A Study on Optimal Operation for Flare systems

Most oil refineries and chemical plants have flare systems designed to mitigate pressure rises in process facilities in case of emergencies that require the release of large amounts of gas due to sudden process shutdowns such as power outages. However, the rise of the flame of the flare system causes civil complaints from residents around the factory due to visible pollution, and economic loss occurs in the company, which requires constant management. In this study, two items were diagnosed and analyzed in order to derive the optimal operation method of flare system. First, to detect the cause of the rise in flame height, the acoustic leak detector was used to check gas leaks in safety valves and pressure control valves. Second, to identify the cause of flame instability, the pulsation phenomenon was diagnosed through the CFD simulation and modeling experiments of the sealing drum. By confirming the leak at 4.3% of the safety valve and 10% of the pressure control valve, the cause of abnormal sparking was derived. The information presented in this study can be easily applied to any company that has a flare system, and is expected to prevent complaints and product loss.

플레어 시스템의 최적 운영방안에 대한 연구

대부분의 정유 및 화학 시설에는 정전 등 갑작스러운 공정 정지 등의 문제로 인한 다량의 가스를 방출해야 하는 비상상황 발생에 대비하여 공정시설의 압력 상승을 완화하기 위해 설계된 플레어 시스템을 가지고 있다. 하지만 플레어 시스템의 불꽃 상승은 가시적 공해로 인한 공장 주변 주민들의 민원을 유발하며, 회사에서는 경제적 손실이 발생하므로 이에 대한 상시 관리가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 플레어 시스템의 최적 운영방안을 도출하기 위하여 두 가지 항목에 대해 진단 및 분석을 진행하였다. 첫째, 불꽃 높이 상승 원인을 확인하기 위해 음향누출 측정기를 이용하여 안전밸브 및 압력 조정 밸브에서의 가스 누설을 탐지하였다. 둘째, 불꽃 불안전성 원인 파악을 위해 밀봉 드럼에 대해 CFD 모사 및 모형 제작실험을 통한 맥동 현상 발생을 진단하였으며 밀봉 드럼은 정상이며, 안전밸브의 4.3% 및 압력 조정 밸브의 10%에서 누설을 확인함으로써 비정상적인 불꽃 발생의 원인을 도출하였다. 본 연구결과에서 제시되는 사항은 플레어 시스템을 보유한 모든 회사에 적용이 가능하므로 이를 통한 민원 발생 및 제품손실의 방지가 기대된다.