ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๖ Elevated flare MO Memoir : Monday 1 April 2556

ขึ้นเดือนเมษายน ก็เป็นการขึ้นฉบับที่ ๖๐๐ แล้ว

เนื้อหาในบันทึกฉบับนี้ยังคงอิงจาก "Guide for Pressure-Relieving and Depressuring Systems" API RP 521 4th edition, March 1997 พึงระลึกว่า API RP นี้เป็น "Recommended Practice" ถ้าจะแปลออกมาก็คือ "แนวปฏิบัติที่แนะนำ" นั่นแสดงว่าไม่ได้หมายความว่า "ต้อง" ทำตามที่เขียนไว้ใน API RP เสมอไป มันไม่เหมือน "Standard - มาตรฐาน" หรือ "Regulation - กฎข้อบังคับ" ที่ต้องปฏิบัติตามทุกตัวอักษร

Elevated flare อาจจัดได้ว่าเป็นอุปกรณ์ที่ถูกเพ่งเล็งมากที่สุดจากคนที่อยู่นอกโรงงาน ด้วยการที่มันเป็นปล่องที่มีไฟลุกติดข้างบนให้เห็นเกือบตลอดเวลา แถมบางเวลายังลุกติดโชติช่วงมีควันดำลอยออกมาเต็มไปหมด พอตอนกลางคืนก็ยังทำให้ท้องฟ้าสว่างไสวได้ ทำให้ elevated flare ถูกเพ่งเล็งมากจากกลุ่มองค์กรต่าง ๆ 
   

สำหรับโรงงานแล้ว สิ่งที่ส่งไปเผาที่ปล่อง flare นั้นคือความสูญเสีย ยิ่งมีการเผาทิ้งมากเท่าใดก็ยิ่งมีความสูญเสียมากเท่านั้น คนภายนอกจำนวนไม่น้อยคิดว่าเปลวไฟที่ปล่อง flare ยิ่งลูกใหญ่เท่าใด แสดงว่าโรงงานกำลังเดินเครื่องเต็มกำลัง แต่อันที่จริงอาจเป็นเพราะโรงงานกำลังมีปัญหาในกระบวนการผลิต จึงจำเป็นต้องแก้ปัญหาด้วยการส่งแก๊สส่วนหนึ่งไปเผาทิ้งที่ปล่อง flare
  

การที่ elevated flare ถูกเพ่งเล็งมาก ทำให้บางโรงงานหันไปหา ground flare แทน แต่ที่ได้เคยเล่าไว้ก่อนหน้าว่า (ตอนที่ ๕ วันพฤหัสบดีที่ ๒๑ มีนาคม ๒๕๕๖) ground flare นั้นแม้จะสามารถป้องกันไม่ให้คนภายนอกเห็นได้ว่ามีการเผาไหม้มากน้อยเพียงใด แต่การที่มันอยู่ใกล้พื้นดินจึงทำให้แก๊สที่เกิดจากการเผาไหม้หรือเผาไหม้ไม่สมบูรณ์นั้นแพร่กระจายและสะสมจนมีความเข้มข้นสูงอยู่ใกล้ระดับพื้นดินได้ และยังทำให้เกิดการแผ่รังสีที่รุนแรงในระดับใกล้พื้นดิน ทำให้ ground flare ไม่เหมาะกับการเผาไหม้แก๊สในปริมาณมาก แตกต่างไปจาก elevated flare ที่ทำการเผาไหม้ที่ระดับสูงและมีกระแสลมพัดที่แรงกว่า ทำให้โอกาสที่แก๊สที่เกิดจากการเผาไหม้หรือเผาไหม้ไม่สมบูรณ์จะสะสมจนมีความเข้มข้นสูงใกล้ระดับพื้นดินเกิดได้ยากกว่า (แต่ก็ทำให้แพร่กระจายออกไปเป็นบริเวณกว้างกว่า แต่มีความเข้มข้นต่ำ) ด้วยเหตุนี้ในโรงงานขนาดใหญ่จึงต้องมีระบบ elevated flare ไว้เผาแก๊สทิ้ง

API RP 521 หน้า ๔๘ จำแนก elevated flare ออกเป็น ๓ ประเภทคือ (ดูรูปที่ ๑)

๑. Self-supported

หรือชนิดที่สามารถยืนตั้งได้ด้วยตนเอง API RP 521 กล่าวว่า flare ชนิดนี้เป็นชนิดที่มีความเหมาะสมมากที่สุด เพราะต้องการพื้นที่ในการติดตั้งน้อยที่สุด ต้องการพื้นที่ในการติดตั้งเพียงแค่ส่วนฐานราก และต้องการเพียงแค่ความสูงที่ทำให้การแผ่รังสีที่ระดับพื้นดินมีความปลอดภัยเท่านั้นเอง แต่ก็เป็นชนิดที่มีราคาแพงที่สุดด้วย เพราะการทำให้โครงสร้างที่มีลักษณะเรียวยาว (สูงแต่ฐานแคบ) ตั้งได้อย่างมั่นคงปลอดภัย (ทนต่อแผ่นดินไหวและการแรงลมปะทะ ฯลฯ) ดังนั้นความสูงของ flare ชนิดนี้จึงมักจำกัดที่ระดับ 200-300 ฟุต (ประมาณ 60-90 เมตร) 
 

๒. Guy-wire supported

หรือชนิดที่ใช้เส้นลวดขึงยึดตรึงกับพื้นดิน flare ชนิดนี้มีค่าก่อสร้างถูกเมื่อเทียบกับแบบอื่นที่ความสูงเดียวกัน แต่ต้องการพื้นที่ในการติดตั้งมาก เพราะต้องมีระยะการขึงลวดประมาณครึ่งหนึ่งของระยะความสูง flare เช่นถ้าเป็น flare สูง 100 เมตร รัศมีการขึงลวดก็จะประมาณ 50 เมตร (ดูรูปที่ ๒-๔) จุดเด่นของ flare ชนิดนี้คือสามารถสร้างให้มีความสูงมากได้ ความสูงของ flare ชนิดนี้ไปได้ถึง 600-800 ฟุต (ประมาณ 180-240 เมตร)

๓. Derrick supported

หรือชนิดที่มีโครงสร้างเหล็กรองรับ flare ชนิดนี้ตัวปล่อง flare จะติดตั้งเข้ากับโครงสร้างรองรับอีกที การติดตั้งจะใช้พื้นที่น้อยกว่าชนิด guy-wire แต่ก็มีค่าก่อสร้างที่สูงกว่า จะใช้เมื่อความสูงของ flare นั้นไม่เหมาะสมกับการสร้างชนิด self-supported ข้อดีของ flare ชนิดนี้คือในบริเวณที่มีพื้นที่จำกัด สามารถใช้โครงสร้างรองรับเพียงโครงสร้างเดียวติดตั้งปล่อง flare หลายปล่องร่วมกันได้ เช่นที่แสดงในรูปที่ ๕ และ ๖ จะมีปล่อง flare ถึง 4 ปล่องอยู่ร่วมกันบนโครงสร้างรองรับเดียวกัน

รูปที่ ๑ โครงสร้าง elevated flare ทั้ง ๓ ชนิด (ภาพจาก API RP 521)

รูปที่ ๒ ปากปล่อง flare แบบ guy-wire จะเห็นลวดยึดอยู่สามมุม

รูปที่ ๓ เป็นช่วงล่างของรูปที่ ๒ จะเห็นท่อไอน้ำ (เดินเป็น loop รูปตัว U) ทางด้านซ้าย เพื่อให้ท่อไอน้ำขยายตัวได้เมื่อร้อนโดยไม่เกิดความเสียหาย ส่วนท่อด้านขวาที่มีการเดินเป็นรูปตัว U เช่นเดียวกันเป็นสารพัดท่อมีอะไรบ้างก็ไม่รู้ เป็นการเผื่อให้ขยายตัวและยืดตัวได้โดยท่อไม่เสียหายเวลาที่ flare stack เกิดการยืดตัว

รูปที่ ๔ ในภาพจะเห็น elevated flare สองตัว (ที่ลูกศรสีเขียวชี้) ตัวด้านขวาระบุได้ว่าเป็นชนิด guy-wire สังเกตุได้จากจะเห็นแท่นสำหรับตรึงเส้นลวดด้านฝั่งพื้นดิน (วงกลมสีเหลือง) สามด้านเป็นรูปสามเหลี่ยมด้านเท่า

Elevated flare นั้นถูกตรึงเอาไว้ที่ส่วนฐาน ดังนั้นเวลาที่มันร้อนมันก็จะขยายตัวโดยการยืดตัวขึ้นข้างบน (มันร้อนได้เนื่องจากอุณหภูมิของแก๊สที่ระบายทิ้งและการตากแดด) การติดตั้งท่อต่าง ๆ (เช่นไอน้ำ LPG) เข้ากับ elevated flare ชนิด self-supported หรือ guy-wire supported จะเป็นการติดตั้งเข้ากับตัวปล่อง flare โดยตรง ดังนั้นต้องคำนึงถึงการยืดตัวของปล่อง flare ด้วย ในส่วนของท่อไอน้ำนั้นเนื่องจากมันเป็นท่อร้อน จึงมีการออกแบบการเดินท่อให้มี loop เป็นรูปตัว U เอาไว้อยู่แล้ว (ดูรูปที่ ๓ ที่บอกว่าเป็นท่อไอน้ำเพราะเดาจากเห็นท่อมีฉนวนหุ้มอยู่) ส่วนท่อตัวอื่นนั้นแม้จะไม่ได้เป็นท่อลำเลียงของเหลว/แก๊สที่ร้อน ก็ต้องเผื่อการขยายตัวให้ด้วย (loop ตัว U ด้านขวาของรูปที่ ๓ จะเห็นเป็นท่อไม่หุ้มฉนวน)
  

บริเวณใกล้ปากปล่อง flare นั้นจะมี platform ไว้สำหรับทำงาน ไม่ว่าจะเป็นการติดตั้งหรือการซ่อมบำรุง ถ้า flare สูงไม่มากก็อาจจะมีอยู่ platform ใกล้ปากปล่อง แต่ถ้าสูงมากก็อาจต้องมีชั้นเอาไว้ให้คนปีนขึ้นไปได้หยุดพัก ถ้ามีการติดตั้ง molecular seal ก็จะเป็นเป็นกระเปาะอยู่ใกล้กับปากปล่อง

รูปที่ ๕ flare ชนิด Derrick supported จะเห็นปล่อง flare ถึง 4 ปล่องอยู่บนโครงสร้างเดียวกัน และท่อต่าง ๆ ที่ไต่ขึ้นไปจะมีการขดเป็น loop ตัว U เป็นระยะ

รูปที่ ๖ ภาพถ่ายดาวเทียมแสดงตำแหน่งของ derrick supported flare ที่แสดงในรูปที่ ๕

- การจุด pilot ที่ปล่อง flare

ในตอนที่ ๔ ของชุดนี้ (วันอังคารที่ ๑๙ มีนาคม ๒๕๕๖ เรื่อง Purged reuction seal และ Flare tip) ได้เล่าไว้ว่าที่ flare tip นั้นจะมี pilot เป็นเปลวไปจุดล่อเอาไว้ตลอดเวลาอยู่ตามมุมต่าง ๆ ของ flare tip เพื่อให้มั่นใจว่าจะมี pilot ลุกติดไฟอย่างน้อยหนึ่งตัวเสมอไม่ว่าจะมีฝนตกหรือลมพัดแรงเท่าใด เวลาที่มีการปล่อยแก๊สออกมาจะได้เกิดการลุกไหม้ได้ทันที
 

สิ่งที่น่าจะตั้งคำถามคือ "จุด pilot" อย่างไร

 
แผงผังระบบจุด pilot แสดงไว้ในรูปที่ ๗ แก๊ส LPG ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงที่ pilot นั้นจะถูกส่งไปทางท่อหนึ่ง โดยมีการแบ่งแก๊สดังกล่าวมาส่วนหนึ่งมาผสมกับอากาศที่เครื่องจุด กลายเป็นแก๊สผสมระหว่างอากาศ-LPG ไหลไปยังปลายท่อที่อยู่ใกล้กับปลายท่อ pilot
 

เมื่อกะว่าแก๊สผสมอากาศ-LPG นั้นไหลไปจนถึงท่อทางออกแล้ว ก็จะกดสวิตช์ (ที่อาจทำให้เกิดประกายไฟ) เพื่อจุดแก๊สผสมอากาศ-LPG ให้ลุกติดไฟ เปลวไฟก็จะวิ่งไปตามท่อดังกล่าวไปจนถึงทางออก ก็จะเป็นการจุด LPG ที่ไหลออกมาทางท่อ pilot ให้ลุกติดไฟ การตรวจสอบว่า LPG ที่ออกทางปลายท่อ pilot มีการลุกติดไฟหรือไม่ก็ใช้เทอร์โมคัปเปิลวัดอุณหภูมิ ถ้าจุดไม่ติดหรือเปลวไฟที่ pilot ดับก็จะไม่มีความร้อนเกิดขึ้น

รูปที่ ๗ แผนผังระบบจุด pilot ที่ flare tip เปลวไฟที่เกิดจาก igniter จะวิ่งไปตามท่อสีส้มไปจุด LPG ที่ออกมาทางปลายท่อ pilot

รูปที่ ๘ ตัวอย่างแผนผังระบบ elevated flare จาก API RP 521 ระบบที่แสดงในรูปมีการใช้ moleculare seal (Mol. seal ในกรอบสีเขียว) ใกล้ปากปล่อง flare โดยไม่มีการใช้ seal drum แต่ในกรอบสีแดงด้านซ้ายบนกล่าวว่าอีกทางเลือกหนึ่งคือใช้ water seal drum (โดยอาจไม่มี molecular seal ก็ได้ หรือมีทั้งสองตัวก็ได้)

เรื่องชุด "ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system)" ก่อนหน้านี้มีดังนี้

ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๘๔ วันอาทิตย์ที่ ๓ มีนาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๑ ระบบท่อรับแก๊ส"

ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๘๖ วันพุธที่ ๖ มีนาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๒ Knockout drum"

ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๘๗ วันศุกร์ที่ ๘ มีนาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๓ Seal drum และ Quench drum"

ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๙๑ วันอังคารที่ ๑๙ มีนาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๕ Purge reduction seal และ Flare tip"

ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๕๙๓ วันพฤหัสบดี ๒๑ มีนาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๕ Ground flare" 
  

ส่วนฉบับนี้ตอนแรกคิดว่าจะเป็นฉบับปิดท้าย แต่มีคนถามเข้ามาอีกหนึ่งเรื่องคือ Flare gas recovery system (ระบบนำกลับแก๊สส่งไปเผาทิ้ง) ซึ่งมีกล่าวไว้ใน API RP 521 เช่นเดียวกัน ดังนั้นจะหาโอกาสย่อยเรื่องนี้มาเล่าสู่กันฟังเป็นเรื่องต่อไป