Gayla Broostin氏とGreg V. Seefeldt氏（米国、Zeeco Inc.）は、海上ターミナル施設における液体積載処理能力を向上させるために取り除かなければならない障害について概説している。
予想される海上輸送の需要は、海上ベーパーコントロールシステム（MVCS）の能力を、多くの施設で現在利用可能な能力を超えて増加させる必要がある。既存システムのアップグレード、最適化、拡張、または一時的な需要急増に対応するための携帯用MVCSの設置が必要となる可能性がある。
海上ターミナル施設における液体輸送の処理能力は、タンクから船舶への液体輸送能力だけでなく、ベーパーコントロールシステムの容量と信頼性によって決まります。MVCS の設計と運用は、満たさなければならない厳しい排気ガスと安全要件により、複雑なものになる可能性があります。これらの要求事項の変更と、原油やその他の貨物の海上輸送の需要増により、システムの設計と運用が複雑化しています（図1）。今日の運用環境では、古いターミナルや廃止されたターミナルでさえも、稼働を迫られています。多くのオーナーやオペレーターは、さまざまな、時には相反する要求を満たすために奮闘しています。では、レトロフィット、アップグレード、レンタル機器、サービスを通じて、信頼性を向上させ、現行の排出規制を満たし、MVCS の能力を高めるためのクラス最高の戦略とは何でしょうか？
システムの目的および規制要件
図1.米国メキシコ湾岸で稼働中の典型的な船舶用蒸気燃焼システム。
船舶やその他の液体炭化水素を積載する際のベーパーコントロールは、環境への配慮から生まれました。米国では、環境保護庁（EPA）と州の大気質委員会が満たすべき正確な排出要件を定め、米国沿岸警備隊（USCG）が船舶ベーパーコントロールの安全面を規制しています。2013年に大幅な改定が行われたUSCGをはじめ、ここ数年、排気ガス規制と安全規制の両方が厳しくなっている。新しい排出要件には、揮発性有機化合物（VOC）の破壊効率の向上と、燃焼装置の窒素酸化物（NOX）レベルの低減が含まれています。古い設備の再稼働や既存設備の能力アップを目指す場合、新しい規制はさまざまな機器の決定に影響を与える可能性があります。
既存システムの性能向上戦略
すべての MVCS の主要コンポーネントには、爆轟アレスタ、酸素分析器、ブロワ、および回収燃焼ユニッ トが含まれる。1980 年代に海洋ベーパーコントロールが広く導入されて以来、これらの構成機器の保守・運用のベストプラクティスや、システムの信頼性と能力を高めるための制御・運用の改善について多くのことが分かってきた（図 2）。
すべてのベーパーコントロールシステムにおける主要な安全装置は、爆轟アレスタである。しかし、残念ながら、ほとんどのシステムにおいて、メンテナンスの主要な問題でもあります。避雷器のエレメントには小さな通路がたくさんあり、ベーパーの流れを制限する微粒子を集めがちです。この微粒子は、容器や設備のベーパー配管からの錆であることがほとんどですが、ベーパーの流れから析出した化合物であることもあります。これらの装置の厳しい設計要件により、ハウジングは非常に大きく、内部の取り外しと清掃は困難で時間がかかります。アレスタの目詰まりによるダウンタイムと容量の制限を抑えるには、いくつかの方策があります。経験豊富な蒸気制御技術者による定期的な清掃と検査は、最適な対策を決定するのに役立ちます。
時間の経過とともに、通常の清掃では除去できない微粒子がアレスタエレメントの奥深くに蓄積し、圧力損失の増加や容量の制限を引き起こすことがあります。その場合、より高度な洗浄方法、またはアレスタエレメントの交換が必要になります。
その他、アレスタの目詰まりによるダウンタイムを減らすための方策として、以下のようなものがあります。
- システムドックの安全装置の上流にプレフィルターを設置し、積載中の船舶からの錆を捕捉する。
- 爆轟アレスタを2台並列に設置し、流路面積を増やすか、1台が詰まった時にオンラインで切り替えができるようにする。
- 予備エレメントやアレスタ一式の在庫があります。
各積込作業の後、天然ガス、プロパン、または窒素でベーパーヘッダーをパージすることにより、バーナーや爆轟防止器のようなシステム構成要素の目詰まりを防ぐこともできる。パージは水分を除去し、ベーパーに含まれる重い炭化水素が積み込み作業の間にベーパーヘッダー内で凝縮するのを防ぐ。
酸素分析計はシステムの能力に影響を及ぼさないが、システムの運用には必要であり、その誤作動はコストのかかるダウンタイムにつながる可能性がある。海洋ベーパーコントロール・アプリケーションは、いくつかの分析計技術をうまく利用することができ、その中には何年も前から使用されているものもあれば、最近になって登場したものもある。適切な分析計の選定は、施設の運転条件とメンテナンス能力の両方を考慮する必要があります。分析計システムは複雑であり、高度な資格を持つ担当者のみがメンテナンスと調整を行うべきである。専任の分析装置技術者のいない施設は、最小限の調整を必要とする分析装置タイプを検討するか、専門技術者が定期的に分析装置をメンテナンスすることを検討すべきである。既存の酸素分析システムの信頼性は、湿気と汚染物を除去するため、各使用後に分析装置と関連サンプルシステムを窒素でパージすることにより改善することができる。
）とバックアップブロワーを備えた典型的なベーパーブロワーのスキッド。
ほとんどのベーパーコントロールシステムでは、ドックから最終制御装置を通してベーパーを移動させるためにブロワが利用されています。ブロワーの容量と信頼性は、システムの運用に不可欠です。このため、複数のベーパーブロワーを設置することが推奨されます。ブロワを追加することで、故障が発生した場合でも、システムをフルまたは部分的に稼働させることができます。シングルブロワーのシステムには、バックアップブロワーを追加することをお勧めします。また、圧力損失が大きいためにシステム容量が制限されている場合は、ブロワの交換または増設を検討する必要があります（図3）。
不適切な圧力制御はベーパーコントロールシステムに共通する問題であり、非効率的な運転や迷惑なシャットダウンを招く。圧力制御は通常、1つまたは複数の制御ループによって実行される自動機能です。これらの圧力制御ループの適切なセットアップとチューニングは非常に重要です。また、古いシステムでは、コンポーネントの経年劣化や状態により圧力制御の問題が発生することがあり、制御システムやハードウェアのアップグレードが必要な場合があります。圧力アラームやシャットダウンが問題となる場合は、経験豊富なベーパーコントロールの専門家に相談し、システムを評価し、圧力制御を改善するための提案をしてもらうようにします。
エンリッチメントガス噴射は、ほとんどのベーパー燃焼システムで使用されています。圧力制御と同様に、エンリッチメント制御の適切な設定とチューニングは、適切なシステム運用に不可欠である。濃縮制御の適切な調整とセットアップは、濃縮プロセス、それが運転中にどのように変化するか、そしてそれが下流の機器にどのように影響するかを考慮する必要があります。不適切な濃縮制御の設定は、迷惑なシャットダウン、容量の損失、不必要な濃縮ガスの消費、燃焼装置の過剰燃焼を引き起こし、高排出ガスをもたらす可能性があります。
蒸気燃焼装置のパイロットは、システム始動時によく発生する故障のポイントです。これは、燃料フローオリフィスが詰まるか、イグナイターロッド内の水分によってスパーク点火システムがショートすることが原因であることが多い。パイロットの定期的な点検と清掃を行うことで、こうした始動時の問題を軽減することができます。また、故障したパイロットを交換できるスペアパイロットをストックしておくと、始動時の貴重な時間を節約することができます。
ベーパーコントロールシステムは荷役中にしか作動しないため、長期間使用されないことがあります。長期間使用されないと、システムの構成部品がすぐに劣化してしまう可能性があります。少なくとも月に一度は、ベーパーコントロールシステムを起動し、短時間でも稼働させることを強くお勧めします。そうすることで、ローディング作業を開始する前に、あらゆる問題を発見し対処することができます。
多くのシステムオーナーは、ベーパーコントロールを専門とする第三者のサービスを利用し、年1回または四半期ごとにシステムの予防保守を行っています。ベーパーコントロールメンテナンスの専門家は、潜在的な問題を効率的に特定し、システムのダウンタイムが発生する前に対処することができます。
アイドル状態のシステムの再委託
ベーパーコントロールシステムを休止した後に再稼働させる場合、作業範囲は、既存のコンポーネントを動作状態に戻すための改修にとどまらない場合があります。また、現行の規制を遵守するための変更も必要となる場合がある。燃焼装置への温度制御の追加、バルブ類の防火タイプへのアップグレード、圧力逃し弁の調整または交換などが、古いシステムを適合させるために一般的に必要とされる変更の一部である。休止中のシステムをオンラインに戻すための作業範囲の決定は、適用される安全およびエミッション要件に精通した担当者がサポートする必要があります。
ベーパーハンドリング能力の向上
システムのベーパー処理能力は、配管システムのサイジングと、ベーパーの流れに存在する炭化水素を回収または破壊する最終制御装置の能力の両方に依存する。この2つの要因は、システム全体の能力を向上させる努力の一環として評価されなければならない（図4）。
図4.容量と性能を向上させるために改造中の既存の蒸気燃焼装置。
既存のシステムの設計ベーパー処理能力が実際の運転で達成できない場合、システム全体の評価を行う必要がある。このような評価により、配管または部品の変更により、ベーパー流量を増加させることが可能かどうかを判断することができる。これらの変更には、爆轟アレスタをより大きな、またはより低い圧力損失のユニットと交換すること、あるいは蒸気配管のサイズを大きくすることが含まれるかもしれない。
配管またはコンポーネントの変更によって圧力損失を減少させることができない場合、ブロワ馬力の追加設置が検討されるべきである。配管システムまたはブロワー馬力の変更により、最終制御装置が設計されたものより高い蒸気流量が生じ る場合、その変更が動作にどのような影響を及ぼすかを判断するために評価されなければならない。低排出ガス蒸気制御システムは、蒸気流量の変化に対してより敏感であり、その容量と要求される排 出量レベルを維持する能力の両方が考慮されなければならないかもしれない。
ベーパー処理能力の一時的な増強が必要な場合、あるいは恒久的な設置が不可能な場合、ベーパー制御機器は短期あるいは長期のレンタルが可能である。レンタルシステムは、ドック安全装置とベーパー燃焼装置の両方を備えた完全なシステムである場合もあれば、現地に常設された装置と結合できる部分的なシステムである場合もある（図5）。
図5.Zeeco 蒸気回収装置のメンテナンス中に使用されるポータブル蒸気燃焼装置。
レンタル機器導入のための早期の計画が推奨される。これには、レンタル機器の接続を容易にするために既存のベーパーヘッダーにパイプテ ィーを追加することや、レンタル機器の使用のためにサイトを認証させることが含まれるかもしれない。例えば米国では、施設は公認の認証団体からレンタルまたは携帯用海洋ベーパーコントロール機器の使用について認証を受けなければならない。
その他考慮すべき点
この記事で詳述した機器関連の対策に加え、ベーパーコントロールシステムを操作・維持する人員の適切なトレーニングが非常に重要である。オペレーターは、運用上の要件だけでなく、適用される排出ガスと安全に関する規制要件に精通している必要がある。ベーパーコントロールシステムの調整の原因と効果を理解しているオペレーターは、システム運転を効果的に最適化し、迷惑なシャットダウンを防ぐことによってシステムの稼働時間を増やすことができる。多くのベーパーコントロールシステムメーカーとコンサルタントは、ベーパーコントロールシステムの運用と規制の側面に関するトレーニングを提供することができる。
米国では、認証機関（CE）と呼ばれる公認の第三者によるMVCSの認証が必要である。経験豊富なCEと関係を築き、オープンな対話を行うか、認証プロセスを理解し促進するベーパーコントロール会社と協力することで、認証問題による遅延を防ぐことができます。
結論
船舶用ベーパーコントロールには、性能を最適化し、安全に運用し、刻々と変化する規制に対応するために、効果的に管理しなければならないいくつかのユニークな課題があります。
ベーパーコントロールの目標は、荷役作業で発生するベーパーを安全かつ効率的に回収し、大気中に放出される汚染物質を最小限に抑えることである。この記事の戦略を実行することは、現在のオペレーションを改善しようとするオーナーやオペレーター、以前に休止していたオペレーションを再稼働させようとするオーナーやオペレーター、既存のオペレーションに新しい能力を追加しようとするオペレーターを支援することになる。
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