장애물 제거로 해양 터미널 시설에서 액체 적재 처리량 증가

Gayla Broostin과 Greg V. Seefeldt, Zeeco Inc., USA 는 해양 터미널 시설에서 액체 적재 처리량을 높이기 위해 제거해야 할 장애물을 간략하게 설명합니다.

해양 적재에 대한 예상 수요는 해양 증기 제어 시스템 (MVCS) 용량을 현재 많은 시설에서 사용할 수있는 것 이상으로 늘려야합니다. 업그레이드, 최적화 또는 기존 시스템의 확장 또는 일시적인 수요 급증을 충족하기 위한 휴대용 MVCS 설치가 필요할 수 있습니다.

해양 터미널 시설이 전달할 수 있는 액체 적재 처리량의 양은 탱크에서 선박으로 액체를 펌핑하는 능력뿐만 아니라 증기 제어 시스템의 용량과 신뢰성의 기능이기도 합니다. MVCS 설계 및 작동은 충족되어야 하는 엄격한 배기가스 배출 및 안전 요구 사항으로 인해 복잡할 수 있습니다. 이러한 요구 사항의 변화와 원유 및 기타 화물의 해양 운송에 대한 수요 증가로 인해 시스템 설계 및 운영이 복잡해졌습니다(그림 1). 오늘날의 운영 환경에서는 구형 터미널이나 심지어 폐기된 터미널이 서비스에 투입되고 있습니다. 많은 소유자와 운영자는 다양하고 때로는 상충되는 요구를 충족시키기 위해 고군분투하고 있습니다. 그렇다면 신뢰성을 향상시키고, 현재의 배출 규제를 충족하며, 개조, 업그레이드, 렌탈 장비 및 서비스를 통해 MVCS의 용량을 늘리는 동급 최고의 전략은 무엇입니까?

시스템 목적 및 규제 요구 사항

그림 1. 미국 걸프 코스트에서 작동하는 전형적인 해양 증기 연소 시스템.

해양 및 기타 유형의 액체 탄화수소 로딩에 대한 증기 제어는 환경 문제로 인해 발생했습니다. 미국에서는 환경 보호국 (EPA)과 주 대기 질 위원회가 충족되어야하는 정확한 배출 요구 사항을 지시하고 미국 해안 경비대 (USCG)는 해양 증기 제어의 안전 측면을 규제합니다. 배출 및 안전 요구 사항 모두 지난 몇 년 동안 더욱 제한적이되었으며, USCG는 2013 년에 상당한 개정을 거쳤습니다. 새로운 배출 요구 사항에는 휘발성 유기 화합물 (VOC) 파괴 효율 증가 및 연소 장치 질소 산화물 (NOX) 수준의 감소가 포함됩니다. 오래된 시설을 재가동하거나 기존 시설의 용량을 업그레이드하려는 경우 새로운 규정이 다양한 장비 결정에 영향을 줄 수 있습니다.

기존 시스템 성능 향상을 위한 전략

모든 MVCS의 주요 구성 요소에는 폭발 피뢰기, 산소 분석기, 송풍기, 회수 및 연소 장치가 포함됩니다. 1980년대에 해양 증기 제어가 처음 널리 구현된 이래로, 이러한 구성 요소의 유지 관리 및 작동을 위한 모범 사례와 시스템 신뢰성과 용량을 늘리기 위해 수행할 수 있는 제어 및 운영 개선에 대해 많은 것을 배웠습니다(그림 2).

모든 증기 제어 시스템의 주요 안전 장치는 폭발 피뢰기입니다. 불행히도 대부분의 시스템에서 주요 유지 관리 문제이기도합니다. 피뢰기 요소의 많은 작은 통로는 증기 흐름을 제한하는 미립자 물질을 수집하는 경향이 있습니다. 이 미립자는 선박 또는 시설 증기 배관에서 가장 자주 녹슬지 만 증기 흐름에서 침전 된 화합물 일 수도 있습니다. 이러한 장치에 대한 엄격한 설계 요구 사항으로 인해 하우징이 매우 크며 내부 제거 및 청소가 어렵고 시간이 많이 걸릴 수 있습니다. 어레스터는 막힘으로 인한 가동 중지 시간 및 용량 제한을 제한하기 위한 몇 가지 전략이 있습니다. 숙련 된 증기 제어 기술자가 정기적으로 청소 및 검사를 예약하면 최상의 행동 방침을 결정하는 데 도움이됩니다.

시간이 지남에 따라 일상적인 청소로 제거 할 수없는 미립자는 어레스터 요소 내부 깊숙이 축적되어 압력 강하가 증가하고 용량이 제한 될 수 있습니다. 그런 다음 더 깊은 청소 방법이나 피뢰기 요소의 교체가 필요합니다.

어레스터 플러그로 인한 가동 중지 시간을 줄이기 위한 다른 전략은 다음과 같습니다.

• 적재되는 선박에서 나오는 녹을 포착하기 위해 시스템 도크 안전 장비의 상류에 사전 필터를 설치합니다.
• 두 개의 폭발 피뢰기를 병렬로 설치하여 추가 유동 영역을 제공하거나 하나가 연결될 때 장치 간의 온라인 전환을 제공합니다.
• 예비 요소 및 / 또는 완전한 체포기의 현장 스타킹.

각 적재 작업 후 증기 헤더를 천연가스, 프로판 또는 질소로 퍼징하면 버너 및 폭발 피뢰기와 같은 시스템 구성 요소의 플러그를 방지 할 수 있습니다. 퍼징은 수분을 제거하고 증기에 포함 된 무거운 탄화수소가 로딩 작업 사이에 증기 헤더 내부로 응축되는 것을 방지합니다.

산소 분석기는 시스템의 용량에 영향을 미치지 않지만 작동에 필요하며 오작동으로 인해 비용이 많이 드는 가동 중지 시간이 발생할 수 있습니다. 해양 증기 제어 응용 분야는 여러 분석기 기술을 성공적으로 활용할 수 있으며, 그 중 일부는 수년 동안 사용되어 왔으며 다른 일부는 최근에 출시되었습니다. 적절한 분석기 선택은 시설의 작동 조건과 유지보수 기능을 모두 고려해야합니다. 분석기 시스템은 복잡하며 우수한 자격을 갖춘 직원에 의해서만 유지 및 조정되어야 합니다. 전담 분석기 기술자가 없는 시설은 최소한의 조정이 필요한 분석기 유형을 고려하거나 전문 기술자가 분석기를 정기적으로 유지 관리하는 것을 고려해야 합니다. 기존 산소 분석기 시스템의 신뢰성은 수분 및 오염 물질을 제거하기 위해 각 사용 후 분석기 및 관련 샘플 시스템을 질소로 퍼징함으로써 개선될 수 있습니다.

송풍기는 대부분의 증기 제어 시스템에서 도크에서 최종 제어 장치를 통해 증기를 이동시키는 데 사용됩니다. 송풍기의 용량과 신뢰성은 시스템 작동에 매우 중요합니다. 이러한 이유로 여러 증기 송풍기를 설치하는 것이 좋습니다. 추가 송풍기를 사용하면 고장이 발생할 경우 시스템이 전체 또는 부분 용량으로 작동 할 수 있습니다. 단일 송풍기 시스템에 백업 송풍기를 추가하는 것이 좋습니다. 또한 고압 강하로 인해 시스템 용량이 제한되는 경우 송풍기 교체 또는 추가를 고려해야 합니다(그림 3).

부적절한 압력 제어는 증기 제어 시스템의 일반적인 문제이며 비효율적인 작동 및 성가신 셧다운을 초래합니다. 압력 제어는 일반적으로 하나 이상의 제어 루프에 의해 수행되는 자동화 된 기능입니다. 이러한 압력 제어 루프의 적절한 설정 및 튜닝은 매우 중요합니다. 구형 시스템에는 구성 요소의 수명과 상태로 인해 압력 제어 문제가 있을 수 있으며 제어 시스템 또는 하드웨어 업그레이드가 필요할 수 있습니다. 압력 경보 및 셧다운이 문제인 경우 숙련된 증기 제어 전문가에게 문의하여 시스템을 평가하고 압력 제어 개선을 위한 권장 사항을 제시하십시오.

농축 가스 주입은 대부분의 증기 연소 시스템에 사용됩니다. 압력 제어와 마찬가지로 농축 제어의 적절한 설정 및 조정은 적절한 시스템 작동에 매우 중요합니다. 농축 제어의 적절한 조정 및 설정은 농축 프로세스, 작동 과정에서 어떻게 진화하는지, 다운스트림 장비에 미치는 영향을 고려해야 합니다. 부적절한 농축 제어 설정은 성가신 셧다운, 용량 손실, 불필요한 농축 가스 소비 및 연소 장치의 과다 발사로 이어질 수 있으며 이로 인해 높은 배출이 발생할 수 있습니다.

증기 연소 장치의 파일럿은 시스템 시동 중 일반적인 실패 지점입니다. 이것은 종종 연료 흐름 오리피스의 플러깅 또는 점화로드의 습기로 인한 스파크 점화 시스템의 단락으로 인한 것입니다. 파일럿의 일상적인 검사와 청소는 이러한 시동 문제를 줄일 수 있습니다. 또한 오작동하는 파일럿으로 교체 할 수있는 예비 파일럿을 구입하면 시동시 귀중한 시간을 절약 할 수 있습니다.

증기 제어 시스템은 적재 작업 중에만 작동하기 때문에 장시간 사용하지 않고 앉아있을 수 있습니다. 오랜 기간 동안 사용하지 않으면 시스템 구성 요소가 빠르게 악화될 수 있습니다. 증기 제어 시스템을 시동하고 적어도 한 달에 한 번 간단히 실행하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 로드 작업을 시작하기 전에 모든 문제를 발견하고 해결할 수 있습니다.

많은 시스템 소유자는 시스템의 연간 또는 분기별 예방 유지보수를 위해 증기 제어를 전문으로하는 타사의 서비스를 활용합니다. 증기 제어 유지보수 전문가는 시스템 가동 중지 시간이 발생하기 전에 잠재적인 문제를 효율적으로 식별하고 해결할 수 있습니다.

유휴 시스템 재시운전

증기 제어 시스템이 유휴 상태로 방치 된 후 재가동되는 경우, 작업 범위는 기존 구성 요소의 보수 보수를 넘어 작동 상태로 되돌릴 수 있습니다. 현재 규정을 준수하기 위해 필요한 변경도 필요할 수 있습니다. 연소 장치에 온도 제어 장치 추가, 밸브를 화재 안전 유형으로 업그레이드, 압력 릴리프 밸브의 조정 또는 교체는 구형 시스템을 준수하기 위해 일반적으로 필요한 변경 사항 중 일부입니다. 유휴 시스템을 다시 온라인 상태로 되돌리기 위한 작업 범위를 결정하는 것은 적용 가능한 안전 및 배출 요구 사항을 잘 알고 있는 직원이 지원해야 합니다.

증기 처리 용량 증가

시스템의 증기 처리 용량은 배관 시스템의 크기 및 증기 스트림에 존재하는 탄화수소를 회수하거나 파괴하는 최종 제어 장치의 용량에 따라 달라집니다. 두 요소 모두 전체 시스템 용량을 늘리기 위한 노력의 일환으로 평가되어야 합니다(그림 4).

그림 4. 기존 증기 연소 장치는 용량 및 성능 향상을 위해 개조 중입니다.

기존 시스템의 설계 증기 처리 용량에 실제 작동에 도달 할 수없는 경우 전체 시스템의 평가를 수행해야합니다. 이러한 평가는 배관 또는 부품 변경이 증기 유량의 증가를 허용하는지 여부를 결정할 수 있습니다. 이러한 변경에는 폭발 피뢰기를 더 크거나 낮은 압력 강하 장치로 교체하거나 증기 배관 라인 크기를 늘리는 것이 포함될 수 있습니다.

배관 또는 부품 변경으로 압력 강하를 줄일 수없는 경우 추가 송풍기 마력의 설치를 고려해야합니다. 배관 시스템 또는 송풍기 마력의 변경으로 인해 최종 제어 장치가 설계된 것보다 증기 유량이 높아지면 변경 사항이 작동에 어떤 영향을 미치는지 평가해야합니다. 낮은 배출 증기 제어 시스템은 증기 흐름의 변화에 더 민감할 수 있으며, 필요한 배출 수준을 유지하는 용량과 능력을 모두 고려해야 합니다.

증기 처리 능력의 일시적인 증가가 필요하거나 영구 설치를 사용할 수없는 경우, 증기 제어 장비를 단기 또는 장기 대여에 사용할 수 있습니다. 렌탈 시스템은 도크 안전 및 증기 연소 장비를 모두 갖춘 완벽한 시스템이거나 현장에서 영구 장비와 결합할 수 있는 부분적인 시스템일 수 있습니다(그림 5).

그림 5. Zeeco 증기 회수 장치의 유지보수 중에 사용되는 휴대용 증기 연소 장치.

임대 장비의 구현을위한 조기 계획이 권장됩니다. 여기에는 렌탈 장비의 연결을 단순화하기 위해 기존 증기 헤더에 파이프 티를 추가하거나 임대 장비 사용에 대한 사이트 인증을 받는 것이 포함될 수 있습니다. 예를 들어, 미국에서는 공인 인증 기관이 임대 또는 휴대용 해양 증기 제어 장비를 사용하기 위해 시설을 인증해야합니다.

다른 고려 사항

이 기사에서 자세히 설명하는 장비 관련 전략 외에도 증기 제어 시스템을 작동하고 유지하는 인력에 대한 적절한 교육이 매우 중요합니다. 운영자는 적용 가능한 배출 및 안전 규제 요구 사항 및 운영 요구 사항을 잘 알고 있어야 합니다. 증기 제어 시스템 조정의 원인과 결과를 이해하는 운영자는 불편한 종료를 방지하여 시스템 작동을 효과적으로 최적화하고 시스템 가동 시간을 늘릴 수 있습니다. 많은 증기 제어 시스템 제조업체 및 컨설턴트가 증기 제어 시스템의 운영 및 규제 측면에 대한 교육을 제공할 수 있습니다.

미국에서는 CE(인증 기관)라고 하는 공인 타사의 MVCS 인증이 필요합니다. 경험이 풍부한 CE와의 관계 및 열린 대화를 발전시키거나 인증 프로세스를 이해하고 용이하게 하는 증기 제어 회사와 협력하면 인증 문제로 인한 지연을 방지할 수 있습니다.

결론

해양 증기 제어에는 성능을 최적화하고 안전하게 작동하며 끊임없이 변화하는 규정을 준수하기 위해 효과적으로 관리해야 하는 몇 가지 고유한 과제가 있습니다.

증기 제어의 목표는 적재 응용 분야에서 발생하는 증기를 안전하고 효율적으로 수집하고 대기로 배출되는 오염 물질을 최소화하는 것입니다. 이 기사의 전략 구현은 현재 운영을 개선하거나, 이전에 유휴 상태였던 작업을 재가동하거나, 기존 작업에 새로운 용량을 추가하려는 소유자와 운영자를 지원합니다.