가스 플레어

Gas flare
'깜짝'은 여기서 방향을 바꾼다. 다른 용도는 Flare(동음이의)를 참조하십시오.
영국 쉘 헤이븐 정유소의 플레어 스택

플레어 스택, 플레어 붐, 지상 플레어 또는 플레어 핏으로 알려진 가스 플레어는 정유공장, 화학공장, 천연가스 처리공장 등 산업용 공장에서 사용되는 가스 연소 장치다. 그들은 또한 유정, 가스정, 해양 석유 및 가스 설비, 매립지를 가진 석유 또는 가스 추출 현장에서도 흔히 볼 수 있다.

산업 공장에서 플레어 스택은 발전소 장비의 계획되지 않은 과압 시 안전 밸브에 의해 방출되는 가연성 가스를 연소시키는 데 주로 사용된다.[1][2][3][4][5] 발전소 또는 부분 발전소 시동 및 정지 중, 그것들은 비교적 짧은 기간에 걸쳐 가스의 계획적인 연소에 종종 사용된다.

석유 및 가스 배출 현장에서 가스 플레어는 유사하게 다양한 시동, 유지보수, 시험, 안전 및 비상 용도로 사용된다.[6] 생산 플레어링이라고 알려진 관행에서, 그것들은 또한 유정 수명에 걸쳐,[7] 많은 양의 원치 않는 관련 석유 가스를 처리하는 데 사용될 수 있다.

산업용 플랜트의 전체 플레어 시스템

산업 공장의 전체 수직 상승 플레어 스택 시스템의 개략도.

산업용 플랜트 장비 품목을 과압할 경우 감압밸브는 가스와 때로는 액체를 자동으로 배출하는 필수 안전장치다. 그러한 압력 방출 밸브는 법률뿐만 아니라 산업 설계 규정과 표준에 의해 요구된다.

방출된 기체와 액체는 플레어 헤더라고 불리는 대형 배관 시스템을 통해 수직 상승된 플레어로 전달된다. 배출된 가스는 플레어 스택에서 나오면서 연소된다. 그 결과 발생하는 화염의 크기와 밝기는 시간당 줄(또는 시간당 btu) 단위로 가연성 물질의 유량에 따라 달라진다.[4]

대부분의 산업 플랜트 플랜트 플랜트 플랜트에는 완화 가스와 동반할 수 있는 많은 양의 액체를 제거하기 위해 플레어 업스트림에는 증기 유동 분리기(knock-liquid sparator, 일명 knockout drum)가 있다.

검은 연기의 형성을 줄이기 위해 증기를 불꽃에 매우 자주 주입한다. 증기가 너무 많이 추가되면 "과잉 스팀"이라고 알려진 상태가 발생하여 연소 효율이 저하되고 배기 가스가 증가할 수 있다.[8] 플레어 시스템의 기능을 유지하기 위해 소량의 가스를 파일럿 라이트처럼 지속적으로 연소시켜 과압 안전계통으로서 시스템이 항상 1차 목적에 맞게 준비되도록 한다.

인접한 흐름도는 전체 산업용 플레어 스택 시스템의 일반적인 구성 요소를 나타낸다.[1][2][3]

  • 방출된 가스의 기름이나 물을 제거하기 위한 녹아웃 드럼. 몇 개의 녹아웃 드럼이 있을 수 있다: 고압 및 저압 장비에서 릴리프 플로우를 받는 고압 및 저압 드럼. 결빙의 위험 때문에 습식 구제 시스템에서 분리되는 냉간 구제 드럼.
  • 플레어 스택 상단에서 불꽃의 섬광을 방지하기 위한 워터 씰 드럼.
  • 부분 발전소 시동 및 가동 중단 및 기타 필요할 때 사용할 수 있는 대체 가스 회수 시스템. 회수된 가스는 전체 산업 공장의 연료 가스 시스템으로 연결된다.
  • 완화 가스와 공기를 효율적으로 혼합하는 데 사용되는 외부 추진력을 제공하기 위한 증기 분사 시스템으로서, 무연 연소를 촉진한다.
  • 필요할 때 완화 가스를 점화할 수 있도록 항상 연소하는 파일럿 불꽃(점화 시스템 포함)[9]
  • 스택의 상부에 있는 플래시백 방지 섹션을 포함한 플레어 스택.

그 도식도는 파이프 플레어 팁을 보여준다. 플레어 팁은 다음과 같은 몇 가지 구성을 가질 수 있다.

  • 단순 파이프 플레어
  • 소닉 팁 - 업스트림 압력 > 5 barg
  • 소닉 또는 아음속 멀티 노즐 팁
  • Coanda 팁 – 연소 개선을 위해 가스 안으로 공기를 주입하기 위해 Coanda 효과를 사용하는 프로파일링된 [10]팁

플레어 스택 높이

플레어 스택의 높이 또는 플레어 붐의 범위는 장비나 직원이 노출될 수 있는 열 방사선에 의해 결정된다.[11] 적절한 산업용 의복을 착용한 작업자의 연속 피폭의 경우 최대 1.58 kW/m2(500 Btu/hr.ft²)의 방사선 수준이 권장된다. 더 높은 방사선 수준은 허용되지만 피폭 시간 감소의 경우:

  • 4.73 kW/m2(1500 Btu/hr.ft²)의 경우 노출을 3~4분으로 제한함
  • 6.31 kW/m2(2000 Btu/hr.ft²)은 노출을 30초로 제한한다.[11]

그라운드 플레어

그라운드 플레어는 불꽃이 보이지 않게 숨기고 열방사능과 소음을 줄일 수 있도록 설계됐다.[10] 그것들은 강상자나 내화재가 부착된 실린더로 구성된다. 상부에 개방되어 있으며 연소 공기가 들어갈 수 있도록 베이스 주위에 개구부가 있다. 턴다운 기능을 제공하고 불꽃의 단면을 가로질러 불꽃을 확산시키기 위한 여러 개의 플레어 팁이 있을 수 있다. 그것들은 일반적으로 환경적으로 민감한 지역에서 육지에서 사용되며 부유식 생산 스토리지와 오프로드 설비(FPSO)에서 사용되어 왔다.[10]

원유생산 플레어

주요 기사: 루틴 플레어링
노스다코타 플레링 오브 가스

석유 원유를 추출해 유정에서 생산하면 석유와 연관된 원천연가스도 수면으로 가져온다. 특히 파이프라인과 기타 가스 운송 인프라가 부족한 세계 지역에서는 그러한 관련 가스의 대량이 일반적으로 폐기물 또는 사용할 수 없는 가스로 불어난다. 관련 가스의 플레어링은 수직 플레어 스택의 상단에서 발생하거나 토구의 지면 레벨 플레어에서 발생할 수 있다(인접 사진). 가급적 관련 가스를 저장소에 재주입하여 향후 사용을 위해 절약하는 동시에 높은 압력 및 원유 생산성을 유지한다.[12]

자발적 보고와 함께 위성 모니터링의 발전은 적어도 1990년대 중반부터 2020년까지 매년 약 150 × 109 입방미터(5.3 × 1012 입방피트)의 관련 가스가 전 세계적으로 폭발해 왔다는 것을 밝혀냈다.[13] 2011년에는 미국의 연간 천연가스 소비량의 약 25% 또는 유럽연합의 연간 가스 소비량의 약 30%에 해당한다.[7] 시장에서는 1000입방피트당 5.62달러의 명목가치로 이 정도의 가스는 298억 달러의 가치가 있을 것이다.[14] 또한, 이 폐기물은 이산화탄소와2 다른 온실 가스 배출의 중요한 원천이다.

바이오가스 불꽃

캐나다 온타리오주의 한 하수처리장에서 하수슬러지 발굴기에서 나오는 바이오가스에 불이 붙는 플레어 스택.

인공 메탄의 중요한 원천은 폐수, 동물 폐기물, 매립지를 포함한 유기 폐기물 처리와 저장에서 온다.[15] 가스 플레어는 생물가스의 생성과 수집을 초래하는 모든 과정에 사용된다. 그 결과 가스 플레어는 바이오가스 생산을 제어하기 위한 설비의 표준 부품이다.[16] 그것들은 매립지, 폐수처리장, 혐기성 소화장에 설치되어 농업적으로 또는 국내에서 생산되는 유기 폐기물을 사용하여 연료로 사용하거나 난방용으로 메탄을 생산한다.

바이오가스 채집 시스템의 가스 플레어는 가스 생산률이 산업 공정에서 사용을 보증하기에 충분하지 않을 경우 사용된다. 하지만,에 식물은 가스 생산 비율은 충분한에 대한 직접적인 사용이 산업 공정이 될 수 있는 해당 부분의 원형 경제, 그리고 그것을 포함한 세대의 전기 생산 천연 가스 품질 생물 가스의 차량 fuel[17]거나 난방에서 건물, 건조 폐기물 고형 연료 또는 침출수 tr.먹Ment, 가스 플레어는 발전 장비의 유지보수 또는 고장을 위해 다운타임 동안 백업 시스템으로 사용된다. 이 후자의 경우, 생물가스의 생성을 정상적으로 중단할 수 없으며, 생물학적 과정에 대한 내부 압력을 유지하기 위해 가스 플레어를 사용한다.[18]

바이오가스 조절에 사용되는 가스 플레어는 개방형 또는 폐쇄형 두 종류가 있다. 개방 플레어는 1000 °C 미만의 낮은 온도에서 연소하며 일반적으로 더 높은 연소 온도에서 연소하는 밀폐 플레어보다 저렴하며 일반적으로 생물가스 내에 포함된 독성 원소의 완전한 파괴를 보장하기 위해 굴뚝 내에서 0.3초의 특정 거주 시간에 적합하도록 공급된다.[19] 플레어사양은 일반적으로 밀폐된플레어가 1000°C이하와<>1200°C함을 요구한다 작동해야 이하에서.이는 98%파괴 효율을 보장하고 질소 산화물위해 필요하다 피하기 형성을.[20]

건강 악영향

플레어는 벤젠, 미립자, 질소산화물, 중금속, 흑탄소, 일산화탄소 등 인간의 건강에 해롭다고 알려진 화학물질의 칵테일을 방출한다. 이러한 오염물질들 중 몇몇은 출산 전이나 신생아 체중 감소와 관련이 있다. 천연가스와 유정 근처에 살고 있는 임산부들은 50% 더 높은 조산율을 경험했다.[21] 플레어는 천식과 다른 호흡기 질환을 악화시키는 것으로 알려진 이산화황과 다른 유황 화합물뿐만 아니라 메탄과 다른 휘발성 유기 화합물을 방출할 수 있다.[22]

환경 영향

나이지리아의 한 유정 지역에서 관련 가스가 분출되고 있다.
북해의 석유 플랫폼에서 가스를 뿜어내는 것.
텍사스 해리스 카운티 베이포트 공업지구 플레어

메탄의 추정 지구온난화 잠재력은 이산화탄소보다2 34배 더 크다.[23] 따라서 가스 플레어가 메탄을 대기 중으로 방출하기 전에 이산화탄소로2 변환시키는 정도까지, 그들은 그렇지 않으면 일어날 지구 온난화의 양을 줄인다.[24] 다만, 2017년 탄소 배출량이 270 Mt(메가톤)의 CO에2 기여하고, 배출량을 줄이는 것이 지구온난화 완화의 관건이다.[25] 2030년까지 플레어링을 없애겠다고 공약한 정부와 산업계가 늘고 있다.[25]

플레어링에 의해 배출되는 추가적인 유독 가스에는 발암성이 있는 것으로 알려진 방향족 탄화수소(벤젠, 톨루엔, 자일렌)와 벤조(a)피렌이 포함될 수 있다. 2013년 한 연구는 가스 플레어가 북극에 축적된 검은 탄소의 40% 이상을 기여했고, 따라서 눈과 얼음의 녹는 비율을 더욱 증가시킨다는 것을 발견했다.[26][27]

플레어링은 새와 곤충을 불꽃으로 유인함으로써 야생 동물들에게 영향을 줄 수 있다. 2013년 9월 13일 캐나다 뉴브런즈윅 주 세인트존의 액화천연가스 터미널에서 약 7,500마리의 이주 송어들이 플레어에 이끌려 숨졌다.[28] 비슷한 사건이 연안 석유와 가스 시설에서 발생했다.[29] 나방은 빛에 끌리는 것으로 알려져 있다. 국제 분류법 이니셔티브를 기술한 생물다양성협약 사무국이 발간한 책자에는 "열대숲에서 일하는 분류학자가 정유공장에서 가스 불꽃이 수백 마리의 이 [호크나 스핑크스] 나방을 유인해 죽이고 있다는 사실을 알아챘다"는 내용이 적혀 있다. "정유소가 운영하던 수개월과 수년에 걸쳐 엄청난 수의 나방이 죽었음에 틀림없는데, 이는 식물이 넓은 숲에 걸쳐 수분될 수 없음을 시사한다."[30]

보팔 재앙은 탈출하는 메틸 이소시아네이트 가스를 폭발시키지 못한 결과를 예시한다. 가스는 과압된 탱크에서 안전밸브에 의해 분리된 플레어 타워로 방출되어 주변이 침수되었다.

참고 항목

참조

  1. ^ a b "Section 3: VOC Controls, Chapter 1: Flares" (PDF). EPA Air Pollution Cost Control Manual (Report) (6th ed.). Research Triangle Park, NC: U.S. Environmental Protection Agency (EPA). January 2002. EPA 452/B-02-001.
  2. ^ a b A. Kayode Coker (2007). Ludwig's Applied Process Design for Chemical And Petrochemical Plants, Volume 1 (4th ed.). Gulf Professional Publishing. pp. 732–737. ISBN 978-0-7506-7766-0.
  3. ^ a b Sam Mannan (Editor) (2005). Lee's Loss Prevention in the Process Industries: Hazard Identification, Assessment and Control, Volume 1 (3rd ed.). Elsevier Butterworth-Heinemann. pp. 12/67–12/71. ISBN 978-0-7506-7857-5.CS1 maint: 추가 텍스트: 작성자 목록(링크)
  4. ^ a b Milton R. Beychok (2005). Fundamentals of Stack Gas Dispersion (Fourth ed.). self-published. ISBN 978-0-9644588-0-2. (플레어 스택 플룸 상승 11장 참조).
  5. ^ 2006년 4월, AICHE 40회 손실 방지 심포지엄, Flaregas Corporation, David Shore, "증가된 플레어 화염 및 플레어스를 위한 종합 모델 제안"
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  8. ^ "EPA Enforcement Targets Flaring Efficiency Violations" (PDF). Enforcement Alert. Washington, D.C.: EPA. August 2012. EPA 325-F-012-002.
  9. ^ 제품 개요 점화 시스템, Smitsvonk, 2001년 11월. 플레어 스택 파일럿 화염 및 점화 시스템에 대한 우수한 정보 출처.
  10. ^ a b c Argo Flare Services. "Argo flare services". argoflares. Retrieved 20 January 2021.
  11. ^ a b American Petroleum Institute (2020). Pressure-Relieving and Depressuring Systems (API Standard 521) (7th ed.). API. pp. Table 12.
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  19. ^ en:TA_Luft, oldid 846816297[별도 참조]
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  27. ^ Michael Stanley (2018-12-10). "Gas flaring: An industry practice faces increasing global attention" (PDF). World Bank. Retrieved 2020-01-20.
  28. ^ 세인트존의 카나포트 가스 공장에서 죽은 송어새 7,500마리(2013년 9월 17일 온라인 CBC 뉴스)
  29. ^ 북서부 대서양 해양 오염 회보, 제42권, 제12권, 페이지 1,285–1,290, 2001.
  30. ^ 글로벌 택사노미 이니셔티브 - 문제에 대한 대응("포장나방" 섹션으로 스크롤)

추가 읽기

  • Banerjee K.; Cheremisinof N.P.; Cheremisinoff P.N (1985). Flare gas systems pocket handbook. Houston, TX: Gulf Publishing Company. ISBN 978-0-87201-310-0.

미디어

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