가스기술사 | 저장탱크 안전장치

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위험물 저장탱크 안전장치

 

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[2023년 가스기술사 제언] ⑪ LNG 터미널 설계 시 주안점성공적 플랜트 건설 위한 공정설계 중요성

 

기사발췌

 

 LNG 저장탱크가 과압 및 부압에 문제없도록 안전설비도 설치해야 한다. 대표적인 안전설비로는 압력·온도·액위 등 경보시스템, 플레어스택, 안전밸브 등이 있다. 특히 플레어스택으로 방출되는 저장탱크 안전밸브의 경우, 배압의 영향을 덜 받는 파일럿 Type을 적용해야 하며, 플레어헤더도 배압 허용기준에 들어올 수 있도록 크기를 산정해야 한다. 아울러, Roll-Over 등의 비정상 운전 시나리오의 경우에는 저장탱크의 BOG를 플레어스택으로 처리하기 어려우므로 별도 안전밸브를 통해 대기로 방출하는 것으로 설계한다.

두 번째로, 송출펌프와 관련된 사항이다. LNG 송출펌프는 저장탱크내 1차 저압펌프와 재액화기 출구 측의 2차 고압펌프로 구성된다. 공정 엔지니어는 펌프 수두 계산을 통해 공동현상이 일어나지 않도록 펌프의 적정 사양을 결정하고, 유속 등 설계 기준에 따라 배관 지름 등을 산정한다. 또한 운전 및 경제성, 증설 시 기존 설비와의 호환성, LNG 최대 송출량, 향후 증설계획 등을 종합적으로 고려하여 펌프 용량 및 대수를 최종 결정한다.

세 번째로, BOG 처리설비와 관련된 사항이다. BOG는 저장탱크에서 발생되는 증발가스로써 여러 요인에 의해 발생한다. 특히 BOG 압축기의 경우, 여러 산지로부터 도입되는 다양한 LNG 조성을 고려하여 하역 시 발생 가능한 최대량의 BOG를 처리할 수 있도록 산정해야 한다. 그리고 고압가스 압축기는 재액화기에서 재응축되지 못한 과잉의 BOG를 압축하여 기화기 후단으로 직접 송출하는 설비인데, 보통 하역운전 중에 최소로 LNG를 송출할 때를 기준으로 용량을 산정한다.

네 번째로, 재액화기와 관련된 사항이다. 재액화기는 정상 운전 시 저장탱크 등에서 발생하는 BOG를 LNG와 열교환시켜 재액화하는 설비이며, 2차 고압펌프로 LNG를 안정적으로 공급해주는 Suction 드럼역할도 한다. 특히 재액화기 출구측 온도가 높을 경우 기포 발생에 따라 2차 고압펌프 운전에 악영향을 줄 수 있다. 따라서 재액화기 출구측 온도는 안전율을 고려하여 LNG의 포화온도 보다 낮게 설계해야 한다.

다섯 번째로, 기화기와 관련된 사항이다. 기화기는 크게 해수식과 연소식으로 구분한다. 해수식은 투자비가 고가인 반면 운전비가 저렴하고 운전성이 좋아 주로 기저부하를 담당한다. 이와 달리 연소식은 운전비가 비싸지만 투자비가 상대적으로 적고 기동정지가 용이해 첨두부하용으로 사용한다. 만일 LNG 터미널 인근에 발전소가 있어 발전소 복수기의 온배수를 기화기 열매체로 사용할 수 있다면 해수식 기화기가 확실히 이점이 있겠다.

여섯 번째로, 플레어스택과 관련된 사항이다. 플레어스택은 저장탱크 등에서 발생하는 과압의 가스를 연소시켜 처리하는 설비로써, 크게 Elevated Type과 Enclosed Ground Type이 있다. 플레어 용량이 산정되면 안전밸브의 배압 등을 고려하여 플레어헤더의 크기를 산정한다. 아울러 플레어녹아웃드럼은 충분히 기체와 액체를 분리시켜 버닝레인 현상이 발생하지 않도록 크기를 산정해야 한다.

출처 : 가스신문(https://www.gasnews.com)

 

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