플레어시스템의 역화방지설비 설치

1. 정의

- 액체 밀봉드럼(Liquid seal drum): 플레어스택의 화염이 플레어시스템으로 거꾸로 전파되는 것을 방지하거나 플레어 헤어뎅 약간의 진공이 형성되는 경우 플레어슽택으로부터 공기가 빨려 들어가는것을 방지하기 위한 설비

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2. 역화방지설비의 종류

1) 액체 밀봉드럼(liquid seal drum)

2) 건식 실(dry seal)

3) 퍼지시스템(purge system)

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3. 역화방지설비 특징

1) 액체 밀봉드럼

- 액체 밀봉드럼은 플레어헤더의 토출배관, 드럼, 폐수 처리설비, 액체 공급 배관 등으로 구성되어 있다.

- 액체 밀봉드럼은 형태에 따라 수직 밀봉드럼과 수평 밀봉드럼으로 구분할 수 있다.

- 밀봉액은 주로 물을 사용하지만 다른 유체도 사용 가능하며, 액체의 동결, 액체의 인화성과 반응성을 고려하여 설계하여야 한다.

- 밀봉액의 비말동반을 방지하기 위하여 드럼 내에 충분한 공간을 유지하여야 한다.

- 플레어헤더 내에서 형성되는 진공으로 밀봉상태가 파괴되지 않도록 액체 밀봉드럼의 부피와 밀봉배관의 높이는 충분해야 한다.

- 매우 낮은 온도의 유체가 안전밸브 등으로부터 방출되어 액체 밀봉드럼으로 유입되는 경우에는 밀봉액체의 동결 등을 고려하여야 한다.

- 동결로 관이 막힐 위험이 있는 경우 글리콜-물 혼합물과 같은 빙점이 낮은 물질을 밀봉액으로 사용하거나 온도를 감지하여 밀봉액체를 가열하는 방법 등의 동결방지조치를 하여야 한다.

 

2) 건식 실

- 건식 실은 몰레큘러 실과 벨로시티 실로 구분된다.

- 부식성 물질, 연소생성물, 물의 동결, 내화물 잔해 등으로 몰레큘러 실이 막히는 것을 방지하기 위하여 배수구를 항시 개방상태로 유지하고, 추운날씨에서는 동결 방지를 위한 수단을 고려하여야 한다.

- 벨로시티 씰을 통과하여 플레어가스에 수소나 에틸렌과 같은 폭발 위험성이 높은 가스가 포함되어 있을 경우 폭발 방지를 위한 퍼지 가스속도를 높여주어야 한다.

- 건식실은 플레어시스템으로 주입하는 퍼지가스 주입량을 줄이는 것이 목적으로 그 자체가 역화를 방지할 수 없으므로 액체 밀봉드럼 등에 대한 대안을 고려하여야 한다.

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4. 액체 밀봉드럼의 설계

1) 액체 밀봉드럼의 높이

- 플레어헤더에 진공이 형성되는 경우 밀봉액이 플레어헤더로 역류되어 밀봉상태가 파괴되는 것을 방지할 수 있도록 밀봉되는 배관의 끝단 또는 관 끝의 V자 홈의 최상부로 부터 플레어헤더의 수평바닥까지의 높이는 수직으로 최소한 3m 이상을 유지하여야 한다.

 

2) 액체 밀봉드럼의 설계 압력

- 내부 폭발을 고려하여 설계 압력은 최소한 3.5kg/cm2.g 이상으로 한다.

- 가스가 Seal을 통과하기 시작하는 플레어헤더의 압력은 액체 밀봉의 목적에 따라 50~3,050mmH2O 범위 또는 그 이상으로 적용이 가능하다.

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5. 플레어시스템의 역화방지설비 설치

1) 액체 밀봉드럼

- 플레어시스템 내에 양압을 유지시켜 외부로부터 공기가 유입되어 역화가 일어나는 것을 방지하기 위하여 설치한다. 특히 엘리베이트 스택의 경우 높이에 따른 영향으로 시스템 내부에 부압이 발생되므로 이를 방지하기 위하여 설치한다.

- 플레어가스 회수 시스템을 사용하는 경우, 플레어량이 적은 경우 회수 등으로 인하여 플레어 헤더 내 음압이 형성될 수 있고, 플레어 회수 시스템의 운전압력이 플레어헤더의 배압으로 작용할 수 있으므로 액체 밀봉드럼을 통해 회수 시스템에 연결하여야 한다.

- 주 녹아웃드럼과 플레어 스택 사이에 위치하되, 가능한 한 플레어스택 하부 가까이에 설치한다. 다만, 액체 밀봉드럼이 플레어스택 자체의 일부분으로 설계되는 경우에는 플레어스택의 하부에 설치한다.

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2) 건식 씰

- 건식 실은 시스템 내로 공기유입을 방지하기 위한 퍼지가스 양을 최소화하기 위해 설치하는 것으로 플레어팁 바로 밑 또는 멀리 떨어지지 않은 위치에 설치한다.

- 몰레큘러 실은 퍼지 가스와 공기의 분자량 차이를 이용하는 원리이며, 플레어 팁으로 향하는 가스의 흐름을 두번 변하게 만들어 분자량이 큰 가스 등은 하단ㄴ부에 체류하고 분자량이 작은 가스 등은 상단부에 체류하면서 공기 등이 플레어스택 내부로 침투하지 못하도록 방지하는 구조로 되어 있다.

- 몰레큘러 실의 내부에 액체가 축적될 수 있으므로 배출할 수 있는 시설을 갖추어야 하며, 보통 액체 밀봉드럼으로 연결되도록 한다.

- 몰레큘러 실을 설치한 경우, 플레어팁을 통과하는 퍼지가스의 속도를 10.8m/hr(0.003m/s)까지 낮출 수 있고, 장치 하부에서의 산소농도를 0.1% 미만으로 유지할 수 있다.

- 벨로시티 실은 원추형 방해판을 이용하여 공기를 벽으로부터 분리시켜 퍼지 가스 흐름과 함께 탑 외부로 배출시키는 설비이다.

- 벨로시티 실의 방해판에 액체가 축적되면 부식이나 동결의 위험이 있으므로 판에 구멍을 내어 액체가 배출되도록 해야 한다.

- 벨로시티 실을 설치한 경우, 플레어팁을 통과하는 퍼지 가스의 속도를 0.006m/s 내지 0.012m/s 까지 낮출 수 있고, 장치 하부에서의 산소농도를 4~8% 로 유지할 수 있다.

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플레어시스템의 역화방지설비 설치