플래어 시스템

 

1. 정의 : 함은 안전밸브 등에서 배출되는 물질을 모아 플래어

스택에서 소각시켜 대기중으로 방출하는 대 필요한 일체의 설비를 말하며

플래어헤더, 녹아웃드럼, 밀봉드럼 및 플래어스택 등과 같은 설비를 포

함한다.

 

 

2. 용어

 

(가) "플래어시스템"이라 함은 안전밸브 등에서 배출되는 물질을 모아 플래어

스택에서 소각시켜 대기중으로 방출하는 대 필요한 일체의 설비를 말하며

플래어헤더, 녹아웃드럼, 밀봉드럼 및 플래어스택 등과 같은 설비를 포

함한다.

 

(나) "플래어스택"이라 함은 플래어시스템 중 스택형식의 소각탑으로서 스택지

지대, 주버너팁, 파일럿 버너 및 점화장치 등으로 구성된 설비 일체를 말한다.

 

(다) "플래어헤더"라 함은 안전밸브 등에서 방출된 가스 및 액체를 그룹별로

모아서 플래어스택으로 보내는 주 배관을 말한다.

 

(라) "녹아웃드럼 (Knock-out drum)"이라 함은 안전밸브 등의 방출물에 포함되어

있는 액체가 플래어스택으로 가스와 함께 흘러들어 가지 않도록 액체를

분리 포집하는 설비를 말한다.

 

(마) "밀봉드럼 (Seal drum)"이라 함은 플래어스택의 화염이 플래어시스템으로

전파되는 것을 방지하거나 또는 플래어헤더에 약간의 진공이 형성되는

경우 플래어스택으로부터 공기가 빨려 들어가는 것을 방지하기 위하여

설치된 설비를 말한다.

 

3. 플래어시스템의 구성

플래어시스템은 다음 각 호의 설비로 구성된다.

 

 

 

3.1 상호 연결포집 배관 시스템 (Interconnecting collection network)

 

(1) 각각의 안전밸브 및 기타 배출원으로 부터의 토출 배관

(2) 각각의 토출배관을 연결한 지선

(3) 각각의 지선을 연결한 플래어헤더

 

3.2 액체 제거 관련 설비

(1) 녹아웃 드럼

(2) 이송펌프 및 부대설비

 

3.3 플래어스택

(1) 본체

(2) 플래어 팁 또는 버너

(3) 플래어스택 지지대

(4) 파일럿 버너

(5) 자동 점화장치

(6) 유틸리티 배관(수증기, 연료가스, 계장용 공기 등)

 

3.4 플래어시스템의 부대장치

(1) 화염감지기 및 모니터

(2) 역화방지기

(3) 연기 억제조절장치

(4) 격리장치

(5) 경보기를 포함한 계장

 

4. 플래어시스템 종류

   (1) 엘리베이트 플래어 (Elevated flare)

(2) 그라운드 플래어 (Ground flare)

 

5. 설치시 고려사항

   (1) 연소가스의 방출에 따른 국내법규상의 기준을 만족하여야 한다.

(2) 공정지역, 저장지역, 지상으로부터의 높이 및 사람과 관련하여 플래어의 위치

및 이격거리는 복사열, 연소생성물의 착지농도를 기준으로 충분히 떨어져야

한다.

(3) 플래어스택에 액체가 유입되지 않도록 방출가스와 비말동반된 액체의 제거

능력이 충분하여야 한다.

(4) 플래어시스템으로 산소가 유입되지 않도록 하여야 하며, 특히 안전밸브 등

보수시에 주의하여야 한다.

(5) 내부 폭발예방을 위한 화염역류방지 장치를 설치하여야 한다.

(6) 파일럿 점화장치 및 조절장치가 안전한 곳에 위치하여야 한다.

(7) 플래어헤더를 연료가스 또는 불활성가스로 치환할 수 있는 장치를 설치

하여야 한다.

(8) 산소가 함유된 물질은 별도의 플래어시스템에서 처리하여야 한다.

(9) 불꽃이 꺼지지 않도록 유속산정에 주의하여야 한다.

(10) 고온 및 저온, 부식성 등 유체의 물성을 고려하여 재질을 선정하여야 한다.

 

6. 배관 재질 선정

 

(가) 저온 플래어헤더

에탄 또는 그보다 가벼운 증기 등과 같이 영하 45 ℃ 이하에서 강압 등에 의

해서 기체와 액체로 분리되는 물질은 오스테나이트 스테인리스강 또는

동등 이상의 재질을 사용한다.

(나) 중간 플래어헤더

영하 45 ℃ 이상 0 ℃ 이하의 건조 상태의 배출물에는 킬드탄소강 또는 동등

이상의 재질을 사용한다.

(다) 고온 플래어헤더

0 ℃ 이상의 배출물이 대부분 이 경우에 속하며 탄소강 또는 동등 이상의

재질을 사용한다.

(라) 부식성이 강한 황화수소 등 산성가스가 주 배출물인 경우에는 스테인리스

316 이상의 재질로 된 별도의 헤더에 모은 후 별도로 처리하여야 한다.

 

7. 플래어 시스템 설계

 

  (1) 플래어 헤더의 설계

    (가) 안전밸브 등의 토출측에서부터 녹아웃드럼사이의 배관에 액체가 정체되지

않도록 하여야 한다.

(나) 안전밸브 등의 토출측으로부터 녹아웃드럼쪽으로 플래어헤더는 경사지게 설치

하여야 한다. 이때의 기울기는 1/500 이상(저온플래어헤더는 제외)의 경사도

를 갖도록 설치하여야 한다.

(다) 공정지역에서 플래어스택까지 거리가 멀리 떨어져 있어서 플래어헤더

에 액체가 정체될 우려가 있는 경우에는 그 사이에 중간 녹아웃드럼을 설치

할 수 있다(저온플래어헤더는 제외).

(라) 포집배관 시스템에는 차단밸브를 설치하여서는 아니 된다. 다만, 여러 생산

설비에 공용의 플래어스택을 설치하는 경우에는 각 생산설비의 플래어헤더에

차단 밸브를 설치할 수 있다. 이 경우에는 설치된 차단밸브의 열림 상태를

주조정실에서 알 수 있도록 열림․닫힘 상태 경보장치를 설치하여야 한다.

(마) 플래어헤더의 지지대는 플래어헤더가 운전되는 상태에서 충분한 하중에

견딜 수 있도록 설계하여야 한다.

(바) 플래어헤더는 공정지역이나 작업빈도가 높은 지역을 피해서 설치하여야 한다.

(사) 수분이 함유된 액체의 경우에는 동파에 대비하고, 고유동점 및 고점도의

기름이나 폴리머의 경우에는 액체의 응고가 일어날 수 있으므로 보온, 가열

설비와 배수 설비를 설치하여야 한다.

 

8. 녹아웃드럼

 

(1) 녹아웃드럼은 배출물을 모아 액체와 기체상태로 분리시킴으로써 액적이

포함된 가스가 플래어 되는데 따른 위험을 예방하는데 있다. 녹아웃드럼에서

회수된 액체는 공정으로 되돌려 보내지거나 증발시켜 기화시킨 후 플래어로

보낸다.

 

(2) 녹아웃드럼은 버너팁 부분에서 폭발이 발생하거나, 불꽃의 꺼짐 또는 불꽃

튀김 현상이 유발되지 않도록 설계하여야 한다.

 

(3) 녹아웃드럼에는 고점도의 액체가 그 상태로 배수 또는 이송되는 것을 방지

하기 위하여 스팀코일, 자켓 또는 기타 가열장치를 설치하여야 한다.

 

(4) 수분이 함유된 유체의 경우 추운 날씨에 동결될 수 있으므로 이의 방지를

위한 수단을 고려하여야 한다.

 

(5) 모든 화학물질은 외부 열원에 의해 반응성을 가질 수 있으므로 특히 유의

하여야 한다.

 

(6) 증기가 배출되며, 공정과 플래어스택의 거리가 멀리 떨어진 경우에는 배출배

관에서 응축되는 것을 고려하여 공정의 말단부위와 플래어스택의 옆에 각각

녹아웃드럼(경우에 따라서는 밀봉드럼에 녹아웃드럼의 기능을 추가하여 사

용할 수 있음)을 설치하여야 한다.

 

9. 밀봉드럼

 

(1) 밀봉드럼은 플래어시스템 내에 양압을 유지시켜 외부로부터 공기가 유입되어

역화가 일어나는 것을 방지하기 위하여 설치한다. 특히, 굴뚝(Stack)형의 경

우 높이에 따른 영향으로 시스템 내부에 부압이 발생되므로, 이를 방지하기

위하여 설치하여야 한다.

 

(2) 내부 폭발을 고려하여 설계압력이 최소한 3.5 kg/cm2G 이상 되어야 한다.

 

(3) 밀봉 액의 비말동반을 방지하기 위하여 드럼내에 충분한 공간을 유지하여야 한다.

 

(4) 액체의 동결, 액체의 인화성과 반응성을 고려하여 설계하여야 한다.

 

 

 

 

10. 플래어 스택의 크기

 

(1) 플래어스택의 크기

플래어스택의 직경은 다음과 같이 플래어가스의 속도를 고려하여 결정하여야

한다.

(가) 단기간 최대유량의 방출일 경우, 최대유속은 음속의 50 % 이내로 하여야 한다.

(나) 정상속도의 경우, 음속의 20 % 이내이어야 한다.

 

(2) 플래어스택의 높이

(가) 냄새, 독성의 연소생성물을 확산시키기 위하여 200 m 높이 까지 설치할 수

있으나 복사열과 소음을 고려하여야 한다.

(나) 플래어스택의 높이는 그 스택 바로 밑의 지표면에서 복사열이 4,000 kcal/

㎡·h(이는 설치지역의 최대 태양복사열을 포함한 수치임) 이하가 되도록 하

여야 한다. 이 수치는 복사열에 노출된 사람이 13～14 초에서 통증을 느끼는

크기에 해당한다.

(다) 버너팁에서 방출속도와 방출열

 

발열량이 3,000 kcal/㎥ 미만인 경우 방출속도는 20 m/sec 이하

발열량이 9,000 kcal/㎥ 이상인 경우 방출속도는 120 m/sec 이하

발열량이 3,000 kcal/㎥ 이상 9,000 kcal/㎥ 미만인 경우 아래 식을

이용한다.

 

 

11. 플래어헤더의 봉입

(1) 플래어헤더의 봉입 목적은 다음과 같다.

(가) 역화의 예방

(나) 공기의 혼입방지

 

(2) 공기의 혼합 가능 조건은 다음과 같다.

(가) 가스가 공기보다 가벼운 경우 스택 하단부가 대기압 이하일 때

(나) 더운 가스의 방출후 헤더 내의 증기가 냉각 응축할 때

(다) 자연통풍식의 스택인 경우 플랜지 및 접속 부위

 

(3) 플래어헤더의 봉입은 질소 등 불활성가스를 사용하는 것을 원칙