フレアスタックは工業プラントや石油化学施設において、余剰ガスを安全に処理するための重要な設備です。余剰ガスを安全に処理することで有毒ガスを無害化し、またプラント施設の圧力を一定に保ち、プラントの安全運転を確保します。

この記事では、フレアスタックの役割と構造、そしてシミュレーションによる安全性の検討について解説します。

フレアスタックとは

フレアスタックとは、工場などで見かける高い煙突のような設備です。工業プラントや石油精製所などの施設では、ガスの生成過程で有毒ガスや可燃性ガスなどの余剰ガスが発生することがあります。発生した余剰ガスをそのまま大気中に放散すると環境汚染や引火して爆発する危険があるため、余剰ガスはフレアスタックへ輸送します。そして、煙突の先端で燃焼させることで余剰ガスを無害化します。

フレアスタックのイメージ

フレアスタックの主な役割

フレアスタックは余剰ガスを処理する設備ですが、余剰ガスを処理することで次のような役割を果たします。

圧力の管理と緊急対応

フレアスタックは、輸送中に生じたガスの圧力を調整し施設内の安全性を確保します。また、地震や停電によりプラントの操業が停止した場合、輸送中のガスが行き場を失うおそれがあります。そして、行き場を失ったガスの影響で配管の圧力が上昇し、最悪の場合配管が破裂するおそれがあります。そこで、行き場を失ったガスをフレアスタックへ逃がすことで、配管の損傷を防止することができます。

 環境の保護

フレアスタックは環境保護にも重要な役割を果たします。石油精製所などの施設では、ガスの生成過程で硫化水素や一酸化炭素など、有毒なガスが発生することがあります。これらの余剰ガスを直接大気中に放出すると、環境汚染や健康被害の原因となります。そこで、フレアスタックでは発生した有毒なガスを高温で燃焼させることで、有害成分を分解し環境への影響を最小限に抑えます。

フレアスタックの構造

フレアスタックは余剰ガスを処理するにあたり、安全を考慮してプラント設備や工場から十分離れた場所に設置されます。配管の内部圧力が上昇した場合、安全弁または調節弁が開いて余剰ガスがフレアヘッダーと呼ばれる配管に流れます。そして、フレアヘッダーを通じてフレアスタックへと余剰ガスが輸送される仕組みとなっています。

また、フレアスタックで余剰ガスを高温で燃焼させるために、フレアスタックの先端部にはバーナーが設置されています。バーナーは燃焼の中心となるメインバーナーの他、メインバーナーを点火するためのパイロットバーナーと呼ばれる小型のバーナーなどが設置されています。そして、燃焼ガスが逆流するのを防ぐため、フレームアレスターと呼ばれる装置が取り付けられています。

シミュレーションツールによる検討

プラント設備では、フレアスタックが機能して設備の安全が十分に確保されていることが重要になります。安定操業時のガスの圧力や緊急時に操業を安全に停止できるかを確認するには1次元熱流動シミュレーションが有効です。

シミュレーションツールによるプラント設備のイメージ

ガスがフレアスタックへ安全に誘導されているか検討

例えば緊急時に供給先へのガスの輸送が遮断された場合、ガスがフレアスタックに逃げることでガスの圧力上昇が規定内になるかを検討できます。1次元熱流動解析の詳細については、こちらをご覧ください。

伊藤忠テクノソリューションズの熱流体解析サービスのご紹介

伊藤忠テクノソリューションズでは、1次元熱流動解析ソフトウェアの提供とサポート、受託解析サービスを提供しています。

１次元熱流動解析ソフトは、熱と流れの挙動を検討可能な汎用的な技術であり、プラント、自動車、航空など様々な業界で利用されています。

まとめ

この記事では、フレアスタックの役割や仕組み、そしてシミュレーションツールによる検討について、以下の内容を解説しました。

・ フレアスタックの主な役割

・フレアスタックの構造

・シミュレーションよる検討
 
フレアスタックは余剰ガスを処理する設備で、行き場を失ったガスをフレアスタックへ逃がすことで、配管の損傷を防止することができます。また、有毒なガスを高温で燃焼させることで、有害成分を分解し環境への影響を最小限に抑えます。そして、シミュレーションを活用することで、フレアスタックをはじめプラント設備における安全性の検討などを効率的に行うことができます。

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