A フレアシステム は、圧力リリーフバルブ、ブローダウンバルブ、プロセスベントから放出されたガスを収集し、人員や機器から離れた制御された高い場所で燃焼させることにより安全に廃棄する配管および機器のネットワークです。これは、可燃性ガスや有毒ガスを直接大気中へ排出することがほとんど認められないために存在します。フレア システムは、制御されない放出となるものを、監視された燃焼イベントに変換します。適切に設計されたシステムには、少なくとも次のものが含まれます。 収集ヘッダー、液体を除去するノックアウトドラム、フラッシュバックをブロックするウォーターシール、実際に燃焼が起こるフレアチップまたはスタック .
それが簡単な答えです。以下のセクションでは、各コンポーネントが設計内でどのようにその位置を占めるのか、サイジングを実際に規定する基準は何か、無煙運転に追加の機器が必要な理由、経済学上、ガスを燃やすのではなく回収する方が好ましい場合について詳しく説明します。
フレア システムは単一の機器ではありません。コンポーネントのチェーンであり、そのうちの 1 つをスキップすると、明確に文書化された特定の障害モードが作成されます。各部分の役割は次のとおりです。
| コンポーネント | 機能 | 不足している場合やサイズが小さすぎる場合はどうなりますか |
|---|---|---|
| コレクションヘッダー | バルブやベントからフレアにリリーフガスを送ります。 | リリーフ装置、デッドレッグ、液体トラップにかかる過剰な背圧 |
| ノックアウト（KO）ドラム | ガスがフレアチップに到達する前に、同伴された液滴を除去します。 | 先端への液体の持ち込み、不安定な炎、「灼熱の雨」 |
| ウォーターシールドラム | 炎がヘッダーに戻るのをブロックします。 | プロセス配管システムへの逆火リスク |
| フレアスタックまたはチップ | 安全な輻射熱距離を確保するために高められた、制御された燃焼点 | 人員の地上レベルでの過度の放射線被ばく |
| パイロットと点火システム | 継続的な炎を維持し、リリーフガスに確実に点火します。 | 緊急救援イベント中の未発火ガスの放出 |
| パージガスの供給 | ヘッダーへの空気の侵入を防ぎ、内部の爆発性混合物を防ぎます。 | 始動時または低流量期間中の内部爆発の危険性 |
ノックアウトドラムは、オプションのアップグレードではなく、すべてのフレアシステムに必須であるため、特に注目に値します。業界のガイダンスでは、ガスがチップに到達する前に、液滴を規定の粒子サイズまで除去することが求められています。 300～600ミクロンの範囲 - 大きな液滴はきれいに燃焼せず、燃える液体として落下するため、業界では「燃える雨」と呼ばれる危険性があります。設計標準では通常、次のことが求められます。 20 ～ 30 分間の液体保持能力 ドラム内にあるため、オペレータはドラムが満杯になる前に異常状態を診断し、修正措置を講じることができます。
すべてのフレアが、ほとんどの人がイメージする高いスタックのように見えるわけではありません。高架設計と地上設置設計のどちらを選択するかは、スペース、視認性の要件、システムが処理する必要があるガスの量によって決まります。
これらは、燃焼点を地上の高い位置に配置し、その高さ自体を主な安全制御として使用します。炎が地面から遠ざかるほど、下にいる人が感じる輻射熱の強さは低くなります。支持構造は高さに応じて変化します。自立型煙突は通常約 250 フィートまで使用され、デリック支持構造は約 400 フィートまで有効に延長され、支線付き設計は完全なコンクリート支持構造が必要になるまでに最大約 600 フィートに達することがあります。
これらは、通常は囲いの内部で燃焼を地表レベルまたはそれに近いレベルに保ち、住宅地、空港、または厳しい視覚規制や騒音規制がある場所の近くなど、炎を公共の目から遠ざけることが重要な場合に一般的に好まれます。マルチポイント グラウンド フレア設計は、1 つの大きな火炎ではなく複数の段階のバーナー アレイに燃焼を分割することで大量のガスを処理し、より広い流量範囲での無煙性能も向上します。
特に重質の炭化水素の場合、自然燃焼を続けると、フレアは煙を発する傾向があります。不完全燃焼では、噴煙の中に目に見える黒い炭素粒子が残ります。可視排出に対する規制上の制限により、最新のフレアのほとんどは流量範囲全体できれいに燃焼するための補助機構が必要となり、確立されたアプローチが 3 つあります。
アシスト方法は単なる排出チェックボックスではなく、騒音、公共需要、システムの寿命にわたるメンテナンス負荷に影響します。 Steam アシストは、増分コストが低いため、サイトが他のプロセスのニーズに対応するためにすでに Steam ネットワークを実行している場合に一般的です。専用ブロワーやコンプレッサー設備の追加コストにもかかわらず、蒸気インフラストラクチャーのない現場ではエアアシストがより魅力的になります。サイトにすでに余力があるユーティリティを考慮せずに、初期資本コストのみに基づいて選択することは、最も一般的な設計ミスの 1 つです。
フレア システムの設計は、個々の技術的判断だけに任されているわけではありません。液滴除去ターゲットからヘッダー内の最大許容ガス速度に至るまで、すべてを指定する確立された業界標準によって管理されます。
実際には、API 521 の 2 つの数値制限が常に発生します。ヘッダーのガス速度は通常、次の値に制限されます。 マッハ数は最大 0.7、推奨値は 0.5 時間の経過による配管内の音響疲労を避けるため、フレアヘッダー自体は通常、最小約 1:450 そのため、凝縮した液体は、走行中に低い場所に溜まるのではなく、連続的にノックアウト ドラムに向かって排出されます。
フレアシステムの仕事は安全に廃棄することであり、必ずしも毎回燃焼によって廃棄する必要はありません。真の緊急事態ではなく、継続的または定期的な救援の流れのために、多くの施設は フレアガス回収装置（FGRU） ガスを捕捉、圧縮し、燃焼させずにプラントの燃料ガス システムに戻します。
経済的なケースは紙の上では簡単です。回収されたガスは、施設が購入または生成しなければならない燃料ガスを直接相殺します。また、継続的なフレアを削減することで、ますます厳しくなる地域の大気質および排出規制への曝露も軽減します。 FGRU が元を取れるかどうかは、関係する日常的なフレアガスの量と一貫性に大きく依存します。そのため、すべてのサイトで回収が自動的に価値があると仮定するのではなく、投資を開始する前に、適切な実現可能性調査 (回収されたガスの価値に対してシステムコストを評価する) が標準的な慣行となっています。
フレア システムは、実際に必要な瞬間に正しく機能する必要がある安全インフラストラクチャであり、多くの場合、最小限の使用を長期間にわたって行った後でも、継続的なメンテナンスは、継続的に稼働し、徐々に摩耗が見られる機器のメンテナンスとは異なる規律となります。
新しい設計をレビューする場合でも、既存のインストールを監査する場合でも、これらの質問は、最も不足している、または見落とされやすい点をカバーしています。
