플레어 모니터링을 위한 열화상 카메라
플레어 연소용 굴뚝은 공장에서 다양한 종류의 부산물이나, 공장 설비의 예기치 못했던 압력 초과로 안전밸브가 열릴 때 방출되는 가연성 기체 같은 폐기 가스를 연소시키는 데에 사용된다. 석유와 천연가스 유정, 정유공장, 화학제품 공장, 가스 공급용 시설, 매립지 등 플레어 연소장치는 다양한 분야에서 널리 쓰이고 있다. 대부분의 경우 굴뚝의 화염 또는 가스를 점화시키는 파일럿 불꽃 등을 모니터링하도록 엄격하게 규정하여 연소되지 않은 탄화수소가스가 대기 중으로 방출되는 것을 방지하고 있다.
자료제공 | 플리어시스템코리아(www.flir.com)
날씨나 기후 변화에 관계 없이 하루 24시간 원격 감시와 제어가 가능한 열화상 카메라는 이러한 모니터링에 가장 적합한 도구이다. 뿐만 아니라 자외선 화염검출장치, 화염 이온화 분광기, 서모커플, 광고온계 등 다른 기술과 장치에 필요한 각종 기술적·경제적 여건도 열화상 카메라에는 필요하지 않다.
FLIR 열화상 카메라의 장점
·연소 확인 기능 및 미연소 오염물질 최소화
·화염이 꺼질 경우 시각 및 청각 경보를 통하여 즉시 경보 발령
·TV 또는 PC 모니터를 통하여 원격 영상으로 감시 가능
·온도를 수치로 표시
·관계자에게 이메일과 인트라넷 연결을 통하여 즉시 통지
·이더넷을 통하여 다수의 카메라를 중앙통제실에 연결
·날씨에 관계 없이 주야간, 일년 365일 연속으로 가동
플레어 연소처리 시스템은 위험한 탄화수소 오염물질이 대기 중으로 방출되는 것을 저지하는 최종 설비로 사용되는 경우가 대부분이다. 예를 들어, 메탄가스는 인화성이 높을 뿐만 아니라 탄산가스보다 온실효과가 23배나 더 높다.
이러한 가스가 방출되는 것을 막기 위해 플레어 연소처리 시스템을 활용하는 것.
플레어 연소 굴뚝에서 연소가 꺼지면 담당자에게 즉각적으로 보고하여 다시 점화시킬 수 있도록 해야 공장 가동이 중단되는 사고를 방지할 수 있다.
이에 배출되는 가스를 점화시켜주는 파일럿 불꽃이 꺼지지 않도록 감시하고 플레어의 연소를 모니터링할 수 있는 다양한 기술과 시스템이 개발되었다. 그 종류와 성능은 다양하다. 그러나 이런 기술 중 대부분은 굴뚝 내의 연소 효율을 나타내는 매연을 최소화하는 데는 그 성능이 미흡하거나 불량하다.
원인 중 하나는 플레어 가스의 유량이 예를 들어, 연료가스의 정상적인 퍼징 때처럼 극히 작은 양부터 비상 안전밸브의 개방 또는 공장 전체의 가동 정지와 같은 대량에 이르기까지 크게 변화하기 때문이다. 굴뚝에서 연소되는 화염의 크기와 밝기, 그리고 발생하는 연기의 양도 배출되는 플레어 가스의 양에 따라 상이하다.
이에 공기나 수증기 등의 보조 기체를 플레어 가스의 흐름 속에 주입하여 연소를 촉진하고 매연의 발생을 감소시키기도 한다.
플레어 연소 모니터링용 열화상 카메라
FLIR 열화상 카메라는 플레어 연소 시 열 시그니처와 그 배경(주로 하늘·구름 등)의 차이를 구분할 수 있다. FLIR 열화상 카메라는 플레어 화염뿐 아니라 점화용 파일럿 불꽃을 감시하는 데에도 사용할 수 있다. 이때, 카메라는 외부에 설치되어야 하므로 보통은 카메라를 받침대 또는 견고한 구조물 위 방수 외함에 설치하여 날씨 등 외부 환경으로부터 보호해준다.
연소 모니터링에 열화상 카메라를 사용하면, 파장 스펙트럼 응답성과 교정을 통하여 대기 중에 있는 수증기를 투시한다. 사용자는 플레어 연소 또는 파일럿 불꽃을 뚜렷하게 볼 수 있으며 상대 온도값을 측정할 수 있다. 플레어 가스의 유량이 아주 작아서 그 화염을 맨눈으로는 보지 못하는 경우에도 FLIR 열화상 카메라로 측정한 이미지는 화염을 선명하게 보여준다.
이러한 성능은 타 제품, 이를테면 연기에 의하여 시야가 차단되는 자외선 화염검출장치로는 달성할 수 없다.
열화상 및 실화상은 아날로그 또는 디지털 데이터 형태로 중앙통제실까지 실시간 전송할 수 있다.
자동제어
FLIR A310 열화상 카메라를 활용하면 플레어 연소 화염과 연기의 시각적 감시뿐 아니라 연소가스 대 보조 가스의 비율도 조절할 수 있다.
이 비율을 적절하게 제어하면 연소상태를 개선하여 연기의 발생을 최소화할 수 있다. 연소 상태나 연기 발생에 문제가 있으면 공기나 수증기 주입량을 즉시 조절하여 자동적으로 시정한다. 뿐만 아니라 자동제어장치는 연소 촉진을 위해 주입되는 수증기의 양을 최소화하여 비용을 절감해주는 효과도 제공한다.
FLIR A310 열화상 카메라는 자동제어를 지원하기 위하여 다양한 기능을 갖추고 있다. 먼저 카메라는 자동제어에서 핵심적인 항목인 화염의 온도와 크기를 측정한다. 이 데이터를 A310 이더넷 포트를 통하여 PLC 또는 보조 가스 제어 프로그램을 구동하고 있는 PC로 전송한다. 데이터는 무선 접속 포인트, 광섬유 케이블 또는 CAT-6 이더넷 케이블 등을 통하여 전송할 수 있다.
만일 전송된 데이터가 미리 설정된 허용범위를 벗어나면 카메라는 데이터 입출력 포트를 통하여 통제실로 경보신호를 전송한다. 또한 A310 카메라는 측정치가 미리 설정된 값에 도달할 경우 이더넷을 이용하거나 이메일(SMTP) 또는 FTP 프로토콜을 통하여 PC로 수치 데이터 및 열화상을 전송하여 사후에 검토할 수 있도록 구성할 수도 있다.
