게시판 > 질답게시판 > Flare Header의 Design Temperature 설정 관련 질문입니다.

스테파노 Stefano

09-06-03 13:43

(1) Design Temperature of Flare Header:
Flare Header Line에 연결되는 Line 들은 주로 Pressure Safety Relief Valve의 Discharge측 Line, Emergency Vent Line입니다. Flare Load중 Total Power Failure시의 경우, 냉각수와 같은 다른 유틸리티 공급도 불가능하기 때문에 배출 부하가 가장 크고 거의 모든 Relief Point에서 배출되어 Flare System으로 배출되기 때문에 이 온도보다 높은 온도로 배출되는 경우는 없을 것입니다.

실제의 Header Line Sizing을 위한 계산에서는 Branch별로 흘러들어오는 유체의 유량과 온도, 압력조건을 모두 고려하지만 Branch Line들은 각각의 유체의 배출온도(Maximum Relief Temperature)를 기준으로 설계하지만, Header의 설계온도는 이들 각각의 연결관 중에서 가장 높은 온도로 배출되는 온도를 기준으로 설계온도를 정하기 때문에 이를 "Maximum Working Temperature", 이 온도를 Design Maximum Temperature로 기준으로 하여 한 것입니다.

1) 배출 고온액체의 경우 최고 온도: Flashing Liquid의 온도 --> 배출시 Back Pressure에서의 액체의 비점온도
2) 배출 고온증기(기체)의 경우 최고 온도: 배출압력에서 Back Pressure까지 단열팽창 시 나타내는 온도

Pipe Wall Thickness 계산이나 Stress Analysis는 후자가 (Thermal Expansion, Bending, Supporting Span 등을 포함하고 있어서) 보다 넓은 의미를 가질 뿐, 같은 계산을 하는 것이기 때문에 기준온도를 몇도로 하는것이냐만 고려하면 됩니다.

Flare System의 경우에는 Stress 계산에서 Max Relief Temperature를 기준으로 한다는 것은 ①PSV 연결 Branch Line에서의 온도는 높더라도 Header에 들어와 차거운 다른 유체와 섞여서 온도가 떨어질 수도 있고 ②보온도 되어있지 않아서 Header Line에서의 냉각되는 현상도 있으며 ③고온에 노출되는 시간도 단시간인데 이런 현상들을 모두 무시한 것이기 때문에 더 이상의 설계온도의 추가여유는 불필요하다고 봅니다.

또, 실제의 배관 Stress Analysis시 설계 온도에 의해 재질의 Allowable Stress 값이 달라지는 경우가 거의 없기 때문에 설계온도에 너무 민감하게 반응할 필요는 없습니다.

(2) Flare Knock-Out(K/O) Drum의 Design Temperature
Flare K/O Drum의 경우 Flare Header 설계온도와 같은 설계온도를 적용하면 될 것입니다.

즉, Flare Header로부터 유입되는 최고온도를 Max. Operating Temperature로 간주하고 일반적인 방법(즉 최고운전온도 +15~25℃) Design Temperature를 설정해 주면 될 것입니다.

실제의 Header Line Sizing을 위한 계산에서는 Branch별로 흘러들어오는 유체의 유량과 온도, 압력조건을 모두 고려하지만  Branch Line들은 각각의 유체의 배출온도(Maximum Relief Temperature)를 기준으로 설계하지만, Header의 설계온도는 이들 각각의 연결관 중에서 가장 높은 온도로 배출되는 온도를 기준으로 설계온도를 정하기 때문에 이를 "Maximum Working Temperature", 이 온도를 Design Maximum Temperature로 기준으로 하여 한 것입니다.

1) 배출 고온액체의 경우 최고 온도: Flashing Liquid의 온도 --> 배출시 Back Pressure에서의 액체의 비점온도
2) 배출 고온증기(기체)의 경우 최고 온도:  배출압력에서 Back Pressure까지 단열팽창 시 나타내는 온도

Pipe Wall Thickness 계산이나 Stress Analysis는 후자가 (Thermal Expansion, Bending, Supporting Span 등을 포함하고 있어서) 보다 넓은 의미를 가질 뿐, 같은 계산을 하는 것이기 때문에 기준온도를 몇도로 하는것이냐만 고려하면 됩니다.

Flare System의 경우에는 Stress 계산에서 Max Relief Temperature를 기준으로 한다는 것은   ①PSV 연결 Branch Line에서의 온도는 높더라도 Header에 들어와 차거운 다른 유체와 섞여서 온도가 떨어질 수도 있고 ②보온도 되어있지 않아서 Header Line에서의 냉각되는 현상도 있으며 ③고온에 노출되는 시간도 단시간인데 이런 현상들을 모두 무시한 것이기 때문에 더 이상의 설계온도의 추가여유는 불필요하다고 봅니다.

또, 실제의 배관 Stress Analysis시 설계 온도에 의해 재질의 Allowable Stress 값이 달라지는 경우가 거의 없기 때문에 설계온도에 너무 민감하게 반응할 필요는 없습니다.

(2) Flare Knock-Out(K/O) Drum의 Design Temperature
Flare K/O Drum의 경우 Flare Header 설계온도와 같은 설계온도를 적용하면 될 것입니다.

즉, Flare Header로부터 유입되는 최고온도를 Max. Operating Temperature로 간주하고 일반적인 방법(즉 최고운전온도 +15~25℃) Design Temperature를 설정해 주면 될 것입니다.

alfee alfee

09-06-25 09:41

상세한 조언 감사드립니다.

그런데, 말미쯤에,

"실제의 배관 Stress Analysis시 설계 온도에 의해 재질의 Allowable Stress 값이 달라지는 경우가 거의 없기 때문에 설계온도에 너무 민감하게 반응할 필요는 없습니다. "

라고 하셨는데요, Detail Eng'g 전 단계에서 설계온도와 관련한 Data를 FEED Eng'g사로부터 전달받지 못한 상태에서 MR작업 등을 위해 Data Sheet를 작성하는 경우는 설계온도를 Assume 하는 기준을 잡기가 곤란한 경우가 발생하더군요.
K/O Drum, Slop oil pump 등이 관련되어있기 때문인데 이게 참 쉽지 않군요.

더 공부해봐야 겠습니다.

시간을 할애해서 관심을 가져주셔서 감사합니다.