 상기 플레어 가스의 유동으로 인해 발생하는 압력 차이를 이용하여 산출되며, 상기 속도 측정부는, 상기 라운드면에 형성된 제1압력구에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제1배관; 상기 수직면에 형성된 제2압력구에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제2배관; 및 상기 제1배관의 길이방향 타단 및 상기 제2배관의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결되며, 상기 제1배관에서 발생되는 압력과 상기 제2배관에서 발생되는 압력의 차압을 이용하여 플레어 가스의 속도를 측정하는 제1센서부;를 포함할 수 있다.In addition, the velocity of the flare gas measured by the velocity measuring unit is calculated using a pressure difference generated due to the flow of the flare gas, and the velocity measuring unit is a length of the first pressure sphere formed on the round surface. a first pipe to which one end of the direction is communicatively connected; a second pipe having one end in the longitudinal direction connected to the second pressure port formed on the vertical surface to be in communication; and the other longitudinal end of the first pipe and the other longitudinal end of the second pipe, and is communicatively connected to the flare gas using the pressure difference between the pressure generated in the first pipe and the pressure generated in the second pipe. It may include; a first sensor unit for measuring the speed.

또한, 상기 제1센서부는, 플레어 가스의 유동방향과 마주하는 방향에 배치된 라운드면의 제1압력구를 통하여 측정된 전압과 플레어 가스의 유동방향과 등을 지고 배치된 수직면의 제2압력구를 통하여 측정된 정압을 이용하여 동압을 산출한 뒤, 이 산출된 동압값을 상기 유량 분석부로 전달할 수 있다.In addition, the first sensor unit, the voltage measured through the first pressure sphere on the round surface disposed in the direction opposite to the flow direction of the flare gas and the flow direction of the flare gas and the second pressure sphere on the vertical surface arranged with the back After calculating the dynamic pressure using the static pressure measured through , the calculated dynamic pressure value may be transmitted to the flow rate analyzer.

또한, 상기 밀도 측정부는, 상기 라운드면에 형성된 가스 유입구에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제3배관; 상기 측정 프로브의 둘레면에 형성된 가스 배출구에 길이방항 일단이 연통 가능하게 연결되는 제4배관; 및 상기 제3배관의 길이방향 타단 및 상기 제4배관의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결되며, 상기 제3배관을 통하여 유입되는 플레어 가스의 밀도를 측정하는 제2센서부;를 포함할 수 있다.In addition, the density measuring unit may include: a third pipe having one end in the longitudinal direction connected to the gas inlet formed in the round surface to be communicatively connected; a fourth pipe having one longitudinal end communicatively connected to a gas outlet formed on a circumferential surface of the measuring probe; and a second sensor unit connected in communication with the other longitudinal end of the third pipe and the other longitudinal end of the fourth pipe, and measuring the density of the flare gas flowing in through the third pipe; may include .

또한, 상기 검출부는, 상기 밀도 측정부로 안내되는 플레어 가스를 이용하여 플레어 가스의 성분과 농도를 검출할 수 있다.Also, the detection unit may detect a component and concentration of the flare gas using the flare gas guided to the density measurement unit.

또한, 상기 검출부는, 상기 밀도 측정부의 상기 제2센서부를 경유한 플레어 가스를 전달받아 플레어 가스의 성분과 농도를 검출할 수 있다.In addition, the detection unit may receive the flare gas passing through the second sensor unit of the density measurement unit and detect a component and concentration of the flare gas.

본 발명에 따른 플레어 가스의 열량 측정 시스템은, 플레어 스택에서 배출되는 플레어 가스의 열량을 실시간으로 확인 가능하도록 하여, 정유공장이나 석유화학공장 등과 같이 플레어 가스를 대기중으로 배출시키는 시설의 운영 조건을 대기오염이 일어나지 않는 방향으로 용이하게 변경할 수 있다.The calorific value measurement system of the flare gas according to the present invention enables to check the calorific value of the flare gas discharged from the flare stack in real time, and waits for the operating conditions of facilities that discharge the flare gas to the atmosphere, such as an oil refinery or a petrochemical plant It can be easily changed in a direction in which contamination does not occur.

또한, 본 발명에 따른 플레어 가스의 열량 측정 시스템은, 플레어 가스의 유속에 따른 난류/층류에 영향을 받지 않는 압력산출 방식으로 플레어 가스의 속도를 측정하고 그 속도값을 이용하여 플레어 가스의 유량을 산출하는 구성을 가지므로, 높은 정확도로 측정된 플레어 가스의 유량값을 적용하여 플레어 가스의 열량을 정확하게 산출할 수 있다.In addition, the calorimetric measurement system of the flare gas according to the present invention measures the velocity of the flare gas in a pressure calculation method that is not affected by the turbulence/laminar flow according to the flow rate of the flare gas, and uses the velocity value to measure the flow rate of the flare gas Since it has a calculation configuration, it is possible to accurately calculate the amount of heat of the flare gas by applying the flow rate value of the flare gas measured with high accuracy.

또한, 본 발명에 따른 플레어 가스의 열량 측정 시스템은, 플레어 가스 배출처에 마련되어 배관된 파이프 라인의 다양한 지점에 적용되어 유량과 열량을 동시에 측정할 수 있는 구성을 가지므로, 다수 지점에서 측정된 데이터를 종합적으로 분석하여 최종적으로 플레어 가스의 유량과 열량을 높은 정확도로 도출할 수 있다.In addition, the system for measuring the amount of heat of a flare gas according to the present invention has a configuration that can be applied to various points of a pipeline provided and piped at a flare gas outlet to simultaneously measure the flow rate and heat amount, so data measured at multiple points can be comprehensively analyzed to finally derive the flow rate and heat quantity of the flare gas with high accuracy.

또한, 본 발명에 따른 플레어 가스의 열량 측정 시스템은, 플레어 가스 배출처에 마련되어 배관된 파이프 라인의 다양한 지점에 적용되어 유량과 열량을 동시에 측정할 수 있는 구성을 가지므로, 다수 지점에서 측정된 데이터를 종합적으로 분석하여 가스의 누출지점, 파이프의 파손 지점, 불균일 압력구간, 등을 정확하게 파악할 수 있고, 또한, 배관된 파이프 라인의 압력변동도 정확하게 파악하여 정유공장이나 석유화학공장의 운영 조건에 참고 데이터로 제공할 수 있다.In addition, the system for measuring the amount of heat of a flare gas according to the present invention has a configuration capable of simultaneously measuring the flow rate and heat amount by being applied to various points of a pipeline provided and piped at a flare gas outlet, so data measured at multiple points By comprehensively analyzing the data can be provided.

또한, 본 발명에 따른 플레어 가스의 열량 측정 시스템은, 다양한 성분으로 이루어진 플레어 가스의 유량을 측정하는데 있어서, 밀도 측정부를 교정할 수 있는 구성을 가지므로, 플레어 가스의 유량에 따른 열량값을 높은 정확도로 측정하고 그 신뢰도를 바탕으로 공장의 운영 조건을 변경할 수 있도록 한다.In addition, the calorific value measuring system of the flare gas according to the present invention has a configuration capable of calibrating the density measuring unit in measuring the flow rate of the flare gas composed of various components, so that the calorific value according to the flow rate of the flare gas with high accuracy to measure and change the operating conditions of the plant based on the reliability.

도 1은 본 발명에 따른 플레어 가스의 열량 측정 시스템의 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열량 측정 시스템이 유량 측정부에 적용된 상태를 보여주는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 측정 프로브의 A영역을 확대한 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 측정 프로브의 A영역의 내부 모습을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 유량 측정부의 제1센서부와 제2센서부를 보여주는 도면.
도 6은 도 3에 도시된 측정 프로브의 하단을 위에서 바라본 평단면도.1 is a view showing the configuration of a calorimetric measurement system of a flare gas according to the present invention.
2 is a view showing a state in which the calorific value measuring system according to an embodiment of the present invention is applied to a flow rate measuring unit.
3 is an enlarged perspective view of a region A of the measurement probe shown in FIG. 2 ;
FIG. 4 is a view showing an internal view of area A of the measuring probe shown in FIG. 3;
5 is a view showing a first sensor unit and a second sensor unit of the flow rate measurement unit according to the present invention.
6 is a plan sectional view of the lower end of the measuring probe shown in FIG. 3 viewed from above;

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be embodied in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플레어 가스의 열량 측정 시스템이 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.Hereinafter, a calorimetric measurement system of a flare gas according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 . In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted so as not to obscure the gist of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 플레어 가스의 열량 측정 시스템(100)은, 플레어 가스를 유동시키는 파이프의 다양한 지점에서 플레어 가스의 성분과 농도를 검출하여 플레어 스택으로 배출되는 플레어 가스의 전체 열량을 실시간으로 파악할 수 있도록 구성된 것에 특징이 있으며, 특히, 플레어 가스의 전체 열량을 높은 정확도로 측정할 수 있도록 구성된 것에 특징이 있다.The system 100 for measuring the amount of heat of a flare gas according to an embodiment of the present invention detects the components and concentrations of the flare gas at various points in a pipe through which the flare gas flows, and measures the total amount of heat of the flare gas discharged to the flare stack in real time It is characterized in that it can be grasped as a

상기 열량 측정 시스템(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 플레어 가스의 열량 측정 시스템에 관한 것으로서, 파이프(P, 도2 참조)를 따라 유동되는 플레어 가스의 성분을 검출하는 검출부(110); 상기 플레어 가스의 유량을 측정하는 유량 측정부(130); 상기 검출부(110)와 상기 유량 측정부(130)에서 측정된 데이터를 바탕으로 상기 플레어 가스의 전체 열량을 산출하는 산출부(150); 및 상기 산출부(150)에서 산출된 플레어 가스의 열량값을 분석하는 열량 분석부(170);를 포함할 수 있다.The calorimetric system 100, as shown in FIG. 1, relates to a calorimetric measuring system of a flare gas, and a detection unit 110 that detects a component of the flare gas flowing along the pipe (P, see FIG. 2). ; a flow rate measurement unit 130 for measuring the flow rate of the flare gas; a calculation unit 150 for calculating the total amount of heat of the flare gas based on the data measured by the detection unit 110 and the flow rate measurement unit 130; and a calorific value analyzer 170 that analyzes the calorific value of the flare gas calculated by the calculator 150 .

상기 검출부(110)는, 파이프(P, 도2참조)를 따라 유동되는 플레어 가스의 성분을 검출하는 구성요소라 할 수 있다. 다시 말해, 검출부(110)는, 플레어 가스를 구성하는 각 성분 및 해당 성분의 농도를 검출하는 구성요소라 할 수 있다.The detection unit 110 may be a component that detects a component of the flare gas flowing along the pipe (P, see FIG. 2 ). In other words, the detection unit 110 may be a component that detects each component constituting the flare gas and the concentration of the component.

상기 검출부(110)에서 검출되는 성분별 농도는 상기 플레어 가스의 전체 부피에서 상기 성분이 차지하고 있는 상대 부피 농도(volumn percent)이다.The concentration of each component detected by the detector 110 is a relative volume concentration (volumn percent) occupied by the component in the total volume of the flare gas.

이러한 검출부(110)는, 플레어 가스에 포함된 특정 성분과 해당 성분의 농도를 검출하는 메스 스펙트로미터(mass spectrometer, 질량 분석계)로 구성될 수 있으며, 후술할 유량 측정부(130)의 밀도 측정부(133)를 경유한 플레어 가스를 전달받을 수 있다. 참고로, 메스 스펙트로미터는, 물질의 조성 분석에 사용되는 공지의 장치이므로 그 구체적인 구성설명이 본 발명의 명세서상에서는 생략된다.The detection unit 110 may include a mass spectrometer (mass spectrometer) that detects a specific component included in the flare gas and a concentration of the component, and a density measurement unit of the flow rate measurement unit 130 to be described later. It is possible to receive the flare gas via (133). For reference, since the mass spectrometer is a well-known device used for analyzing the composition of a material, a detailed description of its configuration is omitted in the specification of the present invention.

또한, 상기 검출부(110)는, 사전 조사, 또는 실험에 의해 파악된 플레어 가스의 구성 성분을 바탕으로 특정 성분에 반응하여 검출 농도를 파악하는 공지의 분석장치로 구성될 수 있으며, 플레어 가스를 구성하는 다양한 성분들의 수와 대응되거나 그 이상의 개수를 가진 채 마련될 수도 있다.In addition, the detection unit 110 may be composed of a known analysis device that detects the detection concentration in response to a specific component based on the components of the flare gas identified by prior investigation or experiment, and constitutes the flare gas. It may be provided with a number corresponding to or greater than the number of various components.

또한, 검출부(110)에 의하여 검출되는 성분의 농도는, 전술한 바와 같이, 파이프(P)를 따라 유동되는 플레어 가스의 전체 부피에서 검출된 가스가 차지하고 있는 상대 부피 농도(volume percent)라 할 수 있으며, 이 데이터는 후술할 산출부(150)에서 플레어 가스의 전체 열량을 산출하는데 활용될 수 있다.In addition, the concentration of the component detected by the detection unit 110, as described above, can be referred to as a relative volume concentration (volume percent) occupied by the detected gas in the total volume of the flare gas flowing along the pipe (P). and this data may be utilized to calculate the total amount of heat of the flare gas in the calculation unit 150 to be described later.

상기와 같이 구성된 검출부(110)는, 후술할 유량 측정부(130)의 밀도 측정부(133)를 경유하여 유동되는 플레어 가스의 성분과 해당 성분의 농도를 검출할 수 있다. 다시 말해, 검출부(110)는, 밀도 측정부(133)를 경유한 플레어 가스를 제공받을 수 있다.The detection unit 110 configured as described above may detect a component of the flare gas flowing through the density measurement unit 133 of the flow rate measurement unit 130 to be described later and a concentration of the component. In other words, the detection unit 110 may receive the flare gas passed through the density measurement unit 133 .

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 밀도 측정부(133)와 검출부(110) 사이에는 플레어 가스의 압력을 낮추는 감압부(120)가 마련되는 것이 바람직하다.At this time, as shown in FIG. 2 , it is preferable that a pressure reducing unit 120 for lowering the pressure of the flare gas is provided between the density measuring unit 133 and the detecting unit 110 .

감압부(120)는 검출부(110)로 전달되는 플레어 가스의 양을 줄여 상기 검출부(110)에 플레어 가스의 성분 및 농도를 신속하고 정확하게 검출할 수 있도록 한다.The decompression unit 120 reduces the amount of the flare gas delivered to the detection unit 110 so that the detection unit 110 can quickly and accurately detect the component and concentration of the flare gas.

만약, 플레어 가스를 구성하는 여러 종류의 기체 중에서 어느 하나의 기체가 유난히 큰 비중을 차지할 경우, 나머지 기체의 성분 및 농도를 정확하게 파악하지 못하는 현상이 발생될 수 있다. 또한, 플레어 가스의 양에 따라서, 검출부(110)의 검출 속도가 느려지는 현상이 발생될 수도 있다.If any one of the various types of gases constituting the flare gas occupies an exceptionally large proportion, a phenomenon may occur in which the components and concentrations of the remaining gases cannot be accurately identified. Also, depending on the amount of the flare gas, a phenomenon in which the detection speed of the detection unit 110 becomes slow may occur.

파이프를 따라 유동되는 플레어 가스는 다양한 공정에서 발생되는 가스의 혼합물질이라 할 수 있다. 따라서, 플레어 가스의 열량을 정확하게 산출하기 위해서는 플레어 가스를 구성하는 성분 및 그 성분 농도를 신속하고 정확하게 파악하는 것이 중요하다. 그러나, 실제 플레어 시스템이 설치된 현장에서는 파이프(P)를 따라 유동되는 플레어 가스의 양, 압력, 밀도, 성분 등이 실시간으로 변동되기 때문에 상기 검출부(110)로 전달되는 플레어 가스를 감압시키고, 그에 따른 플레어 가스의 성분 및 농도를 신속하고 높은 정확도로 파악하는 것이 바람직하다.The flare gas flowing along the pipe may be a mixture of gases generated in various processes. Therefore, in order to accurately calculate the calorific value of the flare gas, it is important to quickly and accurately grasp the components constituting the flare gas and the concentration of the components. However, since the amount, pressure, density, component, etc. of the flare gas flowing along the pipe P are changed in real time at the site where the actual flare system is installed, the flare gas delivered to the detection unit 110 is decompressed, and accordingly It is desirable to determine the composition and concentration of the flare gas quickly and with high accuracy.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 열량 측정 시스템(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유량 측정부(130)의 밀도 측정부(133)를 경유한 플레어 가스를 상기 감압부(120)로 전달하는 제1유로(W1); 상기 감압부(120)에 의해 감압된 플레어 가스를 상기 검출부(110)로 전달하는 제2유로(W2); 및 상기 검출부(110)로 전달된 플레어 가스를 상기 파이프(P)로 전달하는 제3유로(W3); 및 상기 감압부(110)를 경유한 플레어 가스를 상기 제3유로(W3) 또는 상기 파이프(P)로 전달하는 제4유로(W4);를 포함할 수 있다.On the other hand, in the calorimetric measurement system 100 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2 , the pressure reducing unit ( 120) a first flow path (W1); a second flow path (W2) for transferring the flare gas decompressed by the decompression unit (120) to the detection unit (110); and a third flow path (W3) for transferring the flare gas delivered to the detection unit (110) to the pipe (P). and a fourth flow path W4 for transferring the flare gas passing through the decompression unit 110 to the third flow path W3 or the pipe P.

파이프(P)를 따라 유동되는 플레어 가스는 유량 측정부(130)의 측정 프로브(131)를 경유하여 밀도 측정부(133)로 전달된 플레어 가스는 제1유로(W1)를 통하여 감압부(120)로 전달될 수 있다.The flare gas flowing along the pipe P is transferred to the density measurement unit 133 via the measurement probe 131 of the flow rate measurement unit 130 and the flare gas is transferred to the pressure reducing unit 120 through the first flow path W1. ) can be transferred.

제1유로(W1)를 통하여 감압부(120)로 전달된 플레어 가스는 감압부(120)에 의해 압력이 낮아진 채 제2유로(W2)를 통해 검출부(110)로 전달될 수 있다.The flare gas delivered to the decompression unit 120 through the first flow path W1 may be delivered to the detection unit 110 through the second flow path W2 while the pressure is lowered by the decompression unit 120 .

그리고, 검출부(110)를 경유한 플레어 가스는 파이프(P)와 연통 가능하게 연결된 제3유로(W3)를 통해 파이프(P)로 유입될 수 있다. 한편, 감압부(120)에서 감압된 플레어 가스 중에서 일부만 제2유로(W2)를 통하여 검출부(110)로 전달되고, 나머지 플레어 가스는 제4유로(W4)를 통하여 파이프(P)로 전달될 수 있다. 이때, 제4유로(W4)는, 제3유로(W3)와 연통 가능하게 연결되거나, 상기 파이프(P)와 연통 가능하게 연결될 수 있다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 제4유로(W4)가 제3유로(W3)와 연통 가능하게 연결되는 것으로 도면상에 도시되어 있다.In addition, the flare gas passing through the detection unit 110 may be introduced into the pipe P through the third flow path W3 communicatively connected to the pipe P. On the other hand, only a part of the flare gas decompressed in the decompression unit 120 is transmitted to the detection unit 110 through the second flow path W2, and the remaining flare gas is transmitted to the pipe P through the fourth flow path W4. there is. In this case, the fourth flow path W4 may be communicatively connected with the third flow path W3 or may be communicatively connected with the pipe P. For reference, in an embodiment of the present invention, the fourth flow path W4 is illustrated in the drawing as being communicatively connected to the third flow path W3.

상기와 같은 구성에 의하여 파이프(P)를 따라 유동되는 플레어 가스가 유량 측정부(130)와 감압부(120) 및 검출부(110)를 순차 경유하여 파이프(P)로 순환될 수 있는 것이다.With the above configuration, the flare gas flowing along the pipe P can be circulated to the pipe P by sequentially passing through the flow rate measuring unit 130 , the decompression unit 120 , and the detecting unit 110 .

상기 유량 측정부(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 파이프(P)로 길이방향 하단부위가 삽입되는 측정 프로브(131); 상기 측정 프로브(131)와 연결된 상태로 플레어 가스의 속도를 측정하는 속도 측정부(132); 상기 측정 프로브(132)와 연결된 상태로 플레어 가스의 밀도를 측정하는 밀도 측정부(133); 및 상기 속도 측정부(132)와 상기 밀도 측정부(133)에 의해 측정된 값을 기초로 플레어 가스의 유량을 산출하고, 그 산출된 유량을 저장 및 분석하는 유량 분석부(134);를 포함할 수 있다.The flow rate measuring unit 130, as shown in FIG. 2, a measuring probe 131 into which the lower end in the longitudinal direction is inserted into the pipe (P); a velocity measuring unit 132 for measuring the velocity of the flare gas while being connected to the measuring probe 131; a density measuring unit 133 for measuring the density of the flare gas while being connected to the measuring probe 132; and a flow rate analyzer 134 for calculating the flow rate of the flare gas based on the value measured by the speed measuring unit 132 and the density measuring unit 133, and storing and analyzing the calculated flow rate. can do.

상기 측정 프로브(131)는 전체적으로 수직봉의 형태를 가지며, 비교적 작은 직경의 벤트 노즐(N)을 통해 파이프(P)의 길이방향과 교차되는 수직방향으로 삽입될 수 있다.The measurement probe 131 has a vertical bar shape as a whole, and may be inserted in a vertical direction crossing the longitudinal direction of the pipe P through a vent nozzle N having a relatively small diameter.

상기 측정 프로브(131)의 상단부에는 후술할 속도 측정부(132)의 제1센서부(132a)와 밀도 측정부(133)의 제2센서부(133a)가 내장되는 케이스(미도시)가 마련될 수 있으며, 이 케이스를 포함한 상기 측정 프로브(131)의 상단 부위는 파이프(P)의 외부로 노출되게 배치되는 구성요소라 할 수 있다.A case (not shown) in which the first sensor unit 132a of the speed measuring unit 132 and the second sensor unit 133a of the density measuring unit 133, which will be described later, are embedded is provided at the upper end of the measuring probe 131 . The upper end of the measurement probe 131 including this case may be a component disposed to be exposed to the outside of the pipe P.

상기 측정 프로브(131)의 하단은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 플레어 가스의 유동방향(A)과 마주하게 배치되는 원호 형상의 라운드면(131a); 상기 라운드면(131a)의 배면측에서 소정의 깊이를 가진 채 마련되는 면취부(131b); 및 상기 면취부(131b)를 구획하며, 상기 라운드면(131a)의 폭방향 양단을 서로 연결하는 수직면(131c);을 포함할 수 있다.The lower end of the measuring probe 131, as shown in Figs. 3 and 4, a circular arc-shaped round surface (131a) disposed to face the flow direction (A) of the flare gas; a chamfered portion (131b) provided with a predetermined depth on the rear side of the round surface (131a); and a vertical surface 131c partitioning the chamfered portion 131b and connecting both ends of the round surface 131a in the width direction to each other.

즉, 전체적으로 원형의 단면을 가지는 수직봉 형태의 측정 프로브(131) 중에서 하단부위는 'ㄷ'자로 절개된 형태를 가질 수 있으며, 이 하단부위가 실질적으로 플레어 가스의 속도와 밀도를 측정하기 위하여 사용되는 부분이라 할 수 있다.That is, among the vertical bar-shaped measuring probes 131 having an overall circular cross-section, the lower end may have a 'C'-shaped cut-out, and this lower end is used to measure the speed and density of the flare gas substantially. It can be said to be a part of

상기 라운드면(131a)은 반원의 곡률을 가진 채로 플레어 가스의 유동방향(A)과 마주하게 배치될 수 있다. 즉, 측정 프로브(131)의 하단이 파이프(P)에 마련된 벤트 노즐(N)을 통하여 파이프(P)의 내부로 삽입되면 상기 라운드면(131a)은 플레어 가스의 유동방향과 마주하게 배치된다고 할 수 있다.The round surface 131a may be disposed to face the flow direction A of the flare gas while having a semicircular curvature. That is, when the lower end of the measuring probe 131 is inserted into the pipe P through the vent nozzle N provided in the pipe P, the round surface 131a is said to be disposed to face the flow direction of the flare gas. can

그리고, 상기 라운드면(131a)에는 플레어 가스의 속도를 측정하기 위한 제1압력구(h1)가 형성될 수 있으며, 이 제1압력구(h1)는 상기 라운드면(131a)의 길이방향 중단 부위에 배치될 수 있다.In addition, a first pressure sphere h1 for measuring the velocity of the flare gas may be formed on the round surface 131a, and the first pressure sphere h1 is a longitudinal stop portion of the round surface 131a. can be placed in

또한, 상기 면취부(131b)가 마련되지 않은 라운드면(131a)의 상측 부위에는 플레어 가스의 밀도를 측정하기 위한 가스 유입구(h2)가 형성될 수 있으며, 이 가스 유입구(h2)는 상기 제1압력구(h1)에 간섭되지 않는 위치상에 배치될 수 있다.In addition, a gas inlet h2 for measuring the density of the flare gas may be formed in an upper portion of the round surface 131a where the chamfer 131b is not provided, and the gas inlet h2 is the first It may be disposed on a position that does not interfere with the pressure port h1.

상기 면취부(131b)는, 전술한 바와 같이, 상기 라운드면(131a)의 폭방향 양단을 서로 연결하는 수직면(131c)과, 상기 수직면(131c)의 상단 및 하단에서 각각 수평방향으로 연장된 수평면(131d)에 의해 구획될 수 있다.The chamfered portion 131b is, as described above, a vertical surface 131c connecting both ends of the round surface 131a in the width direction to each other, and a horizontal surface extending in the horizontal direction from the upper end and the lower end of the vertical surface 131c, respectively. (131d) can be demarcated.

한편, 상기 수직면(131c)에는 플레어 가스의 속도를 측정하기 위한 제2압력구(h3)가 형성될 수 있으며, 이 제2압력구(h3)는 상기 수직면(131c)의 길이방향 중단 부위에 배치될 수 있다.Meanwhile, a second pressure sphere h3 for measuring the velocity of the flare gas may be formed on the vertical surface 131c, and the second pressure sphere h3 is disposed at a longitudinal stop portion of the vertical surface 131c. can be

참고로, 상기 라운드면(131a)에 형성된 제1압력구(h1)는, 측정 프로브(131)가 파이프(P)로 삽입된 지점의 전압을 측정하기 위한 구멍이라 할 수 있고, 반대로, 상기 수직면(131c)에 형성된 제2압력구(h3)는 측정 프로브(131)가 파이프(P)로 삽입된 지점의 정압을 측정하기 위한 구멍이라 할 수 있다.For reference, the first pressure sphere h1 formed on the round surface 131a may be a hole for measuring the voltage at the point where the measurement probe 131 is inserted into the pipe P, and on the contrary, the vertical surface The second pressure hole h3 formed in the 131c may be a hole for measuring the static pressure at the point where the measurement probe 131 is inserted into the pipe P.

위와 같이, 플레어 가스의 유동방향(A)과 마주하는 라운드면(131a)에 제1압력구(h1)를 마련하고, 상기 라운드면(131a)과 반대되는 수직면(131c)에 제2압력구(h3)를 형성시키는 이유는, 도 6에 도시된 바와 같이, 플레어 가스가 라운드면(131a)과 접촉될 시에 발생되는 와류(vortex)가 상기 수직면(131c)이 배치된 방향으로 유동되어 제2압력구(h3)로 유입되는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 라운드면(131a)과 접촉된 후 유동되는 플레어 가스가 제2압력구(h3)가 형성된 방향으로 유동되는 것을 방지하여 제2압력구(h3)에서 정확한 정압을 측정할 수 있도록 하기 위함이다.As described above, the first pressure port h1 is provided on the round surface 131a facing the flow direction A of the flare gas, and the second pressure port h1 is provided on the vertical surface 131c opposite to the round surface 131a ( The reason for forming h3) is that, as shown in FIG. 6 , a vortex generated when the flare gas comes into contact with the round surface 131a flows in the direction in which the vertical surface 131c is arranged, so that the second This is to prevent inflow into the pressure port h3. That is, to prevent the flare gas flowing after contacting the round surface 131a from flowing in the direction in which the second pressure port h3 is formed, so that the second pressure port h3 can accurately measure the static pressure. .

따라서, 제1압력구(h1)는 플레어 가스를 양 방향으로 분기시키는 라운드면(131a)에 형성되는 것이 바람직하고, 제2압력구(h3)는, 라운드면(131a)에 의해 분기되어 유동되는 플레어 가스에 영향을 받지 않는 수직면(131c)에 형성되는 것이 바람직하다.Accordingly, the first pressure port h1 is preferably formed on the round surface 131a for branching the flare gas in both directions, and the second pressure port h3 is branched by the round surface 131a to flow. It is preferable to be formed on the vertical surface 131c that is not affected by the flare gas.

한편, 상기 면취부(131b)가 형성되지 않은 상기 측정 프로브(131)의 하단 부위에는 가스 배출구(h4)가 마련되며, 이 가스 배출구(h4)는 밀도 측정부(133)를 경유한 플레어 가스를 안내하는 제4배관(L4)과 연통 가능하게 연결될 수 있다.On the other hand, a gas outlet h4 is provided at the lower end of the measuring probe 131 in which the chamfer 131b is not formed, and the gas outlet h4 is a flare gas passing through the density measuring unit 133. It may be connected in communication with the guiding fourth pipe (L4).

상기 속도 측정부(132)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 라운드면(131a)에 형성된 제1압력구(h1)에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제1배관(L1); 상기 수직면(131c)에 형성된 제2압력구(h3)에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제2배관(L2); 및 상기 제1배관(L1)의 길이방향 타단 및 상기 제2배관(L3)의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결되며, 상기 제1배관(L1)에서 발생되는 압력과 상기 제2배관(L2)에서 발생되는 압력의 차압을 이용하여 플레어 가스의 속도를 측정하는 제1센서부(132a);를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 4 and 5 , the speed measuring unit 132 is a first pipe L1 having one end in the longitudinal direction connected to the first pressure port h1 formed on the round surface 131a so as to be communicatively connected. ); a second pipe (L2) having one end in the longitudinal direction connected to the second pressure port (h3) formed on the vertical surface (131c) to be in communication; and the other longitudinal end of the first pipe (L1) and the other longitudinal end of the second pipe (L3) are connected in communication with the pressure generated in the first pipe (L1) and the second pipe (L2) It may include; a first sensor unit (132a) for measuring the speed of the flare gas using the pressure difference generated in the.

상기 제1배관(L1)과 상기 제2배관(L2)은, 상기 측정 프로브(131)의 내부에서 상기 측정 프로브(131)의 길이방향을 따라 마련될 수 있다.The first pipe L1 and the second pipe L2 may be provided inside the measuring probe 131 in a longitudinal direction of the measuring probe 131 .

상기 제1배관(L1)의 길이방향 일단, 즉, 하단은 전술한 바와 같이 상기 제1압력구(h1)와 연통 가능하게 연결되고, 길이방향 타단, 즉 상단은 상기 제1센서부(132a)와 연결될 수 있다.One longitudinal end, that is, the lower end of the first pipe L1, is connected in communication with the first pressure port h1 as described above, and the other longitudinal end, that is, the upper end, is the first sensor unit 132a. can be connected with

상기 제2배관(L2)의 길이방향 일단, 즉, 하단은 전술한 바와 같이 상기 제2압력구(h3)와 연통 가능하게 연결되고, 길이방향 타단, 즉 상단은 상기 제1센서부(132a)와 연결될 수 있다.One longitudinal end of the second pipe (L2), that is, the lower end is connected in communication with the second pressure port h3 as described above, and the other longitudinal end, that is, the upper end, is the first sensor part (132a). can be connected with

상기 제1센서부(132a)는, 공지의 차압센서라 할 수 있으며, 상기 제1배관(L1)에서 발생되는 압력과 상기 제2배관(L2)에서 발생되는 압력의 차압(동압)을 산출하고, 그 산출된 값을 이용하여 플레어 가스의 속도를 산출할 수 있다.The first sensor unit 132a may be referred to as a known differential pressure sensor, and calculates a differential pressure (dynamic pressure) between the pressure generated in the first pipe L1 and the pressure generated in the second pipe L2, and , it is possible to calculate the velocity of the flare gas using the calculated value.

그리고, 상기 제1센서부(132a)에서 산출된 플에어 가스의 속도는 유량 분석부(134)로 전달될 수 있다.In addition, the velocity of the flare gas calculated by the first sensor unit 132a may be transmitted to the flow rate analysis unit 134 .

상기 밀도 측정부(133)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 라운드면(131a)에 형성된 가스 유입구(h1)에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제3배관(L3); 상기 면취부(112)가 배치되지 않은 상기 측정 프로브(110)의 외면에 형성된 가스 배출구(111c)에 길이방항 일단이 연통 가능하게 연결되는 제4배관(L4); 상기 제3배관(L3)의 길이방향 타단 및 상기 제4배관(L4)의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결되며, 상기 제3배관(L3)을 통하여 유입되는 플레어 가스의 밀도를 측정하는 제2센서부(133a);를 포함할 수 있다.The density measuring unit 133 includes, as shown in FIGS. 4 and 5, a third pipe (L3) having one end in the longitudinal direction connected to the gas inlet (h1) formed in the round surface (131a) to be communicatively connected; a fourth pipe (L4) whose longitudinal end is communicatively connected to the gas outlet (111c) formed on the outer surface of the measuring probe (110) in which the chamfer (112) is not disposed; The second end of the third pipe (L3) in the longitudinal direction and the other end of the fourth pipe (L4) in the longitudinal direction are communicatively connected to each other, and the density of the flare gas introduced through the third pipe (L3) is measured. It may include a; sensor unit (133a).

상기 제3배관(L3)과 상기 제4배관(L4)도, 상기 측정 프로브(110)의 내부에서 상기 측정 프로브(110)의 길이방향을 따라 마련될 수 있다.The third pipe L3 and the fourth pipe L4 may also be provided in the measuring probe 110 in the longitudinal direction of the measuring probe 110 .

상기 제3배관(L3)의 길이방향 일단, 즉, 하단은, 전술한 바와 같이 상기 가스 유입구(h1)와 연통가능하게 연결되고, 길이방향 타단, 즉, 상단은 상기 제2센서부(133a)와 연결될 수 있다.One longitudinal end of the third pipe L3, that is, the lower end, is connected in communication with the gas inlet h1 as described above, and the other longitudinal end, that is, the upper end, is the second sensor unit 133a. can be connected with

상기 제4배관(L4)의 길이방향 일단, 즉, 하단은, 전술한 바와 같이 상기 가스 배출구(111c)와 연통 가능하게 연결되고, 길이방향 타단, 즉, 상단은 상기 제2센서부(133a)와 연결될 수 있다.One longitudinal end, that is, the lower end of the fourth pipe L4, is connected in communication with the gas outlet 111c as described above, and the other longitudinal end, that is, the upper end, is the second sensor part 133a. can be connected with

따라서, 상기 가스 유입구(h1)로 유입된 플레어 가스는 상기 제3배관(L3)을 통해 상기 제2센서부(133a)로 전달될 수 있으며, 상기 제2센서부(133a)를 경유한 플레어 가스는 상기 제4배관(L4)을 통해 상기 가스 배출구(111c)로 배출될 수 있다.Accordingly, the flare gas introduced into the gas inlet h1 may be transferred to the second sensor unit 133a through the third pipe L3, and the flare gas passed through the second sensor unit 133a. may be discharged to the gas outlet 111c through the fourth pipe L4.

여기서, 상기 가스 배출구(111c)로 통해 배출되는 플레어 가스가 상기 수직면(113)에 형성된 제2압력구(113a)로 유입되지 않도록, 상기 가스 배출구(111c)는 상기 수직면(113)의 상부에 배치된 측정 프로브(110)의 둘레면 부위에 마련되는 것이 바람직하다.Here, the gas outlet 111c is disposed above the vertical surface 113 so that the flare gas discharged through the gas outlet 111c does not flow into the second pressure port 113a formed on the vertical surface 113 . It is preferable to be provided on the circumferential surface of the measured probe 110 .

상기 제2센서부(133a)는, 플레어 가스를 매질로 하여 진동되는 공지의 수정 진동식 가스 센서(quartz oscillator gas sensor)라 할 수 있으며, 플레어 가스의 밀도를 측정하고 그 측정값을 상기 유량 분석부(140)로 전달할 수 있다.The second sensor unit 133a may be a known quartz oscillator gas sensor that vibrates using a flare gas as a medium, and measures the density of the flare gas and uses the measurement value as the flow rate analyzer It can be passed to (140).

한편, 검출부(110)는, 전술한 바와 같이, 밀도 측정부(133)를 경유한 플레어 가스를 전달받아 플레어 가스의 성분과 농도를 검출하는 것으로 설명되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 밀도 측정부(133)보다 우선적으로 플레어 가스를 제공받아 플레어 가스의 성분과 농도를 검출할 수도 있다. 그리고, 검출부(110)에 우선적으로 전달된 플레어 가스가 밀도 측정부(133)로 전달될 수도 있다. 다시 말해, 검출부(110)는 상기 제3배관(L3)에 마련되어 밀도 측정부(133)의 제2센서부(133a)보다 우선적으로 플레어 가스를 제공받을 수도 있다.Meanwhile, as described above, the detection unit 110 receives the flare gas passing through the density measurement unit 133 and detects the component and concentration of the flare gas, but is not limited thereto. For example, the component and concentration of the flare gas may be detected by receiving the flare gas preferentially than the density measuring unit 133 . In addition, the flare gas preferentially delivered to the detection unit 110 may be transmitted to the density measurement unit 133 . In other words, the detection unit 110 may be provided in the third pipe L3 to receive the flare gas preferentially than the second sensor unit 133a of the density measurement unit 133 .

그러나, 검출부(110)를 밀도 측정부(133)의 전단에 배치시켜 플레어 가스를 우선적으로 제공하려면, 열량 측정 시스템(100)의 전체적인 크기가 비대해질 수밖에 없다. 왜냐하면, 측정 프로브(131)의 하단을 통하여 유입되는 플레어 가스를 검출부(110)로 직접적으로 전달하기 위해서는 별도의 배관 라인을 마련해야 하며, 이 과정에서 열량 측정 시스템(100)의 전체적인 부피가 커질 수밖에 없다. 또한, 배관 라인을 마련하기 위한 비용도 소모되는 단점이 있다. 또한, 검출부(110)에서 높은 정확도로 플레어 가스의 성분과 농도를 검출하기 위해서는 소량의 플레어 가스가 요구되는데, 이 소량의 플레어 가스가 밀도 측정부(133)로 전달되면 정확한 플레어 가스의 밀도를 측정하기 어렵다.However, in order to preferentially provide the flare gas by disposing the detection unit 110 at the front end of the density measurement unit 133 , the overall size of the calorimetric measurement system 100 is inevitably enlarged. Because, in order to directly deliver the flare gas flowing in through the lower end of the measurement probe 131 to the detection unit 110, a separate pipe line must be provided, and in this process, the overall volume of the calorimetry system 100 is inevitably increased. . In addition, there is a disadvantage in that the cost for providing the piping line is also consumed. In addition, a small amount of flare gas is required in order for the detection unit 110 to detect the components and concentration of the flare gas with high accuracy. hard to do

따라서, 밀도 측정부(133)를 경유한 플레어 가스를 검출부(110)에 전달하는 것이 플레어 가스의 밀도와 성분 및 농도를 신속하고 높은 정확도로 측정하는 측면에서 바람직하다고 할 수 있다.Therefore, it can be said that transferring the flare gas passing through the density measuring unit 133 to the detecting unit 110 is preferable in terms of measuring the density, component, and concentration of the flare gas quickly and with high accuracy.

또한, 검출부(110)가 속도 측정부(132)의 제1센서부(132a)와 연통 가능하게 연결된 제1배관(L1) 또는 제2배관(L2)에 마련된다면, 플레어 가스의 각 성분과 농도는 검출할 수는 있겠으나, 제1배관(L1) 또는 제2배관(L2)를 따라 유동되는 플레어 가스의 압력 및 속도에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 제1배관(L1) 또는 제2배관(L2)에 마련된 검출부(110)는 제1센서부(132a)에서 플레어 가스의 속도를 부정확하게 측정하도록 하는 문제가 발생한다.In addition, if the detection unit 110 is provided in the first pipe L1 or the second pipe L2 connected in communication with the first sensor unit 132a of the speed measuring unit 132, each component and concentration of the flare gas may be detected, but may affect the pressure and speed of the flare gas flowing along the first pipe L1 or the second pipe L2. Accordingly, the detection unit 110 provided in the first pipe L1 or the second pipe L2 causes the first sensor unit 132a to incorrectly measure the velocity of the flare gas.

따라서, 검출부(110)는, 밀도 측정부(133)를 경유한 플레어 가스를 제공받도록 배치되는 것이 바람직하다.Accordingly, the detection unit 110 is preferably arranged to receive the flare gas passed through the density measurement unit 133 .

정유공장 또는 석유화학공장에 마련되는 플레어 시스템의 파이프(P)는 다양한 형태와 개수를 가진 채로 광범위하게 배관되는데, 이와 같이 배관된 파이프(P)에서 플레어 가스의 유량값과 전체 열량값을 정확하게 산출하기 위해서는 한 지점에서 측정되는 플레어 가스의 성분과 농도, 그리고, 유량값을 측정하는 것이 바람직하다. 그리고, 이와 같이 측정된 열량값은 파이프(P)의 또 다른 다양한 지점에서 측정된 열량값들과 비교 분석되는 데이터로 활용될 수 있다.The pipe (P) of the flare system provided in an oil refinery or petrochemical plant is widely piped with various shapes and numbers. In order to do this, it is preferable to measure the component and concentration of the flare gas measured at one point, and the flow rate value. In addition, the calorific value measured in this way may be used as data to be compared and analyzed with calorific values measured at other various points of the pipe P.

상기 유량 분석부(134)는, 도시되지 않은 전원 공급부로부터 전력을 공급받을 수 있으며, 그 전력을 검출부(110), 속도 측정부(132), 밀도 측정부(133)로 전달할 수 있다.The flow rate analyzer 134 may receive power from a power supply not shown, and transmit the power to the detector 110 , the speed measurer 132 , and the density measurer 133 .

또한, 유량 분석부(134)는, 전술한 바와 같이, 속도 측정부(132)와 밀도 측정부(133)로부터 측정된 데이터 값을 전달받아 플레어 가스의 유량을 산출하고 저장 및 분석하며, 또한, 그 데이터를 상기 산출부(150)로 전달할 수 있다.In addition, as described above, the flow rate analysis unit 134 receives the data values measured from the speed measurement unit 132 and the density measurement unit 133 to calculate, store and analyze the flow rate of the flare gas, and further, The data may be transmitted to the calculator 150 .

한편, 상기 측정 프로브(131)가 곡관 형태이거나 곡관에 의한 불균일 유동의 영향을 받는 위치에 있는 경우에는, CFD(Computational fluid dynamics)를 통하여 플레어 가스의 유동 프로파일을 우선적으로 파악하고, 상기 플레어 가스의 유동 프로파일을 보정후 플레어 가스의 속도 및 밀도를 측정하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the measurement probe 131 has a curved pipe shape or is in a position affected by non-uniform flow due to the curved pipe, the flow profile of the flare gas is preferentially identified through computational fluid dynamics (CFD), and the It is desirable to measure the velocity and density of the flare gas after calibrating the flow profile.

즉, 플레어 가스가 유동되는 파이프의 여러 구간들 중, 유체가 흐름의 저항을 받지 않고 균일하게 흐를 수 있는 직관의 경우에는, 관 내의 플레어 가스의 속도 분포가 거의 균일한 형태를 가진다(중앙지점이 가장 빠르고 파이프 내측에 접하는 지점이 가장 느린 정규 분포 그래프와 같은 형태). 따라서, 이러한 위치에서는 삽입되는 측정 프로브(131)의 길이와 파이프(P)의 직경과의 관계에서 측정되는 플레어 가스의 속도가 해당 단면에서의 유체 평균 속도와 어떤 관계를 가지는지 정확하게 파악할 수 있지만, 관 내의 유속 분포가 균일하게 예측되지 않는 곡관, 또는 곡관의 영향을 받는 위치의 지점에서 상기 측정 프로브(131)에 의해 측정된 속도가 해당 지점의 속도와 어떤 관계를 가지는지를 파악하기가 어렵다.That is, among several sections of the pipe through which the flare gas flows, in the case of a straight pipe in which the fluid can flow uniformly without receiving resistance to the flow, the velocity distribution of the flare gas in the pipe has an almost uniform shape (the central point is (like a normal distribution graph with the fastest and the slowest point tangent to the inside of the pipe). Therefore, in such a position, it is possible to accurately grasp what kind of relationship the velocity of the flare gas measured in the relationship between the length of the inserted measuring probe 131 and the diameter of the pipe P has with the average velocity of the fluid in the corresponding section, It is difficult to determine what relationship the velocity measured by the measuring probe 131 has with the velocity of a curved pipe in which the flow velocity distribution within the pipe is not uniformly predicted or at a point at a position affected by the curved pipe.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 측정 프로브(131)가 설치된 파이프(P) 내의 속도 분포를 정확하게 파악하면, 해당 지점에서의 측정된 값과 평균 속도와의 관계를 명확하게 파악할 수 있다.In order to solve this problem, if the velocity distribution in the pipe P in which the measuring probe 131 is installed is accurately grasped, the relationship between the measured value at the corresponding point and the average velocity can be clearly identified.

다시 말해, 측정 프로브(131)가 곡관의 형태를 가지는 파이프(P)의 지점에 삽입되거나, 또는 직선의 형태를 가지는 파이프(P)의 지점에 삽입되더라도 그 지점이 파이프(P)의 곡관 부위와 근접하게 배치되어 불균일 유체 유동의 영향을 받을 경우에는, CFD(Computational fluid dynamics)를 통하여 플레어 가스의 유동 프로파일을 파악후 보정할 수 있다. 즉, 보정은 3차원 스캔이나 실측, 또는 설계 도면상의 값 등을 통해 파이프의 3차원 데이터를 확보함으로써 이루어 질 수 있으며, CFD를 수행하기 위한 상용 프로그램인 STAR-CCM+ 를 이용할 수 있다.In other words, even if the measurement probe 131 is inserted into the point of the pipe P having the shape of a curved pipe or the point of the pipe P having the shape of a straight line, the point is the curved part of the pipe P and When they are disposed close to each other and are affected by non-uniform fluid flow, the flow profile of the flare gas may be identified and corrected through computational fluid dynamics (CFD). That is, the correction can be made by securing three-dimensional data of the pipe through a three-dimensional scan, actual measurement, or a value on a design drawing, and STAR-CCM+, a commercial program for performing CFD, can be used.

따라서, 측정 프로브(131)가 삽입된 지점이 파이프(P)의 곡선 부위이거나 곡선 부위와 근접하게 배치된 직선 부위일 경우에는 플레어 가스의 유동 프로파일을 보정한 후 속도와 밀도를 측정하는 것이 바람직하다.Therefore, when the insertion point of the measurement probe 131 is a curved portion of the pipe P or a straight portion disposed close to the curved portion, it is preferable to measure the velocity and density after correcting the flow profile of the flare gas. .

상기와 같이 구성된 유량 측정부(130)는, 플레어 가스의 유속에 따른 난류/층류에 영향을 받지 않는 압력산출 방식으로 플레어 가스의 속도를 측정하고, 그 속도값을 이용하여 플레어 가스의 유량을 산출하므로, 파이프를 따라 흐르는 플레어 가스의 유량측정 정확도를 향상시킬 수 있다.The flow rate measurement unit 130 configured as described above measures the velocity of the flare gas by a pressure calculation method that is not affected by turbulence/laminar flow according to the flow velocity of the flare gas, and calculates the flow rate of the flare gas using the velocity value Therefore, it is possible to improve the flow rate measurement accuracy of the flare gas flowing along the pipe.

상기 산출부(150)는, 전술한 바와 같이, 검출부(110)와 유량 측정부(130)에서 측정된 데이터를 기초로 하여 플레어 가스의 전체 열량을 산출할 수 있다.As described above, the calculation unit 150 may calculate the total amount of heat of the flare gas based on the data measured by the detection unit 110 and the flow rate measurement unit 130 .

다시 말해, 산출부(150)는, 검출부(110)에서 검출된 플레어 가스의 성분과 그 성분의 농도 데이터를 바탕으로 플레어 가스의 유량값에서 상기 성분이 차지하고 있는 유량값을 산출한 뒤, 그 성분 유량값에 해당 성분의 단위 발열량을 곱하여 플레어 가스의 전체 열량을 산출할 수 있다.In other words, the calculation unit 150 calculates the flow rate value occupied by the component from the flow rate value of the flare gas based on the component of the flare gas detected by the detection unit 110 and the concentration data of the component, and then the component By multiplying the flow rate value by the unit calorific value of the component, the total calorific value of the flare gas can be calculated.

예컨대, 플레어 가스를 이루고 있는 성분이 검출부(110)에 의해 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 수소, 질소라고 가정하면, 상기 산출부(150)는 각 가스에 대한 농도 데이터를 바탕으로 하여 상기 유량 측정부(130)에 의해 측정된 플레어 가스의 유량값에서 가스 각각이 차지하고 있는 성분 유량값을 산출한 뒤, 그 성분 유량값에 해당 가스의 단위 발열량을 곱하여 단일 가스에 대한 열량을 산출할 수 있다. 그 다음 단일 가스들에 대한 열량을 모두 합하여 플레어 가스의 전체 열량을 산출 할 수 있다.For example, assuming that the components constituting the flare gas are methane, ethane, propane, butane, hydrogen, and nitrogen by the detection unit 110 , the calculation unit 150 measures the flow rate based on the concentration data for each gas After calculating the component flow rate value occupied by each gas from the flow rate value of the flare gas measured by the unit 130, the component flow rate value is multiplied by the unit calorific value of the corresponding gas to calculate the amount of heat for a single gas. Then, the total calorific value of the flare gas can be calculated by summing all the calorific values for the single gases.

이와 같이 산출된 플레어 가스 전체 열량은, 플레어 스택에서 배출되는 배출가스의 열량을 산출하는 하나의 데이터로서 활용될 수 있다. 즉, 플레어 스택에서 배출되는 플레어 가스의 열량은, 다양한 파이프(P)의 지점에서 각각 산출된 플레어 가스의 열량값 데이터를 이용하여 산출될 수도 있다.The total calorific value of the flare gas calculated as described above may be used as one data for calculating the calorific value of the exhaust gas discharged from the flare stack. That is, the calorific value of the flare gas discharged from the flare stack may be calculated using data of the calorific value of the flare gas calculated at various points of the pipe P, respectively.

상기 열량 분석부(170)는, 상기 검출부(110)에서 검출된 각 성분 가스의 이론적 밀도값과 상기 유량 측정부(130)에서 측정된 플레어 가스의 밀도값을 바탕으로 상기 산출부(150)에서 산출된 플레어 가스의 열량값을 분석할 수 있다.The calorimetric analysis unit 170, based on the theoretical density value of each component gas detected by the detection unit 110 and the density value of the flare gas measured by the flow rate measurement unit 130, in the calculation unit 150 The calorific value of the calculated flare gas can be analyzed.

다시 말해, 열량 분석부(170)는, 검출부(110)에서 검출된 각 가스 성분의 이론적 밀도값과 상기 유량 측정부에서 측정된 플레어 가스의 밀도값을 비교 분석하고, 이 결과치를 이용하여 상기 산출부(150)에서 산출된 플레어 가스 열량값의 신뢰도를 판단할 수 있다. 즉, 상기 결과치가 허용된 오차 범위를 벗어나게 되면 플레어 가스를 리샘플링하여 플레어 가스의 열량값을 다시 산출하도록 할 수 있다. 반대로, 상기 결과치가 허용된 오차 범위에 포함되면, 상기 산출부(150)에서 산출된 플레어 가스의 열량값을 신뢰하고 그 열량값에 따라서 공장의 운영 조건을 제어할 수 있다.In other words, the calorimetric analysis unit 170 compares and analyzes the theoretical density value of each gas component detected by the detection unit 110 and the density value of the flare gas measured by the flow rate measurement unit, and calculates the result using the result. The reliability of the flare gas calorific value calculated by the unit 150 may be determined. That is, when the result value is out of the allowable error range, the flare gas may be resampled to re-calculate the calorific value of the flare gas. Conversely, when the result is within the allowable error range, the calorific value of the flare gas calculated by the calculator 150 can be trusted and the operating conditions of the factory can be controlled according to the calorific value.

한편, 열량 분석부(170)에 의해 산출된 결과치는, 상기 유량 측정부(130)의 밀도 측정부(133)의 교정을 위한 교정계수라고도 할 수 있다. 따라서, 열량 분석부(170)는 이 교정계수를 이용하여 상기 밀도 측정부(133)를 교정할 수도 있다. 참고로, 상기 교정계수는, 상기 유량 측정부(130)의 밀도 측정부(133)에서 측정된 플레어 가스(단일기체 또는 혼합기체)의 밀도값을 이론적 밀도값으로 나눈 값이라 할 수 있다.On the other hand, the result calculated by the calorimetric analyzer 170 may be referred to as a calibration coefficient for calibration of the density measuring unit 133 of the flow rate measuring unit 130 . Accordingly, the calorimetric analyzer 170 may calibrate the density measuring unit 133 using this correction coefficient. For reference, the calibration coefficient may be a value obtained by dividing the density value of the flare gas (single gas or mixed gas) measured by the density measuring unit 133 of the flow rate measuring unit 130 by the theoretical density value.

따라서, 열량 분석부(170)는, 밀도 측정부(133)에서 측정된 플레어 가스의 밀도값을 검출부(110)에서 측정된 플레어 가스 성분의 각 밀도값으로 나눠 교정계수를 산출하고, 이 교정계수를 바탕으로 밀도 측정부(133)의 교정값을 산출할 수 있다.Accordingly, the calorimetric analyzer 170 divides the density value of the flare gas measured by the density measurement unit 133 by each density value of the flare gas component measured by the detection unit 110 to calculate a correction coefficient, and this correction coefficient A calibration value of the density measuring unit 133 may be calculated based on the .

예컨대, 아래의 수학식을 이용하여 밀도 측정ㅂ(133)의 교정값(Y)을 산출할 수 있다.For example, it is possible to calculate the calibration value (Y) of the density measurement f (133) using the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, k는 교정계수, x1은 밀도 측정로 인가되는 최소 전압값, x2는 밀도 측정부로 인가되는 최대 전압값, y1은 최소 전압값에 따른 밀도값, y2는 최대 전압값에 따른 밀도값, x는 밀도 측정부에서 측정된 밀도값이라 할 수 있다.Here, k is a calibration factor, x1 is the minimum voltage value applied by the density measurement, x2 is the maximum voltage value applied to the density measurement unit, y1 is the density value according to the minimum voltage value, y2 is the density value according to the maximum voltage value, x can be said to be the density value measured by the density measuring unit.

따라서, 상기 열량 분석부(170)는, 상기 검출부(110)에서 검출된 각 성분 가스의 이론적 밀도값과 상기 유량 측정부(130)에서 측정된 플레어 가스의 밀도값을 바탕으로 상기 산출부(150)에서 산출된 플레어 가스의 열량값을 분석하여 그 신뢰성을 판단함과 동시에, 유량 측정부(130)의 밀도 측정부(133)를 교정하여 플레어 가스의 유량과 열량이 정확하게 측정되도록 한다.Accordingly, the calorimetric analyzer 170 is configured to perform the calculation unit 150 based on the theoretical density value of each component gas detected by the detection unit 110 and the density value of the flare gas measured by the flow rate measurement unit 130 . ) to determine the reliability by analyzing the calorific value of the flare gas calculated in ), and at the same time calibrate the density measuring unit 133 of the flow rate measuring unit 130 to accurately measure the flow rate and heat quantity of the flare gas.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.Although specific embodiments according to the present invention have been described so far, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.

예컨대, 검출부(110)를 구성하는 가스 검출 모듈(111)는 공지의 다양한 방식으로 가스의 성분과 농도를 검출할 수 있으며, 그 방식을 검출방식으로 분류하면 전기화학적 방법(용액 도전 방식, 정전위 전해방식, 격막전극법), 광학적 방법(적외선 흡수법, 가시부 흡수법, 광간섭법), 전기적 방법(수소 이온화법, 열전도법, 접촉연소법, 반도체법), 등으로서 가스 크로마토그래피법이 있다.For example, the gas detection module 111 constituting the detection unit 110 may detect a gas component and concentration in various known methods, and if the method is classified into a detection method, an electrochemical method (solution conduction method, positive potential Electrolytic method, diaphragm electrode method), optical method (infrared absorption method, visible absorption method, optical interference method), electrical method (hydrogen ionization method, thermal conduction method, catalytic combustion method, semiconductor method), etc., include gas chromatography method.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims described below as well as the claims and equivalents.

100 : 열량 측정 시스템
110 : 검출부 110 : 가스 검출 모듈
120 : 감압부 130 : 유량 측정부
131 : 측정 프로브 132 : 속도 측정부
133 : 밀도 측정부\ 134 : 유량 분석부
150 : 산출부 170 : 열량 분석부100: calorimetry system
110: detection unit 110: gas detection module
120: pressure reducing unit 130: flow measuring unit
131: measuring probe 132: speed measuring unit
133: density measurement unit\ 134: flow rate analysis unit
150: calculation unit 170: calorimetric analysis unit

Claims (16)

플레어 가스의 열량 측정 시스템에 관한 것으로서,
파이프를 따라 유동되는 플레어 가스의 성분을 검출하는 검출부;
상기 플레어 가스의 유량을 측정하는 유량 측정부;
상기 검출부와 상기 유량 측정부에서 측정된 데이터를 바탕으로 상기 플레어 가스의 전체 열량을 산출하는 산출부; 및
상기 산출부에서 산출된 플레어 가스의 열량값을 분석하는 열량 분석부;를 포함하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
A system for calorimetry of flare gases, comprising:
a detection unit for detecting a component of the flare gas flowing along the pipe;
a flow rate measurement unit for measuring the flow rate of the flare gas;
a calculation unit for calculating the total amount of heat of the flare gas based on the data measured by the detection unit and the flow rate measurement unit; and
and a calorimetric analysis unit for analyzing the calorific value of the flare gas calculated by the calculation unit.
 제 1 항에 있어서,
상기 열량 분석부는,
상기 검출부에서 검출된 각 성분 가스의 이론적 밀도값과 상기 유량 측정부에서 측정된 플레어 가스의 밀도값을 바탕으로 상기 산출부에서 산출된 플레어 가스의 열량값을 분석하는 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
The method of claim 1,
The calorimetric analysis unit,
The calorific value of the flare gas, characterized in that the calorific value of the flare gas calculated by the calculation unit is analyzed based on the theoretical density value of each component gas detected by the detection unit and the density value of the flare gas measured by the flow rate measurement unit measuring system.
 제 2 항에 있어서,
상기 플레어 가스의 압력을 낮추는 감압부를 더 포함하며,
상기 감압부는 상기 유량 측정부를 경유하여 상기 검출부로 전달되는 플레어 가스의 압력을 낮추는 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
3. The method of claim 2,
Further comprising a pressure reducing unit for lowering the pressure of the flare gas,
The decompression unit lowers the pressure of the flare gas delivered to the detection unit via the flow rate measurement unit.
 제 3 항에 있어서,
상기 유량 측정부를 경유한 플레어 가스를 상기 감압부로 전달하는 제1유로;
상기 감압부에 의해 감압된 플레어 가스를 상기 검출부로 전달하는 제2유로; 및
상기 검출부로 전달된 플레어 가스를 상기 파이프로 전달하는 제3유로; 및
상기 감압부를 경유한 플레어 가스를 상기 제3유로 또는 상기 파이프로 전달하는 제4유로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
4. The method of claim 3,
a first flow path for transferring the flare gas passing through the flow rate measuring unit to the decompression unit;
a second flow path for transferring the flare gas decompressed by the decompression unit to the detection unit; and
a third flow passage for transferring the flare gas delivered to the detection unit to the pipe; and
and a fourth flow path for transferring the flare gas passing through the decompression unit to the third flow path or the pipe.
 제 3 항에 있어서,
상기 열량 분석부는,
상기 검출부에서 검출된 각 가스 성분의 이론적 밀도값과 상기 유량 측정부에서 측정된 플레어 가스의 밀도값을 비교 분석하여 교정계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
4. The method of claim 3,
The calorimetric analysis unit,
The calorific value measurement system of flare gas, characterized in that the calibration coefficient is calculated by comparing and analyzing the theoretical density value of each gas component detected by the detection unit and the density value of the flare gas measured by the flow rate measurement unit.
 제 1 항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 플레어 가스를 구성하는 각 성분 및 해당 성분의 농도를 검출하는 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
The method of claim 1,
The detection unit,
A calorimetric measurement system for flare gas, characterized in that detecting each component constituting the flare gas and a concentration of the component.
 제 6 항에 있어서,
상기 검출부에서 검출되는 성분별 농도는 상기 플레어 가스의 전체 부피에서 상기 성분이 차지하고 있는 상대 부피 농도(volumn percent)인 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
7. The method of claim 6,
The concentration of each component detected by the detection unit is a calorimetric measurement system of a flare gas, characterized in that it is a relative volume concentration (volumn percent) occupied by the component in the total volume of the flare gas.
 제 6 항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 플레어 가스에 포함된 특정 성분과 해당 성분의 농도를 검출하는 메스 스펙트로미터(mass spectrometer)로 구성되는 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
7. The method of claim 6,
The detection unit,
A calorimetric measurement system for flare gas, characterized in that it comprises a specific component included in the flare gas and a mass spectrometer for detecting the concentration of the component.
 제 6 항에 있어서,
상기 산출부는,
상기 검출부에서 검출된 플레어 가스의 성분과 해당 성분의 농도 데이터를 바탕으로 플레어 가스의 유량값에서 상기 성분이 차지하고 있는 성분 유량값을 산출한 뒤 해당 성분의 단위 발열량을 곱하여 상기 플레어 가스의 전체 열량을 산출하는 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
7. The method of claim 6,
The calculation unit,
The component flow rate value occupied by the component is calculated from the flow rate value of the flare gas based on the component of the flare gas detected by the detector and the concentration data of the component, and then multiplied by the unit calorific value of the component to determine the total amount of heat of the flare gas A calorimetric measurement system for flare gas, characterized in that it is calculated.
 제 8 항에 있어서,
상기 유량 측정부는,
상기 파이프로 길이방향 하단부위가 삽입되는 측정 프로브;
상기 측정 프로브와 연결된 상태로 플레어 가스의 속도를 측정하는 속도 측정부;
상기 측정 프로브와 연결된 상태로 플레어 가스의 밀도를 측정하는 밀도 측정부; 및
상기 속도 측정부와 상기 밀도 측정부에 의해 측정된 값을 기초로 플레어 가스의 유량을 산출하고, 그 산출된 유량을 저장 및 분석하는 유량 분석부;를 포함하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
9. The method of claim 8,
The flow measurement unit,
a measuring probe into which the lower end in the longitudinal direction is inserted into the pipe;
a velocity measuring unit for measuring the velocity of the flare gas while being connected to the measuring probe;
a density measuring unit for measuring the density of the flare gas while being connected to the measuring probe; and
and a flow rate analyzer configured to calculate a flow rate of the flare gas based on the value measured by the velocity measurement unit and the density measurement unit, and store and analyze the calculated flow rate.
 제 10 항에 있어서,
상기 측정 프로브는,
상기 플레어 가스의 유동방향과 마주하게 배치되는 라운드면;
상기 라운드면의 배면측에 마련되는 면취부; 및
상기 면취부를 구획하되 상기 라운드면의 폭방향 양단을 서로 연결하는 수직면;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
11. The method of claim 10,
The measuring probe is
a round surface disposed to face the flow direction of the flare gas;
a chamfer provided on the back side of the round surface; and
The calorimetric measurement system of flare gas comprising a; partitioning the chamfered portion but connecting both ends of the round surface in the width direction to each other.
 제 11 항에 있어서,
상기 속도 측정부에 의하여 측정되는 상기 플레어 가스의 속도는,
상기 플레어 가스의 유동으로 인해 발생하는 압력 차이를 이용하여 산출되며,
상기 속도 측정부는,
상기 라운드면에 형성된 제1압력구에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제1배관;
상기 수직면에 형성된 제2압력구에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제2배관; 및
상기 제1배관의 길이방향 타단 및 상기 제2배관의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결되며, 상기 제1배관에서 발생되는 압력과 상기 제2배관에서 발생되는 압력의 차압을 이용하여 플레어 가스의 속도를 측정하는 제1센서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
12. The method of claim 11,
The speed of the flare gas measured by the speed measuring unit is,
It is calculated using the pressure difference generated by the flow of the flare gas,
The speed measuring unit,
a first pipe having one end in the longitudinal direction connected to the first pressure port formed on the round surface so as to be in communication with the first pipe;
a second pipe having one end in the longitudinal direction connected to the second pressure port formed on the vertical surface to be in communication; and
The other longitudinal end of the first pipe and the other longitudinal end of the second pipe are communicatively connected to each other, and the velocity of the flare gas using the pressure difference between the pressure generated in the first pipe and the pressure generated in the second pipe. A first sensor unit for measuring the calorific value of the flare gas comprising a.
 제 12 항에 있어서,
상기 제1센서부는,
플레어 가스의 유동방향과 마주하는 방향에 배치된 라운드면의 제1압력구를 통하여 측정된 전압과 플레어 가스의 유동방향과 등을 지고 배치된 수직면의 제2압력구를 통하여 측정된 정압을 이용하여 동압을 산출한 뒤, 이 산출된 동압값을 상기 유량 분석부로 전달하는 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
13. The method of claim 12,
The first sensor unit,
Using the voltage measured through the first pressure port on the round surface disposed in the direction opposite to the flow direction of the flare gas, and the static pressure measured through the flow direction of the flare gas and the second pressure hole on the vertical surface placed with the back, After calculating the dynamic pressure, the calorimetric measurement system for flare gas, characterized in that the calculated dynamic pressure value is transmitted to the flow rate analysis unit.
 제 11 항에 있어서,
상기 밀도 측정부는,
상기 라운드면에 형성된 가스 유입구에 길이방향 일단이 연통 가능하게 연결되는 제3배관;
상기 측정 프로브의 둘레면에 형성된 가스 배출구에 길이방항 일단이 연통 가능하게 연결되는 제4배관; 및
상기 제3배관의 길이방향 타단 및 상기 제4배관의 길이방향 타단과 연통 가능하게 연결되며, 상기 제3배관을 통하여 유입되는 플레어 가스의 밀도를 측정하는 제2센서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
12. The method of claim 11,
The density measuring unit,
a third pipe whose one end in the longitudinal direction is communicatively connected to the gas inlet formed on the round surface;
a fourth pipe having one longitudinal end connected to the gas outlet formed on the circumferential surface of the measuring probe so as to be communicatively connected; and
and a second sensor unit communicatively connected to the other longitudinal end of the third pipe and the other longitudinal end of the fourth pipe, and measuring the density of the flare gas flowing in through the third pipe. A calorimetry system for flare gases.
 제 14 항에 있어서,
상기 검출부는, 상기 밀도 측정부로 안내되는 플레어 가스를 이용하여 플레어 가스의 성분과 농도를 검출하는 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.
15. The method of claim 14,
wherein the detection unit detects a component and concentration of the flare gas using the flare gas guided to the density measurement unit.
 제 15 항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 밀도 측정부의 상기 제2센서부를 경유한 플레어 가스를 전달받아 플레어 가스의 성분과 농도를 검출하는 것을 특징으로 하는 플레어 가스의 열량 측정 시스템.16. The method of claim 15,
The detection unit,
The calorific value measurement system of the flare gas, characterized in that by receiving the flare gas passing through the second sensor unit of the density measuring unit, detecting the component and concentration of the flare gas.
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