북미 지역의 분리형 플레어 시스템

북미 지역의 분리형 플레어 시스템

분리형 플레어 시스템은 특정 상황에서 주요 이점을 제공하기 때문에 전 세계 많은 사용자에게 널리 채택된 플레어 솔루션입니다. 최초의 분리형 플레어 시스템은 쉘(Shell)이 유럽에서 설계하고 도입했습니다. 이후 쉘은 중동, 아시아, 호주를 포함한 전 세계 주요 정유소 및 화학 공장 현장에 이 동일한 설계를 적용했습니다. 그 후, 다른 많은 석유·가스 및 석유화학 기업들에서도 이 시스템을 도입했습니다. 북미 지역에서는 불과 지난 10년 동안에야 이 시스템이 더욱 보편화되기 시작했습니다.

기사 다운로드

어떻게 작동하나요?

분리형 플레어 시스템은 일반적으로 하나 이상의 플레어 지지하는 데릭 구조물과 유틸리티 배관, 계단 타워, 접근 플랫폼, 공통 윈치 스키드를 포함하는 플레어 . 분리형 시스템은 단일 플레어 또는 여러 개의 스택을 지지하도록 설계될 수 있으며, 일부 시스템은 최대 10개의 스택을 갖출 수도 있습니다. 분리형 플레어 시스템의 주요 구성 요소는 그림 1에 나와 있습니다.

데릭 구조물은 일반적으로 구조용 강관으로 제작되며, 3각형 또는 4각형 구조로 설계될 수 있습니다. 데릭 구조물에는 계단 타워와 고소에 위치한 해체 장비에 접근하기 위해 필요한 사다리 및 작업대가 포함되어야 합니다. 작업자를 방사선으로부터 보호하기 위한 차폐 장치가 마련되어 있어, 플레어 플레어 방출이 발생하는 상황에서도 작업자가 플레어 안전하게 접근할 수 있습니다.

플레어 길이가 12~24m(40~80피트)인 플랜지 연결 섹션으로 제작되며, 각 섹션에는 플레어 파일럿 가스/점화 가스/증기를 공급하기 위한 유틸리티 배관이 미리 장착되어 있습니다. 플레어 해체 시 접근이 용이하도록 데릭 구조물의 평평한 면 중 하나에 설치됩니다. 플레어 섹션 단위로 해체할 수 있으며, 각 섹션을 하강시킬 때마다 스택과 유틸리티 배관의 플랜지 연결부를 풀면 됩니다. 데릭 구조물 하단에는 해체된 섹션을 지면까지 하강시키기 위한 틸팅 테이블과 틸팅 베드가 설치되어 있습니다.

분리형 플레어 시스템에는 리프팅 윈치와 캔팅 윈치를 구동하는 단일 모터로 구성된 분리용 윈치 스키드가 함께 제공됩니다. 이 윈치와 모터는 가장 무겁고 극한의 하중 조건을 고려하여 설계되어, 단일 윈치 시스템으로 데릭 구조물 상의 모든 플레어 처리할 수 있습니다.

어떤 혜택이 있나요?

분리형 플레어 시스템은 뛰어난 다용도성 덕분에 다양한 정유, 석유화학 및 LNG 관련 분야에서 널리 보급되었습니다. 대부분의 분리형 시스템은 여러 개의 플레어 구성되어 있으며, 대부분 예비 플레어 설치되어 있습니다. 이 예비 플레어 플레어 정상 가동되는 동안 유휴 대기 상태로 플레어 . 시스템 내 플레어 유지보수가 필요할 경우, 예비 스택이 가동됩니다. 점검이나 유지보수가 필요한 플레어 스택의 경우, 해당 플레 플레어 연결된 프로세스 흐름을 예비 스택으로 전환할 수 있으며, 주 플레어 개조 또는 교체를 위해 지면 높이까지 해체됩니다. 이러한 유연한 설계 덕분에 시설은 플랜트나 프로세스 가동 중단하지 않고도 필요한 유지보수를 수행할 수 있습니다.

예비 부품이 내장되어 있지 않은 분리형 플레어의 경우에도, 유지보수가 필요한 스택이나 팁을 높이가 높고 대개 비용이 많이 드는 크레인을 사용하지 않고도 지면 높이로 낮출 수 있기 때문에 시설 운영에 있어 추가적인 유연성을 제공합니다. 분리형 플레어는 내장된 분리 시스템과 윈치 장치를 활용하여 유지보수가 필요할 때마다 개별 스택을 지면 높이로 낮출 수 있으므로, 이러한 막대한 비용을 절감해 줍니다. 이러한 설계 덕분에 시설은 전체 공장을 가동 중단할 필요 없이, 유지보수가 필요한 플레어 관련된 유닛만 가동을 중단할 수 있습니다. 반면, 기존의 고가 플레어 유지보수를 위해 플레어 파일럿에 접근하려면 대개 고가의 대형 크레인을 현장에 동원해야 합니다.

분리형 플레어 시스템의 또 다른 장점은, 동등한 규모의 기존 독립형 플레어 비해 필요한 부지 면적이 훨씬 적다는 점입니다.

사례 연구 1

이 사례 연구는 미국 내 LNG 시설에 적용되어 약 5년 동안 가동되어 온 분리형 플레어 시스템을 상세히 다룹니다. 이 사례에서 사용자는 온 플레어 헤더와 냉 플레어 분리하여 데릭 구조물 상의 별도 플레어 각각 보내기로 결정했습니다. 온 헤더는 탄소강 구조로, 냉 헤더는 스테인리스강 구조로 제작되었습니다. 플레어 스택의 전체 높이는 약 150m(500피트)이며, 데릭 구조는 3각형 설계입니다. 각 플레어 공기 보조 장치가 장착되어 있어 연속 운전, 시동, 정지 및 유지보수 작업 시에도 무연 연소가 가능합니다.

사용자는 이 시스템에 각플레어 별도의 예비 스택을 포함하기를 원했으며, 이는 구조물에 총 4개의 스택(가동용 2개, 비가동용 2개)이 포함됨을 의미합니다. 이를 통해 플랜트가 가동 중인 상태에서도 각 헤더 스트림을 해당 예비 스택으로 우회시킬 수 있으므로, 사용자는 유지보수 및 정비 작업에 있어 상당한 유연성을 확보할 수 있습니다. 분리형 플레어 덕분에 어느 플레어 가동을 중단할 필요가 없으며, 모든 유지보수 작업은 플랜트가 가동 중인 상태에서도 완료할 수 있습니다.

플랜트가 가동 중인 상태에서도 두 플레어 중 어느 하나를 유지 관리할 수 있는 능력을 더욱 강화하기 위해, 사용자는 완전히 수납 가능한 열전대와 수납식 항공기 경고등을 설치하기로 결정했습니다. 규정에서 요구하는 대로 파일럿 화염 감지에 사용되는 열전대는 플레어 가동 플레어 상태에서도 지상에서 제거 및 교체할 수 있으므로, 단순한 열전대 교체를 위해 플레어 해체할 필요가 없습니다. 항공기 경고등 또한 플레어 해체할 필요 없는 별도의 하강 시스템을 사용하여 지면까지 수납할 수 있습니다.

사례 연구 2 

이 사례 연구는 2023년에 완공된 북미 북부 지역의 LNG 설비용 분리형 데릭 플레어 시스템에 대해 상세히 설명합니다. 사례 연구 1과 마찬가지로, 사용자는 분리형 데릭 구조물 상에서 고온 공정과 저온 공정을 서로 다른 플레어 스택으로 분리하기로 결정했습니다. 또한 사용자는 시설의 해상 플레어링 상황을 처리하기 위해 스택을 추가로 설치했습니다. 이 분해 가능한 데릭 플레어 구조물에 설치된 3개의 가동 중인 플레어 중 어느 것에서 발생하는 유량도 처리할 수 있는 예비 플레어 하나 포함되어 있습니다. 이 시스템의 높이는 약 120m(400피트)이며, 4각 데릭 설계를 채택하고 있습니다. 이 응용 분야의 사용자는 유입되는 플레어 대해 상대적으로 높은 가용 압력을 확보하고 있어, 증기나 공기와 같은 보조 매체 없이도 무연 연소를 보장하는 고압 플레어 설계를 활용할 수 있었습니다.

이 분리형 시스템 설계는 유량을 공통 예비 라이저로 우회시킴으로써 사용자가 한 번에 플레어 유지보수를 수행할 수 있도록 합니다. 사례 연구 1의 설비에 비해 예비 설비의 유연성은 다소 떨어지지만, 이 설계는 총 6개(주 설비 3개 + 예비 설비 3개) 대신 4개(주 설비 3개 + 예비 설비 1개)의 플레어 사용하기 때문에 비용 면에서 더 경제적인 대안입니다.

이 분해식 데릭 구조물에는 수납식 열전대와 수납식 항공기 경고등도 장착되어 있어, 플레어 스택을 분해하지 않고도 지상에서 해당 부품을 수리하거나 교체할 수 있습니다.

사례 연구 3 

이 사례 연구는 2023년에 완공된 북미 남부 지역의 정유소용 분리형 데릭 플레어 대해 상세히 설명합니다. 이 분해 가능 시스템에서 사용자는 플레어 유류를 고압 유량용 라이저, 저압 유량용 라이저, 산성 플레어 유량용 라이저 등 세 개의 전용 헤더로 분리했습니다. 이 시스템은 세 개의 활성 플레어 중 어느 것에서 나오는 유량도 처리할 수 있는 단일 공통 예비 플레어 갖추고 있습니다. 이 시스템의 높이는 약 200m(650피트)에 달하며, 3각 데릭 설계를 채택하고 있습니다. 이 분해 가능한 데릭은 정유소 내에 위치해 있어, 플레어 무연 연소 성능을 보조하기 위한 매체로 중압 증기를 사용할 수 있습니다. 또한 이 분해 가능한 플레어 시스템에는 플레어 액체 씰 드럼이 포함되어 있으며, 이 드럼들은 데릭 구조물 외부 지면 높이에 설치되어 있습니다.

사례 연구 2와 마찬가지로, 이 설계 방식은 나머지 두 플레어 계속 가동되는 플레어 유량을 플레어 우회시켜 사용자가 한 번에 하나의 플레어 가동할 수 있게 해 주며, 이는 이 비용 절감형 설계가 LNG 및 정유소 응용 분야 모두에 적합할 수 있음을 보여준다.

사례 연구 1 및 2와 마찬가지로, 이 분해식 데릭 구조물에는 수납식 열전대와 항공기 경고등이 장착되어 있어, 플레어 스택을 분해하지 않고도 지상에서 해당 부품을 수리하거나 교체할 수 있습니다.

기사 다운로드

결론

분리형 플레어 시스템은 정유소, 석유화학 공장 및 LNG 시설의 대규모 플레어 적용 분야에서 점점 더 널리 보급되고 있는 옵션이 되었습니다. 공유된 사례 연구에서 볼 수 있듯이, 다양한 데릭 구성과 예비 스택 선택을 포함하여 여러 가지 설계 옵션이 제공됩니다. 이러한 옵션들은 가격 면에서 차이가 있지만, 부지 공간 및 유지보수 측면에서 유연성을 제공하므로, 사용자는 이를 자본 비용 및 전반적인 운영·지속적 유지보수 예산과 비교하여 신중하게 검토해야 합니다.