KR20210152768A

KR20210152768A - Flare system

Info

Publication number: KR20210152768A
Application number: KR1020200069661A
Authority: KR
Inventors: 김연호
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2021-12-16

Abstract

A flare system is disclosed. The flare system according to an embodiment of the present invention comprises: a flare tower supporting a flare line through which a combustible material flows, while a flare tip through which flaring proceeds is provided at an end; a radiation shield frame provided in the upper region of the flare tower adjacent to the flare tip, and limiting the lower transmission of radiation; and a thermal power generating unit provided adjacent to the radiation shield frame and generating electricity using a flow of thermal energy through a temperature difference between upper and lower regions of the radiation shield frame when flaring proceeds. ] The present invention can largely save costs in accordance with operation of an offshore production facility.

Description

Flare system

본 발명은, 플레어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 플레어 타워를 통한 플레어링(flaring) 진행 시 발생하는 열에너지를 활용해서 전기를 생산할 수 있는 플레어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a flare system, and more particularly, to a flare system capable of producing electricity by utilizing thermal energy generated during flaring through a flare tower.

플레어 시스템(flare system)은 플레어 라인(flare line)을 통해 가연성 물질을 모아 플레어 타워(flare tower)에서 연소시켜 대기 중으로 방출하는 일련의 대규모 설비를 가리킨다.A flare system refers to a series of large-scale installations that collect combustible materials through a flare line, burn them in a flare tower, and release them into the atmosphere.

플레어 타워는 플레어 라인을 지지하는 구조물이다. 플레어 라인의 상단부에는 플레어 팁(flare tip)이 마련된다. 플레어 팁의 주변에는 점화(착화)를 위한 점화기(ignition source)가 탑재된다. 점화기는 수시로 동작하면서 가연성 물질의 원활한 연소 작용을 돕는다.A flare tower is a structure supporting a flare line. A flare tip is provided at the upper end of the flare line. An ignition source for ignition (ignition) is mounted around the flare tip. The igniter helps the smooth combustion of combustible materials by operating frequently.

이에, 가연성 물질이 플레어 라인을 통해 상부로 이동되면서 플레어 팁의 외측으로 분출될 때 점화기의 동작이 온(on)됨으로써 플레어 팁을 통해 플레어 제트(flare jet, 화염)가 형성되면서 가연성 물질이 연소, 즉 소각될 수 있다.Accordingly, when the combustible material moves upward through the flare line and is ejected to the outside of the flare tip, the operation of the igniter is turned on to form a flare jet (flame) through the flare tip, and the combustible material is burned, That is, it can be incinerated.

이처럼, 플레어 팁을 통해 플레어 제트가 형성되면서 가연성 물질이 소각되는 일련의 동작을 소위, 플레어링(flaring)이라 부른다.As such, a series of operations in which a combustible material is incinerated while a flare jet is formed through the flare tip is so-called flaring.

이상 설명한 것처럼 대다수의 오프쇼(Offshore) 생산 설비에는 오일/가스 생산 중 불필요한 가스나 원유 등의 가연성 물질을 제거하기 위한 목적으로 플레어링을 진행하고 있는데, 플레어링을 진행할 때 플레어 타워에서 엄청난 열에너지가 발생하고 있음에도 불구하고 고온으로 인해 이를 활용하는 방안이 제시되고 있지 않다는 점을 고려해볼 때, 이에 관한 기술개발이 필요한 실정이다.As described above, in most offshore production facilities, flaring is performed for the purpose of removing unnecessary gas or combustible substances such as crude oil during oil/gas production. In spite of the fact that there is no way to utilize it due to the high temperature, it is necessary to develop the related technology.

선행기술문헌 1 ; US 공개번호 20060105276A1Prior art document 1; US Publication No. 20060105276A1 선행기술문헌 2 ; KR 출원번호 10-2013-0088528Prior Art Document 2; KR Application No. 10-2013-0088528

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 플레어 타워를 통한 플레어링(flaring) 진행 시 발생하는 열에너지를 활용해서 전기를 생산할 수 있는 플레어 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a flare system capable of producing electricity by utilizing thermal energy generated during flaring through a flare tower.

본 발명의 일 측면에 따르면, 가연성 물질이 유동되는 플레어 라인(flare line)을 지지하되 플레어링(flaring)이 진행되는 플레어 팁(flare tip)이 단부에 마련되는 플레어 타워(flare tower); 상기 플레어 팁에 이웃하게 상기 플레어 타워의 상단부 영역에 마련되며, 복사열(Radiation)의 하부 전달을 제한하는 라디에이션 쉴드 프레임(Radiation Shield Frame); 및 상기 라디에이션 쉴드 프레임에 이웃하게 마련되며, 상기 플레어링이 진행될 때 상기 라디에이션 쉴드 프레임의 상하부 영역 간의 온도차를 통한 열에너지를 흐름을 이용해서 발전하는 열발전부를 포함하는 플레어 시스템이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a flare tower supporting a flare line through which a combustible material flows, but having a flare tip through which flaring is performed is provided at an end thereof; a radiation shield frame provided in the upper end area of the flare tower adjacent to the flare tip and limiting the lower transmission of radiation; and a thermal power generation unit provided adjacent to the radiation shield frame and generating thermal energy by using a flow to generate thermal energy through a temperature difference between upper and lower regions of the radiation shield frame when the flaring progresses. .

상기 열발전부는 상기 라디에이션 쉴드 프레임의 하부에 설치되는 복수의 패널형 열발전소자를 포함할 수 있으며, 상기 라디에이션 쉴드 프레임과 상기 열발전부 사이에는 상기 열발전부의 상부를 보호하되 상기 라디에이션 쉴드 프레임 상부 영역의 라디에이션이 상기 열발전부로 향하는 것을 허용하는 상부 와이어 메시가 마련될 수 있으며, 상기 열발전부를 사이에 두고 상기 상부 와이어 메시의 하부 영역에는 상기 열발전부의 하부를 보호하되 상기 열발전부의 하부 영역에서 상기 열발전부로 공기의 흐름을 허용하는 하부 와이어 메시가 마련될 수 있다.The heat generator may include a plurality of panel-type heat generators installed under the radiation shield frame, and between the radiation shield frame and the heat generator, an upper portion of the heat generator is protected, but the radiation shield An upper wire mesh that allows the radiation of the upper region of the frame to be directed toward the thermoelectric generator may be provided, and a lower region of the upper wire mesh with the thermoelectric generator therebetween protects the lower portion of the thermoelectric generator and protects the thermoelectric generator. A lower wire mesh may be provided to allow air to flow from the lower region of the unit to the thermoelectric unit.

상기 플레어 타워의 일측에 마련되는 에너지 저장시스템(Energy Storage System); 및 상기 열발전부와 상기 에너지 저장시스템에 연결되며, 상기 열발전부에서 생산되는 전기가 상기 에너지 저장시스템에 저장되게 하는 한편 필요시 상기 에너지 저장시스템의 전기를 사용하게 컨트롤하는 시스템 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.an energy storage system provided on one side of the flare tower; and a system controller connected to the thermal power generation unit and the energy storage system and controlling the electricity generated by the thermal power generation unit to be stored in the energy storage system and to use electricity from the energy storage system when necessary. can do.

냉각 유체가 순환하되 상기 라디에이션 쉴드 프레임에 지그재그식으로 마련되는 냉각 유체라인; 및 상기 냉각 유체라인의 일측에 마련되며, 상기 시스템 컨트롤러에 의해 동작이 컨트롤되는 펌프를 더 포함할 수 있다.a cooling fluid line through which a cooling fluid circulates but provided in a zigzag manner on the radiation shield frame; and a pump provided at one side of the cooling fluid line and whose operation is controlled by the system controller.

상기 라디에이션 쉴드 프레임의 하부 영역의 온도를 감지해서 상기 시스템 컨트롤러로 전송하는 온도 감지부를 더 포함할 수 있다.The radiation shield frame may further include a temperature sensing unit that senses the temperature of the lower region and transmits it to the system controller.

본 발명에 따르면, 플레어 타워를 통한 플레어링(flaring) 진행 시 발생하는 열에너지를 활용해서 전기를 생산할 수 있으며, 이로 인해 낭비되는 자원을 효과적으로 재활용할 수 있어 오프쇼(Offshore) 생산 설비의 운용에 따른 비용 절감에 크게 이바지할 수 있다.According to the present invention, electricity can be produced by utilizing thermal energy generated during flaring through the flare tower, and thus wasted resources can be effectively recycled. It can greatly contribute to cost reduction.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플레어 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 라디에이션 쉴드 프레임 영역에 대한 개략적인 부분 단면 구조도이다.
도 3은 도 1의 플레어 시스템에 대한 제어블록도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플레어 시스템에서 라디에이션 쉴드 프레임 영역에 대한 개략적인 부분 단면 구조도이다.
도 5는 냉각 유체라인의 배치도이다.
도 6은 도 4의 플레어 시스템에 대한 제어블록도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플레어 시스템에 대한 제어블록도이다.1 is a schematic configuration diagram of a flare system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional structural view of the radiation shield frame area of FIG. 1 .
FIG. 3 is a control block diagram of the flare system of FIG. 1 .
4 is a schematic partial cross-sectional structural view of a radiation shield frame area in a flare system according to a second embodiment of the present invention.
5 is a layout view of a cooling fluid line.
FIG. 6 is a control block diagram of the flare system of FIG. 4 .
7 is a control block diagram of a flare system according to a third embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in each figure indicate like elements.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플레어 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 라디에이션 쉴드 프레임 영역에 대한 개략적인 부분 단면 구조도이며, 도 3은 도 1의 플레어 시스템에 대한 제어블록도이다.1 is a schematic configuration diagram of a flare system according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional structural diagram of the radiation shield frame area of FIG. 1, and FIG. 3 is the flare system of FIG. It is a control block diagram for

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 플레어 시스템은 종전과 달리 플레어 타워(101, flare tower)를 통한 플레어링(flaring) 진행 시 발생하는 열에너지를 활용해서 전기를 생산할 수 있게끔 한다.Referring to these drawings, the flare system according to the present embodiment makes it possible to produce electricity by utilizing thermal energy generated during flaring through a flare tower 101, unlike before.

앞서도 기술한 것처럼 기존 플레어 시스템의 경우, 플레어링 진행 시 플레어 타워(101)에서 엄청난 에너지(Energy) 특히 열에너지가 발생하나 고온으로 인해 재활용되지 못한다는 점을 고려해보면, 본 실시예처럼 낭비되는 자원을 효과적으로 재활용할 경우, 오프쇼(Offshore) 생산 설비의 운용에 따른 비용 절감에 크게 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.As previously described, in the case of the existing flare system, when flaring proceeds, enormous energy, particularly thermal energy, is generated in the flare tower 101, but considering that it cannot be recycled due to high temperature, waste resources like this embodiment If it is recycled effectively, it is expected that it will be able to greatly contribute to the cost reduction caused by the operation of offshore production facilities.

이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 플레어 시스템은 도 1과 같은 방식으로 구축, 시설될 수 있다.The flare system according to the present embodiment capable of providing such an effect may be constructed and installed in the same manner as in FIG. 1 .

물론, 도 1의 시스템 구성은 하나의 예일 뿐이므로 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.Of course, since the system configuration of FIG. 1 is only one example, the scope of the present invention is not limited to the shape of the drawing.

본 실시예에 따른 플레어 시스템에는 플레어 타워(101)가 갖춰진다. 플레어 타워(101)는 가연성 물질이 유동되는 플레어 라인(110, flare line)을 지지하는 대규모 설비의 구조물이다. 플레어 라인(110)을 통해 가연성 물질이 모인 후, 연소되어 대기 중으로 방출될 수 있다. 도 1에는 플레어 타워(101)를 개략적으로 도시했으나 플레어 타워(101)는 복잡한 금속 구조물일 수 있다.The flare system according to this embodiment is equipped with a flare tower 101 . The flare tower 101 is a structure of a large-scale facility supporting a flare line 110 through which a combustible material flows. After the combustible material is collected through the flare line 110 , it may be combusted and discharged into the atmosphere. Although FIG. 1 schematically shows a flare tower 101, the flare tower 101 may be a complex metal structure.

플레어 타워(101)의 일측에는 가연성 물질을 플레어 라인(110)으로 공급하는 가연성 물질 공급 탱크인 KO Drum(102)이 마련된다.On one side of the flare tower 101 , a KO Drum 102 which is a combustible material supply tank for supplying a combustible material to the flare line 110 is provided.

그리고 KO Drum(102)의 일측에는 가연성 물질 중 일부가 회수되는 회수 탱크(103)가 마련된다. 회수 탱크(103)는 선택적으로 적용될 수 있는 구성으로서 반드시 적용되어야 하는 것은 아니다.And a recovery tank 103 from which some of the combustible materials are recovered is provided on one side of the KO drum 102 . The recovery tank 103 is a configuration that can be selectively applied and does not necessarily have to be applied.

플레어 라인(110)의 단부, 즉 상단부에는 플레어 팁(120)이 형성된다. 플레어 팁(120)의 주변에는 점화(착화)를 위한 점화기(미도시) 등이 탑재된다.A flare tip 120 is formed at an end of the flare line 110 , that is, an upper end thereof. An igniter (not shown) for ignition (ignition) is mounted around the flare tip 120 .

가연성 물질인 예컨대, 플루 가스(flue gas)가 플레어 라인(110)을 통해 상부로 이동되면서 플레어 팁(120)의 외측으로 분출될 때 점화기의 동작이 온(on)됨으로써 플레어 팁(120)을 통해 플레어 제트가 형성되면서 가연성 물질이 연소, 즉 소각될 수 있다.When a combustible material, for example, flue gas is ejected to the outside of the flare tip 120 while moving upward through the flare line 110 , the operation of the igniter is turned on by the flare tip 120 . Combustible materials can be combusted, ie incinerated, as flare jets form.

이처럼 플레어 라인(110)을 통해 가연성 물질이 이동 및 통과되어야 하므로 플레어 라인(110)과 플레어 팁(120)은 모두 파이프 타입(pipe type)의 구조물로 제작된다.As such, since the inflammable material must move and pass through the flare line 110 , the flare line 110 and the flare tip 120 are both made of a pipe type structure.

플레어링이 진행될 때, 플레어 타워(101)는 그 상부로 갈수록 온도가 높아질 수 있다. 이러한 이유로 인해 플레어 타워(101)의 상부는 구조물을 보호하기 위한 수단으로서 하부보다 도장 재료의 온도 기준이 올라가 결과적으로 비용이 증가할 수 있다. 따라서 이러한 시설비를 줄이는 한편 가연성 물질의 전달 속도를 빠르게 하기 위해 플레어 타워(101)는 하부에서 상부로 갈수록 직경과 두께가 줄어드는 형태로 제작될 수 있다.When flaring proceeds, the temperature of the flare tower 101 may increase toward an upper portion thereof. For this reason, the upper part of the flare tower 101 is a means for protecting the structure, and the temperature standard of the painting material is higher than the lower part, and as a result, the cost may increase. Therefore, in order to reduce the facility cost and speed up the delivery speed of the inflammable material, the flare tower 101 may be manufactured in a form in which the diameter and thickness are reduced from the lower part to the upper part.

반드시 그러한 것은 아니나 플레어 팁(120)의 주변에는 윈드 쉴드(130, wind shield)가 배치될 수 있다. 플레어링이 진행될 때, 플레어 제트의 직진성을 높이기 위하여, 즉 외부 풍향 또는 풍량의 영향을 최소화시키기 위하여 윈드 쉴드(130)가 플레어 팁(120)의 주변에 설치될 수 있다.Although not necessarily so, a wind shield 130 (wind shield) may be disposed around the flare tip 120 . When flaring proceeds, in order to increase the straightness of the flare jet, that is, to minimize the influence of an external wind direction or air volume, a wind shield 130 may be installed around the flare tip 120 .

윈드 쉴드(130)는 상부로 갈수록 직경이 점진적으로 커지는 바스켓 구조를 이룬다. 윈드 쉴드(130)의 벽면에는 다수의 통기공(131)이 형성된다. 통기공(131)은 공기의 순환을 일부 허용하여 플레어링 시 산소를 공급한다.The windshield 130 has a basket structure in which the diameter gradually increases toward the top. A plurality of ventilation holes 131 are formed in the wall surface of the windshield 130 . The ventilation holes 131 allow some circulation of air to supply oxygen during flaring.

윈드 쉴드(130)의 주변, 다시 말해 플레어 팁(120)에 이웃한 플레어 타워(101)의 상단부 영역에는 복사열(Radiation)의 하부 전달을 제한하는 라디에이션 쉴드 프레임(140, Radiation Shield Frame)이 마련된다.In the periphery of the windshield 130, that is, in the upper region of the flare tower 101 adjacent to the flare tip 120, a radiation shield frame 140 that limits the lower transmission of radiation is provided. do.

라디에이션 쉴드 프레임(140)은 작업자의 작업 공간을 위한 그레이팅(grating)으로 이루어질 수 있다. 라디에이션 쉴드 프레임(140)의 단부 외측에는 작업자의 안전을 위한 핸드레일(141)이 설치된다.The radiation shield frame 140 may be formed of a grating for an operator's work space. A handrail 141 for operator safety is installed outside the end of the radiation shield frame 140 .

한편, 라디에이션 쉴드 프레임(140)의 주변에는 실질적인 발전을 위한 수단으로서 열발전부(150)가 마련된다.On the other hand, the heat generating unit 150 is provided around the radiation shield frame 140 as a means for actual power generation.

열발전부(150)는 라디에이션 쉴드 프레임(140)에 이웃하게 마련되며, 플레어링이 진행될 때 라디에이션 쉴드 프레임(140)의 상하부 영역 간의 온도차를 통한 열에너지를 흐름을 이용해서 발전한다.The thermal power generation unit 150 is provided adjacent to the radiation shield frame 140, and when flaring is performed, heat energy through the temperature difference between the upper and lower regions of the radiation shield frame 140 is generated using a flow.

예컨대, 플레어링 진행 시 열발전부(150)를 기준으로 그 상부 영역은 700℃ 이상의 열이 발생하고, 하부 영역은 2~30℃의 상온을 이룬다는 점을 고려해보면, 이들 간의 온도차가 700℃ 이상 벌어지면서 상부에서 하부로 열이 전달된다. 이때, 온도차를 통한 열에너지를 흐름을 이용해서 열발전부(150)가 발전함으로써 전기를 생산할 수 있다.For example, considering that the upper region generates heat of 700° C. or higher based on the thermoelectric generator 150 during flaring and the lower region achieves a room temperature of 2 to 30° C., the temperature difference between them is 700° C. As it expands, heat is transferred from the top to the bottom. At this time, by using the flow of thermal energy through the temperature difference, the thermal power generation unit 150 may generate electricity.

본 실시예에서 열발전부(150)는 라디에이션 쉴드 프레임(140)의 하부에 설치되는 복수의 패널형 열발전소자(150)로 적용된다. 이때, 패널형 열발전소자(150)들은 독립적으로 마련될 수 있다. 만약, 패널형 열발전소자(150)들이 독립적으로 마련되면 어느 하나가 고장나더라도 다른 것들로 발전할 수 있으므로 운용상 유리할 수 있다.In this embodiment, the thermal power generating unit 150 is applied as a plurality of panel-type thermal power generating elements 150 installed under the radiation shield frame 140 . In this case, the panel-type thermal power generating elements 150 may be independently provided. If the panel-type thermal power generating elements 150 are independently provided, even if one of them fails, power can be generated by the other, which may be advantageous in operation.

열발전부(150)의 상부와 하부에는 각각 상부 와이어 메시(161)와 하부 와이어 메시(162)가 마련된다. 이들은 열발전부(150)를 보호하는 한편, 열발전부(150)로의 열에너지 혹은 공기의 흐름을 허용하는 역할을 한다.An upper wire mesh 161 and a lower wire mesh 162 are provided on the upper and lower portions of the thermoelectric generator 150 , respectively. These serve to protect the thermal power generation unit 150 and to allow the flow of thermal energy or air to the thermal power generation unit 150 .

상부 와이어 메시(161)는 본 실시예에서 라디에이션 쉴드 프레임(140)과 열발전부(150) 사이에 마련되며, 열발전부(150)의 상부를 보호하되 라디에이션 쉴드 프레임(140) 상부 영역의 라디에이션이 열발전부(150)로 향하는 것을 허용하는 역할을 한다.The upper wire mesh 161 is provided between the radiation shield frame 140 and the thermal power generation unit 150 in this embodiment, and protects the upper portion of the thermal power generation unit 150, but the upper area of the radiation shield frame 140 It serves to allow the radiation of the thermal power generation unit (150).

그리고, 하부 와이어 메시(162)는 열발전부(150)를 사이에 두고 상부 와이어 메시(161)의 하부 영역에 마련되며, 열발전부(150)의 하부를 보호하되 열발전부(150)의 하부 영역에서 열발전부(150)로 공기의 흐름을 허용하는 역할을 한다.And, the lower wire mesh 162 is provided in the lower region of the upper wire mesh 161 with the thermoelectric generator 150 interposed therebetween, and protects the lower portion of the thermoelectric generator 150, but It serves to allow the flow of air from the lower region to the thermoelectric generator 150 .

한편, 본 실시예에 따른 플레어 시스템에는 시스템의 컨트롤을 위한 수단으로서 에너지 저장시스템(170, Energy Storage System)과 시스템 컨트롤러(190)가 더 탑재된다.Meanwhile, in the flare system according to the present embodiment, an energy storage system 170 and a system controller 190 are further mounted as means for controlling the system.

에너지 저장시스템(170)은 플레어 타워(101)의 일측에 마련되되 열발전부(150)에서 생산되는 에너지, 즉 전기를 저장하고 운용하는 역할을 한다.The energy storage system 170 is provided on one side of the flare tower 101, and serves to store and operate energy produced by the thermal power generation unit 150, that is, electricity.

그리고, 시스템 컨트롤러(190)는 열발전부(150)와 에너지 저장시스템(170)에 연결되며, 열발전부(150)에서 생산되는 전기가 에너지 저장시스템(170)에 저장되게 하는 한편 필요시 에너지 저장시스템(170)의 전기를 사용하게 컨트롤한다.In addition, the system controller 190 is connected to the thermal power generation unit 150 and the energy storage system 170 , and allows the electricity produced by the thermal power generation unit 150 to be stored in the energy storage system 170 , while energy storage system 170 is required. Controls the use of electricity in the storage system 170 .

이러한 역할을 수행하는 시스템 컨트롤러(190)는 중앙처리장치(191, CPU), 메모리(192, MEMORY), 그리고 서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.The system controller 190 performing this role may include a central processing unit (CPU) 191, a memory (192, MEMORY), and a support circuit (193, SUPPORT CIRCUIT).

중앙처리장치(191)는 본 실시예에서 열발전부(150)와 에너지 저장시스템(170)에 연결되며, 열발전부(150)에서 생산되는 전기가 에너지 저장시스템(170)에 저장되게 하는 한편 필요시 에너지 저장시스템(170)의 전기를 사용하게 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.The central processing unit 191 is connected to the thermal power generation unit 150 and the energy storage system 170 in this embodiment, and allows electricity produced by the thermal power generation unit 150 to be stored in the energy storage system 170 . In order to control the use of electricity of the energy storage system 170 when necessary, it may be one of various computer processors that can be industrially applied.

메모리(192, MEMORY)는 중앙처리장치(191)과 연결된다. 메모리(192)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.The memory 192 (MEMORY) is connected to the central processing unit (191). The memory 192 may be installed locally or remotely as a computer-readable recording medium, and may be easily available such as random access memory (RAM), ROM, floppy disk, hard disk, or any digital storage form. It may be at least one memory.

서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(191)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(193)은 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.The support circuit 193 (SUPPORT CIRCUIT) is coupled to the central processing unit 191 to support typical operations of the processor. The support circuit 193 may include a cache, a power supply, a clock circuit, an input/output circuit, a subsystem, and the like.

본 실시예에서 시스템 컨트롤러(190)는 열발전부(150)와 에너지 저장시스템(170)에 연결되며, 열발전부(150)에서 생산되는 전기가 에너지 저장시스템(170)에 저장되게 하는 한편 필요시 에너지 저장시스템(170)의 전기를 사용하게 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(192)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(192)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.In this embodiment, the system controller 190 is connected to the thermal power generation unit 150 and the energy storage system 170 , while allowing the electricity produced by the thermal power generation unit 150 to be stored in the energy storage system 170 , if necessary. To control the use of electricity from the energy storage system 170 , a series of control processes and the like may be stored in the memory 192 . Typically, software routines may be stored in memory 192 . Software routines may also be stored or executed by other central processing units (not shown).

본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.Although the process according to the present invention has been described as being executed by a software routine, it is also possible that at least a part of the process of the present invention is performed by hardware. As such, the processes of the present invention may be implemented in software executed on a computer system, implemented in hardware such as an integrated circuit, or implemented by a combination of software and hardware.

이러한 구성을 갖는 플레어 시스템의 작용을 설명한다.The operation of a flare system having such a configuration will be described.

가연성 물질을 연소시키기 위한 일반적인 상황이나 혹은 비상상황의 발생 시 가연성 물질을 연소시키기 위해 플레어 시스템이 가동된다.The flare system is activated to burn the combustible material in the event of a normal or emergency situation for combusting the combustible material.

즉 KO Drum(102) 내의 가연성 물질이 플레어 라인(110)을 통해 상부로 이동되면서 플레어 팁(120)의 외측으로 배출된다. 이처럼 가연성 물질이 배출되기 시작하는 한편 이와 동시에 점화기(미도시)의 동작이 온(on)됨으로써 플레어 팁(120)을 통해 플레어 제트가 형성되면서 플레어링이 진행되어 가연성 물질이 연소, 즉 소각될 수 있다.That is, the combustible material in the KO drum 102 is discharged to the outside of the flare tip 120 while moving upward through the flare line 110 . As such, the combustible material starts to be discharged, and at the same time, the operation of the igniter (not shown) is turned on, so that a flare jet is formed through the flare tip 120 and flaring proceeds, so that the combustible material is burned, that is, incinerated. have.

이때, 열발전부(150)를 기준으로 그 상부 영역은 700℃ 이상의 열이 발생하고, 하부 영역은 2~30℃의 상온을 이룬다는 점을 고려해보면, 이들 간의 온도차가 700℃ 이상 벌어지면서 상부에서 하부로 열이 전달된다.At this time, considering that the upper region of the thermoelectric generator 150 generates heat of 700° C. or higher, and the lower region achieves a room temperature of 2 to 30° C., the temperature difference between them widens by 700° C. or more. Heat is transferred from the to the bottom.

이때, 온도차를 통한 열에너지를 흐름을 이용해서 열발전부(150)가 발전함으로써 전기를 생산할 수 있으며, 생산된 전기는 에너지 저장시스템(170)에 저장될 수 있다.At this time, by using the flow of thermal energy through the temperature difference, the thermal power generation unit 150 may generate electricity, and the produced electricity may be stored in the energy storage system 170 .

이상 설명한 바와 같은 구조로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 종전과 달리 플레어 타워(101)를 통한 플레어링(flaring) 진행 시 발생하는 열에너지를 활용해서 전기를 생산할 수 있으며, 이로 인해 낭비되는 자원을 효과적으로 재활용할 수 있어 오프쇼(Offshore) 생산 설비의 운용에 따른 비용 절감에 크게 이바지할 수 있다.According to this embodiment, which operates in the structure as described above, unlike before, it is possible to produce electricity by utilizing thermal energy generated during flaring through the flare tower 101, thereby reducing wasted resources. Since it can be effectively recycled, it can greatly contribute to cost reduction due to the operation of offshore production facilities.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플레어 시스템에서 라디에이션 쉴드 프레임 영역에 대한 개략적인 부분 단면 구조도이고, 도 5는 냉각 유체라인의 배치도이며, 도 6은 도 4의 플레어 시스템에 대한 제어블록도이다.4 is a schematic partial cross-sectional structural view of a radiation shield frame area in a flare system according to a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a layout view of a cooling fluid line, and FIG. 6 is a control for the flare system of FIG. It is a block diagram.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 플레어 시스템이 경우에도 라디에이션 쉴드 프레임(140)의 하부에 플레어링 시 발생하는 열에너지를 이용해서 발전하는 열발전부(150)가 탑재된다.Referring to these drawings, even in the case of the flare system according to the present embodiment, the thermal power generation unit 150 that generates power using thermal energy generated during flaring is mounted on the lower portion of the radiation shield frame 140 .

그리고, 열발전부(150)의 상부와 하부에는 각각 상부 와이어 메시(161)와 하부 와이어 메시(162)가 마련되는데, 이러한 구조와 기능은 전술한 실시예와 동일하다.In addition, an upper wire mesh 161 and a lower wire mesh 162 are provided on the upper and lower portions of the thermoelectric generator 150 , respectively, and these structures and functions are the same as those of the above-described embodiment.

한편, 본 실시예의 플레어 시스템에는 냉각 유체라인(280)과 펌프(285)가 더 탑재된다.On the other hand, in the flare system of this embodiment, the cooling fluid line 280 and the pump 285 are further mounted.

냉각 유체라인(280)은 냉각 유체가 내부로 순환하되 라디에이션 쉴드 프레임(140)에 지그재그식으로 마련되는 라인(line) 혹은 파이프(pipe)이다.The cooling fluid line 280 is a line or pipe provided in a zigzag manner on the radiation shield frame 140 while the cooling fluid circulates therein.

펌프(285)는 냉각 유체라인(280)의 일측에 마련되며, 시스템 컨트롤러(290)에 의해 동작이 컨트롤된다. 즉 펌프(285)가 동작하면 냉각 유체를 냉각 유체라인(280) 내로 순환시킨다. 따라서, 라디에이션 쉴드 프레임(140)의 온도를 낮춘다.The pump 285 is provided on one side of the cooling fluid line 280 , and the operation is controlled by the system controller 290 . That is, when the pump 285 operates, the cooling fluid is circulated into the cooling fluid line 280 . Accordingly, the temperature of the radiation shield frame 140 is lowered.

플레어링 시 엄청난 고온의 라디에이션이 라디에이션 쉴드 프레임(140)에 전달된다는 점을 고려해보면, 이러한 열로 인해 플레어 타워(101) 또는 그 주변 구조물에 영향이 미칠 수도 있다.Considering that extremely high temperature radiation is transmitted to the radiation shield frame 140 during flaring, such heat may affect the flare tower 101 or surrounding structures thereof.

따라서, 라디에이션 쉴드 프레임(140)의 온도를 강제로 낮춰줌으로써 플레어 타워(101) 또는 그 주변 구조물을 보호할 수 있다.Accordingly, by forcibly lowering the temperature of the radiation shield frame 140 , it is possible to protect the flare tower 101 or its surrounding structures.

또한, 냉각 유체라인(280) 내에는 라디에이션에 의해 고온의 유체가 유동하기 때문에, 만약 고온의 유체를 워터(water)로 적용할 경우, 온수와 난방 기능을 제공할 수 있는 추가의 이점이 있다.In addition, since a high-temperature fluid flows by radiation in the cooling fluid line 280, if the high-temperature fluid is applied as water, there is an additional advantage of providing hot water and a heating function. .

본 실시예가 적용되더라도 종전과 달리 플레어 타워(101)를 통한 플레어링 진행 시 발생하는 열에너지를 활용해서 전기를 생산할 수 있으며, 이로 인해 낭비되는 자원을 효과적으로 재활용할 수 있어 오프쇼(Offshore) 생산 설비의 운용에 따른 비용 절감에 크게 이바지할 수 있다.Even if this embodiment is applied, unlike before, electricity can be produced by utilizing thermal energy generated during flaring through the flare tower 101, and thus wasted resources can be effectively recycled. It can greatly contribute to cost reduction due to operation.

특히, 플레어 타워(101) 또는 그 주변 구조물을 보호할 수 있음은 물론 필요시 온수와 난방 기능을 제공할 수 있다.In particular, it is possible to protect the flare tower 101 or its surrounding structures, as well as provide hot water and heating functions if necessary.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플레어 시스템에 대한 제어블록도이다.7 is a control block diagram of a flare system according to a third embodiment of the present invention.

이 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 플레어 시스템에는 라디에이션 쉴드 프레임(140)의 하부 영역의 온도를 감지하는 온도 감지부(385)가 더 탑재된다. 온도 감지부(385)에서 감지된 온도 정보는 시스템 컨트롤러(390)로 전송될 수 있다.Referring to this figure, the flare system according to the present embodiment is further equipped with a temperature sensing unit 385 for sensing the temperature of the lower region of the radiation shield frame 140 . The temperature information sensed by the temperature sensor 385 may be transmitted to the system controller 390 .

이처럼 온도 감지부(385)가 시스템에 적용될 경우, 일정한 설정 온도보다 높을 경우, 시스템 컨트롤러(390)가 이의 정보를 토대로 펌프(285)를 자동으로 가동시켜 냉각 유체라인(280)를 통해 냉각 유체가 순환되게 자동으로 컨트롤할 수 있는 이점이 있다.As such, when the temperature sensing unit 385 is applied to the system, when the temperature is higher than a predetermined set temperature, the system controller 390 automatically operates the pump 285 based on the information so that the cooling fluid flows through the cooling fluid line 280 . It has the advantage of being able to automatically control it in a cycle.

이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.As such, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such modifications or variations fall within the scope of the claims of the present invention.

101 : 플레어 타워 102 : 가연성 물질 공급 탱크
103 : 회수 탱크 110 : 플레어 라인
120 : 플레어 팁 130 : 윈드 쉴드
140 : 라디에이션 쉴드 프레임 141 : 핸드레일
150 : 열발전부 161 : 상부 와이어 메시
162 : 하부 와이어 메시 165 : 메시 지지대
170 : 에너지 저장시스템 190 : 시스템 컨트롤러101 flare tower 102 combustible material supply tank
103: recovery tank 110: flare line
120: flare tip 130: windshield
140: radiation shield frame 141: hand rail
150: thermoelectric unit 161: upper wire mesh
162: lower wire mesh 165: mesh support
170: energy storage system 190: system controller

Claims

a flare tower supporting a flare line through which a combustible material flows, but having a flare tip through which flaring proceeds at an end thereof;
a radiation shield frame provided in an upper end area of the flare tower adjacent to the flare tip, and limiting lower transmission of radiation; and
A flare system comprising a thermal power generating unit provided adjacent to the radiation shield frame and generating heat energy using a flow through a temperature difference between upper and lower regions of the radiation shield frame when the flaring progresses.

According to claim 1,
The heat generator includes a plurality of panel-type heat generators installed under the radiation shield frame,
An upper wire mesh is provided between the radiation shield frame and the thermoelectric unit to protect the upper portion of the thermoelectric unit and allow the radiation of the upper region of the radiation shield frame to be directed to the thermoelectric unit,
A flare system in which a lower wire mesh is provided in a lower region of the upper wire mesh with the thermoelectric generator interposed therebetween to protect the lower portion of the thermoelectric generator and allow air to flow from the lower region of the thermoelectric generator to the thermoelectric generator.

According to claim 1,
an energy storage system provided on one side of the flare tower; and
A system controller connected to the thermoelectric generator and the energy storage system to store electricity produced by the thermoelectric generator in the energy storage system and to control the use of electricity in the energy storage system when necessary. flare system.

4. The method of claim 3,
a cooling fluid line through which a cooling fluid circulates but provided in a zigzag manner on the radiation shield frame; and
The flare system further comprising a pump provided on one side of the cooling fluid line, the operation of which is controlled by the system controller.

5. The method of claim 4,
The flare system further comprising a temperature sensing unit for detecting the temperature of the lower region of the radiation shield frame and transmitting it to the system controller.