フレアガス回収

フレアガス回収は、フレアベントガスを回収し、プラント燃料システムに圧縮する実績のある技術です。ベントガスのエネルギーがフレアで燃焼する代わりに、そのエネルギーが炉やボイラーに放出されるため、プロセスに必要な燃料の量が削減され、プラントからの全体的なCO2排出量が削減されます。適切に設計されたフレアガス回収システム(FGRS)は、フレアするガスの量を90%以上削減できます。炉/ボイラーでベントガスを燃焼させるもう一つの利点は、破壊効率の向上とNOx排出量の削減です。

メタンに関するクイックディスカッション

メタンは、生産、精製、石油化学業界で一般的なベントガス成分です。米国環境保護庁(EPA)は、メタンの地球温暖化係数(GWP)を100年間で27〜30と推定しています。これは、大気中の 1トンのメタンは、100年間で27〜30トンのCO2と同様の熱捕捉効果を持つことを意味します。CO2は何千年も大気中に残りますが、メタンは平均して10年間しか大気中に存在しません。これは、10年間のメタンのGWPが270〜300の範囲にあることを意味します。メタンが完全に燃焼すると、メタンの質量単位あたり約2.74質量単位のCO2が生成されます。その結果、メタンは大気中に放出されると、100年間にCO2に燃焼した場合の約10倍(29/2.74 = 10.6)多くの熱を捕捉します。メタンは、米国の温室効果ガス排出量の約11%を占めています。

NO2に関するクイックディスカッション

NO2は別の温室効果ガスであり、EPAは100年間で273のGWPを持っていると推定しています。NO2は100年以上も大気中にとどまっています。フレアからのNOx排出量は、通常、不明で測定できません。NO2は、米国の温室効果ガス排出量の約7%を占めています。(注:燃焼で形成されるほとんどのNOxはNOですが、大気中に入るとNO2に変換されます。

米国では、多くのフレアが98%の破壊効率(DE)で許可されています。この仮定が正しければ、ベントガスの2%が大気中に放出されます。ベント ガスの組成が 100% メタンであると仮定すると、2% ベントは、フレア放出の熱吸収能力がメタン 1 質量あたり 2.74 質量単位 CO2 から約 3.27 質量単位 CO2 換算 (2.74 x 0.98 + 29 x 0.02) になり、メタン質量あたり 19% 増加することを意味します。炉またはボイラーでの燃焼は監視され、炉から出る未燃焼の炭化水素の量は通常非常に少なくなります。より制御された環境でベントガスを燃焼させるだけで、想定されるDEおよびベントガス組成に基づいて、温室効果ガスの排出量が約16%(1 -2.74 / 3.27)削減されます。

破壊効率の向上に加えて、炉/ボイラーはNOx排出量をより適切に制御できます。これは通常、低NOxバーナー技術を使用して達成されますが、一部のシステムでは、選択的触媒還元(SCR)や選択的非触媒還元(SNCR)などの下流のNOx削減も使用されます。

フレアの必要性は、いくつかの理由からFGRSの設置によって排除されません。まず、非常に大規模な緊急ケースに対してFGRSを設計することは現実的ではありません。このような大規模なケースの頻度は低く、これらの流量を処理するためのFGRSの資本コストの増加は正当化されません。次に、電源障害 (多くの場合、最大の救済シナリオの 1 つ) によって FGRS も無効になります。したがって、フレアは常に FGRS に関連付けられます。フレアヘッダーにフレアを取り付ける一般的な方法は液体シールを使用することですが、この目的のためにバルブも使用できます。FGRSを含むシステムの一部であるフレアは、「スタンバイ」フレアと呼ばれます。スタンバイフレアは、温室効果ガスの排出量を削減するいくつかの機会を提供します。

スタンバイフレアと窒素パージ

スタンバイ

フレアは通常、ベントガスを受け取りません。フレアはベントガスを受け取っていないため、窒素パージの欠点が軽減されます。窒素をパージガスとして使用する場合の主な懸念事項は、十分に燃焼しない希薄なガス混合物を生成し、炭化水素の一部または全部を排出する可能性があることです。フレアがベントガスを受け取っていない場合、希薄な混合物を作成するリスクはなく、窒素を使用してフレアスタックから酸素を遠ざけることができます。リーンガス混合物の懸念は、少量のベントガスが窒素パージされたフレアスタックに排出されると、再び発生します。スタンバイフレアチップがスチームアシストの場合、窒素パージの別の利点は、ラインを暖かく保つために必要な最小蒸気流量(加温速度)を従来の冷却速度よりも低く抑えることができることです。スタンバイフレアチップがエアアシストの場合、窒素パージのもう一つの利点は、エネルギーを節約するすべてのブロワーを遮断できることです。

スタンバイフレアとプライマス

スタンバイフレアは、パイロットの排出量を削減する機会も提供します。Primusテクノロジーは、JZが開発した急速パイロット点火システムであり、燃料ライン内の燃料が空気で置換された場合でも、パイロットをすばやく(5秒以内)点火します。このような技術では、フレア点火の重要性を考えると信頼性が懸念されます。この懸念を軽減するためのアプローチには、1 人のパイロットをオンのままにして、残りのパイロットをオフにする方法が含まれます。毎日、パイロットが点火され、確認されると、以前に点火されたパイロットはオフになります。パイロットの排出削減量は、パイロットの数によって異なります。(3 人のパイロットがいるフレア チップでは、パイロットの排出量が 66% 削減されます。これにより、Primusを装備した各パイロットは、数日に一度、機能検証を受けることができます。スタンバイフレアの上流のヘッダー圧力がある程度上昇すると、すべてのパイロットが発火します。

ステージングフレア

FGRSがインストールされていない場合でも、ステージングには利点があります。ステージフレアシステムは、通常の日次レートを受け取る小さなフレアと、液体シールまたはバルブを介してヘッダーに接続された大きな緊急リリーフスタンバイフレアで構成されています。小型のプライマリフレアは、パージ要件が低く、ベントガスの無煙燃焼で、全範囲の操作用に設計された単一の大きなフレアチップよりも効率的です。パイロットの数は、ステージドフレアで増加します。緊急フレアには 3 人から 4 人のパイロットがいますが、プライマリ フレアには通常 2 人以上がいます。緊急フレアにプリムスを使用すると、運用中のパイロットの数が単一の大きなフレアと同じかわずかに少なくなる可能性があります。大型の非常用フレアは、スタンバイフレア(N2パージ、プライマス)のすべての利点を活用できます。

ステージ型マルチポイントフレア

マルチポイントグランドフレア(MPGF)、またはジョンジンク(John Zink)用語(LRGO)にはいくつかの利点があります。MPGFは、ステージにグループ化された多数のバーナーで構成されるフレアです。これらのバーナーのグループは、救済率に応じて使用開始および使用停止されます。通常、バーナーの各列には2つのパイロットがあり、最初の段階ではすべてのバーナーにパイロットがいる可能性があります。MPGF の第 1 段階では、パージ要件が低くなります。多くの場合、パージ速度は、ヘッダー内のエンドユーザーの望ましい掃引速度によって設定され、最初のステージから酸素を排除するために必要な速度ではありません。ステージが使用を停止すると、窒素でパージされます。MPGFには多くのパイロットが関連付けられています。Primusの技術は、就役中のパイロットの数を減らすMPGFに適用できる可能性があります。MPGFの最大の利点は、このようなフレアに関連する非常に高い破壊効率です。多くのMPGFバーナーは、排出ガスについてテストされています。規制当局がこのようなフレアを99.5%の破壊効率で許可することは珍しくありません。(テストデータの大部分は、99.5%を超える破壊効率を示しています。99.5% DEは、98%DEと比較して、未燃炭化水素排出量を75%削減しています。MPGFの欠点は、ベントガスの発熱量が比較的高い(通常は800 Btu/scf)必要があることです。燃焼させるベントガスの発熱量が少ない場合は、サプリメントガスを使用して発熱量を増やす必要があります。この要件は通常、MPGFを一貫して高い発熱量のベントガスを持つアプリケーションに制限します。

パージ削減装置

何十年にもわたって、ジョンジンク(John Zink)はパージ削減装置を提供してきました。これらの装置には、速度シール(商品名エアレストール)と浮力シール(商品名モレキュラーシール)の2種類があります。これらの装置は、スタック内の酸素レベルを許容範囲内に保つために必要なパージの量を減らします。パージの削減は、排出量の削減を意味します。

水素燃料

企業がCO2排出量の削減に取り組むにつれて、水素の使用がますます普及しています。水素からの燃焼生成物は水だけです。ジョンジンク(John Zink)は、何十年にもわたって100%水素フレアパイロットを提供し、宇宙船の打ち上げ施設にそのようなパイロットを提供してきました。これは実績のある技術です。

ステラテクノロジー

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ジョンジンク(John Zink)は、フレアチップ用の直接火花点火システム(Stella)を開発しました。開発の目的は、ユーティリティにアクセスできない遠隔地に設置されたピットフレアでした。太陽電池システムを使用することで、パイプフレアを改造することで、高電圧の火花がフレアチップを確実に点火することができました。試験は、ベントガスの出口速度の範囲(非常に低いものからマッハ1まで)、さまざまな風速、風向、雨の有無で行われました。この技術は、水平方向(典型的なピットフレア方向)と垂直方向の両方でテストされ、すべての構成で点火信頼性が高かった。(注:国固有の規制により、このテクノロジーの使用が妨げられる場合があります。この技術の利点は、パイロットガスとそれに伴う排出物がないことです。

フレアリングの防止

フレアによる CO2 排出量を削減する最も有益な方法は、フレアリング イベントを引き起こすプロセスの混乱を防ぐことです。 ほとんどの主要なオペレーターは、履歴データを使用して潜在的なフレアリング イベントを予測できる分析機能を備えており、イベントを減らすか、完全に回避することができます。 

ジョンジンク(John Zink)

とのパートナーシップフレアガス回収、Primus点火システム、段階的フレアリング技術などの実績のあるソリューションにより、コンプライアンスと持続可能性の目標を達成するために必要な専門知識とイノベーションを提供します。当社のソリューションがお客様の排出量削減と効率の向上にどのように役立つかを探る準備はできましたか?今すぐ当社の専門家にご相談ください。