고급 진단 기능을 통해 정유소의 가동 중단 위험을 줄이고 공장 안전성 향상​

고객

북아메리카 대형 정유소​​

 

응용 분야

가열 히터 화염 불안정성 감지

 

과제

이 정유소는 미국 환경 보호국(EPA)의 새로운 배출 규제를 준수하기 위해 기존의 가열 히터에 초저질소산화물 버너를 설치했습니다. 고유한 초저질소산화물 배출 설계의 특성상, 버너는 매우 희박한 상태로 작동되어 연소 정지 현상이 일어나기 직전의 상태를 지속적으로 유지합니다. 따라서 버너 챔버에 연료 가스가 계속 주입되어 폭발성 환경이 조성되는 것을 막으려면 연소 정지 감지 시스템이 필수적입니다. 정유소 측은 설비가 완전히 가동 중단되기 전에 화염 불안정성을 미리 감지할 수 있는 조기 경보 시스템을 갖추기를 원했습니다. ​

정유소는 이 문제를 해결하기 위해 이전에 두 가지 다른 솔루션을 시도했습니다. 첫 번째 솔루션은 화염의 존재를 감지하는 광학 감지기(FIREYE)였습니다. 이 솔루션은 성능 면에서는 뛰어났으나, 화염 감지를 위해 초저질소산화물 버너마다 전용 광학 감지기를 설치해야 했기 때문에 비용 부담이 너무 컸습니다. 대형 용광로의 경우 수백 개의 감지기가 필요하여 적용하기에는 비용이 많이 들었습니다. ​

정유소가 시도한 두 번째 시스템은 타사에서 제작한 매우 민감하고 빠른 차압(DP) 트랜스미터였습니다. 공장 내부 테스트 결과는 긍정적이었으나, 실제 현장 테스트에서는 높은 드리프트와 신뢰성 부족 문제가 드러났습니다. ​

화염 불안정성을 감지하기 위한 조기 경고 시스템이 없었기 때문에 운영자는 연소 정지 상황이 발생했을 때 가열 히터 가동 중단을 막기 위한 시정 조치(예: 버너 공급 원료를 풍부하게 하기 위해 연료 가스 추가 투입)를 할 기회가 없었습니다. 이로 인해 예기치 못한 공정 가동 중단 위험이 커졌고, 공장 가동률과 생산량이 감소했습니다. 또한 연소 정지 상태에서 가열 히터 내부가 폭발성 환경으로 변할 수 있어 안전 위험도 증가했습니다. ​ ​

 

솔루션

고객사는 고급 진단 기능이 탑재된 Rosemount^TM 3051S 압력 트랜스미터를 설치하여 이 문제를 해결했습니다. 고급 진단 기능은 고주파 공정 모니터링이 필요한 이 화염 불안정성 감지에 매우 적합했습니다. Rosemount 3051S 압력 트랜스미터는 초당 22회 샘플링하여 공정 소음의 진폭을 측정하고, 화염 불안정성을 조기에 감지할 수 있도록 보조 변수(표준 편차)를 제공했습니다. 또한 이 트랜스미터는 가열 히터의 드래프트 압력에서 일반적으로 나타나는 저압 범위에서도 매우 정확하고 신뢰성 높은 측정을 제공합니다. HART® Tri-Loop를 활용해 표준 편차 변수를 기존 호스트 시스템으로 전달함으로써 화염 불안정성에 대한 연속적인 진단 모니터링을 구현했습니다. ​

Rosemount 3051S 압력 트랜스미터의 고급 진단 기능은 정유소에 저질소산화물 버너의 연소 정지 위험을 줄이고 예기치 못한 가열 히터 가동 중단을 방지할 수 있는 실질적인 방안을 제공했습니다. 또한 이는 가열 히터에서 폭발성 환경이 조성될 수 있는 안전 위험도 낮추었습니다.