(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強風および他の過酷な天候状態で安定しており、フレアスタックの開口端部から排出される可燃性流体を点火するために連続的に動作するフレアパイロットであって、
混合気入口パイプと、
前記混合気入口パイプに接続された混合気排出ノズルと、
前記混合気排出ノズルまたは前記混合気入口パイプに取り付けられた下端部を有するウインドシールドとを備え、前記混合気排出ノズルから排出される混合気が、ウインドシールドの内部に流入し、前記ウインドシールドが、前記フレアスタックの前記開口端部に面する前記ウインドシールドの前部に配置されている直立壁部を含む開口上端部を有し、
前記フレアパイロットは、さらに、
前記直立壁部に対して実質的に直角を成して配置され前記ウインドシールドの対向する各側面に、前記ウインドシールドの内部への風の流入を可能にする少なくとも１つの開口と、
前記ウインドシールドの前記対向する各側面に取り付けられ、前記開口の実質的に周囲に配置される、外側に延びるウインドキャッチングバッフルとを備えるフレアパイロット。
【請求項２】
前記ウインドシールドに取り付けられた前記混合気排出ノズルから排出される前記混合気を点火するための手段を更に備えている、請求項１に記載のフレアパイロット。
【請求項３】
前記ウインドシールドに取り付けられ、前記ウインドシールド内の火炎の存在の有無を検出するための手段を更に備えている、請求項１に記載のフレアパイロット。
【請求項４】
前記ウインドシールドの前記開口上端部の前記直立壁部に、前記ウインドシールドの前記開口上端部の内側から前記ウインドシールドの外側に向かって雨および風を排出するための少なくとも１つの開口を更に備えている、請求項１に記載のフレアパイロット。
【請求項５】
前記ウインドシールドの前記開口上端部の前記直立壁部に、前記ウインドシールドの前記開口上端部の内側から前記ウインドシールドの外側に向かって雨および風を排出するための複数の開口を更に備えている、請求項１に記載のフレアパイロット。
【請求項６】
前記ウインドシールドが略円筒形状を成している、請求項１に記載のフレアパイロット。
【請求項７】
前記ウインドシールド内に配置され、前記混合気排出ノズルに取り付けられ前記混合気排出ノズルを取り囲む多孔火炎スタビライザを更に備えている、請求項１に記載のフレアパイロット。
【請求項８】
前記ウインドキャッチングバッフルが逆Ｕ字形状を成している、請求項１に記載のフレアパイロット。
【請求項９】
前記各ウインドキャッチングバッフルは、前記ウインドシールドの複数の開口を実質的に取り囲むように配置されている、請求項１に記載のフレアパイロット。
【請求項１０】
各バッフル内の前記ウインドシールドの前記複数の開口は、前記開口を通じて流れる風が、前記ウインドシールドの下端部に向かって下方に流れるように方向付けられている、請求項９に記載のフレアパイロット。
【請求項１１】
前記ウインドシールド内で前記混合気を点火する前記手段は、火炎フロント点火装置である、請求項２に記載のフレアパイロット。
【請求項１２】
前記ウインドシールド内の火炎の存在の有無を検出するための前記手段は、音響火炎検出装置である、請求項３に記載のフレアパイロット。
【請求項１３】
火炎点火および検出装置を備え、該火炎点火および検出装置は、前記ウインドシールドに取り付けられて、前記ウインドシールドの内部に連通する端部と所定の長さとを有するパイプを備え、前記パイプを通じて点火火炎が伝搬し、前記ウインドシールド内の前記混合気を点火することができ、前記ウインドシールド内の火炎によって生じる音が、前記パイプによって前記火炎パイロットから離れた場所に伝えられ、さらに、火炎点火および検出装置は、前記パイプを通じて伝搬する点火火炎を形成するために、前記離れた場所で前記パイプに接続される点火火炎フロント発生器と、前記パイプによって伝えられる音を検出して前記音を示す電気信号を形成するために、前記離れた場所で前記パイプに接続される音検出器と、前記電気信号を受信し且つ受信信号に応答して前記火炎の存在の有無を知らせる電子手段とを更に備えている、請求項１に記載のフレアパイロット。
【請求項１４】
前記ウインドシールドは、前記混合気が点火された時に、圧力を逃がす少なくとも１つの開口を有している、請求項２に記載のフレアパイロット。
【請求項１５】
前記ウインドシールドは、前記混合気が点火された時に、圧力を逃がす複数の開口を有している、請求項２に記載のフレアパイロット。
【請求項１６】
強風および他の過酷な天候状態で安定しており、フレアスタックの開口端部から排出される可燃性流体を点火するために連続的に動作するフレアパイロットであって、
混合気入口パイプと、
前記混合気入口パイプに接続された混合気排出ノズルと、
前記混合気排出ノズルまたは前記混合気入口パイプに取り付けられた下端部を有するウインドシールドとを備え、前記混合気排出ノズルから排出される混合気が、ウインドシールドの内部に流入し、前記ウインドシールドは、開口上端部を有するとともに、前記フレアスタックの前記開口端部に面するウインドシールドの前部に配置された前記開口上端部の直立壁部を有し、前記直立壁部は、前記ウインドシールドの前記開口上端部の内部から前記ウインドシールドの外部に向かって雨および風を排出するための、下方に方向付けられた複数の開口を含み、前記フレアパイロットは、さらに、
前記直立壁部に対して実質的に直角を成して配置される前記ウインドシールドの対向する各側面に設けられ、前記ウインドシールドの内部への風の流入を可能にする複数の開口と、
前記ウインドシールドの前記対向する側面に取り付けられ、外側へ延びる一対のウインドキャッチングバッフルとを備え、前記各ウインドキャッチングバッフルが、前記ウインドシールドの前記複数の開口の一つを実質的に取り囲むように配置されるフレアパイロット。
【請求項１７】
前記ウインドシールド内に配置され、前記混合気排出ノズルに取り付けられて前記混合気排出ノズルを取り囲む、多孔火炎スタビライザと、
前記ウインドシールドに取り付けられた火炎点火および検出装置と、
を更に備えている、請求項１６に記載のフレアパイロット。
【請求項１８】
前記ウインドシールドは、前記ウインドシールドの前記開口上端部の内側から前記ウインドシールドの外側に向かって雨および風を排出するための、前記ウインドシールドの前記直立壁部の下側で下方に方向付けられた複数の開口を更に備えている、請求項１６に記載のフレアパイロット。
【請求項１９】
前記ウインドシールドが略円筒形状を成している、請求項１６に記載のフレアパイロット。
【請求項２０】
前記内側多孔火炎スタビライザが略円筒形状を成している、請求項１６に記載のフレアパイロット。
【請求項２１】
前記ウインドキャッチングバッフルが逆Ｕ字形状を成している、請求項１６に記載のフレアパイロット。
【請求項２２】
各バッフル内の前記複数の開口は、前記開口を通じて流れる風が、前記ウインドシールドの下端部に向かって下方に流れるように方向付けられている、請求項１６に記載のフレアパイロット。
【請求項２３】
前記火炎点火および検出装置は、前記ウインドシールドに取り付けられ、前記ウインドシールドの内部に連通する端部と所定の長さとを有するパイプを備え、前記パイプを通じて点火火炎が伝搬して、前記ウインドシールド内の前記混合気を点火することができ、前記ウインドシールド内の火炎によって生じる音が、前記パイプによって前記フレアパイロットから離れた場所に伝えられ、さらに、火炎点火および検出装置は、前記パイプを通じて伝搬する点火火炎を形成するために、前記離れた場所で前記パイプに接続される点火火炎フロント発生器と、前記パイプによって伝えられる音を検出して前記音を示す電気信号を形成するために、前記離れた場所で前記パイプに接続される音検出器と、前記電気信号を受信し且つ受信信号に応答して前記火炎の存在の有無を知らせる電子手段とを備えている、請求項１６に記載のフレアパイロット。
【請求項２４】
強風、雨、および他の過酷な天候下で、フレアスタックの開口端部から排出される可燃性流体を点火するための方法であって、
（ａ）毎時１６０マイル（約７２メートル）／時までの風速下、且つ２インチ（約５１ｍｍ）／時までの雨量下で点火し続ける少なくとも１つのフレアパイロットを、フレアスタックの開口端部に取り付け、フレアパイロットは、混合気入口パイプと、前記混合気入口パイプに接続された混合気排出ノズルと、前記混合気排出ノズルまたは前記混合気入口管路に取り付けられる下端部を有するウインドシールドとを有し、前記混合気排出ノズルから排出される混合気が、前記ウインドシールドの内部に流入し、前記ウインドシールドは、開口上端部と、前記フレアスタックの前記開口端部に面する前記開口上端の直立壁部と、直立壁部に対して実質的に直角を成して位置する対向する各側面に設けられ、ウインドシールドの内部への風の流入を可能にする少なくとも１つの開口とを有するステップと、
（ｂ）前記フレアパイロットを連続的に動作させて、フレアスタックの開口端部から排出される可燃性流体を点火するステップと、
を備えている方法。
【請求項２５】
前記フレアパイロットは、前記ウインドシールドの前記対向する各側面に取り付けられ、前記開口の実質的に周囲に配置される、外側へ延びるウインドキャッチングバッフルを更に備えている、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強風および他の過酷な天候状態で安定している、改良されたフレアパイロット（ｆｌａｒｅ  ｐｉｌｏｔ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで、可燃性廃棄物流体ストリームを燃焼するための様々な装置が、開発され使用されてきた。このような装置は、しばしば、フレアスタック（ｆｌａｒｅ  ｓｔａｃｋ）と称される。フレアスタックは、一般に、製造工場、精錬工場、および処理工場に設置され、排気中、操業停止中、アプセット中、および／または非常時において送られてくる、可燃性廃棄物または他の可燃性ストリームを処理する。フレアスタックは、一般に、連続的に動作するパイロット（しばしばパイロット灯と称される）と、フレアスタックの高設された開口排出端部にしばしば配置される火炎検出装置（ｆｌａｍｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｐｐａｒａｔｕｓ）とを有している。
【０００３】
従来において使用されたフレアパイロットは、通常の天候状態下で問題なく動作してきたが、強風および他の過酷な天候状態においては、燃えている廃棄物または他の流体の燃焼、およびフレアパイロットの火が消えてしまい、廃棄物または他の流体が、燃焼されることなく大気へ直接に排出されてしまう場合があった。燃焼されなかった廃棄物または他の流体は、大気を汚染し、植物、動物、および人間の生活にとって有害となる可能性がある。
【０００４】
ハリケーン、台風、および他の類似の天候状態等におけるような過酷な天候条件下で、フレアパイロットを連続的に動作させて点火し続け、フレアスタックから排出される可燃性流体に点火するために、フレアパイロットは、毎時１２５マイル（約５６メートル／秒）以上の風速下、且つ毎時２インチ（約５１ｍｍ／時）以上の雨量下で、点火し続けなければならない。さらに、フレアパイロットの燃料としてしばしば使用されるガスは、一般に、天然ガス、プロパンガス、あるいは水素を含むことがある炭化水素ガスとの混合気から成る。燃料として水素を含むガスを使用するフレアパイロットは、水素の存在に起因するフラッシュバックを生じさせることなく、ガスを燃焼することができなければならない。
【０００５】
したがって、強風および他の過酷な天候状態で点火し続ける、超安定な改良されたフレアパイロットが必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述した要件を満たし、従来技術の欠点を解消する、連続的に動作する改良されたフレアパイロットを提供する。本発明の連続的に動作するフレアパイロットは、天然ガスやプロパンガスを燃料として使用して、約４ｐｓｉｇ（約２８ｋＰ）から約４５ｐｓｉｇ（約３１０ｋＰ）の燃焼圧範囲で、毎時１６０マイル（約７２メートル／秒）以上の風速で、且つ毎時２インチ（約５１ｍｍ／時）以上の雨量を含む、強風および他の過酷な天候条件下で、安定している。さらに、このフレアパイロットは、毎時１６０マイル（約７２メートル／秒）以上の強風下で、最大４０％の水素を含む燃料を燃焼させる際、フラッシュバックを生じることなく、点火し続ける。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の連続的に動作するフレアパイロットは、基本的に、混合気入口パイプに接続された混合気排出ノズルを備えている。部分的に閉じられ或は開かれた下端部を有するウインドシールドは、混合気排出ノズルまたは混合気入口パイプに密閉状態で取り付けられている。これにより、混合気排出ノズルから排出される混合気は、ウインドシールドの内部に流入する。ウインドシールドは開口上端部を有しており、開口上端部には、フレアスタックの開口端部に面するウインドシールドの前部に、直立壁部が配置されている。フレアパイロットのウインドシールド内からの点火火炎は、フレアスタックから排出される可燃性流体に隣接するウインドシールドの開口上端部を通じて排出される。ウインドシールドは、直立壁部に対して実質的に直角を成して配置されるウインドシールドの対向する各側面に、ウインドシールドの内部への風の流入を可能にする少なくとも１つの開口を更に有している。混合気排出ノズルによってウインドシールド内に排出される混合気を点火するための手段、およびウインドシールド内の火炎の存在の有無を検出するための手段は、ウインドシールドまたは混合気排出ノズルに対して選択的に接続することができる。
【０００８】
好ましい実施形態において、ウインドシールド、およびウインドシールドの開口上端部の直立壁部は、ウインドシールドの後部から前部に向かって吹く時の雨や風を排出するための、下方に方向付けられた複数の開口をウインドシールドに有している。また、ウインドシールドは、直立壁部に対して実質的に直角を成して位置するウインドシールドの対向する各側面に、ウインドシールドの内部への風の流入を可能にする複数の開口を有している。また、ウインドシールドの側面に設けられた複数の開口の周囲には、ウインドキャッチングバッフル（ｗｉｎｄｃａｔｃｈｉｎｇ  ｂａｆｆｌｅ）が配置されている。これらの複数の開口は、これらを通じて流れる風が、ウインドシールドの内側下端部に向かって下方に流れるように方向付けられている。また、フレアパイロットは、ウインドシールド内に配置され、混合気排出ノズルに取り付けられて混合気排出ノズルを取り囲む、多孔火炎スタビライザを有していることが好ましい。最後に、ウインドシールド内で混合気を点火するための手段、およびウインドシールド内の火炎の存在の有無を検出するための手段は、フレアパイロットの構成部品として含まれる場合、火炎フロント点火装置、および音響火炎検出装置であることが好ましい。
【０００９】
したがって、本発明の一般的な目的は、強風および他の過酷な天候状態で安定しており、フレアスタックの開口端部から排出される可燃性流体に点火するために連続的に動作する改良されたフレアパイロットを提供することである。
【００１０】
本発明の他の別の目的、特徴、および利点は、添付図面を参照しながら以下の好ましい実施形態の説明を読めば、当業者にとって容易に明らかとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図面、特に図１および図２を参照すると、本発明の改良されたフレアパイロットを有するフレアスタックが、参照符号１０で全般的に示されている。フレアスタック１０は、複数のボルト１５によりフランジ継手１６で互いに締結される、フレア１２とスタック１４とを有している。フレアスタックの高さは、様々な要因によって変わるが、製造工場、精錬工場、および処理工場で使用される殆どのフレアスタックは、約２０フィート（約６．１ｍ）から約６００フィート（約１８０ｍ）の高さ範囲にある。スタック１４の底端部は、地面の高さにあるベースプレート１８によって閉塞されている。また、廃棄物あるいは他の可燃性流体のための１つまたは複数の入口パイプ２０は、地面の高さ或はその近傍に位置しており、スタック１４に接続されている。前述したように、殆どのフレアスタックは、排気中、操業停止中、アプセット中、および／または非常時において、送られてくる可燃性廃棄物または炭化水素ストリーム等の他の可燃性流体ストリームの処理要求に応じて動作するが、フレアスタックは、常に、可燃性ストリームを受けて連続的に燃焼できなければならない。
【００１２】
フレア１２（フレアチップと称する場合もある）は、フレア１２の上開口排出端部２４に隣接してフレア１２に取り付けられた円筒状の多孔ウィンドデフレクタ２２と、上開口排出端部２４に隣接して位置する少なくとも１つのフレアパイロット２６とを有することができる。前述したように、フレアパイロット２６は、通常、連続的に動作して、フレアスタック１０に向かって断続的に流れる可燃性流体に点火するための連続的な火炎を形成する。
【００１３】
後述するように、本発明のフレアパイロット２６は、混合気入口パイプ２８に接続されている。混合気入口パイプ２８は、フレアスタック１０の上端にあるフレアパイロット２６から、燃料−空気混合器３２に向かって延びており、複数のブラケット３０によってフレアスタック１０に取り付けられている。燃料−空気混合器３２は、ベンチュリ形の燃料−空気混合器であり、都合の良い箇所で、パイプ２８に接続されている。燃料−空気混合器３２は、強風等に起因する動作障害を防止する、ウインドシールド３３（概略的に図示されている）または他の類似の手段を有していることが好ましい。燃料−空気混合器３２は、燃料ガス供給パイプ２９により、天然ガス、プロパンガス、精製ガス等の可燃性ガスから成るガス源に接続されている。良く理解されている通り、燃料ガスは、混合器３２を通じて流れる際に、吸い込まれる大気と混合される。そして、混合器によって形成された混合気は、パイプ２８を通じてフレアパイロット２６へと流れ、後で詳細に説明するように、フレアパイロット２６内およびその近傍で燃焼される。
【００１４】
使用時、パイプ２８および３４は、フレアパイロット２６から地面の高さ位置もしくはその近傍の位置へと延びるように設けられる。図示のように、パイプ３４は、複数のブラケット３５によってパイプ２８に取り付けられており、フレアパイロット２６に接続されたパイプ８２にその上端部が接続されている。パイプ３４の下端部は、点火火炎フロント発生器３６に接続されている。また、点火火炎発生器３６とフレアパイロット２６との間にあるパイプ３４の部位には、地面の高さの近傍で、火炎検出器アセンブリ３８が接続されている。
【００１５】
パイプ２８によって可燃性混合気をパイロットバーナ２６に流し、その後、点火火炎フロント発生器３６を動作させて、パイプ３４および８２を通じてパイロットバーナ２６へと伝搬される火炎を形成することにより、フレアパイロット２６が点火される。点火火炎が、パイプ８２を出ると、フレアパイロット２６内に排出された混合気が点火火炎によって点火される。パイロットバーナ２６が点火された後、点火火炎フロント発生器３６が停止される。
【００１６】
フレアパイロット２６の火炎によって形成される音は、パイプ３４により、パイプ３４に接続された火炎検出器アセンブリ３８に伝えられる。火炎検出器アセンブリ３８は、フレアパイロット２６から離れた位置から、パイプ３４によって伝えられる火炎を示す音のレベルの存在の有無を検出することにより、パイロット２６中における火炎の存在の有無を連続的且つ間接的に検出する。パイロット２６の火炎が、何らかの理由で消えてしまっている場合、パイロット２６を直ちに再点火できるように、火炎検出器アセンブリ３８は、光および／または警報音等の警告を発する。当業者であれば分かるように、点火火炎フロント発生器３６は、火炎検出器アセンブリ３８に電気的に接続することができる。これにより、パイロット２６に火炎が存在していないことを火炎検出器アセンブリ３８が検出する度に、点火火炎フロント発生器３６が、自動的に動作してパイロット２６を再点火する。
【００１７】
図３から図７を参照すると、フレアパイロット２６、およびパイプ２８、８２、３４の上端部が詳細に示されている。フレアパイロット２６は、溶接やネジ接続などによって、混合気入口パイプ２８に接続された混合気排出ノズル４０（ガスチップと称する場合がある）を備えている。燃料−空気混合器３２によって形成される混合気は、混合気入口パイプ２８を通じて混合気排出ノズル４０に流入し、ここから、混合気は、ノズル４０の複数のオリフィス４２により排出される。混合気排出ノズル４０には多孔火炎スタビライザ（保炎器）４４が取り付けられており、この火炎スタビライザ４４は、混合気排出ノズル４０の上側へと延びている。また、火炎スタビライザ４４は、円筒状を成していることが好ましく、離間する複数の孔すなわち開口４６を有している。この火炎スタビライザ４４により、ノズル４０のオリフィス４２により排出された混合気は、火炎スタビライザ内およびその周囲を循環し、これにより、混合気が火炎スタビライザ４４内で燃焼し始め、火炎スタビライザ４４内で形成されて火炎スタビライザ４４の上側に存在する火炎は、フレアパイロット２６内で圧力が変動している間、安定した状態を保持する。
【００１８】
また、ノズル４０、混合気入口パイプ２８、あるいはパイプ８２には、参照符号４８で全般的に示されたウインドシールドが取り付けられている。ウインドシールド４８は、一部が閉じられ或は開かれた下端部５０を有している。図示された実施形態において、ウインドシールドの下端部５０は、部分的に閉じられている。すなわち、ウインドシールドの底部には、複数の開口５２を有する環状プレート５１が設けられている。火炎スタビライザ４４の下側の側面には、複数のドレン口５４が設けられている。ウインドシールド４８は、円筒状を成していることが好ましく、開口上端部５６を有している。
【００１９】
図１、２、３、４、および６ａに明確に示されるように、ウインドシールド４８の開口上端部５６の実質的に垂直に立設された壁部５８は、フレアスタック１０の開口排出端部２４に面して、ウインドシールド４８の前方に配置されている。ウインドシールド４８からの点火火炎は、ウインドシールド４８の開口上端部５６を通じて、フレアスタック１０から排出される可燃性流体の近傍へと排出される。図４に示されるように、ウインドシールド４８及びその壁部５８には、その場所に形成された、離間する下方向を向いた少なくとも１つの開口６０が形成されていることが好ましい。開口６０は、ウインドシールド４８内に実質的な背圧を形成することなく、ウインドシールド４８の後側から前側に向かって吹く風や雨の一部を、ウインドシールド４８から流出させることができる機能を有している。また、図３、４、および６ａに示されるように、ウインドシールド４８の前方であって、ウインドシールド４８の直立壁部５８の下方には、下方向を向いた別の開口６２が形成されることができる。
【００２０】
図６ｂを参照すると、ウインドシールド４８の変形形態例が示されている。すなわち、ウインドシールド４８の直立壁部５８を実質的に垂直ではなく、ウインドシールド４８の他の部位と同じ角度で壁部５８を傾斜させている。図６ａに示される実施形態または図６ｂに示され実施形態のいずれか一方を、使用することができるが、図６ｂに示される実施形態によれば、製造コストを僅かながら低減できる。
【００２１】
図３および図５に明確に示されるように、ウインドシールド４８の前記直立壁部５８に対して実質的に直角に配置される、ウインドシールド４８の対向する各側面に、ウインドシールド４８の内部に風を流入させることができる少なくとも１つの開口が設けられていることが好ましい。また、そのような開口は、複数設けられていることが更に好ましい。すなわち、ウインドシールド４８の一方側の側面には、１つまたは複数の開口６８が設けられ、また、ウインドシールド４８の反対側の側面には、１つまたは複数の開口７０が設けられている。また、ウインドシールド４８は、ウインドシールド４８の対向する側面に取り付けられ、外側に延びる一対のウインドキャッチングバッフル６４、６６を有していることが好ましい。各バッフル６４、６６は、１つまたは複数の開口６８、７０のそれぞれの周囲にほぼ配置されている。さらに後述するように、バッフル６４、６６、および／または開口６８、７０が存在しなければ、フレアパイロット２６の一方側から他方側へと吹く風によって、ウインドシールド４８内に吸引作用すなわち真空が形成されてしまう。これに対し、バッフル６４、６６、および／または開口６８、７０が存在すると、風の一部は、これらによって捕獲され、開口６８、７０を通じてウインドシールド４８の内部に流入する。これにより、吸引作用を相殺して、ウインドシールド４８内で圧力を等しくすることができる。図５に示されるように、開口６８、７０は、開口を通じて流れる捕らえられた風が、ウインドシールド４８の下端部５０に向かって流れるように配置されていることが好ましい。
【００２２】
図１および図２を再び参照すると、使用時には、前述した如く、パイプ８２の上端部がフレアパイロット２６に接続される。パイプ３４の下端部は、ウインドシールド４８内に排出される混合気に点火するための装置、およびウインドシールド４８内の火炎の存在の有無を検出するための装置、すなわち、点火火炎フロント発生器３６、および火炎検出器アセンブリ３８に接続される。図５および図７に明確に示されるように、パイプ８２の上端部は、ウインドシールド４８の側面に設けられた細長い溝７４に密閉状態で接続される。
【００２３】
ここで、分かるように、点火火炎フロント発生器３６からパイプ３４、８２を通じて伝搬される点火火炎は、溝７４によってウインドシールド４８の内部に入り、ノズル４０を通じて火炎スタビライザ４４内およびウインドシールド４８内に排出された混合気を点火する。また、ウインドシールド４８の内部から発せられ、火炎によって形成される音のレベルの存在の有無は、パイプ８２、３４によって、火炎検出器アセンブリ３８に伝えられる。ノズル４０によって排出される混合気が、溝７４を通じて伝搬される点火火炎によって点火される時に形成される圧力を逃がすため、ウインドシールド４８には、溝７４に隣接する位置に、離間する複数の開口７８が選択的に設けられる。
【００２４】
フレアパイロット２６の動作時には、ガス源からの加圧された燃料ガスが、パイプ２９によって燃料−空気混合器３２に送られ、この混合器３２内で、大気が燃料ガスと混合される。これによって形成された混合気は、管路２８および混合気排出ノズル４０のオリフィス４２を通じて、火炎スタビライザ４４およびウインドシールド４８の内部に流入する。使用時、点火火炎フロント発生器３６が動作されて、点火火炎が形成される。形成された点火火炎は、パイプ３４、８２、およびフレアパイロット２６のウインドシールド４８の溝７４を通じて伝搬され、これにより、火炎スタビライザ４４内およびウインドシールド４８内に流入する混合気が点火される。ウインドシールド４８内のフレアパイロット２６によって形成された点火火炎は、ウインドシールド４８の開口端部５６を通じて延び、フレアスタック１０の開口排出端部２４から流出する可燃性流体ストリームを点火する。
【００２５】
強風時、すなわち、毎時１２５マイル（約５６メートル／秒）を超える速度の風が、従来のフレアパイロットに接触すると、フレアパイロットの火炎を消すような２つの事態の一方が生じ得ることが分かった。すなわち、強風は、混合気中への空気の混入を増大させて、混合気を引火範囲から外す吸引作用（ｓｕｃｔｉｏｎ  ｅｆｆｅｃｔ）を生み出し、パイロットの火炎を消す。あるいは、風は、正圧すなわち押圧作用（ｐｕｓｈｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ）をフレアパイロットの混合気ノズルに生み出し、混合気の流れを遅らせ、停止させ、または逆流させて、パイロットの火炎を消す。図２を参照すると、押圧作用は、矢印８０で示される方向、すなわちフレアパイロット２６の前方に向かう真正面の方向から、強風が従来のフレアパイロットと接触する時に生じる。吸引作用は、側方から、すなわち矢印８２または矢印８４で示される方向から、あるいは、僅かな程度で後方から、すなわち、矢印８６で示される方向から、強風が従来のフレアパイロットと接触する時に生じる。
【００２６】
本発明のフレアパイロットは、前述した押圧作用および吸引作用に関連する、強風による火炎消失の問題を解決する。すなわち、強風による押圧作用は、開口上端部５６を有するウインドシールド４８を設け、ウインドシールド４８の前方に直立壁部５８を配置させて成る、本発明のフレアパイロットによって排除される。矢印８０で示される方向からフレアスタック１０の開放排出端部２４を越えて流れる強風は、フレアスタック１０の下流側の風によって形成される低圧領域に部分的に起因して、下向きのモーメントを大きくする。下向きに流れる風は、今まで使用された従来のフレアパイロットに流入し、押圧作用を引き起こす。これは、開口５６の前部を遮蔽し、且つウインドシールド４８内への風の流入を防止し或は部分的に防止する、直立壁部５８を有する本発明のフレアパイロット２６と対照的である。壁部５８が開口６０を有しているが、開口６０は、壁部の内側から外側に向かって下向きに傾斜する角度で方向付けられていることが好ましい。これにより、風が、逆方向からウインドシールド４８に流入することを効果的に防止できる。したがって、本発明のフレアパイロット２６においては、毎時１６０マイル（約７２メートル／秒）の風速の風が矢印８０の方向から吹いたとしても、フレアパイロットの火炎を消すような度合いの押圧作用は生じない。
【００２７】
矢印８２または矢印８４で示される側方から強風が、フレアパイロット２６に接触すると、フレアスタック１０の開口端部に面するウインドシールドの前部に対して実質的に直角を成す、ウインドシールド４８の対向する側面に配置される入口孔すなわち開口６８、７０により、吸引作用が完全に或は部分的に防止される。使用時、Ｕ字状のウインドバッフル６４、６６は、開口６８、７０によって、ウインドシールド４８の内部に流入する更なる風を捕らえる。この風の流れが、吸引作用を防止あるいは低減し、これにより、フレアパイロット２６には、フレアパイロットの火炎を消すような度合いの吸引作用は生じない。
【００２８】
当業者であれば分かるように、風向きが、矢印８０、８２、８４、および８６で示される方向である場合、前述したように、壁部５８と、前述したように機能するウインドシールド４８の様々な開口との組み合わせによって、生み出されるどのような吸引作用または押圧作用も排除される。
【００２９】
フレアスタックの開口端部に隣接して位置する１つまたは複数の連続的に動作するフレアパイロットを用いて、フレアスタックの開口端部から排出される可燃性流体に点火することは、従来技術において知られている。従来において使用されたフレアパイロットは、混合気入口パイプと、混合気入口パイプに接続された混合気排出ノズルと、開口上端部、および混合気排出ノズルや混合気入口パイプ等に取り付けられた下端部を有するウインドシールドとを備えていた。強風、雨、および他の過酷な天候においては、従来使用されたフレアパイロットおよび燃焼される可燃性流体の火が消えてしまい、燃焼されるべき廃棄物や他の流体が、燃焼されることなく大気へ直接に排出されてしまう場合があった。
【００３０】
本発明の方法によれば、風速が非常に高く且つ雨量が非常に多い場合でも点火し続ける改良されたフレアパイロットが使用される。すなわち、本発明の方法は、フレアスタックの開口端部に面するウインドシールドの前部に位置する直立壁部を、従来使用された前述のフレアパイロットに設けるステップ、および／または直立壁部に対して実質的に直角を成すウインドシールドの対向する各側面に、ウインドシールド内への風の流入を可能にする、外側に延びるウインドキャッチングバッフルを伴って或は伴うことなく、少なくとも１つの開口を設けるステップを有している。
【００３１】
強風、雨、および他の過酷な天候下で、フレアスタックの開口端部から排出される可燃性流体に点火するための本発明の他の方法は、（ａ）毎時１６０マイル（約７２メートル／秒）以上の風速下、且つ毎時２インチ（約５１ｍｍ／時）以上の雨量下で、点火し続ける少なくとも１つのフレアパイロットを、フレアスタックの開口端部に取り付けるステップであって、フレアパイロットは、混合気入口パイプに接続された混合気排出ノズルと、混合気排出ノズルまたは混合気入口管路に取り付けられる下端部を有するウインドシールドとを備え、これによって、混合気排出ノズルから排出される混合気がウインドシールドの内部に流入し、ウインドシールドは、開口上端部、フレアスタックの開口端部に面する開口上端部の直立壁部、および／またはウインドシールドの内部への風の流入を可能にするための、直立壁部に対して実質的に直角を成して位置する対向する各側面に設けられた少なくとも１つの開口を有するステップと、（ｂ）フレアパイロットを連続的に動作させて、フレアスタックの開口端部から排出される可燃性流体に連続的に点火するステップとを備えている。
【００３２】
本発明のフレアパイロット装置、フレアパイロット装置の動作、および本発明の方法を更に説明するため、以下の例を与える。
【００３３】
例
従来のフレアパイロット、および本発明のフレアパイロットの両方を試験装置内に設置し、大型のブロワを用いて風を生み出す。これらのフレアパイロットを動作させて点火火炎を形成するとともに、毎時１６０マイル（約７２メートル／秒）以上の風速の風をブロワによって生み出し、この風を、図２に示される矢印８０、８２、８４、および８６の方向からそれぞれ、動作中のフレアパイロットに接触させた。従来のフレアパイロットに関しては、矢印８０で示される方向から従来のフレアパイロットに風が接触した時に、最も大きな押圧作用が生みだされ、また、矢印８２、または８４で示される方向から従来のフレアパイロットに風が接触した時に、最も大きな吸引作用が生み出されることが分かった。風に加え、動作中のフレアパイロットには、最大毎時６０インチ（約１５０ｃｍ／時）までの割合で擬似的な雨を接触させた。試験中、プロパンガス、天然ガス、および最大４０％で水素を含有する天然ガスといった様々な燃料を使用した。天然ガスとプロパンの燃料は、４ｐｓｉｇ（約２８ｋＰ）から３０ｐｓｉｇ（約２０７ｋＰ）の圧力で使用した。また、水素と混合された天然ガスは、１２ｐｓｉｇ（約８３ｋＰ）から１５ｐｓｉｇ（約１０３ｋＰ）の圧力で使用した。
【００３４】
試験結果によれば、従来のフレアパイロットでは、比較的低い風速および擬似的な雨で、急速に火が消失することが分かった。一方、本発明のフレアパイロットでは、前述した様々な燃料の全てを使用して、フレアパイロットの周囲の全ての位置で、毎時２インチ（約５０ｍｍ／時）以上の割合の雨に晒しても晒さなくても、毎時１６０マイル（約７２メートル／秒）の風速の風に接触させても、点火し続けた。
【００３５】
このように、本発明は、目的を達成して、本発明の本来の目的の他に、前述した結果および利点を良好に得るように構成されている。当業者によって数多くの変更を成すことができるが、そのような変更は、クレームによって規定される本発明の精神の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフレアパイロットを有するフレアスタックの側面図である。
【図２】図１の２−２線に沿う平面図である。
【図３】本発明のフレアパイロットの側面図である。
【図４】図３の４−４線に沿う部分側断面図である。
【図５】図３の５−５線に沿う断面図である。
【図６ａ】図４の６−６線に沿う断面図である。
【図６ｂ】本発明のウインドシールドの他の実施形態を示す、図６ａに相当する断面図である。
【図７】図４の７−７線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１０  フレアスタック
１２  フレア
１４  スタック
１５  ボルト
１６  フランジ継手
１８  ベースプレート
２０、２８、８２、３４  入口パイプ
２２  多孔ウィンドデフレクタ
２４  開口排出端部
２６  フレアパイロット
２９  燃料ガス供給パイプ
３０  ブラケット
３２  燃料−空気混合器
３３、４８  ウインドシールド
３６  点火火炎フロント発生器
３８  火炎検出器アセンブリ
４０  混合気排出ノズル
４２  オリフィス
４４  多孔火炎スタビライザ
４６、５２、６０、６２、６８、７０、７８  開口
５０  下端部
５１  環状プレート
５４  ドレン口
５６  開口上端部
５８  直立壁部
６４、６６  ウインドキャッチングバッフル
７４  溝
８０、８２、８４、８６  矢印
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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