플레어 헤더 통합: 비용, 안전성, 성능 균형

고압과 저압 흐름 또는 농기와 희박한 기체 조성을 혼합하면 설계 타협이 강제되어 과도한 플레어 팁, 불안정한 연소, 그리고 높은 공공요금 증가로 이어질 수 있습니다. 경우에 따라 연소되지 않은 가스, 의도치 않은 흡연, 심지어 눈에 띄는 불꽃 배출이 발생해 규제 준수와 인력 안전을 위협하는 문제들이 발생할 수 있습니다.

이 글에서는 플레어 설계의 기본, 헤더 통합의 위험성, 그리고 총 소유 비용(TCO) 분석이 더 현명한 플레어 시스템 결정을 어떻게 안내할 수 있는지 살펴봅니다.

플레어 설계 기초

플레어는 견고하고 신뢰할 수 있어야 하며, 폐기가스 특성의 다양한 변화를 처리할 수 있어야 합니다. 플레어 설계를 이끄는 세 가지 핵심 요구사항:

1. 유압 용량
   • : 플레어는 상류 장비에 과도한 압력을 주지 않으면서 플랜트 유량을 완화할 수 있는 충분한 용량을 가져야 합니다.
   • 저압원과 고압원이 헤더를 공유할 경우, 최대 배압은 가장 낮은 정격원이 설정해야 하므로 과도한 설계가 필요할 수 있습니다.
2. 안정적인 연소
   • 폐가스는 전체 작동 범위 내에서 연소되어야 합니다.
   • 희박 가스(<~800 Btu/scf)는 가연성 한계 내에서 유지하기 위해 더 큰 출구 면적이나 농축이 필요합니다.
   • 풍부한 가스는 더 높은 속도에서 이점을 얻지만, 연 없이 유지하려면 보조 매체(공기, 증기 또는 연료 가스)가 필요할 수 있습니다.
3. • 40 CFR 63.670 및 60.18과 같은 규제 준수 기준은 플레어 출구 속도, 연소 구역 내 순가열 값(NHVcz), 가시광선 화염, 연기, 소음, 방사선 제한을 설정합니다.
   • 불이행 시 벌금, 배출가스 위반, 지역사회 민원 또는 안전 위험으로 이어질 수 있습니다.

다른 원천이 결합될 때, 플레어 크기는 가장 낮은 압력과 가장 희박한 가스 흐름을 수용해야 합니다. 이로 인해 플레어 팁이 과도하게 커지고, 농축 요구량이 높아지며, 보조 매체 사용량이 증가하는 경우가 많습니다.

서로 다른 소스를 결합할 위험

운영 비효율<

li aria-level="3">과도한 플레어 팁은 더 많은 보조 매체를 요구하며 내부 연소 위험이 높아 장비 수명이 단축됩니다.
• 낮은 턴다운은 낮은 플레어 속도에서는 보조 매체 흐름을 효과적으로 줄일 수 없어 유틸리티 낭비를 초래합니다.
• 큰 플레어 팁은 죽은 하중과 바람을 견딜 수 있는 더 강한 구조물이 필요합니다.

전이 위험

플레어 플레어 간 전환은 단계적 지면 플레어에서 특히 문제가 됩니다 :

• 희박 후 리치 이벤트: 헤더에 리치 가스가 포함되어 있고 리듬 릴리프가 시작되면, 희박 버너가 먼저 풍부한 가스를 받아 긴 불꽃과 연기가 발생하다가 희박 가스가 도착합니다.
• 리치 후 리크 라이언트 이벤트: 리치 가스가 리빈 릴리프 뒤에 나오면, 헤더는 처음에 리치 가스를 리치 버너로 공급합니다. 희박한 가스는 점화되지 않아 조성이 안정될 때까지 불이 붙지 않은 배기구가
유지됩니다.
• 동시 완화: 낮은 유량은 긴 불꽃과 연기를 유발할 수 있으며, 유량이 높으면 고압 팁을 통해 연기가 충분히 풍부하게 섞일 때까지 희박한 가스를 배출할 수 있습니다.

이러한 시나리오는 환경 불준수, 가시적 배출가스, 특히 지면 환기가 발생하는 지반 플레어에서 인력 노출 위험

총 소유 비용: 분리의 경제성

은 초기 배관을 줄이지만, TCO 분석 은 분리가 효과를 보여 준다:

고가 플레어

• 사례 예시: 분리된 고가 플레어 시스템은 증기 보조를 완전히 없애.
• 천연가스(시범/정화): $3.04/MMBtu.
• 증기: $9.39/1,000파운드.
단
• 열 증기 배관: $30/ft (4"), $60/ft (8").
• 대구경 헤더 배관: $4/lb.
• 결과: 초기 자본지금은 높지만, 지속적인 공과금 절감이 비용을 상쇄합니다. 5년 후에 회수할 거야.

다점 지상 플레어(MPGF)

• 일반적인 MPGF 박스: $10–15MM.
• 추가된 24인치 헤더(3,000피트): ~$500,000(~전체 비용의 3.5–5%).
• 지속적인 전력 절감은 없지만, 분리 시 800 Btu/scf까지의 희박 가스 농축을 막아 발전소 연료 가스 인프라 용량을 초과할 수 있습니다.
• 장점: 특히 용기 붕괴나 저압 상황에서 더 안전한 운행과 간단한 유지보수.

실용 그룹 지침

존 징크는 다음과 같은 설계 가드레일을 권장합니다:

• 유사한 열값과 압력을 가진 소스를 그룹화합니다.
• 저압 팁에서 리치와 리프는 가장 큰 리치 하천 유량의 15%<가 될 때만 리치와 리치를 결합할 수 있습니다.
• MPGF에 부유하고 부담이 있는 그룹을 만들지 마세요.
• 동시에 해소가 가능하다면 고압원과 저기압원을 그룹화하지 마십시오.

빠른 참고 체크리스트

• 출처도 비슷한 압력과 NHV를 가지고 있나요?
• 결합할 때 큰 팁이나 더 높은 농축 비율이 필요한가요?
• 전환 과정에서 배출이나 흡연이 발생할 수 있나요?
• 발전소 유틸리티가 증기/농축 수요를 감당할 수 있을까요?
• 설계가 40 CFR 63.670을 준수하나요?

용어집

• NHVcz(연소 구역 순 가열 값): 미국 규정에 따라 안정적인 연소에 필요한 최소 가열 값.
• 보조 매체: 무연 연소 능력을 향상시키기 위해 사용되는 증기, 공기 또는 연료 가스입니다.
• Internal Burning: 플레어 팁 내부에서 화염이 안정화되어 수명이 단축되고 효용 소비가 증가했습니다.

결론

플레어 헤더 통합은 초기 비용을 절감할 수 있지만, 장기적으로 더 큰 위험과 비용을 초래하는 경우가 많습니다. 과도한 팁, 불안정한 연소, 전이 위험은 규정 준수와 안전을 저해하고 전력 소비를 증가시킬 수 있습니다.

조기에 배출원을 평가하고 서로 다른 하천을 분리함으로써, 운영자들은

• 안전마진을 향상시킬
수 있습니다.
• 공과금 수요가 낮아집니다.
• 유지보수를 단순화하세요.
• 환경 규정 준수를 달성하세요.

고가 플레어 시스템에서는 분리 가 합리 적인 기간 내에 유틸리티 절감 효과를 가져올 수 있습니다 . MPGF의 경우, 추가 헤더 비용은 더 안전하고 신뢰할 수 있는 시스템을 위한 소규모 프리미엄입니다.

존 진크에서는 고객들이 안전성, 효율성, 준수 및 총 소유 비용을 균형 있게 고려하는 플레어 시스템을 설계할 수 있도록 돕습니다.

플레어 헤더 디자인을 평가할 준비가 되셨나요? 시스템 위험 및 TCO 평가를 예약하려면 존 진크에게 연락하세요.