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  Flare 설계 관련 질문
  글쓴이 : 달력   고유ID : mejues     날짜 : 20-10-15 11:34     조회 : 95    
안녕하십니까 저는 초보 프로세스 엔지니어입니다.
여기에 전문가분들이 많이 계신 것 같아서 항상 도움이 되고 있습니다.

Flare를 설계 Order를 받았는데 헷갈리는 것이 2개 있습니다.

1. Flare 용량은 Governing Case중 가장 Max. 값을 기반으로 산정을 하는데
   단순하게 Max.값으로만 Flare를 설계하면 Margin이 너무 없는 것 같습니다.
   Governing Case에서 Margin을 얼마정도 주어야 하는 문구나 내용 같은 참조할 만한 것들이 있을까 싶습니다.

2. Flare Knockout Drum 설계를 하면서 항상 궁금했던 것이
   Liquid Droplet Diameter입니다. 크면 클수록 용기 크기가 커지게 되는데
   Knockout Drum 계산하실때, Required Droplet Diameter는 계산을 하는 건가요 아님 가정인가요?
   어떤 Case는 461 마이크로미터를 적용햇고 어떤 곳은 350마이크로미터를 적용했는데, 기준이 애매합니다.

초보적인 질문같아서 죄송합니다.
 

스테파노 Stefano   20-10-16 00:43
(A1) Flare System의 경우 Maximum Flow Rate 정보를  Vendor에 알려주고 Vendor는 이를 기준으로 노즐 모델을 선정하는데 대체로 모델선정에서의 Margin을 제외한 추가 Allowance를 고려하지 않는것이 상례인 것 같습니다.  이러다 보니 공장 증설시 별도의 Flare Stack을 추가하는 경우가 많지요.   

Max Flow로 배출될 시기에 때맞추어 최대 풍속이 불어와 지면에 복사열 영향이 최대가 되는 상황의 발생할 빈도가 낮은 반면 설계기준으로 정한 용량이 아주 큰데 거기에 추가 Margin을 두는 것이 무리라는 것으로 판단되기 때문일 것입니다 .

(A2) Knock-out (KO) Drum의 설계모델 수식을 API에서 용역을 주어 개발할 때에는 300 micron 액적크기 이상의 Droplet를 95%(?) 제거하는 기준으로 정하여 개발했다고 합니다.  (본 내용을 필자가 잡지에서 봤던 내용인데 그 근거를 찾기가 어렵지만 함께 연구했던 연구자가 소개했던 내용이었던 것으로 기억합니다.) 

그후 Demisting Pad 등이 개발되어 사용되면서 액적의 제거효율이 크게 좋아져서 액적의 크기를 높여왔기 때문에 350, 400, 450 micron 등의 수치를 기준으로 설계하되 Demister를 두는 조건으로 KO Drum을 설계한 것입니다.  액적제거 효율은 Demister 제작자가 실험적으로 얻어진 Data들로 이들을 일반 KO Drum은 물론 Flare Stack용 KO Drum에 경험적으로 이용해온 것으로 보입니다. 

특히 비정상상태에서 Flare Stack으로 배출되는 경우 시간에 따라 온도, 압력, 유량등이 달라지는 상황일 터인데도 칼로 무우자르듯 Droplet 크기를 461 micron,  제거효율 95.00% 이렇게 정해두고 Sizing이 된 것으로 보이지는 않습니다.  Vapor Mixture에 작은 크기의 액적 함량이 순간적으로 달라지는 것은 운전에 큰지장을 주지는 않을 것으로 보이고 실제로 이미 설치된 시스템으로부터 성능이 확인되었다고 봅니다.

결론적으로  증기 혼합물에서 액적의 크기와 함량, 그리고 제거효율 등은 아직도 정확한 데이터는 확보되지 않아서 과거의 경험적 수치를 이용하여 설계되고 있다고 봐야 합니다.  이런면에서 특히 정밀한 데이터를 요구하는 항공우주 분야에서는 이를 Fluid Modelling에 의해 연구해 오고 있어서 (발표되어 있지 않지만) 이미 정밀한 데이터가 얻어져 있을지도 모른다고  생각됩니다.
달력 mejues   20-10-23 13:22
감사합니다.
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