หอเผาทิ้ง (Flare) ดีกับความปลอดภัยอย่างไร ?

เผยแพร่เมื่อ 2/8/2566
เขียนโดย คุณ ดิเรก สุดใจ
           ประสบการณ์ในหน่วยงานปฏิบัติการผลิตในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี มากกว่า 30 ปี 
           ปัจจุบันทำงานใน กลุ่ม บริษัท พีทีที โกลบอลเคมิคอล จำกัด (มหาชน)
           ปริญญาตรี วิศวกรรมศาสตร์บัณฑิต สาขา วิศวกรรมเครื่องกล
           ปริญญาตรี วิศวกรรมศาสตรบัณฑิต สาขา วิศวกรรมอุตสาหการ
           ปริญญาตรี วิทยาศาสตร์บัญฑิต สาขา อาชีวอนามัยและความปลอดภัย (มสธ.)

เรื่อง หอเผาทิ้ง (Flare) ดีกับความปลอดภัยอย่างไร ?

          จากราชกิจจานุเบกษา 2 พฤศจิกายน 2565 ประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม เรื่อง การควบคุมการใช้หอเผาทิ้งพ.ศ. 2565 ประกาศ ณ วันที่ 13 กันยายน พ.ศ. 2565 ทำให้เกิดความสนใจกลับมาเขียนบทความเรื่องหอเผาทิ้ง ( Flare)ถ้าท่านใดอยู่ในนิคมอุตสาหกรรมมาบตาพุด ซึ่งเป็นอุตสาหกรรมปิโตรเคมีหรือ oil & gas จะคุ้นเคยกับหอเผาทิ้ง (Flare) มากพอสมควรถ้าวันใดเห็น flare สว่างขึ้นมาก็พอเดาได้ว่าโรงงานนั้นอาจจะมีปัญหา หรืออยู่ในช่วง shut down หรือ start up ก็เป็นไปได้เรามาทำความเข้าใจกับ Flare อีกสักครั้งหนึ่งคิดว่ามีคนเขียนเรื่องนี้เยอะพอสมควรสามารถ search ใน google ได้

          Flare ถือว่าเป็นอุปกรณ์ความปลอดภัยของ plant ปิโตรเคมีและโรงกลั่นรวมถึงแท่นขุดเจาะน้ำมันหรือก๊าซ อุปกรณ์หนึ่งที่มีความสำคัญมาก ในการเผาก๊าซส่วนเกินออก เป็นการเผาเพื่อทำลายไม่ให้เกิดอันตรายตาม API 521 API 537 Flare เป็นอุปกรณ์ความปลอดภัยของโรงกลั่น และปิโตรเคมีมีเพื่อกำจัด Gas ที่ถูกปล่อยทิงปล่อยออกโดยตั้งใจเพื่อซ่อมบำรุง และปล่อยออกเมื่อมีเหตุฉุกเฉิน ระบบหอเผาทิ้งควรถูกออกแบบ ให้สามารถทำหน้าที่ระบายสารไวไฟ (Flammable Materials) ออกจากระบบการผลิตโดยการเผากำจัดสารที่เป็นอันตราย (Hazardous Materials) เกิดจากกระบวนการผลิดโดยการเผาอย่างปลอดภัยลดการปลดปล่อยสารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs)และสารไฮโดรคาร์บอนออกสู่บรรยากาศโดยการบำบัดด้วยการเผาไหม้

          Flare Type หอเผาทิ้งที่อยู่บนฝั่ง จะแบ่งออกตามความสูงของหอเผาทิ้ง (Flare Height)

                    1. หอเผาทิ้ง ระดับเหนือพื้นดิน (Elevated Flare) คือ หอเผาทิ้ง ที่มีการเผาไหม้ในระดับเหนือพื้นดิน กล่าวคือที่ปากปล่องของหอเผาทิ้งอาจสูงจากพื้นดิน มากกว่า 100 เมตร หอเผาทิ้งชนิดนี้พบได้ทั่วไปตามโรงงานปิโตรเลียมและปิโตรเคมี
                    2. หอเผาทิ้งระดับพื้นดิน (Ground Flare) คือ หอเผาทิ้ง ที่มีการเผาในระดับที่มีความสูงของหอเผาจากพื้นนดินไม่มากนักโดยอาจจะการออกแบบเป็นกลุ่ม ของหัวเผาไหม้หลายหัวในบริเวณเดียวกันเพื่อเพิ่ม ประสิทธิภาพในการเผาไหม้ให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้นมีทั้งแบบ Enclosed Ground flare และ Open Ground flare

          หอเผาทิ้งที่แบ่งตามวิธีการในการเพิ่มประสิทธิภาพการผสมระหว่างอากาศและก๊าซที่ระบายออกจากระบบ (Flare Gas)
                     1. หอเผาทิ้ง ที่มีการฉีดไอน้ำช่วย (Steam-assisted Flare) คือ หอเผาทิ้งที่ฉีดไอน้ำเข้าไปในบริเวณปลายปล่องที่มีการเผาไหม้เพื่อช่วยเพิ่ม การผสมระหว่าง อากาศและก๊าซที่ระบายออก (Flare Gas) ให้เกิดการไหลวนอย่างรุนแรง ทำให้ออกซิเจนในอากาศเข้าไปผสมกับก๊าซมากขึ้น การเผาไหม้จึงดีขึ้น
                     2. หอเผาทิ้งที่มีการฉีดอากาศช่วย (Air-assisted Flare) หอเผาทิ้งที่มีการฉีดอากาศช่วย (Air-assisted Flare)คือ หอเผาทิ้งที่เพิ่มอากาศเข้าไปโดยใช้พัดลมขนาดใหญ่เพื่อช่วยให้การเผาไหม้สมบูรณ์และลด การเกิดควัน
                     3. หอเผาทิ้งที่ไม่มีอุปกรณ์ช่วย (Non-assisted Flare) หอเผาทิ้งที่ไม่มีอุปกรณ์ช่วย (Non-assisted Flare) คือหอเผาทิ้งที่ไม่มีอุปกรณ์ช่วยเพิ่มการผสมระหว่างอากาศกับก๊าซที่ระบายออก (Flare Gas) ที่ปล่อยออกมา
                     4. หอเผาทิ้งที่มีความดันช่วย (Pressure-assisted Flare) คือ หอเผาทิ้งที่อาศัยความดันสูงของสายก๊าซที่ระบายออก (Vent Stream) ดึงอากาศให้เข้ามาช่วย ให้การผสมที่ปลายปล่องดีขึ้น

          ส่วนประกอบ Flare
                     1. Flare Headerคือท่อรวมของ Gas ที่ระบายออก
                     2. Flare Sweep or Purge Gas เป็น Gas ที่ไล่จากปลายสุดของ Flare Header ทำงานร่วมกันกับ Flare Stack Gas Seal เพื่อป้องกันไม่ให้อากาศเข้ามาในระบบ Flare ปกติจะใช้ Gas N2 (Nitrogen)
                     3. Knock-out Drum เพื่อแยก liquid ออกจาก Flare Gas
                     4. Water Seal Pot เพื่อป้องกันไม่ให้ Gas ไหลย้อนเข้ามาในระบบ
                     5. Flare Stack Gas Seal เพื่อป้องกันไม่ให้อากาศ หลเข้ามาในหัว Flare tip มีหลายแบบ เช่น Molecular seal, velocity seal
                     6. Burner Tip เป็นส่วนเผาไหม้ของ Flare gas
                     7. Pilot burners เป็น burner ที่จุดรอไว้ให้พร้อมเผาไหม้ Pilot burners เมื่อจุดแล้วจะไม่มีการดับจนกว่าจะ Shut down flare โดย Pilot burner มีระบบการจุด หรือ Ignition System หลายแบบ ส่วนมากจะใช้
                               7.1. Flame-Front Generator
                               7.2. High Energy Electronic Spark (HEI)
                               7.3. Pyrotechnic
                     8. Pilot gas ส่วนใหญ่จะเป็น NG (Natural Gas) ที่ส่งมาเลี้ยง Pilot burner เนื่องจากระบบการ Supply NG มีเสถียรภาพสูง
                     9. Ring Steam Burners มีหน้าที่ดึงอากาศ รอบๆ Flare tip เพื่อเพิ่มอากาศให้การเผาไหม้ดีขึ้น (เสียงที่ดังขึ้นเมื่อเกิดการ Flare ก็มาจากสิ่งนี้)

          การติดตาม Monitoring Flame ติดตามการติดไฟของ pilot burner หรือ Flame detection equipment จะมี
                     1. มีตัวตรวจจับอุณหภูมิของ pilot burner
                     2. ตรวจจับความร้อนของ pilot burner ด้วยกล้อง infra-red
                     3. ตรวจจับการเผาไหม้ด้วย Ionization
                     4. ตรวจจับ การเผาไหม้ของ pilot burner ด้วย sound proof ซึ่งอาจจะมีการใช้แบบผสมกันเพื่อ Reliability ของ Flare

           นิยามศัพท์ที่ควรรู้ของระบบ Flare คือ
                     1. Flare capacity หมายถึง ปริมาณ flare gas ที่ออกแบบไว้อาจจะเป็น Wors case ของ plant
                     2. Smokeless capacity หมายถึง ปริมาณ Flare gas ที่เผาไหม้และยังไม่มีควันโดยปกติจะอยู่ในช่วง 15%-20% ของ Flare capacity
                     3. Flare radiation หมายถึง ปริมาณการแผ่รังสีความร้อนมาที่พื้นดิน ปกติควรอยู่ที่ 500 BTU/(hr.ft2)
                     4. Liquid carry over หมายถึงมี Hydrocarbon เหลวหลุดติดไปที่ปลาย Tip , มีการเผาไหม้อย่างรุนแรง
                     5. Sound Power Level ระดับความดังของเสียงที่เกิดการ Flare

 รูปแสดงอุปกรณ์องค์ประกอบของ Flare Credit IChemE

 รูปแสดง Flare จากเนื่องจากไฟฟ้าดับ Credit IChemE