Geleceğe hazır: Gaz yakma (flare) tesislerinde ultrasonik akış ölçümleri

Dünya genelinde birçok endüstride çevre düzenlemeleri giderek daha katı hale geliyor. Ultrasonik teknoloji rafineri, kimya ve petrokimya endüstrisinde, zaten uzun yıllardır kabul görmüş ve yerleşmiş durumdadır. Şu anda ise, artan düzenleyici baskılar ve raporlama yükümlülükleri devreye giriyor.

Bu durum, zorlu koşullar altında bile güvenilir alev gazı ölçümüne ve veri kullanılabilirliğine olan ihtiyacı büyük ölçüde etkiliyor. Rafineri, kimya ve petrokimya endüstrilerine yönelik düzenlemeler halihazırda belirlenmiş olsa da, gelecekteki çevre düzenlemelerine uyum sağlamak amacıyla diğer birçok endüstride de proaktif teknik çözüm arayışı görülebilir. Özellikle raporlama söz konusu olduğunda, ultrasonik teknoloji bu alanda da diğer teknolojilere kıyasla birçok avantaj sunuyor.

Ultrasonik akış ölçümü, akışkan ölçümünde yaygın olarak kullanılan bir teknolojidir. Uygulama alanı, ticari alım-satım ölçümünden gaz yakma bacalarında akış ölçümüne veya emisyon kontrolüne kadar uzanır. Prensip olarak ultrasonik akış ölçerler, akustik bir yol üzerinde akan sıvıya paralel ve ters yöndeki geçiş süresi farkını ölçer ve bu ölçümden ortalama akış hızını hesaplar. Burada “ortalama akış hızı”, boru kesiti boyunca ortalaması alınan akış hızını ifade eder.

Gaz yakma bacalarında akış ölçümünün temel amaçlarından biri, sera gazı (GHG) emisyonlarının kesin olarak hesaplanabilmesidir. Son yıllarda sera gazı emisyonlarının doğru bir şekilde ölçülmesine çok fazla önem veriliyor. Hava kirliliğine uygulanan ücretlerde ve vergilerde sürekli olarak artış görülüyor. Dolayısıyla, doğru ve erişilebilir ölçümlere olan ihtiyaç da artıyor. Petrol, gaz, kimya ve petrokimya endüstrilerinde zorlu alev gazı koşullarıyla mücadele ederken, ölçüm teknolojisine yönelik gereksinimler büyük bir zorluk teşkil ediyor:

• 0 m/s ila 120 m/s arası gaz hızları
• Gaz hızındaki ani değişimler
• Doğal gaz, hidrojen, karbondioksit vb. içeren ve hızla değişen gaz karışımları.

En yüksek gaz hızlarında bile ölçümün kullanılabilirliğini sağlamak, alev gazı ölçüm sisteminin en önemli özelliklerinden biridir. Yenilikçi ASC teknolojisi (aktif ses korelasyonu teknolojisi), mevcut maksimum akış aralığını %30'a varan oranda genişletir. ASC, yüksek akış koşullarında oluşan uygulamaya özel gürültüyle gaz hızını ilişkilendirir. Bu durumda sensör, bir mikrofon gibi çalışır. Böylece patentli ASC teknolojisi, olası alev gazı faaliyetlerinin daha kapsamlı bir şekilde izlenmesini sağlar.

Yazılım ve firmware'in birbirine bağlanması, birçok yeni fonksiyon ve avantaj sunar: Otomatik izleme sistemi, cihaz durumuna ilişkin değerli veriler sağlar, trendleri gösterir ve ilgili değişiklikleri öne çıkarır. Uygulama hataları anında tespit edilir ve belgelenir; böylece zaman alıcı arıza giderme işlemlerine gerek kalmaz. Talep üzerine sistem kendini doğrular ve mevcut durumunu kaydeder. Bu sayede kullanıcılar, emisyon düzenlemelerine uyulduğunu kanıtlamaya yardımcı olan dokümanları kolayca oluşturabilir. – üstelik bunların tümü uzaktan ve sahaya servis teknisyeni gönderilmesine gerek kalmadan gerçekleştirilir. Bu da operasyonel riskleri ve güvenlik risklerini büyük ölçüde azaltır.

i-diagnostics™ gibi otomatik izleme sistemleri, zamana dayalı bakımdan duruma dayalı bakıma geçişi destekleyerek servis aralıklarının sayısını ve dolayısıyla bakım maliyetlerini azaltır.

Ultrasonik teknolojili alev gazı ölçüm cihazları, farklı gereksinimler içeren çeşitli uygulamalarda kullanılır; bu nedenle doğru çözümü sunabilmek için her bir zorluğun kapsamlı bir şekilde anlaşılması gerekir. Örneğin, rafineri endüstrisinde, yürürlükteki ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) düzenlemeleri, yanma bölgesinde minimum 270 BTU/scf ısıtma değerini şart koşmaktadır. Ayrıca, tüm buhar destekli alevler için net ısı değeri seyreltme parametresinin NHVdil ≥ 22 BTU/ft2 olması gerekir. Tüm bunlar gerçekleştirilirken yüksek yanma verimliliğini korunmalıdır. Bu gereksinimleri karşılamak ve ısıtma sıcaklığını gereken seviyede tutmak için, ultrasonik gaz akış ölçerler buhar beslemesini kontrol etmek amacıyla da kullanılabilir.

Yeni FLOWSIC100 Flare-XT alev gazı ölçüm cihazı, üç farklı versiyonda sunulmaktadır. Tüm versiyonlar, 1 veya 2 yollu ölçüm sistemi olarak temin edilebilir. Her iki yol konfigürasyonunda da karşılıklı hat montajı ve tek nozüllü prob sistemleri mevcuttur. Prob versiyonu, kompakt ve tek taraflı bağlantı için uygundur ve kurulum işlerini en aza indirir. 2 yollu versiyon, zorlu akış koşullarında bile yüksek ölçüm hassasiyeti sağlar ve ölçümde yedeklilik sunar. Ayrıca, cihaz geri çekme mekanizması tesis çalışırken sensörlerin kolay ve hızlı bir şekilde değiştirilmesine olanak tanır. Güçlü arayüz ünitesi, çok sayıda arayüzü sayesinde çok çeşitli sistemlere ve ağlara kolayca bağlanabilir.

Arayüz ünitesi gelen sinyalleri işler ve moleküler ağırlık, kütlesel akış ve gaz hacmi gibi parametrelerin yanı sıra standart referans değerlerini hesaplar. Sistem, FLOWgate™ yazılımı sayesinde bir kızılötesi arayüz üzerinden dizüstü bilgisayar veya tabletten kolayca çalıştırılabilir. Entegre Ethernet ve RS-485 arayüzleri, cihaz durumunun uzaktan izlenmesine olanak tanır.

Hacimsel akış, kütlesel akış veya moleküler ağırlık gibi temel parametreler ve ölçüm değeri verileri güvenilir bir şekilde işlenir, değerlendirilir ve saklanır. Bu doğrultuda, dahili bellek verilerin güvenli ve yapılandırılmış bir şekilde kalıcı olarak arşivlenmesini sağlar. Parazitsiz dijital iletişim sayesinde, arayüz ünitesi ölçüm noktasından en fazla 1.000 m uzaklıkta kurulabilir. Bu nedenle, artık yerel, basınç kapsüllü ve potansiyel olarak pahalı bir kontrol ünitesine gerek kalmaz.

Termal kütle ölçümü gibi bazı ölçüm prensiplerinin doğru çalışabilmesi için temiz gaz gereklidir. Ultrasonik teknoloji, sinyali otomatik olarak güçlendirerek sensörler üzerindeki kontaminasyon ortadan kaldırabilir. Bu durum bakım aralıklarını optimize eder, ölçüm sisteminin çalışma süresini uzatır ve işletme maliyetlerini düşürür. Ayrıca ultrasonik alev gazı ölçümü, 1:4000'e kadar ölçüm aralığında çalışabilen tek teknolojidir. 0,03 m/s ile 120 m/s arasında ölçüm hızları mümkün olduğundan, yüksek veya düşük akış koşullarına odaklanmaya gerek yoktur.

Üretim faaliyetleri sırasında hidrolik kırma uygulamaları gibi taleplere yönelik olarak Endress+Hauser, yeniden kalibrasyon gerektirmeyen, güvenilir ve dayanıklı FLOWSIC100 Flare-XT Transmiter ürününü de sunmaktadır. Sensörler, doğrudan mevcut bir akış bilgisayarına bağlanır. Bu ürün konfigürasyonunda arayüz ünitesine gerek yoktur; ayrıca basınç veya sıcaklık transmiterlerine de ihtiyaç duyulmaz.

Alev gazı akış ölçümünde her uygulama birbirinden farklıdır: Sıcaklık, basınç, gaz bileşimi, hız vb. unsurlar tamamen değişiklik gösterebilir. Bu nedenle Endress+Hauser, her ölçüm noktası için uygulamaya özel bir değerlendirme sunar ve en uygun çözümü belirler. Değerlendirmenin ardından, her ölçüm noktası için hazırlanan alev gazı uygulama değerlendirmesi bilgi föyü dünya genelinde müşterilere sunulur.