KR101255883B1 - Air flare apparatus and method - Google Patents

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Abstract

대기 중으로 플레어 가스를 배출시켜 연소시키는 플레어 장치가 제공된다. 그 플레어 팁은 플레어 가스 배출 개구를 갖는 플레어 가스 도관, 및 연소 공기 배출 개구를 갖는 연소 공기 도관을 포함한다. 연소될 플레어 가스 전부가 플레어 가스 배출 개구를 통해 배출되어 연소 공기 배출 개구를 통해 배출된 단일 칼럼의 공기 내로 보내진다. 플레어 가스 배출 개구와 연소 공기 배출 개구는, 플레어 가스 배출 개구로부터 배출되는 플레어 가스가 연소 공기 배출 개구를 통해 배출된 연소 공기 내측으로 배출되어 그와 혼합되도록 서로에 대해 위치 설정된다. 배출되는 플레어 가스 실질적으로 전부가 플레어 장치 외부에서 배출된 연소 공기 또는 외부 대기 공기와 혼합됨으로써 내부 연소를 방지한다. 또한, 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물을 연소시키는 방법을 제공한다. There is provided a flare device for releasing and combusting flare gas into the atmosphere. The flare tip includes a flare gas conduit having a flare gas exhaust opening, and a combustion air conduit having a combustion air exhaust opening. All of the flare gas to be burned is discharged through the flare gas discharge openings and sent into the air of a single column discharged through the combustion air discharge openings. The flare gas discharge opening and the combustion air discharge opening are positioned relative to each other such that the flare gas discharged from the flare gas discharge opening is discharged into and mixed with the combustion air discharged through the combustion air discharge opening. Substantially all of the flared gas being discharged is mixed with combustion air or external atmospheric air discharged outside the flare device to prevent internal combustion. Also provided are methods of combusting a mixture of flare gas and combustion air.

Description

공기 플레어 장치 및 그 방법{AIR FLARE APPARATUS AND METHOD}Air flare device and its method {AIR FLARE APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 정류 플랜트 등에서 폐가스를 소각 또는 연소시키는 데에 이용되는 플레어 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a flare apparatus and method for use in incineration or combustion of waste gas in a rectification plant and the like.

가스 플레어(gas flare : 배출 가스 연소 장치)는 가연성 폐가스 및 전용되는 기타 가연성 가스 스트림을 배기 요건, 조업 정치, 혼란 및/또는 응급 상황으로 인해 폐기하기 위해 생산 설비, 정류 플랜트, 처리 플랜트 등에 통상 존재한다. 그러한 가스 플레어는 흔히 무연 방식으로 작동할 필요가 있는 데, 이 무연 방식은 배출되어 연소될 가연성 가스("플레어 가스")가 이를 충분히 산화시키기에 충분한 공기와 혼합되도록 보장함으로써 달성되고 있다. 통상의 플레어 장치는 지면 위로 높이 연장할 수 있는 플레어 스택(flare stack) 및 이 플레어 스택 상에 장착된 플레어 팁(flare tip)을 포함한다.Gas flares are typically present in production facilities, rectification plants, treatment plants, etc. to dispose of flammable waste gases and other dedicated combustible gas streams due to exhaust requirements, operating conditions, confusion and / or emergencies. do. Such gas flares often need to operate in a lead-free manner, which is achieved by ensuring that combustible gases ("flare gases") to be discharged and combusted are mixed with enough air to oxidize them sufficiently. Conventional flare devices include a flare stack that can extend high above ground and a flare tip mounted on the flare stack.

공기 보조 플레어에서, 하나 이상의 송풍기를 사용하여 플레어 스택을 통해 위로 공기를 송풍하고 있다. 증기 보조 플레어에서는, 증기를 사용하여 플레어 장치 주위로부터 공기를 증가시키는 데에 필요한 기동력 및 혼입 에너지를 제공하고 있다. 몇몇 가스 플레어들은 원하는 결과를 달성하도록 강제 공기 및 증기 흐름을 모두 이용하고 있다.In an air assisted flare, one or more blowers are used to blow air up through the flare stack. In steam assisted flares, steam is used to provide the maneuverability and entrainment energy needed to increase air from around the flare device. Some gas flares utilize both forced air and vapor flow to achieve the desired results.

연기를 제거하나 상당히 감소시키도록 설계 및 작동되는 것 외에도, 플레어 장치는 내부 연소를 피하도록 설계 및 작동될 필요가 있다. 플레어 가스와 공기의 일부가 플레어 팁 및 기타 구조체 내에서 연소하는 그러한 내부 연소는 플레어 장치의 사용 수명을 비교적 단축시킬 수 있다. 플레어 장치 또는 그 부품의 수리 및/또는 교체는 비용이 많이 들고 해당 설비 또는 플랜트에 손해가 많은 조업 정지를 초래할 수 있다.In addition to being designed and operated to remove but significantly reduce smoke, the flare device also needs to be designed and operated to avoid internal combustion. Such internal combustion, where some of the flare gas and air burns in the flare tip and other structures, can relatively shorten the service life of the flare device. Repair and / or replacement of the flare device or parts thereof can result in costly and costly downtime to the facility or plant.

공기 보조 플레어 팁에서, 공기는 송풍기 또는 팬에 의해 플레어 팁의 저부를 통과해 불어넣어진다. 원하는 정도의 연소를 달성하기 위해 필요한 화학양론적 공기량은 그 용례에 따라 달라진다. 그 결과, 송풍기 또는 팬의 개수 및 이들의 마력도 플레어 장치들 간에 다르다. 플레어 가스의 유량은 플레어 가스를 얼마나 배출시켜야 하는 지에 따라 달라진다. 통상, 그러한 설비 또는 플랜트에서 생성되거나 이용되는 총 가연성 가스의 비교적 작은 비율만이 임의의 주어진 시간에 배기된다. 한편, 수많은 용례에서, 플레어 장치는 비교적 짧은 시간 내에 많은 부피의 가연성 가스를 배기시킬 것이 요구되는 플랜트 또는 설비의 완전한 조업 정지를 허용하도록 설계될 필요가 있다. 따라서, 수많은 플레어 장치는 플레어 가스의 비교적 큰 유량을 허용하기 위해 필요한 개수 및 크기의 송풍기를 포함하도록 설계된다.At the air assisted flare tip, air is blown through the bottom of the flare tip by a blower or fan. The stoichiometric amount of air required to achieve the desired degree of combustion depends on the application. As a result, the number of blowers or fans and their horsepower also differ between flare devices. The flow rate of the flare gas depends on how much flare gas must be emitted. Typically, only a relatively small percentage of the total combustible gas produced or used in such an installation or plant is exhausted at any given time. On the other hand, in many applications, flare devices need to be designed to allow complete shutdowns of plants or equipment that are required to exhaust large volumes of combustible gases in a relatively short time. Accordingly, many flare devices are designed to include the number and size of blowers required to allow a relatively large flow rate of flare gas.

통상의 플레어 팁에서 공기 및 플레어 가스는 대기 중으로 대체로 동축으로 배출된다. 이러한 플레어 팁은 난류와 확산에 의존하여 공기와 가스를 안정적인 연소 프로세스를 위해 충분하도록 혼합하고 있다. 이러한 혼합 시스템은 불행히도 모든 용례에서 가능할 정도로 효율적이지 않을 수 있다. 플레어 가스 스트림 외측의 외부 대기 공기는 바람이나 기타 요인으로 인해 플레어 가스와 혼합되는 것이 방해받을 수 있다.At conventional flare tips, air and flare gases are discharged coaxially to the atmosphere. These flare tips rely on turbulence and diffusion to mix air and gas sufficiently for a stable combustion process. Such mixing systems, unfortunately, may not be as efficient as possible in all applications. Outside atmospheric air outside the flare gas stream may be prevented from mixing with the flare gas due to wind or other factors.

몇몇 가스 플레어에서, 플레어 가스가 플레어 팁에서 배출되는 연소 공기 스트림의 내부로 주입되어, 배출되는 연소 공기를 다수의 특정 부분으로 분리시킨다. 플레어 가스는 또한 배출되는 연소 공기/플레어 가스 스트림의 주위에서도 환형으로 주입된다. 이러한 기법은 플레어 가스가 플레어 팁에 인접한 화염 포락(flame envelope)의 내부에 바로 제공된다는 점에서 효과적이다. 플레어 팁의 출구에 바로 인접하여 화염 포락의 내부에 예혼합 및 통기 스트림(aerated stream)이 생성된다. 그러나, 본 발명에 따르면, 몇몇 기법에서는 플레어 가스 또는 화염 포락이 혼합 공정에서 초기에 예혼합 또는 통기 스트림의 흐름을 상당히 차단하거나 방해할 수 있는 것으로 확인되었다. 이는 플레어 팁의 배출 단부로부터 더 멀리 떨어진 화염 포락 내로 혼합될 수 있는 배출 연소 공기의 양을 최소화시킬 수 있다.In some gas flares, flare gas is injected into the combustion air stream exiting the flare tip to separate the exit combustion air into a number of specific portions. Flare gas is also injected annularly around the exiting combustion air / flare gas stream. This technique is effective in that flare gas is provided directly inside the flame envelope adjacent the flare tip. Immediately adjacent the outlet of the flare tip, a premixed and aerated stream is created inside the flame envelope. However, according to the present invention, it has been found in some techniques that flare gas or flame envelopes can significantly block or hinder the flow of premixed or vented streams initially in the mixing process. This can minimize the amount of exhaust combustion air that can be mixed into the flame envelope further away from the discharge end of the flare tip.

또한, 플레어 가스와 연소 공기가 플레어 장치로부터 배출되어 점화되기 전에 플레어 장치 내에서 플레어 가스와 연소 공기를 예혼합할 수도 있다. 그러나, 특정 용례에서는 그러한 기법이 내부 연소를 초래하여 플레어 팁의 사용 수명을 상당히 단축시킬 수 있다.In addition, the flare gas and the combustion air may be premixed in the flare apparatus before the flare gas and the combustion air are discharged from the flare apparatus and ignited. In certain applications, however, such techniques can result in internal combustion, which significantly shortens the service life of the flare tip.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 감안한 것으로, 플레어 가스와 연소 공기가 플레어 장치로부터 배출되어 점화되기 전에 플레어 장치 내에서 플레어 가스와 연소 공기를 예혼합하는 일없이 플레어 장치에서 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물을 연소시키는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, wherein the flare gas and the combustion air in the flare device are not mixed with the flare gas and the combustion air in the flare device before the flare gas and the combustion air are discharged from the flare device and ignited. It is aimed at burning the mixture.

본 발명에 따르면, 대기 중으로 플레어 가스를 배출하여 연소시키는 플레어 장치가 제공된다. 본 발명의 플레어 장치와 함께 사용하기 위한 개선된 플레이 팁 또한 제공한다. 게다가, 플레어 장치로부터 플레어 가스와 연소 공기를 배출하기 전에 플레어 장치 내에서 상당 부분의 플레어 가스를 연소 공기와 예혼합하는 일없이 플레어 장치에서 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물을 연소시키는 방법도 제공한다.According to the present invention, there is provided a flare apparatus which discharges and combusts flare gas into the atmosphere. Also provided are improved play tips for use with the flare device of the present invention. In addition, there is also provided a method of combusting a mixture of flare gas and combustion air in a flare apparatus without premixing a substantial portion of the flare gas with the combustion air in the flare apparatus before venting the flare gas and combustion air from the flare apparatus.

본 발명의 플레어 팁은 플레어 가스 도관, 및 이 플레어 가스 도관과 협동하는 연소 공기 도관을 포함한다. 플레어 가스 도관은 제1 단부, 제2 단부, 및 제1 단부를 제2 단부에 연결하는 측벽을 구비하는 한편, 플레어 가스 공급원에 유체 연통하게 연결되도록 되어 있으며, 플레어 가스 도관의 제2 단부는 플레어 가스 배출 개구를 형성한다. 플레어 가스 도관과 플레어 가스 배출 개구는 플레어 장치에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스 전부가 플레어 가스 배출 개구를 통해 배출될 수 있게 하기에 충분한 크기를 갖는다. 연소 공기 도관은 제1 단부, 제2 단부, 및 제1 단부를 제2 단부에 연결하는 측벽을 구비하는 한편, 연소 공기 공급원에 유체 연통하게 연결되도록 되어 있으며, 연소 공기 도관의 제2 단부는 연소 공기 배출 개구를 형성한다. 연소 공기 도관은 연소 공기 배출 개구를 통해 연소 공기를 단일 칼럼으로 배출시키는 구조를 갖는다.The flare tip of the present invention includes a flare gas conduit and a combustion air conduit cooperating with the flare gas conduit. The flare gas conduit has a first end, a second end, and sidewalls connecting the first end to the second end, while the flare gas conduit is adapted to be in fluid communication with the flare gas source, wherein the second end of the flare gas conduit is flared. Form a gas outlet opening. The flare gas conduit and the flare gas outlet opening are of sufficient size to allow all of the flare gas to be discharged by the flare device to be combusted through the flare gas outlet opening. The combustion air conduit has a first end, a second end, and sidewalls connecting the first end to the second end, while the combustion air conduit is adapted to be in fluid communication with the combustion air source, wherein the second end of the combustion air conduit is combusted. To form an air exhaust opening. The combustion air conduit has a structure for discharging combustion air to a single column through the combustion air discharge opening.

본 발명의 플레어 장치의 플레어 가스 배출 개구와 연소 공기 배출 개구는, 플레어 장치에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스 실질적으로 전부를 플레어 가스 배출 개구를 통해 배출하여 연소 공기 배출 개구로부터 배출된 연소 공기의 칼럼 내측으로 보낼 수 있는 한편, 배출되는 플레어 가스 실질적으로 전부를 연소 공기 도관 및 플레어 가스 도관 외부에서 배출된 연소 공기 또는 외부 대기 공기와 혼합할 수 있도록 서로에 대해 위치 설정된다.The flare gas discharge opening and the combustion air discharge opening of the flare device of the present invention discharge a column of combustion air discharged from the combustion air discharge opening by discharging substantially all of the flare gas discharged by the flare device to be combusted through the flare gas discharge opening. While being able to send inwards, substantially all of the flared gas being discharged is positioned relative to each other to mix with combustion air or external atmospheric air discharged outside the flare gas conduit.

본 발명의 방법은,The method of the present invention,

(a) 플레어 장치로부터 대기 중으로 단일 칼럼의 연소 공기를 배출하는 단계;(a) venting a single column of combustion air from the flare device into the atmosphere;

(b) 플레어 장치에 의해 연소될 플레어 가스 실질적으로 전부를 플레어 장치에서부터 대기 중으로 배출하여, 배출되는 연소 공기의 칼럼 내측으로 보내어, 배출된 플레어 가스 실질적으로 전부가 플레어 장치의 외부에서 배출된 연소 공기 및 외부 대기 공기와 혼합되게 하는 단계; 및(b) substantially all of the flare gas to be burned by the flare device is discharged from the flare device into the atmosphere and sent to the inside of the column of discharged combustion air so that substantially all of the flared gas discharged is discharged from the outside of the flare device. And mixing with external atmospheric air; And

(c) 배출된 플레어 가스, 배출된 연소 공기 및 외부 대기 공기의 혼합물을 점화시키는 단계(c) igniting the mixture of vented flare gas, vented combustion air and external atmospheric air;

를 포함한다.It includes.

본 발명의 목적, 특징 및 이점은 이하의 상세한 설명을 참고할 때에 당업자들에게 용이하게 명백해질 것이다.The objects, features and advantages of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art upon reading the following detailed description.

본 발명에 따르면, 플레어 가스와 연소 공기가 플레어 장치로부터 배출되어 점화되기 전에 플레어 장치 내에서 상당 부분의 플레어 가스를 연소 공기와 예혼합하는 일없이 플레어 장치에서 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물을 연소시시킬 수 있어, 내부 연소가 발생하지 않고 플레어 장치의 수명을 개선시킨다.According to the present invention, the flare device is used to combust a mixture of flare gas and combustion air in the flare device without premixing a significant portion of the flare gas with the combustion air before the flare gas and combustion air are discharged from the flare device and ignited. This can improve the service life of the flare device without causing internal combustion.

도 1은 종래 기술의 플레어 장치의 정면 단면도이다.
도 2는 도 1의 라인 2-2를 따라 취한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 플레어 장치의 하나의 실시예의 정면도이다.
도 4a는 도 3에 도시한 플레어 장치의 플레어 팁의 사시도이다.
도 4b는 도 4a에 도시한 플레어 장치의 정면 단면도이다.
도 4c는 도 4b의 라인 4C-4C를 따라 취한 단면도이다.
도 4d는 도 4b의 라인 4D-4D를 따라 취한 단면도이다.
도 4e는 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차와 연소 공기 도관의 수력 직경(hydraulic diameter)을 나타내는 도 4a 내지 도 4d에 도시한 플레어 장치의 일부분의 확대 상세도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 플레어 장치의 추가적인 실시예를 도시하는 정면 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 플레어 장치의 또 다른 실시예를 도시하는 정면 단면도이다.
도 6b는 도 6a에 도시한 플레어 장치의 일부분의 확대 상세도이다.
도 7a는 본 발명의 플레어 장치의 또 다른 실시예를 도시하는 정면 단면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시한 플레어 장치의 일부분의 확대 상세도이다.
도 8a는 어떻게 플레어 가스에 와류가 발생될 수 있는 지를 나타내는 도 4a 내지 도 4e에 도시한 플레어 장치의 정면 단면도이다.
도 8b는 도 8a의 라인 8B-8B를 따라 취한 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 플레어 장치와 관련된 유동 메커니즘을 설명하기 위에 그 플레어 장치와 관련하여 이용될 수 있는 3D 좌표계 시스템을 나타나내는 도면이다.
도 10a는 본 발명의 플레어 장치의 또 다른 실시예를 도시하는 정면 단면도이다.
도 10b는 도 10a의 라인 10B-10B를 따라 취한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 플레어 장치의 또 다른 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 플레어 장치의 몇몇 대안적인 실시예를 나타내는 도면이다.
도 14a는 본 발명의 플레어 장치에 의해 생성되는 화염 패턴을 도시하는 도면이다.
도 14b는 본 발명의 플레어 장치에 대한 전산 유체 역학 시뮬레이션에 의해 추정된 플레어 가스의 체적 비율의 등고선을 도시한다.1 is a front sectional view of a flare device of the prior art.
2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG.
3 is a front view of one embodiment of a flare device of the present invention.
4A is a perspective view of the flare tip of the flare device shown in FIG. 3.
4B is a front sectional view of the flare device shown in FIG. 4A.
4C is a cross-sectional view taken along line 4C-4C in FIG. 4B.
4D is a cross-sectional view taken along the line 4D-4D in FIG. 4B.
4E is an enlarged detail view of a portion of the flare device shown in FIGS. 4A-4D showing the difference between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit and the hydraulic diameter of the combustion air conduit.
5A and 5B are front cross sectional views showing further embodiments of the flare device of the present invention.
6A is a front sectional view showing yet another embodiment of the flare device of the present invention.
FIG. 6B is an enlarged detail view of a portion of the flare device shown in FIG. 6A.
7A is a front sectional view showing yet another embodiment of the flare device of the present invention.
FIG. 7B is an enlarged detail view of a portion of the flare device shown in FIG. 7A.
8A is a front cross-sectional view of the flare device shown in FIGS. 4A-4E showing how vortices can be generated in the flare gas.
8B is a cross-sectional view taken along line 8B-8B in FIG. 8A.
9A-9C illustrate a 3D coordinate system that may be used in conjunction with the flare device to illustrate the flow mechanism associated with the flare device of the present invention.
10A is a front sectional view showing yet another embodiment of the flare device of the present invention.
10B is a cross-sectional view taken along line 10B-10B in FIG. 10A.
11 is a perspective view showing yet another embodiment of the flare device of the present invention.
12 and 13 illustrate some alternative embodiments of the flare device of the present invention.
14A is a diagram showing a flame pattern generated by the flare apparatus of the present invention.
14B shows the contour of the volume fraction of flare gas estimated by computational fluid dynamics simulation for the flare device of the present invention.

이하, 도면, 특히 도 1 및 도 2를 참조하면, 지금까지 사용되어 온 플레어 장치의 일례가 전체적으로 도면 부호 10으로 도시되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 플레어 팁(12)이 플레어 스택(14)의 상단부 및 가연성 가스 도관(16)에 부착되어 있는 데, 이 가연성 가스 도관(16)은 플레어 팁(12)으로 가연성 가스의 스트림을 안내하도록 플레어 스택(14)을 통과하고 있다. 플레어 장치(10)에는 이 플레어 장치로부터 배출되는 가연성 가스와 공기의 혼합물을 점화시키도록 파일럿 조립체(18)가 부착되어 있다.Referring now to the drawings, in particular FIGS. 1 and 2, an example of a flare apparatus that has been used so far is shown generally by reference numeral 10. As shown in FIG. 1, a flare tip 12 is attached to the upper end of the flare stack 14 and to the combustible gas conduit 16, which combustible gas conduit 16 to the flare tip 12. It is passing through the flare stack 14 to guide the stream of. The flare device 10 is attached with a pilot assembly 18 to ignite the mixture of combustible gas and air exiting the flare device.

이러한 종래 기술의 플레어 장치(10)는 배출단(22)을 갖는 외측 관형 부재(20)로 이루어진다. 연소 공기 송풍기(24)가 플레어 스택(14)에 부착된다. 화살표(23)로 나타낸 바와 같이, 송풍기(24)는 공기가 위쪽으로 플레어 스택(14)을 지나 플레어 팁(12) 내를 통과하게 한다. 배출단(28)을 갖는 제1 내측 관형 부재(26)가 외측 관형 부재(20) 내에 배치되어, 제1 내측 관형 부재와 외측 관형 부재 사이에 환형 공기 배출 공간(30)을 형성한다. 배출단(34)을 갖는 제2 내측 관형 부재(32)는 제1 내측 관형 부재(26) 내에 배치된다. 제2 내측 관형 부재(32)는 제2 내측 관형 부재와 제1 내측 관형 부재(26) 사이에 환형 가연성 가스 배출 공간(36)을 형성한다. 가연성 가스 배출 공간(36)은 환형 공기 배출 공간(30)에 바로 인접하게 마련된다. 제2 내측 관형 부재(32)는 또한 바람직하게는 추가 공기 배출 공간(40)으로서 기능하는 내부 공간(38)을 포함하고 있다. 환형 공기 배출 공간(30) 및 추가 공기 배출 공간(40) 내에는 복수의 공기 변류기(air deflector)(42, 44)가 배치된다.This prior art flare device 10 consists of an outer tubular member 20 having an outlet end 22. Combustion air blower 24 is attached to flare stack 14. As indicated by arrow 23, blower 24 allows air to pass upwards through flare stack 14 and into flare tip 12. A first inner tubular member 26 having a discharge end 28 is disposed in the outer tubular member 20 to form an annular air discharge space 30 between the first inner tubular member and the outer tubular member. The second inner tubular member 32 having the discharge end 34 is disposed in the first inner tubular member 26. The second inner tubular member 32 forms an annular combustible gas discharge space 36 between the second inner tubular member and the first inner tubular member 26. The combustible gas discharge space 36 is provided immediately adjacent to the annular air discharge space 30. The second inner tubular member 32 also includes an interior space 38, which preferably functions as an additional air exhaust space 40. In the annular air exhaust space 30 and the additional air exhaust space 40, a plurality of air deflectors 42, 44 are arranged.

화살표(46)로 도시한 바와 같이, 가연성 가스는 가연성 가스 배출 공간(36)에서부터 대기 중으로 환형의 직선적 배출 패턴(annular straight out pattern)으로, 다시 말해 플레어 장치(10)의 중앙 수직 축선(종방향 축선)(47)에 대해 대체로 평행한 방향으로 배출된다. 변류기(42, 44)는 공기 배출 공간(30, 40)에서부터 배출되는 공기가 가연성 가스에 바로 인접하여 와류 운동하게 하여, 배출되는 공기는 물론 주변 공기가 플레어 장치 내부로 침투하여 그 내의 가연성 가스와 혼합되는 것을 방지함으로써, 플레어 장치 내에서의 연소를 방지한다.As shown by the arrow 46, the combustible gas is an annular straight out pattern from the combustible gas discharge space 36 into the atmosphere, ie the central vertical axis of the flare device 10 (the longitudinal direction). In a direction generally parallel to the axis 47. The current transformers 42 and 44 cause the air discharged from the air discharge spaces 30 and 40 to vortex in the immediate vicinity of the combustible gas, so that not only the discharged air but also the surrounding air penetrates into the flare device and By preventing mixing, combustion in the flare device is prevented.

도 1 및 도 2에 도시한 종래의 플레어 장치는 본 명세서에 참조로 인용되는 1998년 12월 8일자로 허여된 미국 특허 제5,846,068호에 개시 및 도시되어 있다. 그러한 플레어 장치가 수많은 용례에서 효과적이긴 하지만, 다른 또는 보조적 혼합 메커니즘이 요구될 수 있다.The conventional flare apparatus shown in FIGS. 1 and 2 is disclosed and shown in US Pat. No. 5,846,068, issued Dec. 8, 1998, which is incorporated herein by reference. While such flare devices are effective in many applications, other or assisted mixing mechanisms may be required.

본 발명에 따르면, 플레어 장치 외부에서 플레어 가스와 공기의 신속한 혼합을 매우 효율적인 방식으로 달성할 수 있다. 이용되는 혼합 기법은 플레어 가스 및 연소 공기를 플레어 장치로부터 배출하기 전에 플레어 장치 내에서 플레어 가스와 연소 공기의 상당 부분을 예혼합하지 않고 플레어 가스와 연소 공기가 효과적이면서 능률적으로 혼합될 수 있게 한다.According to the invention, rapid mixing of flare gas and air outside the flare device can be achieved in a very efficient manner. The mixing technique used allows the flare gas and combustion air to be mixed effectively and efficiently without premixing the flare gas and the combustion air in the flare device before discharging the flare gas and combustion air from the flare device.

이하, 도 3을 참조하면, 대기 중으로 플레어 가스를 배출하여 연소시키는 본 발명의 플레어 장치가 전체적으로 도면 부호 50으로 도시되어 있다. 이 플레어 장치(50)는 플레어 베이스(52), 플레어 스택(54), 플레어 팁(56), 플레어 가스 급송 도관(58), 파일럿 조립체(60), 및 연소 공기 송풍기(62)를 포함한다.Referring now to FIG. 3, a flare apparatus of the present invention for discharging and combusting flare gas into the atmosphere is shown generally at 50. The flare device 50 includes a flare base 52, a flare stack 54, a flare tip 56, a flare gas supply conduit 58, a pilot assembly 60, and a combustion air blower 62.

플레어 베이스(52)는 베이스 플랫폼(70) 및 이로부터 연장하는 복수의 베이스 아암(72)을 포함한다. 베이스 플랫폼(70)은 지면이나 몇몇 기타 구조체(도시 생략)에 부착될 수 있다. 베이스 아암(72)은 플레어 스택(54)에 부착되어 플레어 스택(54)을 지면과 떨어지게 유지함으로써, 공기가 플레어 스택의 저부를 통해 바로 유입될 수 있게 한다.Flare base 52 includes a base platform 70 and a plurality of base arms 72 extending therefrom. Base platform 70 may be attached to the ground or some other structure (not shown). Base arm 72 is attached to flare stack 54 to keep flare stack 54 off the ground, allowing air to flow directly through the bottom of the flare stack.

플레어 스택(54)은 원형 단면의 도관이다. 이 플레어 스택은 제1 단부(74), 제2 단부(76), 및 제1 단부를 제2 단부에 연결하는 측벽(77)을 포함한다. 연소 공기는 제1 단부(74)를 통과해 플레어 스택(54)의 내부(78)로 안내된 후에 이 플레어 스택의 내부를 지나 플레어 팁(56)의 내부(80)로 안내된다. 플레어 스택(54)의 제2 단부(76)에는 통상의 연결 플랜지(79)가 부착된다.Flare stack 54 is a conduit of circular cross section. This flare stack includes a first end 74, a second end 76, and sidewalls 77 connecting the first end to the second end. Combustion air is guided through the first end 74 into the interior 78 of the flare stack 54 and then through the interior of the flare stack to the interior 80 of the flare tip 56. To the second end 76 of the flare stack 54 a conventional connecting flange 79 is attached.

플레어 스택(54)의 내부(78) 내에서 그 제1 단부(74)에 인접하여 연소 공기 송풍기가 장착된다. 이 송풍기는 플레어 스택(54)의 제1 단부(74) 주위의 대기(81)로부터 외부 공기가 플레어 스택(54)의 내부(78)를 지나 플레어 팁(56)의 내부(80)를 통과하게 한다.A combustion air blower is mounted adjacent the first end 74 in the interior 78 of the flare stack 54. This blower allows external air from the atmosphere 81 around the first end 74 of the flare stack 54 to pass through the interior 80 of the flare tip 56 through the interior 78 of the flare stack 54. do.

플레어 가스 급송 도관(58) 역시 원형 단면의 도관이다. 이 플레어 가스 급송 도관(58)은 플레어 장치(50)에 의해 배기될 플레어 가스의 공급원(도시 생략)에 직접 또는 간접적으로 부착되는 제1 단부(82), 및 플레어 팁(56)에 부착되는 제2 단부(84)를 포함한다. 플레어 가스는 플레어 가스 급송 도관(58)의 내부(87)를 통과해 플레어 팁(56)으로 안내된다. 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용하는 바와 같은 "플레어 가스(flare gas)"는 플레어 장치(50)에 의해 배출되어 연소될 가연성 가스를 지칭한다.Flare gas delivery conduit 58 is also a conduit of circular cross section. This flare gas supply conduit 58 includes a first end 82 that is directly or indirectly attached to a source of flare gas (not shown) to be exhausted by the flare device 50, and an agent attached to the flare tip 56. Two ends 84. Flare gas is directed through the interior 87 of the flare gas delivery conduit 58 to the flare tip 56. As used herein and in the appended claims, “flare gas” refers to a flammable gas that is to be discharged and burned by the flare device 50.

파일럿 조립체(60)는 플레어 장치(50)에 부착된 파일럿 연료 도관(88), 이 파일럿 연료 도관에 결합된 통상의 파일럿 연료-공기 혼합기(90), 및 파일럿 버너(92)를 포함한다. 파일럿 연료는 그 공급원(도시 생략)에서부터 도관(88)[도관(88a)]을 지나 혼합기(90)로 안내된다. 혼합기(90)는 파일럿 연료와 공기를 혼합한다. 파일럿 연료와 공기의 혼합물은 혼합기(99)에서부터 도관(88)[도관(88b)]을 지나 파일럿 버너(92)로 안내된다. 파일럿 점화기(도시 생략)는 플레어 장치(50)에 부착된 점화 도관(94)에 연결되어 점화 화염(도시 생략)을 생성한다. 이 점화 화염은 점화 도관(94)을 통해 파일럿 버너(92)로 안내된다. 도 3에 단지 하나의 파일럿 조립체(60)를 도시하고 있지만, 당업자라면 연소될 가스의 양 또는 기타 인자에 따라 2개의 이상의 그러한 조립체가 이용될 수 있음을 이해할 것이다.Pilot assembly 60 includes a pilot fuel conduit 88 attached to flare device 50, a conventional pilot fuel-air mixer 90 coupled to the pilot fuel conduit, and pilot burner 92. Pilot fuel is led from its source (not shown) through conduit 88 (conduit 88a) to mixer 90. Mixer 90 mixes the pilot fuel and air. The mixture of pilot fuel and air is guided from mixer 99 through conduit 88 (conduit 88b) to pilot burner 92. A pilot igniter (not shown) is connected to the ignition conduit 94 attached to the flare device 50 to produce an ignition flame (not shown). This ignition flame is directed to pilot burner 92 through ignition conduit 94. Although only one pilot assembly 60 is shown in FIG. 3, those skilled in the art will understand that two or more such assemblies may be used depending on the amount of gas to be combusted or other factors.

이하, 도 4a 내지 도 4e를 참조하면, 플레어 팁(56)은 플레어 가스 도관(100) 및 연소 공기 도관(102)을 포함한다. 플레어 팁(56), 플레어 가스 도관(100), 및 연소 공기 도관(102)은 각각 수직 중앙 축선(103, 104, 105)을 갖고 있다. 이들 수직 중앙 축선(103, 104, 105)은 또한 각각 해당 도관의 종방향 축선이다. 도 11에 도시한 실시예를 제외하면, 플레어 장치(50), 플레어 가스 도관(100), 및 연소 공기 도관(102)의 수직 중앙 축선(종방향 축선)(103, 104, 105)은 동일하다. 플레어 가스 도관(100)은 또한 수직 중앙 축선(104)에 대체로 평행한 수직 외측 축선(107)을 갖고 있다. 마찬가지로, 연소 공기 도관(102)도 역시 수직 중앙 축선(105)에 대체로 평행한 수직 외측 축선(109)을 갖고 있다. 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용하는 바와 같은 "수직" 및 "수평" 등의 플레어 장치(50)에 관하여 사용되는 방향성 용어는 도면에 도시한 바와 같은 플레어 장치의 배향에 기초한다.4A-4E, flare tip 56 includes flare gas conduit 100 and combustion air conduit 102. Flare tip 56, flare gas conduit 100, and combustion air conduit 102 have vertical center axes 103, 104, 105, respectively. These vertical center axes 103, 104, 105 are also the longitudinal axes of the respective conduits respectively. Except for the embodiment shown in FIG. 11, the flare device 50, the flare gas conduit 100, and the vertical central axis (longitudinal axis) 103, 104, 105 of the combustion air conduit 102 are identical. . The flare gas conduit 100 also has a vertical outer axis 107 that is generally parallel to the vertical center axis 104. Similarly, combustion air conduit 102 also has a vertical outer axis 109 generally parallel to the vertical central axis 105. Directional terms used with respect to flare devices 50, such as "vertical" and "horizontal", as used herein and in the appended claims, are based on the orientation of the flare device as shown in the figures.

플레어 가스 도관(100)은 원형 단면이며, 내부(106), 제1 단부(108), 제2 단부(110), 및 플레어 가스 도관의 제1 단부를 그 제2 단부에 연결하는 측벽(112)을 포함한다. 플레어 가스 도관(100)의 제2 단부(110)는 플레어 가스 배출 개구(114)를 획정한다. 플레어 가스 도관(110) 및 플레어 가스 배출 개구(114)는 플레어 장치(50)에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스 전부가 플레어 가스 배출 개구를 통해 배출될 수 있게 하기에 충분한 크기를 갖는다. 플레어 가스 배출 개구(114)에 인접한 측벽(112)의 부분(115)은 연소 공기 도관(102)의 수직 중앙 축선(105)을 향해 내측으로 경사진다. 플레어 가스 도관(100)의 측벽(112)은 개구(116)를 갖고 있다. 플레어 가스 급송 도관(58)의 제2 단부(84)는 플레어 가스 도관(100)의 측벽(112)의 개구(116) 위에서 그 측벽(112)에 부착되어, 플레어 가스가 플레어 가스 급송 도관의 내부(87)에서부터 플레어 가스 도관의 내부(106)로 안내될 수 있게 한다. 플레어 가스 도관(100)의 제1 단부(108)는 개구(120)를 갖는 저부벽(118)을 포함한다. Flare gas conduit 100 is circular in cross section and has an interior 106, a first end 108, a second end 110, and sidewalls 112 connecting the first end of the flare gas conduit to its second end. It includes. The second end 110 of the flare gas conduit 100 defines the flare gas outlet opening 114. The flare gas conduit 110 and the flare gas outlet opening 114 are of sufficient size to allow all of the flare gas to be discharged by the flare device 50 to be exhausted through the flare gas outlet opening. The portion 115 of the sidewall 112 adjacent the flare gas outlet opening 114 slopes inwardly toward the vertical central axis 105 of the combustion air conduit 102. Sidewall 112 of flare gas conduit 100 has opening 116. The second end 84 of the flare gas supply conduit 58 is attached to the side wall 112 above the opening 116 of the side wall 112 of the flare gas conduit 100 such that the flare gas is inside the flare gas supply conduit. From 87 to the interior 106 of the flare gas conduit. The first end 108 of the flare gas conduit 100 includes a bottom wall 118 having an opening 120.

연소 공기 도관(102)은 원형 단면이며, 내부(126), 제1 단부(128), 제2 단부(130), 및 연소 공기 도관의 제1 단부를 그 제2 단부에 연결하는 측벽(132)을 포함한다. 연소 공기 도관(102)의 제2 단부(130)는 연소 공기 배출 개구(134)를 획정한다. 연소 공기 도관(102)은 연소 공기의 단일 칼럼(133)이 연소 공기 배출 개구(134)를 통해 배출되게 하는 구조를 갖는다. 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에 사용하는 바와 같은 연소 공기의 연소 공기란 용어는 그 내에 상당한 양의 플레어 가스를 포함하지 않은 연소 공기의 스트림 또는 칼럼을 의미한다(즉, 플레어 장치로부터 배출되기 전에 플레어 장치 내에서 연소 공기와 플레어 가스의 가연성 혼합물을 형성하기에 충분할 양의 플레어 가스를 포함하고 있지 않는 연소 공기의 스트림 또는 칼럼). 상당한 양의 플레어 가스[즉, 연소 공기 도관(102) 내에서 연소 공기와 플레어 가스의 가연성 혼합물을 생성하기에 충분한 양]가 연소 공기 도관(102) 내의 연소 공기와 혼합된다거나, 연소 공기 도관(102) 내에서부터 연소 공기 배출 개구(134)를 통해 배출되는 연소 공기 칼럼의 내부로 바로 주입된다거나 하지 않는다. 바람직하게는, 어떠한 플레어 가스도 연소 공기 도관(102) 내의 연소 공기와 혼합된다거나, 연소 공기 도관(102) 내에서부터 연소 공기 배출 개구(134)를 통해 배출되는 연소 공기 칼럼의 내부로 바로 주입된다거나 하지 않는다.Combustion air conduit 102 is circular in cross section and has an interior 126, a first end 128, a second end 130, and a sidewall 132 connecting the first end of the combustion air conduit to its second end. It includes. The second end 130 of the combustion air conduit 102 defines the combustion air outlet opening 134. The combustion air conduit 102 has a structure that allows a single column of combustion air to be discharged through the combustion air outlet opening 134. The term combustion air of combustion air as used in this specification and the appended claims means a stream or column of combustion air that does not contain a significant amount of flare gas therein (ie, flare before exiting the flare device). A stream or column of combustion air that does not contain an amount of flare gas sufficient to form a combustible mixture of combustion air and flare gas in the device. A significant amount of flare gas (ie, an amount sufficient to produce a combustible mixture of combustion air and flare gas in combustion air conduit 102) is mixed with combustion air in combustion air conduit 102 or the combustion air conduit ( 102 is not injected directly into the combustion air column exiting through the combustion air discharge opening 134. Preferably, any flare gas is mixed with combustion air in the combustion air conduit 102 or injected directly into the combustion air column exiting from the combustion air conduit 102 through the combustion air exhaust opening 134. Or not.

연소 공기 배출 개구(134)에 인접한 측벽(132)의 부분(135)은 연소 공기 도관(102)의 수직 중앙 축선(105) 및 전체 플레어 팁(56)의 수직 중앙 축선(103)을 향해 내측으로 경사진다. 연소 공기 도관(102)의 제1 단부(128)에는 플레어 스택(54)의 제2 단부(76)에 부착된 플랜지(79)에 상보적인 플랜지(136)가 부착된다. 플랜지(136)는 플랜지(79)에 연결되어 연소 공기 도관(102)의 제1 단부(128)를 플레어 스택(54)의 제2 단부(76)에 밀봉되게 연결함으로써, 연소 공기 도관의 내부(126)를 플레어 스택의 내부(78)와 유체 연통시킨다.The portion 135 of the sidewall 132 adjacent the combustion air exhaust opening 134 is inward toward the vertical center axis 105 of the combustion air conduit 102 and the vertical center axis 103 of the entire flare tip 56. Incline Attached to the first end 128 of the combustion air conduit 102 is a flange 136 complementary to the flange 79 attached to the second end 76 of the flare stack 54. The flange 136 is connected to the flange 79 and sealably connects the first end 128 of the combustion air conduit 102 to the second end 76 of the flare stack 54 so that the interior of the combustion air conduit ( 126 is in fluid communication with the interior 78 of the flare stack.

연소 공기 도관(102)은 연소 공기 도관의 제2 단부(130)가 플레어 가스 도관의 제2 단부(110)를 약간 지나 연장하도록 플레어 가스 도관(100) 내에 배치된다. 다시 말해, 연소 공기 도관(102)의 높이는 플레어 가스 도관(100)의 높이보다 약간 크다. 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에 사용하는 바와 같은 플레어 가스 도관(100), 연소 공기 도관(102) 또는 임의의 기타 구성 요소의 "높이"는 그 도관이 플레어 팁(56)의 수직 중앙 축선(103)을 따라 대기(81) 중으로 연장하는 크기를 의미한다. 연소 공기 도관(102)이 줄곧 플레어 가스 도관(100) 내에서 연장하진 않는다. 구체적으로, 연소 공기 도관은 플레어 가스 도관(100)의 저부벽(118)의 개구(120)를 관통하여, 연소 공기 도관의 제1 단부(128)가 플레어 가스 도관의 제1 단부(108) 아래에 배치된다. 연소 공기 도관(102)은 적어도 부분적으로 플레어 가스 도관(100) 내에서 그와 동심으로 배치된다.Combustion air conduit 102 is disposed in flare gas conduit 100 such that second end 130 of the combustion air conduit extends slightly past second end 110 of flare gas conduit. In other words, the height of the combustion air conduit 102 is slightly greater than the height of the flare gas conduit 100. “Height” of flare gas conduit 100, combustion air conduit 102, or any other component, as used herein and in the appended claims, means that the conduit is perpendicular to the vertical center axis 103 of flare tip 56. Means a size extending along the atmosphere into the atmosphere 81. Combustion air conduit 102 does not extend in flare gas conduit 100 all the time. Specifically, the combustion air conduit penetrates through the opening 120 of the bottom wall 118 of the flare gas conduit 100 such that the first end 128 of the combustion air conduit is below the first end 108 of the flare gas conduit. Is placed on. Combustion air conduit 102 is disposed at least partially concentric with flare gas conduit 100.

이와 같이 플레어 가스 도관(100) 내에 연소 공기 도관(102)을 배치함으로 인해, 플레어 가스 도관의 내부(106) 내에서 연소 공기 도관의 둘레에 환형 플레어 가스 배출 공간(140)이 연장하게 된다. 연소 공기 도관(102)의 내부(126)는 연소 공기 배출 공간(142)으로서 기능한다. 플레어 가스 도관(100)의 저부벽(118) 내의 개구(120)의 에지(147)에 또는 그에 인접하여 가스켓(146)이 구비되어, 측벽(132)과 개구(120)의 에지(147) 사이를 통한 플레어 가스의 누설을 방지하도록 그 사이에 밀봉부를 형성한다.This arrangement of the combustion air conduit 102 in the flare gas conduit 100 causes the annular flare gas discharge space 140 to extend around the combustion air conduit within the interior 106 of the flare gas conduit. The interior 126 of the combustion air conduit 102 functions as the combustion air exhaust space 142. A gasket 146 is provided at or adjacent the edge 147 of the opening 120 in the bottom wall 118 of the flare gas conduit 100 between the sidewall 132 and the edge 147 of the opening 120. A seal is formed therebetween to prevent leakage of flare gas through.

도 4a 및 도 4b(또한, 이하에서 설명하는 도 8a, 도 11 및 도 14b)에 화살표(150)로 도시한 바와 같이, 연소 공기의 단일 칼럼(133)이 연소 공기 도관(102)의 연소 공기 배출 공간(142)[내부(126)]을 통해 안내되어 그 연소 공기 배출 개구(134)를 통과해 대기(81) 중으로 배출된다. 연소 공기 배출 공간(142)[내부(126)] 내의 중앙 부분의 연소 공기(152)는 연소 공기 배출 개구(134)로부터 축방향으로 배출된다. 연소 공기 배출 공간(142)[내부(126)] 내의 외측 환형 부분의 연소 공기(154)는 연소 공기 배출 개구(134)에 인접한 측벽(132)의 내향 경사부(135)에 의해 중앙 부분의 연소 공기(152)를 향해 내측으로 안내된다. 아래에서 더 설명하는 바와 같이, 연소 공기의 칼럼이 연소 공기 배출 개구(134)를 통한 대기(81) 중으로의 배출 지점에서 연소 공기의 단일 칼럼을 이루지만, 연소 공기 배출 개구를 통과해 배출되고 나면 플레어 가스 배출 개구(114)로부터의 플레어 가스와의 혼합물로 인해 단일 칼럼 상태를 유지할 필요는 없다. 연소 공기 배출 개구(134)를 통해 배출된 후에는 연소 공기의 단일 칼럼을 필요로 하진 않지만, 연소 공기 칼럼(133)은 연소 공기가 소모될 때까지 위쪽으로 화염을 관통한다.As shown by arrows 150 in FIGS. 4A and 4B (also described below with reference to FIGS. 8A, 11 and 14B), a single column of combustion air 133 is the combustion air of the combustion air conduit 102. It is guided through the discharge space 142 (inner 126) and is discharged into the atmosphere 81 through the combustion air discharge opening 134. The combustion air 152 in the central portion in the combustion air discharge space 142 (inner 126) is discharged axially from the combustion air discharge opening 134. The combustion air 154 of the outer annular portion in the combustion air exhaust space 142 (inner 126) is combusted in the central portion by an inwardly inclined portion 135 of the side wall 132 adjacent to the combustion air exhaust opening 134. Guided inward toward air 152. As further described below, the column of combustion air constitutes a single column of combustion air at the point of discharge into the atmosphere 81 through the combustion air discharge opening 134, but once discharged through the combustion air discharge opening It is not necessary to maintain a single column state due to the mixture with the flare gas from the flare gas outlet opening 114. After exiting through the combustion air outlet opening 134, a single column of combustion air is not required, but the combustion air column 133 penetrates the flame upwards until combustion air is consumed.

플레어 장치(50)에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스 실질적으로 전부가 플레어 가스 도관(100)의 환형 플레어 가스 배출 공간(140)[내부(106)]을 통해 안내되어, 플레어 가스 도관의 플레어 가스 배출 개구(114)를 통해 대기(81) 중으로 플레어 가스 스트림(162)으로서 배출된다. 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에 사용하는 바와 같은 배출되는 플레어 가스 "실질적으로 전부"라는 표현은 미미한 분량을 제외한 플레어 장치(50)에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스 전부를 의미한다[즉, 연소 공기 도관(102) 내에서 연소 공기와 플레어 가스의 가연성 혼합물을 생성하기에 충분하지 않을 정도의 양의 플레어 가스만을 어쩌면 제외한 플레어 장치(50)에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스 전부]. 다시 말해, 플레어 장치(50)에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스 중에서 연소 공기 도관(102) 내에서 연소 공기와 혼합되는 어떠한 양의 플레어 가스도 연소 공기 도관 내에서 가연성 혼합물을 형성하기에 충분하지 않다. 바람직하게는, 도면에서 화살표(160)로 도시한 바와 같이, 플레어 장치(50)에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스의 전부(100%)가 플레어 가스 도관(100)의 환형 플레어 가스 배출 공간(140)[내부(106)]을 통해 안내되어, 플레어 가스 도관의 플레어 가스 배출 개구(114)를 통해 대기(81) 중으로 플레어 가스 스트림(162)으로서 배출된다.Substantially all of the flare gas discharged by the flare device 50 to be combusted is guided through the annular flare gas discharge space 140 (inside 106) of the flare gas conduit 100 to discharge the flare gas in the flare gas conduit. It is discharged as a flare gas stream 162 into the atmosphere 81 through the opening 114. The expression flare gas “substantially all” as used in this specification and the appended claims means all of the flare gas to be discharged and burned by the flare device 50 except for a minor amount (ie combustion air). All of the flare gases to be discharged and burned by the flare device 50 except perhaps only a flare gas in an amount sufficient to produce a combustible mixture of combustion air and flare gas in the conduit 102. In other words, any amount of flare gas mixed with combustion air in the combustion air conduit 102 among the flare gases to be discharged by the flare device 50 to be combusted is not sufficient to form a combustible mixture in the combustion air conduit. . Preferably, as indicated by arrow 160 in the figure, all (100%) of the flare gas to be discharged and combusted by the flare device 50 is the annular flare gas discharge space 140 of the flare gas conduit 100. (Inside 106) and discharged as a flare gas stream 162 into the atmosphere 81 through the flare gas discharge opening 114 of the flare gas conduit.

플레어 가스 배출 개구(114)와 연소 공기 배출 개구(134)의 서로에 대한 배치 관계와, 플레어 가스 도관(110)의 측벽(112)의 내향 경사부(115)로 인해, 플레어 가스 스트림(162)이 플레어 가스 배출 개구(114)를 통해 배출되어 연소 공기 도관(102)의 연소 공기 배출 개구(134)를 통해 배출된 연소 공기 칼럼(133) 주위 및 그 내측[즉, 연소 공기 도관(102)의 수직 중앙 축선(105)을 향해]으로 보내진다. 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에 사용하는 바와 같은 연소 공기 배출 개구(134)를 통해 배출된 연소 공기 칼럼(133) "주위"라는 표현은 연소 공기 칼럼을 완전히 둘러싸거나, 연소 공기 칼럼을 부분적으로 둘러싸거나, 연소 공기 칼럼을 단속적으로 둘러싸는 것을 의미한다. 도시한 바와 같이, 플레어 가스 스트림(162)은 바람직하게는 연소 공기 배출 개구(134)로부터 배출된 연소 공기 칼럼(133) 주위에 완전히 둘러진 환형 패턴으로 플레어 가스 배출 개구(114)를 통해 배출된다.The flare gas stream 162 is due to the arrangement relationship of the flare gas outlet opening 114 and the combustion air exhaust opening 134 to each other and the inwardly inclined portion 115 of the side wall 112 of the flare gas conduit 110. Around and inside the combustion air column 133 discharged through the flare gas discharge opening 114 and discharged through the combustion air discharge opening 134 of the combustion air conduit 102 (ie, the combustion air conduit 102). Toward the vertical central axis 105. The expression “around” the combustion air column 133 exhausted through the combustion air outlet opening 134 as used in this specification and the appended claims completely surrounds the combustion air column or partially surrounds the combustion air column. Or intermittently surrounding the combustion air column. As shown, the flare gas stream 162 is preferably discharged through the flare gas outlet opening 114 in an annular pattern completely enclosed around the combustion air column 133 discharged from the combustion air outlet opening 134. .

플레어 가스 배출 개구(114)와 연소 공기 배출 개구(134)의 서로에 대한 배치 관계로 인해, 플레어 가스 스트림(162)은 배출되는 플레어 가스가 배출된 연소 공기와 혼합되도록, 플레어 가스 배출 개구(114)를 통해 배출되어, 연소 공기 배출 개구(134)를 통해 배출된 연소 공기 칼럼(133) 주위 및 그 내측으로 보내진다. 플레어 가스 배출 개구(114)와 연소 공기 배출 개구(134)의 서로에 대한 배치 관계로 인해, 배출되는 플레어 가스 실질적으로 전부[즉, 연소 공기 도관(102) 내에서 연소 공기와 플레어 가스의 가연성 혼합물을 생성하기에 충분하지 않을 정도의 양의 플레어 가스만을 어쩌면 제외한 플레어 장치(50)에 의해 배출되는 플레어 가스 전부]가 연소 공기 도관(102) 및 플레어 가스 도관(100)의 외부에서 배출된 연소 공기나 외부 대기 공기와 혼합된다. 플레어 장치로부터 플레어 가스와 연소 공기를 배출하기 전에 플레어 장치[예를 들면, 연소 공기 도관(102)이나 플레어 가스 도관(100) 내] 내에서 상당 부분의 플레어 가스(즉, 가연성 혼합물을 형성하기에 충분한 양의 플레어 가스)를 연소 공기와 예혼합하지 않고도 플레어 장치(50)에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스와 연소 공기는 서로 충분히 혼합된다. 플레어 팁(56)의 배출단의 외주부가 공기와 가스의 혼합 지점으로서 이용된다. 이러한 방식으로, 예를 들면 내부 연소 및 역화(flash back)를 최소화하거나 피할 수 있다.Due to the arrangement relationship of the flare gas discharge opening 114 and the combustion air discharge opening 134 to each other, the flare gas stream 162 causes the flare gas discharge opening 114 to mix with the discharged combustion air. And flows around and into the combustion air column 133 discharged through the combustion air discharge opening 134. Due to the arrangement relationship of the flare gas outlet openings 114 and the combustion air exhaust openings 134 to each other, a flammable mixture of the combustion air and the flare gases in substantially all of the exhausted flare gases (ie, in the combustion air conduit 102). All of the flare gas discharged by the flare device 50 except perhaps only the flare gas in an amount sufficient to produce the combustion air discharged from the outside of the combustion air conduit 102 and the flare gas conduit 100. I am mixed with the outside air. Prior to venting flare gas and combustion air from the flare device, to form a significant portion of the flare gas (ie, flammable mixture) in the flare device (eg, in combustion air conduit 102 or flare gas conduit 100). The flare gas and the combustion air to be discharged by the flare apparatus 50 and combusted are sufficiently mixed with each other without premixing a sufficient amount of flare gas) with the combustion air. The outer periphery of the discharge end of flare tip 56 is used as a mixing point of air and gas. In this way, internal combustion and flash back can be minimized or avoided, for example.

플레어 가스가 플레어 가스 배출 개구(114)로부터 연소 공기 도관(102)의 연소 공기 배출 개구(134)에서 배출된 연소 공기 칼럼(133) 내측으로[즉, 연소 공기 도관(102)의 수직 중앙 축선(105)을 향해] 배출된다는 점으로 인해, 배출되는 플레어 가스 스트림(162)의 상당 부분(바람직하게는 대부분)이 연소 공기 칼럼(133) 내로 침투한다. 이는 배출되는 플레어 가스 스트림(162)이 배출되는 연소 공기 스트림 또는 칼럼(133)에 의해 세분, 즉 갈라지게 하여, 연소 공기 도관의 외부에서 배출된 연소 공기나 외부 대기 공기와 배출된 플레어 가스 실질적으로 전부가 신속하고 효율적으로 혼합될 수 있게 한다. 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용하는 바와 같은 외부 대기 공기란 용어는 플레어 가스 배출 개구(114) 및 연소 공기 배출 개구(134) 주위의 대기 중의 공기를 의미한다. 혼합 공정이 연소 공기 도관(102) 및 플레어 가스 도관(100)의 외부에서 발생하게 함으로써, 플레어 가스 스트림은 한편으로는 연소 공기 배출 개구(134)에서 배출된 연소 공기에 노출되고 다른 한편으로는 대기(81)로부터의 외부 공기에 노출된다. 플레어 가스에 대해 2개의 별개의 공기 혼합면이 제공된다. 이는 환형의 가스 흐름이 그 내면 및 외면 모두에서 공기와 접하기 때문에 사실상 가스-공기의 계면 면적이 대략 두배로 되게 한다. 외부 공기는 배출되는 플레어 가스 및 연소 공기 스트림 내로 빨아들여진다. 배출되는 플레어 가스 스트림(162)의 속도는 공기를 빨아들여 혼합이 이루어지게 하는 데에 도움이 된다. 배출 및 혼합 지점에서 상당한 공기가 입수할 수 있다. 그 결과, 매우 신속하고 효율적인 혼합 공정이 달성된다.Flare gas flows from the flare gas discharge opening 114 into the combustion air column 133 discharged from the combustion air discharge opening 134 of the combustion air conduit 102 (ie, the vertical center axis of the combustion air conduit 102). 10), a substantial portion (preferably most) of the flare gas stream 162 that is discharged penetrates into the combustion air column 133. This causes the flare gas stream 162 to be discharged to be subdivided, i.e., split, by the discharged combustion air stream or column 133, so that the flared gas discharged substantially with the combustion air or external atmospheric air discharged from the outside of the combustion air conduit Allow everything to be mixed quickly and efficiently. The term external atmospheric air, as used herein and in the appended claims, refers to the air in the atmosphere around the flare gas outlet opening 114 and the combustion air outlet opening 134. By causing the mixing process to occur outside the combustion air conduit 102 and the flare gas conduit 100, the flare gas stream is exposed on the one hand to the combustion air discharged from the combustion air outlet opening 134 and on the other hand to the atmosphere. Exposed to outside air from 81. Two separate air mixing surfaces are provided for the flare gas. This effectively causes the interface area of gas-air to be approximately doubled because the annular gas flow is in contact with air on both its inner and outer surfaces. The outside air is sucked into the flare gas and combustion air streams that exit. The velocity of the flared gas stream 162 exiting helps to draw in air and allow mixing to occur. Significant air may be available at the discharge and mixing point. As a result, a very fast and efficient mixing process is achieved.

연소 공기 도관(102)의 연소 공기 배출 개구(134)를 통해 배출된 연소 공기의 단일 칼럼(133)의 질량은 연소 공기 칼럼의 상당 부분이 처음에 만나는 배출된 플레어 가스의 적어도 일부분을 통과해 위쪽으로 뚫고 나가기에 충분하도록 된다. 그 결과, 배출된 연소 공기가 플레어 가스에 의해 초기에 쉽게 막혀버리는 일이 없고, 이에 의해 배출된 연소 공기의 충분한 양이 플레어 팁의 배출단으로부터 더 멀리 급송되어 플레어 가스와 혼합될 수 있게 된다.The mass of a single column 133 of combustion air discharged through the combustion air exhaust opening 134 of the combustion air conduit 102 passes upward through at least a portion of the discharged flare gas where a substantial portion of the combustion air column initially meets. Enough to break through. As a result, the discharged combustion air is not easily clogged initially by the flare gas, whereby a sufficient amount of discharged combustion air can be fed farther from the discharge end of the flare tip and mixed with the flare gas.

연소 공기 도관(102)의 제2 단부(130)는 플레어 가스 도관(100)의 제2 단부(110)에 대체로 인접해 있다. 연소 공기 도관(102)의 높이는 플레어 가스 도관(100)의 높이와 동일하거나, 그보다 크거나, 작을 수 있다. 그러나, 플레어 장치(50)로부터 플레어 가스와 연소 공기가 배출되기 전에 플레어 가스의 상당 부분이 플레어 장치(50) 내에서 연소 공기와 혼합되지 않도록 보장하기 위해, 연소 공기 도관(102)에 대한 플레어 가스 도관(10)의 높이는 제한된다. 구체적으로, 연소 공기 도관(102)의 높이가 플레어 가스 도관(100)의 높이보다 작은 경우, 연소 공기 도관의 수력 직경에 대한 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차의 비는 0.05 이하이다. 바람직하게는, 연소 공기 도관(102)의 높이가 플레어 가스 도관(100)의 높이보다 작은 경우에, 연소 공기 도관의 수력 직경에 대한 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차의 비는 0.02 이하이다. 보다 바람직하게는, 연소 공기 도관(102)의 높이는 플레어 가스 도관(100)의 높이와 같거나 보다 크다. 가장 바람직하게는, 연소 공기 도관(102)의 높이는 플레어 가스 도관(100)의 높이보다 크고, 연소 공기 도관의 수력 직경에 대한 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차의 비는 약 0.01이다. 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용하는 바와 같은 연소 공기 도관(102)의 수력 직경은, 4×연소 공기 도관의 단면적/연소 공기 도관의 접수 길이(wetted perimeter)[접수 길이는 다시 말해 연소 공기 배출 개구(134)의 둘레임]에 의해 정의된다. 연소 공기 도관이 도 4a 내지 도 4e에 도시한 바와 같이 원형 단면을 갖는 경우에, 그 수력 직경은 연소 공기 도관의 직경과 같다.The second end 130 of the combustion air conduit 102 is generally adjacent to the second end 110 of the flare gas conduit 100. The height of the combustion air conduit 102 may be equal to, greater than, or less than the height of the flare gas conduit 100. However, flare gas to the combustion air conduit 102 to ensure that a significant portion of the flare gas does not mix with the combustion air within the flare device 50 before the flare gas and combustion air are discharged from the flare device 50. The height of the conduit 10 is limited. Specifically, when the height of the combustion air conduit 102 is less than the height of the flare gas conduit 100, the ratio of the difference between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit to the hydraulic diameter of the combustion air conduit is 0.05 or less. . Preferably, when the height of the combustion air conduit 102 is less than the height of the flare gas conduit 100, the ratio of the difference between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit relative to the hydraulic diameter of the combustion air conduit is 0.02. It is as follows. More preferably, the height of the combustion air conduit 102 is equal to or greater than the height of the flare gas conduit 100. Most preferably, the height of the combustion air conduit 102 is greater than the height of the flare gas conduit 100 and the ratio of the difference between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit to the hydraulic diameter of the combustion air conduit is about 0.01. . The hydraulic diameter of the combustion air conduit 102 as used in this specification and the appended claims is defined as the cross-sectional area of the 4 × combustion air conduit / wetted perimeter of the combustion air conduit Perimeter of the opening 134. If the combustion air conduit has a circular cross section as shown in Figures 4A-4E, its hydraulic diameter is equal to the diameter of the combustion air conduit.

도 4a, 도 4b 및 도 4e에 도시한 바와 같이, 도시한 플레어 장치(50)의 연소 공기 도관(102)의 높이는 플레어 장치의 플레어 가스 도관(100)의 높이보다 약간 큰 데, 다시 말해 플레어 가스 도관이 플레어 장치의 수직 중앙 축선(104)을 따라 대기(81) 중으로 연장하는 것보다 연소 공기 도관이 플레어 장치의 수직 중앙 축선(104)을 따라 대기(81) 중으로 약간 더 연장한다. 도 4e를 구체적으로 참조하여, 도시한 플레어 장치(50)에서 연소 공기 도관의 수력 직경에 대한 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차의 비에 대해 설명한다. 도 4e에 "L"로 나타낸 연소 공기 도관(102)과 플레어 가스 도관(100)의 높이들 간의 차가 0.375인치이고, 도 4e에 "D"로 나타낸 연소 공기 도관의 수력 직경이 29.625인치라고 가정하면, 연소 공기 도관의 수력 직경에 대한 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차의 비는 약 0.01이다. 연소 공기 도관(102)과 플레어 가스 도관(100)의 상대적 높이는 상기한 파라미터 내에서 변화할 수 있다.As shown in FIGS. 4A, 4B and 4E, the height of the combustion air conduit 102 of the flare device 50 shown is slightly greater than the height of the flare gas conduit 100 of the flare device, ie the flare gas. The combustion air conduit extends slightly further into the atmosphere 81 along the flared device's vertical center axis 104 than the conduit extends along the vertical center axis 104 of the flare device. Referring specifically to FIG. 4E, the ratio of the difference between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit to the hydraulic diameter of the combustion air conduit in the flare device 50 shown is described. Assume that the difference between the heights of the combustion air conduit 102 and the flare gas conduit 100, shown as "L" in FIG. 4E, is 0.375 inches, and the hydraulic diameter of the combustion air conduit, shown as "D" in FIG. 4E, is 29.625 inches. The ratio of the difference between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit to the hydraulic diameter of the combustion air conduit is about 0.01. The relative heights of the combustion air conduits 102 and the flare gas conduits 100 can vary within the above parameters.

플레어 가스 배출 개구(112)에 인접하는 플레어 가스 도관(100)의 측벽(112)의 부분(115)은 바람직하게는 플레어 가스 도관의 수직 외측 축선(107)으로부터 연소 공기 도관(102)의 수직 중앙 축선(105)을 행해 내측으로, 도면에서 각도 알파(α)로 나타낸 약 10°내지 약 90°범위의 각도로 경사진다. 보다 바람직하게는 각도 알파(α)는 약 25°내지 약 45°범위이다. 각도 알파(α)가 약 25°또는 그 이상인 경우에 혼합이 보다 크게 이루어질 수 있다. 약 45°또는 그 이하의 각도 알파(α)는 예를 들면 전력 손실이 발생하는 경우와 같이 연소 공기가 플레어 팁 내로 강제될 수 없는 경우에 역류 없이 플레어 장치가 작동하도록 보장하는 데에 도움이 된다. 역류는 지표면에서 미연소 가연성 가스의 원하지 않는 위험한 상황을 초래할 수 있다. 도 4a 내지 도 4e에 도시한 실시예에서 도 4b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각도 알파(α)는 약 35°이다. 각도 알파(α)는 도면에 도시한 바와 같이 플레어 가스가 플레어 가스 배출 개구(114)에서 대기(81) 중으로 배출되어, 연소 공기 배출 개구(134)에서 배출된 연소 공기 내측으로 유입되는 각도에 대체로 상응한다.The portion 115 of the side wall 112 of the flare gas conduit 100 adjacent the flare gas outlet opening 112 is preferably the vertical center of the combustion air conduit 102 from the vertical outer axis 107 of the flare gas conduit. An axis 105 is inwardly inclined at an angle in the range of about 10 degrees to about 90 degrees indicated by the angle alpha (α) in the figure. More preferably the angle alpha α is in a range from about 25 ° to about 45 °. If the angle alpha α is about 25 ° or more, the mixing can be made larger. An angle alpha (α) of about 45 ° or less helps to ensure flare devices operate without backflow if combustion air cannot be forced into the flare tip, for example when a power loss occurs. . Reflux can lead to undesired and dangerous situations of unburned combustible gases at the surface. As best shown in FIG. 4B in the embodiment shown in FIGS. 4A-4E, the angle alpha α is about 35 °. As shown in the figure, the angle alpha α is generally at an angle at which flare gas is discharged into the atmosphere 81 from the flare gas discharge opening 114 and flows into the combustion air discharged from the combustion air discharge opening 134. Corresponds.

연소 공기 배출 개구(134)에 인접하는 연소 공기 도관(102)의 측벽(132)의 부분(135)은 바람직하게는 연소 공기 도관의 수직 외측 축선(109)으로부터 연소 공기 도관의 수직 중앙 축선(105)을 향해 내측으로, 도면에서 각도 베타(β)로 나타낸 약 10°내지 약 90°범위의 각도로 경사진다. 보다 바람직하게는, 각도 베타(β)는 각도 알파(α)로부터 15°이내이고 약 45°미만이다. 도 4a 내지 도 4e에 도시한 실시예에서 도 4b에 가장 잘 도시한 바와 같이, 각도 베타(β)는 약 35°이다. 각도 베타(β)는 도면에 도시한 바와 같이 연소 공기(154)의 외측 환형 부분이 연소 공기 배출 개구(134)로부터 대기(81) 중으로 배출되는 각도에 대체로 상응한다. 연소 공기 도관(102)의 수직 중앙 축선(105)을 향해 내측으로 측벽(132)의 부분(135)을 경사지게 하는 것은 연료와 공기의 혼합을 돕기 위해서이다. 연소 공기의 칼럼 내로 플레어 가스가 도입되게 하는 데에 어느 정도 도움을 주는 축류부(vena contracta)가 생성될 수 있다.The portion 135 of the side wall 132 of the combustion air conduit 102 adjacent the combustion air exhaust opening 134 is preferably a vertical central axis 105 of the combustion air conduit from the vertical outer axis 109 of the combustion air conduit. Inward), inclined at an angle in the range of about 10 ° to about 90 °, indicated by the angle beta (β) in the figure. More preferably, the angle beta (β) is within 15 degrees and less than about 45 degrees from the angle alpha (α). As best shown in FIG. 4B in the embodiment shown in FIGS. 4A-4E, the angle beta (β) is about 35 °. The angle beta β generally corresponds to the angle at which the outer annular portion of the combustion air 154 is discharged from the combustion air discharge opening 134 into the atmosphere 81 as shown in the figure. The inclination of the portion 135 of the sidewall 132 inward toward the vertical central axis 105 of the combustion air conduit 102 is to aid in the mixing of fuel and air. A vena contracta can be created which helps to introduce flare gas into the column of combustion air.

도 3 내지 도 7b에 도시한 구성에서, 단일 플레어 가스 급송 도관(58)이 플레어 장치(50)에 의해 배기될 플레어 가스를 플레어 팁(56)에 급송하는 데에 이용된다. 플레어 가스는 플레어 가스 급송 도관(58)의 내부(87)를 지나 플레어 가스 도관의 측벽(112)의 개구(116)를 통과해 환형 플레어 가스 배출 공간(140) 내로 안내된다. 플레어 가스가 플레어 가스 배출 개구(114)를 통해 대기 중으로 배출되기 전에 환형 플레어 가스 배출 공간(140)에 걸쳐 상당히 균일하게 분포되도록 보장하기 위해, 플레어 가스 도관(100)은 흐름 분배 부재(170)를 더 포함한다. 도면에 도시한 실시예에서, 흐름 분배 부재(170)는 연소 공기 도관(102)의 측벽(132)의 외면(174)에 부착된 환형 플레이트(172)이다. 이 환형 플레이트(172)는 바람직하게는 연소 공기 도관(102)의 측벽(132)에 부착되어, 플레어 가스 도관(100)의 측벽(112)의 개구(116)의 상부(176)에 인접하여 환형 플레어 가스 배출 공간(140) 내에 배치된다. 환형 플레이트(172)는 연소 공기 도관(102)의 측벽(132)으로부터 직각으로 환형 플레어 가스 배출 공간(140)의 약 절반 정도까지 그 내로 연장하여, 환형 플레이트(172)의 최외측 에지(180)와 플레어 가스 도관(100)의 측벽(112)의 내면(182) 사이에 공간(178)을 남긴다. 따라서, 플레어 가스가 플레어 가스 급송 도관(58)에서 플레어 가스 도관(100)의 측벽(112)의 개구(116)를 지나 환형 플레어 가스 배출 공간(140) 내로 안내될 때에, 환형 플레이트(172)는 환형 플레어 가스 배출 공간에 걸쳐 연소 공기 도관(102) 주위에 플레어 가스를 분배하는 데에 도움을 준다. 분배된 플레어 가스는 환형 플레이트(172)의 최외측 에지(180)와 플레어 가스 도관(100)의 측벽(112) 사이의 환형 공간(178)을 통과하여, 궁극적으로 플레어 가스 배출 개구(114)를 지나 대기 중으로 보내진다.In the configuration shown in FIGS. 3-7B, a single flare gas supply conduit 58 is used to feed the flare tip 56 to the flare gas to be exhausted by the flare device 50. The flare gas is guided into the annular flare gas discharge space 140 through the interior 87 of the flare gas delivery conduit 58 and through the opening 116 of the side wall 112 of the flare gas conduit. To ensure that the flare gas is fairly evenly distributed throughout the annular flare gas outlet space 140 before it is released into the atmosphere through the flare gas outlet opening 114, the flare gas conduit 100 is provided with a flow distribution member 170. It includes more. In the embodiment shown in the figure, the flow distribution member 170 is an annular plate 172 attached to the outer surface 174 of the side wall 132 of the combustion air conduit 102. This annular plate 172 is preferably attached to the sidewall 132 of the combustion air conduit 102, and annularly adjacent the top 176 of the opening 116 of the sidewall 112 of the flare gas conduit 100. It is disposed in the flare gas discharge space 140. The annular plate 172 extends therein to about half of the annular flare gas exhaust space 140 at right angles from the sidewall 132 of the combustion air conduit 102, such that the outermost edge 180 of the annular plate 172 is formed. And a space 178 between the inner surface 182 of the sidewall 112 of the flare gas conduit 100. Thus, when flare gas is guided from flare gas supply conduit 58 through opening 116 of sidewall 112 of flare gas conduit 100 into annular flare gas outlet space 140, annular plate 172 is It helps to distribute flare gas around the combustion air conduit 102 over the annular flare gas outlet space. The dispensed flare gas passes through the annular space 178 between the outermost edge 180 of the annular plate 172 and the sidewall 112 of the flare gas conduit 100, ultimately passing the flare gas outlet opening 114. It is sent to the atmosphere.

이하, 도 5a, 도 5b, 도 6a, 도 6b, 도 7a 및 도 7b를 참조하여, 플레어 가스 도관(100) 및 연소 공기 도관(1001)의 다양한 구성에 대해 설명한다.Hereinafter, various configurations of the flare gas conduit 100 and the combustion air conduit 1001 will be described with reference to FIGS. 5A, 5B, 6A, 6B, 7A, and 7B.

도 5a 및 도 5b에서는 연소 공기 도관(102)의 높이가 플레어 가스 도관(100)의 높이보다 작은 경우에 연소 공기 도관(102)의 높이에 대해 플레어 가스 도관(100)의 높이를 변화시킨 예를 도시하고 있다. 도 5a에서, 연소 공기 도관(102)의 수력 직경에 대한 연소 공기 도관(102)과 플레어 가스 도관(100)의 높이들 간의 차이 비는 약 0.05이다. 도 5b에서, 연소 공기 도관(102)의 수력 직경에 대한 연소 공기 도관(102)과 플레어 가스 도관(100)의 높이들 간의 차이 비는 약 0.02이다. 예를 들어, 도 5a에 도시한 구성에서, 도 5a에 "L"로 나타낸 연소 공기 도관(102)과 플레어 가스 도관(100)의 높이들 간의 차가 1.5인치이고, 도 5a에 "D"로 나타낸 연소 공기 도관(102)의 수력 직경이 29.625인치이다. 예를 들어, 도 5b에 도시한 구성에서, 도 5b에 "L"로 나타낸 연소 공기 도관(102)과 플레어 가스 도관(100)의 높이들 간의 차가 0.5인치이고, 도 5b에 "D"로 나타낸 연소 공기 도관(102)의 수력 직경이 29.625인치이다. 도 5a에 도시한 구성과 도 5b에 도시한 구성 모두에 있어서, 연소 공기 도관(102)과 플레어 가스 도관(100)의 상대적 높이는 플레어 장치(50)로부터 플레어 가스와 연소 공기가 배출되기 전에 플레어 장치(50) 내에서 플레어 가스의 상당 부분이 연소 공기와 혼합되지 않도록 된다.5A and 5B show an example in which the height of the flare gas conduit 100 is changed with respect to the height of the combustion air conduit 102 when the height of the combustion air conduit 102 is smaller than the height of the flare gas conduit 100. It is shown. In FIG. 5A, the difference ratio between the heights of the combustion air conduit 102 and the flare gas conduit 100 relative to the hydraulic diameter of the combustion air conduit 102 is about 0.05. In FIG. 5B, the difference ratio between the heights of the combustion air conduit 102 and the flare gas conduit 100 relative to the hydraulic diameter of the combustion air conduit 102 is about 0.02. For example, in the configuration shown in FIG. 5A, the difference between the heights of the combustion air conduit 102 and the flare gas conduit 100, represented by “L” in FIG. 5A, is 1.5 inches, and represented by “D” in FIG. 5A. The hydraulic diameter of the combustion air conduit 102 is 29.625 inches. For example, in the configuration shown in FIG. 5B, the difference between the heights of the combustion air conduit 102 and the flare gas conduit 100, represented by “L” in FIG. 5B, is 0.5 inch, and represented by “D” in FIG. 5B. The hydraulic diameter of the combustion air conduit 102 is 29.625 inches. In both the configuration shown in FIG. 5A and the configuration shown in FIG. 5B, the relative heights of the combustion air conduit 102 and the flare gas conduit 100 are determined before the flare gas and combustion air are discharged from the flare device 50. A significant portion of flare gas in 50 is not mixed with combustion air.

또한, 플레어 가스 도관(100)의 측벽(112)의 내면(182)과 연소 공기 도관(102)의 측벽(132)의 외면(174) 간의 수평 거리, 즉 환형 플레어 가스 배출 공간(140)의 폭(186)은 변화시킬 수 있다. 폭(186)을 감소시키면 플레어 장치(50)의 성능을 무연 능력(smokeless capacity)에 대해 최적화할 수 있다. 폭(186)을 증가시키면 수력 능력(hydraulic capacity)을 보다 좋게 할 수 있다.Also, the horizontal distance between the inner surface 182 of the side wall 112 of the flare gas conduit 100 and the outer surface 174 of the side wall 132 of the combustion air conduit 102, ie, the width of the annular flare gas exhaust space 140. 186 can be changed. Reducing the width 186 allows the performance of the flare device 50 to be optimized for smokeless capacity. Increasing the width 186 may result in better hydraulic capacity.

도 6a, 도 6b, 도 7a 및 도 7b에서는 각도 알파(α) 및 각도 베타(β)를 어떻게 변화시킬 수 있는 지를 보여주고 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시한 구성에서, 각도 알파(α)는 75°이고 각도 베타(β)도 75°이다. 도 6b에 가장 잘 도시한 바와 같이 도 6a 및 도 6b에 도시한 구성에서, 연소 공기 도관(102)의 높이는 플레어 가스 도관(100)의 높이보다 작다. 연소 공기 도관(102)의 수력 직경에 대한 연소 공기 도관(102)과 플레어 가스 도관(100)의 높이들 간의 차의 비는 약 0.01이다.6A, 6B, 7A and 7B show how the angle alpha (α) and angle beta (β) can be changed. In the configuration shown in FIGS. 6A and 6B, the angle alpha (α) is 75 ° and the angle beta (β) is 75 °. In the configuration shown in FIGS. 6A and 6B, as best shown in FIG. 6B, the height of the combustion air conduit 102 is less than the height of the flare gas conduit 100. The ratio of the difference between the heights of the combustion air conduit 102 and the flare gas conduit 100 to the hydraulic diameter of the combustion air conduit 102 is about 0.01.

도 7a 및 도 7b에서는 각도 알파(α)는 20°이고 각도 베타(β)도 20°인 구성을 도시하고 있다. 또한, 도 7b에 가장 잘 도시한 바와 같이, 연소 공기 도관(102)의 높이는 플레어 가스 도관(100)의 높이보다 크다. 연소 공기 도관(102)의 수력 직경에 대한 연소 공기 도관(102)과 플레어 가스 도관(100)의 높이들 간의 차의 비는 약 0.01이다.7A and 7B show a configuration in which the angle alpha α is 20 degrees and the angle beta β is 20 degrees. Also, as best shown in FIG. 7B, the height of the combustion air conduit 102 is greater than the height of the flare gas conduit 100. The ratio of the difference between the heights of the combustion air conduit 102 and the flare gas conduit 100 to the hydraulic diameter of the combustion air conduit 102 is about 0.01.

이하, 도 8a 및 도 8b를 참조하여, 플레어 장치(50)의 다른 구성에 대해 예시하고 설명한다. 이러한 구성에서, 플레어 가스는 플레어 가스 도관(100)의 수직 중앙 축선(104)에 대해 소정 각도로 플레어 가스 도관(100) 내로 주입되어, 플레어 가스에 접선 방향 속도를 부여하여 플레어 가스가 환형 플레어 가스 배출 공간(140) 내에서 선회하면서 플레어 가스 배출 개구(114)로부터 와류 형태로 배출되게 한다. 플레어 가스를 플레어 가스 배출 개구(114)로부터 와류 형태로 배출하게 되면 플레어 가스는 연소 공기 배출 개구(134)를 통해 배출된 연소 공기 칼럼(133) 주위에서 와류 운동하면서 그 내로 들어가게 된다. 이러한 선회 운동하는 플레어 가스는 축방향 속도, 반경 방향 속도 및 접선 방향 속도를 모두 갖는다.Hereinafter, with reference to FIG. 8A and FIG. 8B, the other structure of the flare apparatus 50 is demonstrated and demonstrated. In this configuration, the flare gas is injected into the flare gas conduit 100 at an angle with respect to the vertical central axis 104 of the flare gas conduit 100 to impart a tangential velocity to the flare gas so that the flare gas is an annular flare gas. It is pivoted in the discharge space 140 to allow discharge in the form of vortex from the flare gas discharge opening 114. When the flare gas is discharged in the form of vortex from the flare gas discharge opening 114, the flare gas enters into the vortex around the combustion air column 133 discharged through the combustion air discharge opening 134. This orbiting flare gas has both axial velocity, radial velocity and tangential velocity.

도 8a 및 도 8b에 도시한 구성에서, 플레어 가스 도관(100)의 측벽(112)은 한쌍의 접선 방향 입구(190)를 포함하며, 이들 입구 각각은 플레어 가스 도관(100)의 측벽(112)으로부터 외측으로 연장하고 있다. 각각의 입구(190)에는 플랜지(192)가 부착되어 있다. 별도의 플레어 가스 급송 도관(58)(도시 생략)이 각각의 입구(190)에 연결되어 이용될 수 있다. 구체적으로, 각각의 플레어 가스 급송 도관(58)의 제2 단부(84)에는 플레어 가스 급송 도관을 환형 플레어 가스 배출 공간(140)에 유체 연통하게 연결하도록 해당 입구(190)의 플랜지(192)에 부착되는 플랜지가 부착되어 있을 수 있다. 도시한 바와 같이, 플레어 가스 도관(100)의 수직 중앙 축선(104)에 대해 플레어 가스가 입구(190)를 통해 플레어 가스 도관 내로 주입되는 각도는 약 90°이다. 환형 플레어 가스 배출 공간(140) 내의 플레어 가스에 접선 방향 속도를 부여하여 그 내에서 플레어 가스가 선회하게 함으로써, 연소 공기 배출 개구(134)의 바로 위에 저압 구역을 생성하여 연소 가스 배출 개구 위의 정압(static pressure)을 감소시킨다. 그러한 저압 구역은 대기 중으로부터의 연소 공기와 연소 공기 배출 개구로부터의 연소 공기가 저압 구역을 향해 흐르게 함으로써 혼합을 촉진시킨다. 이러한 혼합은 본 발명의 플레어 장치의 무연 성능을 향상시킨다. 원하는 경우에 단지 하나 또는 3개 이상의 입구(190)가 이용될 수 있다. 연소 공기 배출 개구로부터의 연소 공기도 역시 선회할 수 있다. 예를 들면, 스월 베인(swirl vane)으로서 알려진 나선형 날개 또는 통로가 플레어 가스 도관(100)이나 연소 공기 도관(102)에 추가되어, 그를 통한 해당 스트림에 선회 운동을 부여할 수 있다. 공기만이 선회 운동하거나, 플레어 가스만이 선회 운동하거나, 공기와 플레어 가스 모두가 선회 운동할 수 있다. 둘 모두가 선회 운동하는 경우에, 공기와 플레어 가스는 동일 방향으로 또는 서로 반대 방향으로 선회할 수 있다. 서로 반대 방향으로 선회하는 경우에 하나의 스트림은 시계 방향으로, 다른 스트림은 반시계 방향으로 선회할 것이다.In the configuration shown in FIGS. 8A and 8B, the sidewalls 112 of the flare gas conduit 100 include a pair of tangential inlets 190, each of which has sidewalls 112 of the flare gas conduit 100. It extends outward from. A flange 192 is attached to each inlet 190. A separate flare gas delivery conduit 58 (not shown) may be used connected to each inlet 190. Specifically, at the second end 84 of each flare gas delivery conduit 58 to the flange 192 of the inlet 190 to fluidly connect the flare gas delivery conduit to the annular flare gas outlet space 140. The flange to which it is attached may be attached. As shown, the angle at which flare gas is injected into the flare gas conduit through inlet 190 with respect to the vertical central axis 104 of flare gas conduit 100 is about 90 °. By imparting a tangential velocity to the flare gas in the annular flare gas discharge space 140 and causing the flare gas to swirl therein, a low pressure zone is created directly above the combustion air discharge opening 134 to produce a positive pressure above the combustion gas discharge opening. to reduce static pressure. Such low pressure zones facilitate mixing by allowing combustion air from the atmosphere and combustion air from the combustion air outlet openings to flow toward the low pressure zone. This mixing improves the lead-free performance of the flare device of the present invention. If desired, only one or three or more inlets 190 may be used. Combustion air from the combustion air exhaust openings may also pivot. For example, a spiral vane or passage known as a swirl vane can be added to flare gas conduit 100 or combustion air conduit 102 to impart pivotal motion to the stream therethrough. Only air can be swiveling, only flare gas can be swiveling, or both air and flare gas can be swiveling. If both are pivoting, the air and the flare gas can pivot in the same direction or in opposite directions to each other. In the case of turning in opposite directions, one stream will turn clockwise and the other will turn counterclockwise.

도 4a, 도 9a, 도 9b 및 도 9c를 구체적으로 참조하여, 전술한 혼합 및 선회 운동 메커니즘에 대해 보다 상세하게 설명한다. 도 4a, 도 9a, 도 9b 및 도 9c에서는 관련된 특정 유동 벡터를 나타내고 있는 본 발명의 플레어 장치(50)의 3D 좌표계를 도시하고 있다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 플레어 장치(50)는 축방향 좌표(유동 성분)(200), 반경 방향 좌표(유동 성분)(202), 및 접선 방향 좌표(유동 성분)(204)를 포함하고 있다. 이러한 좌표(이하에서는 "유동 성분"으로서 지칭함)는 도 9a에 가장 잘 도시되어 있다. 축방향 유동 성분(200)은 전체 플레어 장치, 플레어 가스 도관(100) 및 연소 공기 도관(102) 각각의 수직 중앙 축선(103, 104, 105)과 일치한다. 반경 방향 유동 성분(202)은 수직 중앙 축선(103, 104, 105)을 향해 그들에 대한 법선 방향으로 연장하는 데, 다시 말해 그 연장선이 수직 중앙 축선(103, 104, 105)에 대해 90°의 각도를 이룬다. 접선 방향 유동 성분(204)은 연소 공기 배출 개구(134)의 둘레로부터 반경 방향 성분에 대해 90°각도로 향한다. 이들 3개의 성분들은 3차원 공간 내에서 임의의 방향으로의 운동을 기술하는 데에 충분하며, "원통 좌표계"로 당업자들에게 대체로 알려진 좌표계와 관련이 있다.With reference to Figs. 4A, 9A, 9B and 9C specifically, the above-described mixing and swinging movement mechanism will be described in more detail. 4A, 9A, 9B and 9C show the 3D coordinate system of the flare device 50 of the present invention showing the particular flow vector involved. As shown, the flare device 50 of the present invention includes an axial coordinate (flow component) 200, a radial coordinate (flow component) 202, and a tangential coordinate (flow component) 204. have. These coordinates (hereinafter referred to as "flow components") are best shown in FIG. 9A. The axial flow component 200 coincides with the vertical central axis 103, 104, 105 of the entire flare apparatus, flare gas conduit 100 and combustion air conduit 102, respectively. The radial flow component 202 extends in a normal direction with respect to the vertical central axis 103, 104, 105, that is the extension line of 90 ° with respect to the vertical central axis 103, 104, 105. Make an angle. The tangential flow component 204 is directed at an angle of 90 ° with respect to the radial component from the circumference of the combustion air exhaust opening 134. These three components are sufficient to describe the motion in any direction within three-dimensional space and relate to coordinate systems generally known to those skilled in the art as "cylindrical coordinate systems".

도 9a에서는 플레어 장치(50)에 관하여 3차원 유동 벡터(210)를 축방향 성분(200), 반경 방향 성분(202) 및 접선 방향 성분(204)으로 각각 분해하여 도시하고 있다. 도시한 바와 같이, 유동 벡터(210)는 접선 방향 성분으로 인해 플레어 장치(50)의 수직 중앙 축선(103)으로부터 오프셋된다. 대안적으로 또는 등가적으로, 축방향, 반경 방향 및 접선 방향 유동 성분이 벡터(210)에 대해 도시한 원점에 부여되는 경우, 벡터(210)가 초래될 것이다.In FIG. 9A, the three-dimensional flow vector 210 is shown exploded into the axial component 200, the radial component 202 and the tangential component 204 with respect to the flare device 50, respectively. As shown, the flow vector 210 is offset from the vertical central axis 103 of the flare device 50 due to the tangential component. Alternatively or equivalently, if the axial, radial and tangential flow components are given to the origin shown for the vector 210, the vector 210 will result.

배출되는 플레어 가스 스트림(162)이 본 발명의 플레어 장치에 의해 배출된 연소 공기 스트림 또는 칼럼(133) 내로 보내지도록 하기 위해, 배출되는 플레어 가스는 반경 방향 유동 성분을 포함한다. 연소 공기는 연소 공기 배출 개구(134)로부터 수직 중앙 축선(104)을 따라 직선형 패턴으로 축방향 유동 성분(200)을 갖고 배출되어, 비교적 작은 외측 환형 부분(154)을 제외하면 연소 공기 흐름에는 실질적으로 어떠한 반경 방향 성분도 존재하지 않는다. 플레어 가스 배출 개구(114)로부터 배출되는 플레어 가스 흐름에서의 반경 방향 성분으로 인해, 배출되는 플레어 가스는 연소 공기 배출 개구(134)로부터 배출된 연소 공기 스트림 또는 칼럼(133) 내로 보내져 그와 혼합된다.The vented flare gas includes a radial flow component in order to allow the vented flare gas stream 162 to be directed into the combustion air stream or column 133 discharged by the flare apparatus of the present invention. Combustion air is exhausted from the combustion air outlet opening 134 with the axial flow component 200 in a straight pattern along the vertical central axis 104, substantially freeing the combustion air flow except for the relatively small outer annular portion 154. No radial component exists. Due to the radial component in the flare gas flow exiting the flare gas discharge opening 114, the discharged flare gas is sent into and mixed with the combustion air stream or column 133 discharged from the combustion air discharge opening 134. .

추가적인 예를 들자면, 배출되는 플레어 가스의 유동 방향이 플레어 가스 도관(100)의 수직 중앙 축선(104)과 완벽하게 정렬되지 않는 경우에는 반경 방향 성분이 존재한다. 연소 공기 배출 개구 주위에서 플레어 가스의 충분한 부분이 접선 방향 성분을 갖고 있다면, 와류형 유동 패턴이 생성된다. 도 9c에서는 그려지는 벡터(212)가 둘레에 대해 대칭을 이루는 경우에 초래되는 와류를 도시하고 있다(통상적). 예를 위해, 단지 6개의 벡터(212)만을 도시한다. 도시한 바와 같이, 와류는 흐름이 (도 9a에서 각 성분 벡터의 크기로 확인할 수 있는 바와 같이) 큰 축방향 성분, 보다 작은 크기의 반경 방향 성분 및 훨씬 더 작은 접선 방향 성분을 갖고 있더라도 접선 성분의 결과로서 초래된다. 간단히 말해, 만약 연소 공기가 반경 방향 성분을 갖는다고 할 때에 그 연소 공기의 반경 방향 성분과 비교하여 배출되는 플레어 가스의 더 큰 반경 방향 성분은 배출되는 플레어 가스가 배출된 연소 공기 내로 보내지게 하며, 접선 방향 성분에서의 차는 그 성분들이 축방향 흐름에서 중첩되는 지의 여부에는 관계없이 와류 운동을 제공한다. 연소 공기 배출 개구(134)를 통한 연소 공기의 흐름이 주로 축방향 흐름이기 때문에, 배출되는 플레어 가스 흐름이 작은 반경 방향 성분을 갖더라도 혼합을 개시시킬 수 있고, 접선 방향 성분들은 각각의 세기에 직접적으로 비례하여 와류 운동을 생성한다.As a further example, a radial component is present if the flow direction of the flare gas being discharged is not perfectly aligned with the vertical central axis 104 of the flare gas conduit 100. If a sufficient portion of the flare gas has a tangential component around the combustion air outlet opening, a vortex flow pattern is created. 9C shows the vortices caused when the vectors 212 to be drawn are symmetrical about the perimeter (typically). For example, only six vectors 212 are shown. As can be seen, the vortices are tangential even though the flow has large axial components, smaller magnitude radial components, and much smaller tangential components (as can be seen by the magnitude of each component vector in FIG. 9A). As a result. In short, if the combustion air has a radial component, the larger radial component of the flared gas being discharged compared to the radial component of the combustion air causes the discharged flare gas to be sent into the discharged combustion air, The difference in the tangential component provides vortex motion regardless of whether the components overlap in the axial flow. Since the flow of combustion air through the combustion air outlet opening 134 is primarily an axial flow, it is possible to initiate mixing even if the discharged flare gas flow has a small radial component and the tangential components are directly at each intensity. Produces a vortex movement proportional to

이하, 도 10a 및 도 10b를 참조하여, 플레어 장치(50)의 대안적인 구성에 대해 설명한다. 이 구성에서, 플레어 가스 도관(100) 및 연소 공기 도관(102)은 각각 원형 단면 대신에 정사각형 단면을 갖는다. 연소 공기 도관(102)은 적어도 부분적으로 플레어 가스 도관(100) 내에 배치되어, 이들 도관의 수직 중앙 축선(103, 104)들이 겹쳐지도록 된다. 연소 공기 도관(102)과 플레어 가스 도관(100)의 높이들 간의 차의 비를 계산하는 데에 연소 공기 도관의 직경이 아니라 수력 직경을 이용한다. "수력 직경"이란 용어는 앞서 설명하였다. 플레어 장치(50)의 플레어 가스 도관(100) 및 연소 공기 도관(102)은 원형 및 정사각형 단면 외에도 기타 단면 형상도 역시 가질 수 있다.10A and 10B, an alternative configuration of the flare device 50 will be described. In this configuration, the flare gas conduit 100 and the combustion air conduit 102 each have a square cross section instead of a circular cross section. Combustion air conduits 102 are at least partially disposed within flare gas conduits 100 such that the vertical central axes 103, 104 of these conduits overlap. The hydraulic diameter, not the diameter of the combustion air conduit, is used to calculate the ratio of the difference between the heights of the combustion air conduit 102 and the flare gas conduit 100. The term "hydraulic diameter" has been described above. Flare gas conduits 100 and combustion air conduits 102 of flare apparatus 50 may have other cross-sectional shapes as well as circular and square cross sections.

전술한 플레어 장치(50)의 구성에 있어서, 연소 공기 도관(102)이 적어도 부분적으로 플레어 가스 도관(100) 내에 배치되어, 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관 사이에 예를 들면 환형 또는 정사각형 플레어 가스 배출 공간(14)을 생성한다. 그러나, 플레어 장치의 추가적인 구성이 이용될 수 있다. 예를 들면, 도 11에 도시한 바와 같이, 플레어 장치(50)의 연소 공기 도관(102)과 플레어 가스 도관(100)은 선형적 구성을 가질 수도 있다.In the configuration of the flare device 50 described above, the combustion air conduit 102 is at least partially disposed within the flare gas conduit 100, for example an annular or square flare gas discharge between the combustion air conduit and the flare gas conduit. Create space 14. However, additional configurations of flare devices can be used. For example, as shown in FIG. 11, combustion air conduit 102 and flare gas conduit 100 of flare device 50 may have a linear configuration.

도 11에 도시한 바와 같이, 플레어 가스 도관(100) 및 연소 공기 도관(102)은 각각 직사각형 단면을 갖는다. 연소 공기 도관(102)은 플레어 가스 도관(100)에 부착되어 그에 바로 인접하게 배치된다. 플레어 가스 도관(100)의 측벽(112)의 배면(220)은 플레어 가스 배출 개구(114)에 인접하여 연소 공기 도관의 수직 중앙 평면(223)을 향해 내측으로 경사지는 부분(222)을 포함한다. 전술한 구성에서와 같이, 플레어 장치에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스 실질적으로 전부(바람직하게는 전부)가 플레어 가스 배출 개구를 통해 배출되어, 연소 공기 배출 개구로부터 배출된 연소 공기 칼럼(133) 내로 보내져 그와 혼합되도록 플레어 가스 배출 개구(114) 및 연소 공기 배출 개구(134)가 서로에 대해 위치 설정된다. 플레어 가스 배출 개구(114) 및 연소 공기 배출 개구(134)는 배출되는 플레어 가스 실질적으로 전부(바람직하게는 전부)가 연소 공기 도관(102) 및 배출 공기 도관(100)의 외부에서 배출된 연소 공기 또는 외부 대기 공기와 혼합되도록 서로에 대해 위치 설정된다. 바람직하게는, 플레어 가스 배출 개구(114)에 인접한 플레어 가스 도관(100)의 측벽(112)의 부분(222)은 연소 공기 도관(102)의 수직 중앙 평면(223)을 향해 내측으로 약 10°내지 약 90°범위의 각도, 바람직하게는 약 25°내지 약 45°범위의 각도로 경사진다.As shown in FIG. 11, flare gas conduit 100 and combustion air conduit 102 each have a rectangular cross section. The combustion air conduit 102 is attached to and disposed immediately adjacent to the flare gas conduit 100. The back surface 220 of the side wall 112 of the flare gas conduit 100 includes a portion 222 inclined inward toward the vertical central plane 223 of the combustion air conduit adjacent to the flare gas outlet opening 114. . As in the configuration described above, substantially all (preferably all) of the flare gases to be discharged and combusted by the flare apparatus are discharged through the flare gas discharge openings and into the combustion air column 133 discharged from the combustion air discharge openings. The flare gas outlet openings 114 and combustion air outlet openings 134 are positioned relative to each other so that they can be sent and mixed therewith. The flare gas outlet opening 114 and the combustion air outlet opening 134 are substantially all (preferably all) of the flare gas exhausted and the combustion air exhausted from the outside of the combustion air conduit 102 and the exhaust air conduit 100. Or positioned relative to each other to mix with external atmospheric air. Preferably, the portion 222 of the side wall 112 of the flare gas conduit 100 adjacent the flare gas outlet opening 114 is about 10 ° inward toward the vertical central plane 223 of the combustion air conduit 102. Inclined at an angle in the range from about 90 °, preferably in the range from about 25 ° to about 45 °.

도 12 및 도 13에서는 전체 플레어 장치(50)의 대안적인 구성을 도시하고 있다. 도 12 및 도 13 도시한 플레어 장치(50)의 플레어 팁(56)은 도 3, 도 4a 내지 도 4e에 도시한 플레어 팁과 동일한 구성을 갖는다. 그러나, 도 12에 도시한 구성에서, 플레어 스택(54)의 제1 단부(74)는 2개의 입구(228A, 228B)를 가지며, 이들 각 입구에 연소 공기 송풍기(62)가 배치된다. 이는 예를 들면 저대기 상태(low-standby)에서 하나의 송풍기는 작동시키고 다른 송풍기는 정지시켜 플레어 장치(50)와 관련한 연소 공기 송풍기의 총 대기 마력을 감소시킬 수 있게 한다.12 and 13 show an alternative configuration of the overall flare device 50. The flare tip 56 of the flare device 50 shown in FIGS. 12 and 13 has the same configuration as the flare tip shown in FIGS. 3, 4A-4E. However, in the configuration shown in FIG. 12, the first end 74 of the flare stack 54 has two inlets 228A, 228B, and combustion air blowers 62 are disposed at each of these inlets. This makes it possible to reduce the total atmospheric horsepower of the combustion air blower associated with flare device 50 by, for example, operating one blower in low-standby and stopping the other blower.

도 13에서, 플레어 가스 공급 도관(58)은 다른 구성을 갖는 섹션을 포함하고 있다. 이 구성에서, 플레어 가스 공급 도관(58)의 하부(230)는 플레어 스택(54) 둘레로 연장하여 이를 둘러싸는 데, 다시 말해, 플레어 스택(54)이 적어도 부분적으로 플레어 가스 급송 도관(58) 내에 배치되어, 플레어 스택(54)의 외면(234)과 플레어 가스 급송 도관의 내면(236) 사이에 환형 플레어 가스 급송 공간(232)을 생성한다. 플레어 가스 공급 도관(58)의 하부(230)는 제1 단부(238), 제2 단부(240), 및 제1 단부를 제2 단부에 연결하는 측벽(242)을 포함한다. 제2 단부(240)는 플레어 스택(54) 둘레에 밀봉된다. 측벽(242)은 개구(244)를 포함한다. 플레어 가스 급송 도관(58)의 하부(230)의 제1 단부(233)는 플레어 가스 공급원(도시 생략)에 유체 연통하게 연결된다.In FIG. 13, flare gas supply conduit 58 includes a section having a different configuration. In this configuration, the lower portion 230 of the flare gas supply conduit 58 extends around and surrounds the flare stack 54, that is, the flare stack 54 is at least partially flared gas supply conduit 58. Disposed within, create an annular flare gas delivery space 232 between the outer surface 234 of the flare stack 54 and the inner surface 236 of the flare gas delivery conduit. Lower portion 230 of flare gas supply conduit 58 includes a first end 238, a second end 240, and sidewalls 242 connecting the first end to the second end. The second end 240 is sealed around the flare stack 54. Sidewall 242 includes opening 244. The first end 233 of the lower portion 230 of the flare gas delivery conduit 58 is in fluid communication with a flare gas source (not shown).

도 13에 도시한 구성의 플레어 가스 급송 도관(58)은 또한 제1 단부(248), 제2 단부(250), 및 제1 단부를 제2 단부에 연결하는 측벽(252)을 갖는 상부 섹션(246)을 포함한다. 플레어 가스 급송 도관(58)의 상부 섹션(246)의 제1 단부(248)는 플레어 가스 급송 도관(58)의 하부(230)의 측벽(242)의 개구(244)에 부착되어 이와 유체 연통한다. 플레어 가스 급송 도관(58)의 상부 섹션(246)의 제2 단부(250)는 플레어 장치(50)의 플레어 가스 도관(100)의 측벽(112)의 개구(116)에 부착되어 이와 유체 연통한다. 도 13에 도시한 플레어 가스 급송 도관(58)의 구성은 플레어 장치(50)에 전체적인 안정성을 제공하여, 특정 구조적 이점을 가질 수 있다.The flare gas supply conduit 58 of the configuration shown in FIG. 13 also has a top section having a first end 248, a second end 250, and sidewalls 252 connecting the first end to the second end. 246). The first end 248 of the upper section 246 of the flare gas delivery conduit 58 is attached to and in fluid communication with the opening 244 of the sidewall 242 of the lower portion 230 of the flare gas delivery conduit 58. . The second end 250 of the upper section 246 of the flare gas delivery conduit 58 is attached to and in fluid communication with the opening 116 of the side wall 112 of the flare gas conduit 100 of the flare apparatus 50. . The configuration of the flare gas delivery conduit 58 shown in FIG. 13 provides overall stability to the flare device 50, which may have certain structural advantages.

플레어 장치의 추가적인 구성이 이용될 수 있고, 특정 용례에 따라 그에 수정이 이루어질 수도 있다. 가스 플레어들은 일반적으로 이들이 수행해야 하는 기계 시스템에 따라 비교적 간단하거나 매우 복잡할 수 있다. 예를 들면, 고분자량의 가스를 소각시킬 필요가 있는 경우와 같은 몇몇 용례에서, 플레어 장치는 주변 제어용 기구, 즉 화염을 바람이나 기타 외부적 요인에 의해 꺼지는 것을 방지하는 데에 도움이 되도록 이용될 수 있는 기구를 포함할 수 있다. 예를 들면, 증기 또는 공기가 플레어 가스 도관(100)의 외측으로부터 대기 중으로 분사되어, 주변 경계를 생성함으로써 플레어 장치로부터 배출된 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물을 가두도록 하는 데에 도움을 줄 수 있다. 연소 공기 도관(102) 및 플레어 가스 도관(100)이 제3의 도관 내에 배치되어, 환형 코어의 연소 공기를 배출된 플레어 가스 주위에 분사하도록 제2의 환형 연소 공기 배출 공간 및 개구를 생성할 수 있다. 다른 구성에서, 플레어 장치 내로 공기가 도입되도록 증기를 플레어 장치 내부로 분사할 수 있는 데, 다시 말해 증기가 공기를 위한 기동력원으로서 이용될 수 있다. 또 다른 구성에서, 2개 이상의 플레어 팁(56)이 이용될 수 있다. 예를 들면, 비교적 소형의 플레어 팁(56)이 비교적 적은 체적의 가스를 연소시키도록 마련되고 비교적 대형의 플레어 팁(56)은 비교적 큰 체적의 가스를 연소시키도록 마련될 수 있다.Additional configurations of flare devices may be used and modifications may be made therein, depending on the particular application. Gas flares can generally be relatively simple or very complex depending on the mechanical system they are to perform. In some applications, for example, where there is a need to incinerate high molecular weight gases, flare devices may be used to help prevent ambient controls, i.e. flames from extinguishing by wind or other external factors. It may include a device that can. For example, steam or air may be injected into the atmosphere from the outside of the flare gas conduit 100 to help trap the mixture of flare gas and combustion air discharged from the flare device by creating a peripheral boundary. . Combustion air conduit 102 and flare gas conduit 100 may be disposed within the third conduit to create a second annular combustion air outlet space and opening to inject combustion air of the annular core around the discharged flare gas. have. In another configuration, it is possible to inject steam into the flare device so that air is introduced into the flare device, ie the steam can be used as a source of motive power for the air. In another configuration, two or more flare tips 56 may be used. For example, a relatively small flare tip 56 may be provided to combust a relatively small volume of gas and a relatively large flare tip 56 may be provided to combust a relatively large volume of gas.

전술한 바와 같이, 본 발명의 플레어 장치(50)는 플레어 장치로부터 플레어 가스와 연소 공기를 배출하기 전에 플레어 장치 내에서 플레어 가스의 상당 부분을 연소 공기와 예혼합하지 않고 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물을 연소시키는 데에 이용될 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용하는 바와 같은 "플레어 장치로부터 플레어 가스와 연소 공기를 배출하기 전에 플레어 장치 내에서 플레어 가스의 상당 부분을 연소 공기와 예혼합하지 않고"라는 표현은, 만약 플레어 장치로부터 플레어 가스와 연소 공기가 배출되기 전에 플레어 장치 내에서 연소 공기와 예혼합된다하더라도 예혼합되는 플레어 가스의 양이 플레어 장치 내에서 가연성 혼합물을 형성하기에 충분하지 않음을 의미한다. 배출되는 플레어 가스 실질적으로 전부[즉, 연소 공기 도관(102) 내에서 연소 공기와 플레어 가스의 가연성 혼합물을 생성하기에 충분하지 않을 정도의 양의 플레어 가스만을 어쩌면 제외한 배출되는 플레어 가스 전부]가 연소 공기 도관 또는 플레어 가스 도관(100) 외부에서 배출된 연소 공기 또는 외부 대기 공기와 혼합된다.As described above, the flare device 50 of the present invention is a mixture of flare gas and combustion air without premixing a significant portion of the flare gas with the combustion air in the flare device before venting the flare gas and combustion air from the flare device. It can be used to burn. As used in this specification and the appended claims, the expression “without premixing a significant portion of flare gas with combustion air in the flare device before venting flare gas and combustion air from the flare device” is used if the flare device Even if the flare gas and combustion air are premixed with the combustion air in the flare device before being discharged from it, it means that the amount of flare gas that is premixed is not sufficient to form a combustible mixture in the flare device. Substantially all of the flared gas being exhausted (i.e., all of the flared gas being exhausted except perhaps only a flare gas in an amount sufficient to produce a combustible mixture of combustion air and flare gas in the combustion air conduit 102) It is mixed with combustion air or external atmospheric air discharged from the air conduit or flare gas conduit 100.

플레어 장치(50)의 작동시에, 연소 공기는 플레어 장치의 연소 공기 도관(102)의 연소 공기 배출 개구(134)를 통해 대기(81) 중으로 배출된다. 앞서 설명하고 도 4a 및 도 4b에 화살표(150)(도 8a, 도 11 및 도 14b에도 역시 도시함)로 나타낸 바와 같이, 연소 공기의 단일 칼럼(133)이 플레어 장치(50)로부터 대기 중으로 배출된다. 중앙 부분의 공기(152) 및 외측 환형 부분의 공기(154)가 연소 공기 배출 개구(134)로부터 대기(81) 중으로 배출된다. 연소 공기 칼럼(133)의 상당 부분이 위쪽으로 뚫고 올라가지만, 그 칼럼은 곧 환형 플레어 가스 배출 스트림(162)이 주입됨으로 인해, 연소 공기 배출 개구(134)를 통해 대기 중으로 배출된 후에 아주 오랫동안 연소 공기의 단일 칼럼을 유지하지 못할 수 있다.In operation of the flare device 50, combustion air is exhausted into the atmosphere 81 through the combustion air outlet opening 134 of the combustion air conduit 102 of the flare device. As described above and indicated by arrows 150 in FIGS. 4A and 4B (also shown in FIGS. 8A, 11 and 14B), a single column of combustion air is discharged from flare device 50 into the atmosphere. do. Air 152 in the central portion and air 154 in the outer annular portion are exhausted from the combustion air discharge opening 134 into the atmosphere 81. While a significant portion of the combustion air column 133 penetrates upwards, the column burns for a very long time after being discharged into the atmosphere through the combustion air outlet opening 134 due to the introduction of the annular flare gas exhaust stream 162. It may not be possible to maintain a single column of air.

플레어 장치(50)에 의해 배출되어 연소될(즉, 소각될) 플레어 가스 실질적으로 전부[즉, 플레어 장치로부터 배출되기 전에 플레어 장치 내에서 연소 공기와 가연성 혼합물을 형성하기에 충분하지 않을 정도의 분량의 플레어 가스만을 어쩌면 제외한 플레어 장치에 의해 소각될 플레어 가스 전부]가 플레어 가스 배출 개구(114)로부터 대기 중으로 배출되어, 배출된 연소 공기 칼럼(133) 주위 및 그 내측으로 보내져 그와 혼합된다. 배출되는 플레어 가스 실질적으로 전부[즉, 플레어 장치로부터 배출되기 전에 플레어 장치 내에서 연소 공기와 가연성 혼합물을 형성하기에 충분하지 않을 정도의 분량의 플레어 가스만을 어쩌면 제외한 배출되는 플레어 가스 전부]가 플레어 장치(50)의 외부에서 배출된 연소 공기 또는 외부 대기 공기와 혼합된다. 바람직하게는, 플레어 장치(50)에 의해 소각될 플레어 가스 전부가 플레어 가스 배출 개구(114)로부터 대기 중으로 배출되어, 배출된 연소 공기 칼럼(133) 주위 및 그 내측으로 보내져 그와 혼합된다. 바람직하게는, 배출되는 플레어 가스 전부가 플레어 장치(50)의 외부에서 배출된 연소 공기 또는 외부 대기 공기와 혼합된다. 이어서, 배출된 플레어 가스, 배출된 연소 공기, 및 외부 대기 공기의 혼합물이 플레어 장치(50)의 외부에서 점화된다. 그 혼합물을 점화시키는 데에 파일럿 조립체(60)가 이용된다. 플레어 가스가 플레어 가스 배출 개구(114)로부터 연소 공기 도관(102)의 연소 공기 배출 개구(134)에서 배출된 연소 공기 내측[즉, 연소 공기 도관의 수직 중앙 축선(105)을 향해]으로 배출된다는 점으로 인해, 배출되는 플레어 가스 스트림(162)은 배출된 연소 공기 칼럼(133) 내로 침투한다.The amount of flare gas that is discharged by the flare device 50 to be burned (i.e., incinerated) substantially all (i.e. not enough to form a combustible mixture with combustion air in the flare device before being discharged from the flare device). All of the flare gases to be incinerated by the flare device, except perhaps flare gas, are discharged from the flare gas discharge opening 114 into the atmosphere, and are sent to and mixed with the discharged combustion air column 133. Substantially all of the flare gas being exhausted (ie, all flare gases emanating from the flare device, perhaps only a portion of the flare gas that is not sufficient to form a combustible mixture with combustion air before being discharged from the flare device). It is mixed with combustion air or external atmospheric air discharged from the outside of 50. Preferably, all of the flare gases to be incinerated by the flare apparatus 50 are discharged from the flare gas discharge opening 114 into the atmosphere, sent around and inside the discharged combustion air column 133 and mixed therewith. Preferably, all of the flared gas discharged is mixed with combustion air or external atmospheric air discharged from the outside of the flare device 50. Subsequently, the mixture of the discharged flare gas, the discharged combustion air, and the external atmospheric air is ignited outside the flare device 50. Pilot assembly 60 is used to ignite the mixture. Flare gas is discharged from the flare gas discharge opening 114 into the combustion air discharged from the combustion air discharge opening 134 of the combustion air conduit 102 (ie, toward the vertical central axis 105 of the combustion air conduit). Due to this, the vented flare gas stream 162 penetrates into the vented combustion air column 133.

플레어 가스 배출 개구(114)로부터 배출되는 플레어 가스의 전체적 속도 및 압력은 배기시킬 필요가 있는 플레어 가스의 체적 및 그 급송 압력에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 플레어 가스 도관(100) 내의 플레어 가스의 압력은 통상 3 내지 4 lb/in2이지만, 그 용례에 따라 그보다 크거나 작을 수 있다. 플레어 장치(50)로부터 대기 중으로 배출되는 연소 공기의 축방향 속도는 특정 수준으로 유지될 수 있다. 바람직하게는, 연소 공기는 플레어 장치(50)로부터 대기 중으로 적어도 50 ft/sec의 축방향 속도로 배출된다. 보다 바람직하게는, 플레어 장치(50)로부터 대기(81) 중으로 배출되는 연소 공기의 축방향 속도는 약 50 ft/sec 내지 약 200 ft/sec 범위, 훨씬 더 바람직하게는 약 120 ft/sec 내지 약 150 ft/sec 범위이다. 가장 바람직하게는, 연소 공기는 플레어 장치(50)로부터 대기 중으로 약 150 ft/sec로 배출된다.The overall speed and pressure of the flare gas exiting the flare gas outlet opening 114 may vary depending on the volume of the flare gas that needs to be exhausted and its feeding pressure. For example, the pressure of the flare gas in the flare gas conduit 100 is typically 3-4 lb / in 2, but may be greater or less than that depending on the application. The axial velocity of combustion air exiting flare device 50 into the atmosphere can be maintained at a certain level. Preferably, combustion air is exhausted from flare device 50 into the atmosphere at an axial speed of at least 50 ft / sec. More preferably, the axial velocity of the combustion air exiting flare device 50 into the atmosphere 81 ranges from about 50 ft / sec to about 200 ft / sec, even more preferably from about 120 ft / sec to about 150 ft / sec. Most preferably, combustion air exits flare apparatus 50 at about 150 ft / sec into the atmosphere.

플레어 가스는 바람직하게는 약 10°내지 약 90°범위의 각도, 보다 바람직하게는 약 25°내지 약 45°범위의 각도로 플레어 장치(50)로부터 대기 중으로 배출되어, 배출된 연소 공기 칼럼(133) 내측으로 보내진다. 가장 바람직하게는, 플레어 가스는 약 35°각도로 플레어 장치(50)로부터 대기(81) 중으로 배출되어, 배출된 연소 공기 내측으로 보내진다.Flare gas is preferably discharged from the flare device 50 into the atmosphere at an angle in the range of about 10 ° to about 90 °, more preferably in an angle in the range of about 25 ° to about 45 °, and discharged the combustion air column 133 ) Is sent inside. Most preferably, the flare gas is discharged from the flare device 50 into the atmosphere 81 at an angle of about 35 ° and sent inside the discharged combustion air.

전술한 바와 같이, 연소 공기의 단일 칼럼(133)이 플레어 장치로부터 대기 중으로 배출된다. 연소 공기는 중앙 부분의 연소 공기(152)를 향해 내측으로 보내지는 외측 환형 부분의 연소 공기(154)를 제외하면 플레어 장치(50)로부터 대기 중으로 축방향으로 배출된다. 플레어 가스는 플레어 장치(50)로부터 대기(81) 중으로 배출되어, 배출된 연소 공기 칼럼(133)의 주위 및 그 내로 보내진다. 하나의 구성에서, 플레어 가스는 플레어 장치(50)로부터 대기(81) 중으로 배출되어, 배출된 연소 공기 칼럼(133) 주위 및 그 내로 선회하는 환형 패턴으로 보내진다. 배출된 연소 공기 칼럼(133) 주위 및 그 내로 환형 패턴으로 플레어 가스를 선회시킴으로써, 연소 공기 배출 개구 위에 저압 구역이 생성되어, 연소 공기 배출 개구 위의 압력을 감소시킨다.As mentioned above, a single column of combustion air is discharged from the flare apparatus into the atmosphere. Combustion air is axially exhausted from flare device 50 into the atmosphere, except for combustion air 154 in the outer annular portion that is directed inward toward combustion air 152 in the central portion. The flare gas is discharged from the flare device 50 into the atmosphere 81 and sent to and around the discharged combustion air column 133. In one configuration, flare gas is discharged from flare device 50 into atmosphere 81 and sent in an annular pattern that swirls around and into the discharged combustion air column 133. By turning flare gas around and into the evacuated combustion air column 133 in an annular pattern, a low pressure zone is created above the combustion air outlet opening, reducing the pressure above the combustion air outlet opening.

이하, 도 14a 및 도 14b를 참조하여, 본 발명의 플레어 장치 및 본 발명의 방법에 의해 생성된 화염에 대해 설명한다. 도 14a는 플레어 장치(50) 및 본 발명의 방법에 따라 생성된 화염 패턴을 도시하고 있다. 도시한 바와 같이, 화염은 화염의 기부에서 신속한 초기 혼합으로 인해 비교적 짧고 직선형이며 연기가 없다.14A and 14B, the flare apparatus of the present invention and the flame generated by the method of the present invention will be described. 14A shows the flare device 50 and the flame pattern generated according to the method of the present invention. As shown, the flame is relatively short, straight and smoke free due to rapid initial mixing at the base of the flame.

도 14b는 본 발명의 플레어 장치(50)에 의해 생성될 수 있는 플레어 가스의 체적 비율의 등고선을 나타내는 단면도이다. 보다 구체적으로, 도 14b에서는 플레어 가스가 연소 생성물 및/또는 외부 대기 공기와 혼합될 수 있는 정도를 예시하는 프로판과 주변 유체의 혼합에 대한 전산 유체 역학 시뮬레이션을 도시하고 있다. 플레어 가스 전부가 플레어 가스 배출 개구(114)로부터 배출될 때에 연소 공기 및/또는 외부 대기 공기와 신속하고 효율적으로 혼합될 수 있다. 도 14b에 도시한 바와 같이, 배출된 연소 공기의 중앙 칼럼(133)이 화염 포락의 중간(표시된 농도 구역들 사이)에 존재한다. 연소 공기 칼럼(133)의 길이 및 폭은, 소각될 플레어 가스의 종류, 플레어 가스의 배출 속도, 및 바람과 같은 환경 조건을 비롯한 처리 조건에 따라 달라질 것이다. 외부 대기 공기(81)는 화염의 주위에서 빨아들여지다. 도면 부호 260)으로 표시된 등고선은 50%의 프로판 체적 비율을 나타낸다. 이 등고선은 플레어 가스 배출 개구(114)에 근접하여 발생하는 것으로, 신속한 연료 혼합을 나타낸다. 마찬가지로, 등고선(262)은 40%의 프로판 체적 비율을 나타낸다. 등고선(264)은 30%의 프로판을 갖는 혼합물을 나타내는 반면, 등고선(266)은 20%의 프로판을 갖는 혼합물을 나타낸다. 마지막으로, 등고선(268)은 10%의 프로판을 갖는 혼합물을 나타낸다.14B is a cross-sectional view showing the contour of the volume fraction of flare gas that may be produced by the flare device 50 of the present invention. More specifically, FIG. 14B shows a computational fluid dynamics simulation of mixing of propane and ambient fluid illustrating the extent to which flare gas can be mixed with combustion products and / or external atmospheric air. All of the flare gas can be mixed quickly and efficiently with combustion air and / or external atmospheric air as it exits the flare gas outlet opening 114. As shown in FIG. 14B, a central column 133 of discharged combustion air is present in the middle of the flame envelope (between the indicated concentration zones). The length and width of the combustion air column 133 will depend on the processing conditions, including the type of flare gas to be incinerated, the rate of discharge of the flare gas, and environmental conditions such as wind. Outside atmospheric air 81 is sucked around the flame. The contour line 260 indicates a proportion of 50% propane volume. This contour occurs near the flare gas outlet opening 114, indicating rapid fuel mixing. Similarly, contour line 262 represents a propane volume fraction of 40%. Contour 264 represents a mixture with 30% propane, while contour 266 represents a mixture with 20% propane. Finally, contour line 268 represents a mixture with 10% propane.

따라서, 플레어 가스는 플레어 장치에 의해 배출될 때에 신속하고 효율적으로 혼합된다. 축방향 중심에 공기의 중실 코어를 갖는 잘 혼합된 희박 유출물이 신속하게 형성된다. 본 발명에 있어서, 연소 공기의 단일 칼럼을 화염 포락의 중심 내로 바로 배출함으로써 보다 양호한 혼합이 달성되는 것으로 확인되었다. 연소 공기의 단일 칼럼을 화염 포락의 중심 내로 바로 배출함으로써 달성되는 전체적인 혼합은 대부분의 상황에서 연소 공기와 플레어 가스 모두를 화염 포락(flame envelope)의 중심 내로 배출함으로써 달성되는 전체적인 혼합보다 양호하다. Thus, the flare gas mixes quickly and efficiently when discharged by the flare device. Well mixed lean effluent with a solid core of air at the axial center is formed rapidly. In the present invention, it has been found that better mixing is achieved by withdrawing a single column of combustion air directly into the center of the flame envelope. The overall mixing achieved by venting a single column of combustion air directly into the center of the flame envelope is better than the overall mixing achieved by venting both the combustion air and flare gas into the center of the flame envelope in most situations.

연소 공기 도관(102)의 연소 공기 배출 개구(134)를 통해 배출된 연소 공기의 단일 칼럼(133)의 질량은 연소 공기 칼럼의 상당 부분이 처음에 만나는 배출된 플레어 가스의 적어도 일부분을 통과해 위쪽으로 뚫고 나가기에 충분하도록 된다. 이는 중앙의 연소 공기 흐름이 플레어 가스에 대해 연신되거나 폭이 늘어난 토로이드형 기하학적 형상을 생성할 수 있도록 보장하는 기능을 한다. 배출된 연소 공기는 환형 플레어 가스 스트림의 중앙에 배치되어, 내부 혼합 표면 영역을 생성한다. 가스 포락의 외측에는 또한 외부 표면이 형성되어, 여기서 외부 대기 공기를 화염 내로 빨아들여 혼합시킨다. 따라서, 공기를 플레어 가스와 혼합시키는 2개의 별개의 혼합 표면이 생성된다. 배출된 연소 공기는 플레어 가스 또는 화염 포락에 의해 초기에 쉽게 막혀버리거나 봉쇄되는 일이 없어, 배출된 연소 공기의 상당한 양이 플레어 팁의 배출단으로부터 더 멀리 떨어지게 화염 포락의 길이에 걸쳐 중앙으로 급송되어 플레어 가스와 혼합될 수 있게 된다. 공기의 표면적을 증가시킴으로써, 공기 내로 가스의 혼합 비율도 증가한다.The mass of a single column 133 of combustion air discharged through the combustion air exhaust opening 134 of the combustion air conduit 102 passes upward through at least a portion of the discharged flare gas where a substantial portion of the combustion air column initially meets. Enough to break through. This serves to ensure that the central combustion air stream can produce a stretched or widened toroidal geometry for the flare gas. Exhausted combustion air is disposed in the center of the annular flare gas stream, creating an internal mixed surface area. On the outside of the gas envelope is also formed an outer surface, where external atmospheric air is drawn into the flame and mixed. Thus, two separate mixing surfaces are created that mix air with the flare gas. Exhausted combustion air is not easily blocked or blocked initially by flare gas or flame envelopes, so that a significant amount of exhausted combustion air is fed centrally over the length of the flame envelope so that it is further away from the discharge end of the flare tip. It can be mixed with flare gas. By increasing the surface area of the air, the mixing ratio of the gas into the air also increases.

완전 무연 연소가 이루어지게 할 수 있는 플레어 가스와 공기의 화학양론적 비를 달성하도록 제공되어야 하는 연소 공기의 양은 다른 플레어 장치와 관련하여 필요한 연소 공기의 양보다 실질적으로 적을 수 있다. 예를 들면, 종래의 플레어 팁에서 무연 화염을 위해 요구되는 공기의 양은 프로판을 연소시키는 경우에 화학양론의 약 30%이다. 본 발명의 플레어 장치는 예를 들면 동일할 성과를 달성하는 데에 화학양론의 약 13%를 이용할 수 있다. 이는 요구되는 공기 유량뿐만 아니라, 요구되는 공기 유량의 스트림을 급송하는 데에 필요한 송풍기를 구동하는 데에 요구되는 동력도 상당히 감소시킨다. The amount of combustion air that must be provided to achieve a stoichiometric ratio of flare gas and air that can result in complete lead-free combustion can be substantially less than the amount of combustion air required with respect to other flare devices. For example, the amount of air required for lead-free flames in conventional flare tips is about 30% of the stoichiometry when burning propane. The flare device of the present invention may, for example, utilize about 13% of the stoichiometry to achieve the same performance. This not only reduces the required air flow rate, but also significantly reduces the power required to drive the blower required to feed the stream of the required air flow rate.

본 발명의 플레어 장치 및 방법은 대용량의 플레어 가스를 효과적으로 능률적으로 연소시키는 데에 이용될 수 있다. 많은 종류의 가스를 연소시킬 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 플레어 장치는 저분자량(40이하의 분자량을 갖는 가스를 포함)을 연소시킬 필요가 있는 에틸렌 플랜트 및 기타 설비와 관련하여 매우 효과적이다. 본 발명의 플레어 장치 및 방법은, 양호하게 혼합되거나 무연의 화염이 요구되는 지상형, 다용도형 및 기타 임의의 가스 플레어를 비롯한 대부분의 가스 플레어에 관련될 수 있다.The flare apparatus and method of the present invention can be used to efficiently and efficiently burn large volumes of flare gases. Many kinds of gases can be burned. For example, the flare apparatus of the present invention is very effective in connection with ethylene plants and other plants that need to burn low molecular weights (including gases having molecular weights of 40 or less). The flare apparatus and method of the present invention may relate to most gas flares including terrestrial, versatile and any other gas flares that require good mixing or lead-free flames.

본 발명의 플레어 장치는 구조가 간단하고 제조가 용이하다. The flare device of the present invention is simple in structure and easy to manufacture.

본 발명을 더 설명하기 위해, 아래에 일례를 제시한다. To further illustrate the invention, examples are given below.

예Yes

본 발명의 플레어 장치(50)는 프로판의 완전 연소를 위해 이론적으로 요구되는 화학양론적 공기 요구량의 약 13%인 약 34,000 scfm(standard cubic feet per minute)의 공기를 갖고 약 84,000 lb/hr의 프로판을 무연 연소시키도록 작동하였다. 도 14a에 도시한 화염 윤곽이 생성되었다. 종래의 공기 플레어 기법의 경우에는 화학양론적 이론 공기량의 약 30%, 즉 2배 이상의 많은 공기를 요구하였을 것이다. 즉, 본 발명의 기법은 무연 작동을 달성하는 데에 통상의 공기 유량의 약 절반이 필요하였다. The flare device 50 of the present invention has about 34,000 scfm (standard cubic feet per minute) of air, which is about 13% of the stoichiometric air requirement for complete combustion of propane and about 84,000 lb / hr of propane Was operated to lead-free combustion. The flame profile shown in FIG. 14A was generated. Conventional air flare techniques would have required about 30%, or more than twice as much, stoichiometric theoretical air volume. That is, the technique of the present invention required about half of the normal air flow rate to achieve lead-free operation.

따라서, 본 발명은, 전술한 목적을 수행하는 한편, 고유의 결과 및 이점뿐만 아니라 전술한 결과 및 이점을 달성하는 데에 적합하다.Accordingly, the present invention is suitable for achieving the foregoing results and advantages as well as inherent results and advantages while performing the above objects.

50 : 플레어 장치
52 : 플레어 베이스
54 : 플레어 스택
56 : 플레어 팁
58 : 플레어 가스 급송 도관
60 : 파일럿 조립체
62 : 연소 공기 송풍기
100 : 플레어 가스 도관
102 : 연소 공기 도관
103, 104, 105 : 수직 중앙 축선
107, 109 : 수직 외측 축선
106 : 플레어 가스 도관의 내부
108 : 플레어 가스 도관의 제1 단부
110 : 플레어 가스 도관의 제2 단부
112 : 플레어 가스 도관의 측벽
115 : 플레어 가스 배출 개구에 인접한 측벽의 부분
114 : 플레어 가스 배출 개구
126 : 연소 공기 도관의 내부
128 : 연소 공기 도관의 제1 단부
130 : 연소 공기 도관의 제2 단부
132 : 연소 공기 도관의 측벽
133 : 연소 공기의 단일 칼럼
134 : 연소 공기 배출 개구
135 : 연소 공기 배출 개구에 인접한 측벽의 부분
140 : 환형 플레어 가스 배출 공간
170 : 흐름 분배 부재
172 : 환형 플레이트50: flare device
52: flare base
54: flare stack
56: Flare Tip
58: flare gas feeding conduit
60: pilot assembly
62: combustion air blower
100: flare gas conduit
102: combustion air conduit
103, 104, 105: vertical center axis
107, 109: vertical outer axis
106: inside of flare gas conduit
108: first end of the flare gas conduit
110: second end of the flare gas conduit
112: side wall of flare gas conduit
115: portion of the sidewall adjacent to the flare gas outlet opening
114: flare gas discharge opening
126: inside of combustion air conduit
128: first end of the combustion air conduit
130: second end of the combustion air conduit
132: side wall of combustion air conduit
133: single column of combustion air
134: combustion air discharge opening
135: portion of the side wall adjacent the combustion air exhaust opening
140: annular flare gas discharge space
170: flow distribution member
172: annular plate

Claims (49)

대기 중으로 플레어 가스(flare gas)를 배출하여 연소시키는 플레어 장치와 함께 사용되는 플레어 팁으로서,
플레어 가스 도관, 및
상기 플레어 가스 도관에 결합된 연소 공기 도관
을 포함하며, 상기 플레어 가스 도관은 제1 단부, 제2 단부, 및 제1 단부를 제2 단부에 연결하는 측벽을 구비하며, 상기 플레어 가스 도관은 플레어 가스 공급원에 유체 연통하게 연결되도록 되어 있으며, 상기 플레어 가스 도관의 제2 단부는 플레어 가스 배출 개구를 형성하며, 상기 플레어 가스 도관과 플레어 가스 배출 개구는 플레어 장치에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스 전부가 플레어 가스 배출 개구를 통해 배출될 수 있게 하기에 충분한 크기를 가지며,
상기 연소 공기 도관은 제1 단부, 제2 단부, 및 제1 단부를 제2 단부에 연결하는 측벽을 구비하며, 상기 연소 공기 도관은 연소 공기 공급원에 유체 연통하게 연결되도록 되어 있으며, 상기 연소 공기 도관의 제2 단부는 연소 공기 배출 개구를 형성하고, 상기 연소 공기 도관은 연소 공기 배출 개구를 통해 연소 공기를 단일 칼럼으로 배출시키는 구조를 가지며,
상기 플레어 가스 배출 개구와 상기 연소 공기 배출 개구는, 상기 플레어 장치에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스 실질적으로 전부를 상기 플레어 가스 배출 개구를 통해 배출하여 상기 연소 공기 배출 개구로부터 배출된 연소 공기의 칼럼 내측으로 보낼 수 있는 한편, 배출되는 플레어 가스 실질적으로 전부를 상기 연소 공기 도관 및 플레어 가스 도관 외부에서 배출된 연소 공기 또는 외부 대기 공기와 혼합할 수 있도록 서로에 대해 위치 설정되는 것인 플레어 팁.Flare tip used in conjunction with a flare device that discharges and combusts flare gas into the atmosphere,
Flare gas conduit, and
Combustion air conduit coupled to the flare gas conduit
Wherein the flare gas conduit has a first end, a second end, and sidewalls connecting the first end to the second end, the flare gas conduit being adapted to be in fluid communication with the flare gas source, The second end of the flare gas conduit defines a flare gas outlet opening, wherein the flare gas conduit and the flare gas outlet opening are discharged by the flare device to allow all of the flare gas to be combusted through the flare gas outlet opening. Has enough size for
The combustion air conduit has a first end, a second end, and sidewalls connecting the first end to the second end, the combustion air conduit adapted to be in fluid communication with a combustion air source, the combustion air conduit A second end of the combustion air outlet opening, the combustion air conduit has a structure for exhausting combustion air to a single column through the combustion air discharge opening,
The flare gas discharge opening and the combustion air discharge opening are configured to discharge substantially all of the flare gas discharged by the flare device to be combusted through the flare gas discharge opening to discharge the combustion air from the combustion air discharge opening. Flare tip being positioned relative to each other so that substantially all of the flare gas discharged may be mixed with combustion air or external atmospheric air discharged outside the flare gas conduit. 제1항에 있어서, 상기 연소 공기 도관은 적어도 부분적으로 상기 플레어 가스 도관 내에 배치되며, 상기 플레어 가스 도관과 연소 공기 도관은, 상기 플레어 장치에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스 실질적으로 전부를 상기 플레어 가스 배출 개구를 통해 배출하여, 상기 연소 공기 배출 개구로부터 배출된 연소 공기의 칼럼의 주위 및 그 내측으로 보낼 수 있도록 서로에 대해 위치 설정되는 것인 플레어 팁.The flare gas conduit of claim 1, wherein the combustion air conduit is at least partially disposed within the flare gas conduit, wherein the flare gas conduit and the combustion air conduit comprise substantially all of the flare gas to be discharged and combusted by the flare device. Flared tip positioned with respect to each other such that it can be discharged through a discharge opening and directed to and around a column of combustion air discharged from the combustion air discharge opening. 제2항에 있어서, 상기 연소 공기 도관의 높이는 플레어 가스 도관의 높이와 동일하거나, 보다 크거나, 보다 작으며, 상기 연소 공기 도관의 높이가 플레어 가스 도관의 높이보다 작은 경우에, 상기 연소 공기 도관의 수력 직경(D)에 대한 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차(L)의 비는 0.05 이하인 것인 플레어 팁.3. The combustion air conduit of claim 2, wherein the height of the combustion air conduit is equal to, greater than, or less than the height of the flare gas conduit, and wherein the height of the combustion air conduit is less than the height of the flare gas conduit. Wherein the ratio of the difference L between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit to the hydraulic diameter D of is less than or equal to 0.05. 제2항에 있어서, 상기 연소 공기 도관의 높이는 플레어 가스 도관의 높이와 동일하거나, 보다 크거나, 보다 작으며, 상기 연소 공기 도관의 높이가 플레어 가스 도관의 높이보다 작은 경우에, 상기 연소 공기 도관의 수력 직경(D)에 대한 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차(L)의 비는 0.02 이하인 것인 플레어 팁.3. The combustion air conduit of claim 2, wherein the height of the combustion air conduit is equal to, greater than, or less than the height of the flare gas conduit, and wherein the height of the combustion air conduit is less than the height of the flare gas conduit. And the ratio of the difference (L) between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit to the hydraulic diameter (D) of is less than 0.02. 제2항에 있어서, 상기 연소 공기 도관의 높이는 플레어 가스 도관의 높이와 동일하거나 보다 큰 것인 플레어 팁.3. The flare tip of claim 2, wherein the height of the combustion air conduit is greater than or equal to the height of the flare gas conduit. 제5항에 있어서, 상기 연소 공기 도관의 높이는 플레어 가스 도관의 높이보다 크며, 상기 연소 공기 도관의 수력 직경(D)에 대한 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차(L)의 비는 약 0.01인 것인 플레어 팁.6. The method of claim 5 wherein the height of the combustion air conduit is greater than the height of the flare gas conduit and the ratio of the difference L between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit relative to the hydraulic diameter D of the combustion air conduit Flare tip which is about 0.01. 제1항에 있어서, 상기 플레어 가스 도관의 측벽은 상기 플레어 가스 배출 개구에 인접하여, 상기 연소 공기 도관의 수직 중앙 축선을 향해 내측으로 경사지는 부분을 포함하는 것인 플레어 팁.The flare tip of claim 1, wherein the sidewall of the flare gas conduit comprises a portion inclined inward toward the vertical central axis of the combustion air conduit adjacent to the flare gas outlet opening. 제7항에 있어서, 상기 플레어 가스 배출 개구에 인접한 상기 플레어 가스 도관의 측벽의 상기 부분은 상기 연소 공기 도관의 수직 중앙 축선을 향해 내측으로 약 10°내지 약 90°범위의 각도로 경사지는 것인 플레어 팁.8. The method of claim 7, wherein the portion of the sidewall of the flare gas conduit adjacent the flare gas outlet opening is inclined at an angle in the range of about 10 degrees to about 90 degrees inward toward the vertical central axis of the combustion air conduit. Flare tip. 제8항에 있어서, 상기 플레어 가스 배출 개구에 인접한 상기 플레어 가스 도관의 측벽의 상기 부분은 상기 연소 공기 도관의 수직 중앙 축선을 향해 내측으로 약 25°내지 약 45°범위의 각도로 경사지는 것인 플레어 팁.9. The method of claim 8, wherein the portion of the sidewall of the flare gas conduit adjacent to the flare gas outlet opening is inclined at an angle in the range of about 25 ° to about 45 ° inward toward the vertical central axis of the combustion air conduit. Flare tip. 제9항에 있어서, 상기 플레어 가스 배출 개구에 인접한 상기 플레어 가스 도관의 측벽의 상기 부분은 상기 연소 공기 도관의 수직 중앙 축선을 향해 내측으로 약 35°의 각도로 경사지는 것인 플레어 팁.10. The flare tip of claim 9, wherein the portion of the sidewall of the flare gas conduit adjacent the flare gas outlet opening is inclined at an angle of about 35 ° inward toward the vertical central axis of the combustion air conduit. 제1항에 있어서, 상기 연소 공기 도관의 측벽은 상기 연소 공기 배출 개구에 인접하여, 상기 연소 공기 도관의 수직 중앙 축선을 향해 내측으로 경사지는 부분을 포함하는 것인 플레어 팁.The flare tip of claim 1, wherein the sidewall of the combustion air conduit includes a portion adjacent the combustion air exhaust opening and inwardly inclined toward the vertical central axis of the combustion air conduit. 제1항에 있어서, 상기 플레어 가스 도관과 연소 공기 도관은 각각 원형 단면을 가지며, 상기 연소 공기 도관은 적어도 부분적으로 플레어 가스 도관 내에 동심으로 배치되는 것인 플레어 팁.The flare tip of claim 1, wherein the flare gas conduit and the combustion air conduit each have a circular cross section and the combustion air conduit is at least partially disposed concentrically in the flare gas conduit. 제12항에 있어서, 상기 연소 공기 도관의 높이는 플레어 가스 도관의 높이와 동일하거나, 보다 크거나, 보다 작으며, 상기 연소 공기 도관의 높이가 플레어 가스 도관의 높이보다 작은 경우에, 상기 연소 공기 도관의 수력 직경(D)에 대한 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차(L)의 비는 0.05 이하인 것인 플레어 팁.13. The combustion air conduit of claim 12, wherein the height of the combustion air conduit is equal to, greater than, or less than, the height of the flare gas conduit, and wherein the height of the combustion air conduit is less than the height of the flare gas conduit. Wherein the ratio of the difference L between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit to the hydraulic diameter D of is less than or equal to 0.05. 제12항에 있어서, 상기 플레어 가스 도관은,
플레어 가스 공급원에 유체 연통하게 연결되는 입구; 및
상기 플레어 가스 도관 내에 부착되는 흐름 분배 부재
를 더 포함하는 것인 플레어 팁.13. The method of claim 12, wherein the flare gas conduit is
An inlet in fluid communication with the flare gas source; And
A flow distribution member attached within the flare gas conduit
Flare tip that is to include more. 제14항에 있어서, 상기 흐름 분배 부재는 플레어 가스 도관 내에 배치되는 환형 플레이트인 것인 플레어 팁.15. The flare tip of claim 14, wherein said flow distribution member is an annular plate disposed within a flare gas conduit. 제12항에 있어서, 상기 플레어 가스 도관은 플레어 가스 공급원에 유체 연통하게 연결되는 한편, 상기 플레어 가스 도관의 수직 중앙 축선에 대해 각을 이루어 플레어 가스 도관 내로 플레어 가스를 주입하도록 된 적어도 하나의 입구를 포함하는 것인 플레어 팁.The flare gas conduit of claim 12, wherein the flare gas conduit is in fluid communication with a flare gas source, while at least one inlet adapted to inject flare gas into the flare gas conduit at an angle to a vertical central axis of the flare gas conduit. Flare tip which is to include. 제16항에 있어서, 상기 플레어 가스 도관은 적어도 2개의 입구를 포함하며, 이들 입구는 각각 플레어 가스 공급원에 유체 연통하게 연결되는 한편, 상기 플레어 가스 도관의 수직 중앙 축선에 대해 각을 이루어 플레어 가스 도관 내로 플레어 가스를 주입하도록 된 것인 플레어 팁.17. The flare gas conduit of claim 16, wherein the flare gas conduits comprise at least two inlets, each in fluid connection to a flare gas source, each flare gas conduit angled with respect to the vertical central axis of the flare gas conduit. Flare tip which is intended to inject flare gas into. 대기 중으로 플레어 가스를 배출하여 연소시키는 플레어 장치와 함께 사용되는 플레어 팁으로서,
플레어 가스 도관, 및
상기 플레어 가스 도관 내에 적어도 부분적으로 배치된 연소 공기 도관
을 포함하며, 상기 플레어 가스 도관은 제1 단부, 제2 단부, 및 제1 단부를 제2 단부에 연결하는 측벽을 구비하며, 상기 플레어 가스 도관은 플레어 가스 공급원에 유체 연통하게 연결되도록 되어 있으며, 상기 플레어 가스 도관의 제2 단부는 플레어 가스 배출 개구를 형성하며, 상기 플레어 가스 도관과 플레어 가스 배출 개구는 플레어 장치에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스 전부가 플레어 가스 배출 개구를 통해 배출될 수 있게 하기에 충분한 크기를 가지며,
상기 연소 공기 도관은 제1 단부, 제2 단부, 및 제1 단부를 제2 단부에 연결하는 측벽을 구비하며, 상기 연소 공기 도관은 연소 공기 공급원에 유체 연통하게 연결되도록 되어 있으며, 상기 연소 공기 도관의 제2 단부는 연소 공기 배출 개구를 형성하고, 상기 연소 공기 도관은 연소 공기 배출 개구를 통해 연소 공기를 단일 칼럼으로 배출시키는 구조를 가지며,
상기 플레어 가스 배출 개구와 상기 연소 공기 배출 개구는, 상기 플레어 장치에 의해 배출되어 연소될 플레어 가스 실질적으로 전부를 상기 플레어 가스 배출 개구를 통해 배출하여 상기 연소 공기 배출 개구로부터 배출된 연소 공기의 칼럼 주위 및 그 내측으로 보낼 수 있는 한편, 배출되는 플레어 가스 실질적으로 전부를 상기 연소 공기 도관 및 플레어 가스 도관 외부에서 배출된 연소 공기 또는 외부 대기 공기와 혼합할 수 있도록 서로에 대해 위치 설정되는 것인 플레어 팁.Flare tip used in conjunction with a flare device that burns flare gas into the atmosphere for combustion
Flare gas conduit, and
Combustion air conduit at least partially disposed within the flare gas conduit
Wherein the flare gas conduit has a first end, a second end, and sidewalls connecting the first end to the second end, the flare gas conduit being adapted to be in fluid communication with the flare gas source, The second end of the flare gas conduit defines a flare gas outlet opening, wherein the flare gas conduit and the flare gas outlet opening are discharged by the flare device to allow all of the flare gas to be combusted through the flare gas outlet opening. Has enough size for
The combustion air conduit has a first end, a second end, and sidewalls connecting the first end to the second end, the combustion air conduit adapted to be in fluid communication with a combustion air source, the combustion air conduit A second end of the combustion air outlet opening, the combustion air conduit has a structure for exhausting combustion air to a single column through the combustion air discharge opening,
The flare gas outlet opening and the combustion air outlet opening surround a column of combustion air discharged from the combustion air outlet opening by discharging substantially all of the flare gas discharged by the flare device to be combusted through the flare gas outlet opening. And flare tips positioned relative to each other so as to be able to mix therein with the combustion air or external atmospheric air discharged from the combustion air conduit and the flare gas conduit substantially all of the flared gas being discharged therein. . 제18항에 있어서, 상기 연소 공기 도관의 높이는 플레어 가스 도관의 높이와 동일하거나, 보다 크거나, 보다 작으며, 상기 연소 공기 도관의 높이가 플레어 가스 도관의 높이보다 작은 경우에, 상기 연소 공기 도관의 수력 직경(D)에 대한 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차(L)의 비는 0.05 이하인 것인 플레어 팁.19. The combustion air conduit of claim 18, wherein the height of the combustion air conduit is equal to, greater than, or less than, the height of the flare gas conduit, and wherein the height of the combustion air conduit is less than the height of the flare gas conduit. Wherein the ratio of the difference L between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit to the hydraulic diameter D of is less than or equal to 0.05. 제18항에 있어서, 상기 연소 공기 도관의 높이는 플레어 가스 도관의 높이와 동일하거나, 보다 크거나, 보다 작으며, 상기 연소 공기 도관의 높이가 플레어 가스 도관의 높이보다 작은 경우에, 상기 연소 공기 도관의 수력 직경(D)에 대한 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차(L)의 비는 0.02 이하인 것인 플레어 팁.19. The combustion air conduit of claim 18, wherein the height of the combustion air conduit is equal to, greater than, or less than, the height of the flare gas conduit, and wherein the height of the combustion air conduit is less than the height of the flare gas conduit. And the ratio of the difference (L) between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit to the hydraulic diameter (D) of is less than 0.02. 제20항에 있어서, 상기 연소 공기 도관의 높이는 플레어 가스 도관의 높이와 동일하거나 보다 큰 것인 플레어 팁.21. The flare tip of claim 20, wherein the height of the combustion air conduit is greater than or equal to the height of the flare gas conduit. 제21항에 있어서, 상기 연소 공기 도관의 높이는 플레어 가스 도관의 높이보다 크며, 상기 연소 공기 도관의 수력 직경(D)에 대한 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차(L)의 비는 약 0.01인 것인 플레어 팁.22. The method of claim 21 wherein the height of the combustion air conduit is greater than the height of the flare gas conduit and the ratio of the difference L between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit relative to the hydraulic diameter D of the combustion air conduit Flare tip which is about 0.01. 제18항에 있어서, 상기 플레어 가스 도관의 측벽은 상기 플레어 가스 배출 개구에 인접하여, 상기 연소 공기 도관의 수직 중앙 축선을 향해 내측으로 경사지는 부분을 포함하는 것인 플레어 팁.19. The flare tip of claim 18, wherein the sidewalls of the flare gas conduit comprise a portion inclined inward toward the vertical central axis of the combustion air conduit adjacent the flare gas outlet opening. 제23항에 있어서, 상기 플레어 가스 배출 개구에 인접한 상기 플레어 가스 도관의 측벽의 상기 부분은 상기 연소 공기 도관의 수직 중앙 축선을 향해 내측으로 약 10°내지 약 90°범위의 각도로 경사지는 것인 플레어 팁.24. The method of claim 23, wherein the portion of the sidewall of the flare gas conduit adjacent the flare gas outlet opening is inclined at an angle in the range of about 10 degrees to about 90 degrees inward toward the vertical central axis of the combustion air conduit. Flare tip. 제24항에 있어서, 상기 플레어 가스 배출 개구에 인접한 상기 플레어 가스 도관의 측벽의 상기 부분은 상기 연소 공기 도관의 수직 중앙 축선을 향해 내측으로 약 25°내지 약 45°범위의 각도로 경사지는 것인 플레어 팁.25. The method of claim 24, wherein the portion of the sidewall of the flare gas conduit adjacent to the flare gas outlet opening is inclined at an angle in the range of about 25 ° to about 45 ° inward toward the vertical central axis of the combustion air conduit. Flare tip. 제25항에 있어서, 상기 플레어 가스 배출 개구에 인접한 상기 플레어 가스 도관의 측벽의 상기 부분은 상기 연소 공기 도관의 수직 중앙 축선을 향해 내측으로 약 35°의 각도로 경사지는 것인 플레어 팁.The flare tip of claim 25, wherein the portion of the sidewall of the flare gas conduit adjacent to the flare gas outlet opening is inclined at an angle of about 35 ° inward toward the vertical central axis of the combustion air conduit. 제18항에 있어서, 상기 연소 공기 도관의 측벽은 상기 연소 공기 배출 개구에 인접하여, 상기 연소 공기 도관의 수직 중앙 축선을 향해 내측으로 경사지는 부분을 포함하는 것인 플레어 팁.19. The flare tip of claim 18, wherein the sidewall of the combustion air conduit includes a portion adjacent the combustion air exhaust opening and inwardly inclined toward the vertical central axis of the combustion air conduit. 제18항에 있어서, 상기 플레어 가스 도관과 연소 공기 도관은 각각 원형 단면을 가지며, 상기 연소 공기 도관은 적어도 부분적으로 플레어 가스 도관 내에 동심으로 배치되는 것인 플레어 팁.19. The flare tip of claim 18, wherein the flare gas conduit and the combustion air conduit each have a circular cross section and the combustion air conduit is at least partially disposed concentrically in the flare gas conduit. 제28항에 있어서, 상기 연소 공기 도관의 높이는 플레어 가스 도관의 높이와 동일하거나, 보다 크거나, 보다 작으며, 상기 연소 공기 도관의 높이가 플레어 가스 도관의 높이보다 작은 경우에, 상기 연소 공기 도관의 수력 직경(D)에 대한 연소 공기 도관과 플레어 가스 도관의 높이들 간의 차(L)의 비는 0.05 이하인 것인 플레어 팁.29. The combustion air conduit of claim 28, wherein the height of the combustion air conduit is equal to, greater than, or less than, the height of the flare gas conduit, and wherein the height of the combustion air conduit is less than the height of the flare gas conduit. Wherein the ratio of the difference L between the heights of the combustion air conduit and the flare gas conduit to the hydraulic diameter D of is less than or equal to 0.05. 제28항에 있어서, 상기 플레어 가스 도관은,
플레어 가스 공급원에 유체 연통하게 연결되는 입구; 및
상기 플레어 가스 도관 내에 부착되는 흐름 분배 부재
를 더 포함하는 것인 플레어 팁.The method of claim 28 wherein the flare gas conduit is
An inlet in fluid communication with the flare gas source; And
A flow distribution member attached within the flare gas conduit
Flare tip that is to include more. 제30항에 있어서, 상기 흐름 분배 부재는 플레어 가스 도관 내에 배치되는 환형 플레이트인 것인 플레어 팁.32. The flare tip of claim 30, wherein said flow distribution member is an annular plate disposed within a flare gas conduit. 제28항에 있어서, 상기 플레어 가스 도관은 플레어 가스 공급원에 유체 연통하게 연결되는 한편, 상기 플레어 가스 도관의 수직 중앙 축선에 대해 각을 이루어 플레어 가스 도관 내로 플레어 가스를 주입하도록 된 적어도 하나의 입구를 포함하는 것인 플레어 팁.29. The flare gas conduit of claim 28, wherein the flare gas conduit is in fluid communication with a flare gas source, while at least one inlet adapted to inject flare gas into the flare gas conduit at an angle to a vertical central axis of the flare gas conduit. Flare tip which is to include. 제32항에 있어서, 상기 플레어 가스 도관은 적어도 2개의 입구를 포함하며, 이들 입구는 각각 플레어 가스 공급원에 유체 연통하게 연결되는 한편, 상기 플레어 가스 도관의 수직 중앙 축선에 대해 각을 이루어 플레어 가스 도관 내로 플레어 가스를 주입하도록 된 것인 플레어 팁.33. The flare gas conduit of claim 32, wherein the flare gas conduits comprise at least two inlets, each in fluid connection to a flare gas source, each flare gas conduit angled with respect to the vertical central axis of the flare gas conduit. Flare tip which is intended to inject flare gas into. 플레어 장치로부터 플레어 가스와 연소 공기를 배출하기 전에 플레어 장치 내에서 상당 부분의 플레어 가스를 연소 공기와 예혼합하는 일없이 플레어 장치에서 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물을 연소시키는 방법으로서,
(a) 상기 플레어 장치로부터 대기 중으로 단일 칼럼의 연소 공기를 배출하는 단계;
(b) 상기 플레어 장치에 의해 연소될 플레어 가스 실질적으로 전부를 플레어 장치에서부터 대기 중으로 배출하여 배출된 연소 공기의 칼럼 내측으로 보내어, 배출되는 플레어 가스 실질적으로 전부가 플레어 장치의 외부에서 배출된 연소 공기 또는 외부 대기 공기와 혼합되게 하는 단계; 및
(c) 배출된 플레어 가스, 배출된 연소 공기 및 외부 대기 공기의 혼합물을 점화시키는 단계
를 포함하는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.A method of combusting a mixture of flare gas and combustion air in a flare device without premixing a significant portion of the flare gas with the combustion air in the flare device before venting flare gas and combustion air from the flare device,
(a) venting a single column of combustion air from the flare device into the atmosphere;
(b) send substantially all of the flare gas to be burned by the flare device from the flare device into the atmosphere and into the column of discharged combustion air, so that substantially all of the flare gas discharged is discharged from the outside of the flare device; Or mixing with external atmospheric air; And
(c) igniting the mixture of vented flare gas, vented combustion air and external atmospheric air;
Comprising a combustion method of a mixture of flare gas and combustion air. 제34항에 있어서, 상기 플레어 장치에 의해 연소될 플레어 가스 전부를 상기 플레어 장치에서부터 대기 중으로 배출하여 상기 배출된 연소 공기의 칼럼 내측으로 보내는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.35. The method of claim 34, wherein all of the flare gas to be burned by the flare device is discharged from the flare device into the atmosphere and sent into the column of discharged combustion air. 제34항에 있어서, 상기 연소 공기는 플레어 가스가 플레어 장치로부터 대기 중으로 배출되는 반경 방향 속도보다 작은 반경 방향 속도로 플레어 장치로부터 대기 중으로 배출되는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.35. The method of claim 34, wherein the combustion air is discharged from the flare device into the atmosphere at a radial velocity less than the radial velocity from which the flare gas exits the atmosphere from the flare device. 제36항에 있어서, 상기 연소 공기는 적어도 50 ft/sec의 축방향 속도로 플레어 장치로부터 대기 중으로 배출되는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.37. The method of claim 36, wherein the combustion air is discharged from the flare device into the atmosphere at an axial speed of at least 50 ft / sec. 제37항에 있어서, 상기 연소 공기는 약 50 ft/sec 내지 약 200 ft/sec 범위의 축방향 속도로 플레어 장치로부터 대기 중으로 배출되는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.38. The method of claim 37, wherein the combustion air is discharged from the flare device into the atmosphere at an axial speed ranging from about 50 ft / sec to about 200 ft / sec. 제38항에 있어서, 상기 연소 공기는 약 120 ft/sec 내지 약 150 ft/sec 범위의 축방향 속도로 플레어 장치로부터 대기 중으로 배출되는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.39. The method of claim 38, wherein the combustion air is discharged from the flare device into the atmosphere at an axial speed in the range of about 120 ft / sec to about 150 ft / sec. 제39항에 있어서, 상기 연소 공기는 약 150 ft/sec의 축방향 속도로 플레어 장치로부터 대기 중으로 배출되는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.40. The method of claim 39, wherein the combustion air is discharged from the flare device into the atmosphere at an axial speed of about 150 ft / sec. 제34항에 있어서, 상기 플레어 장치에 의해 연소될 플레어 가스 실질적으로 전부가 상기 플레어 장치로부터 대기 중으로 배출되어, 배출된 연소 공기의 칼럼 주위 및 그 내측으로 보내지는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.35. A mixture of flare gas and combustion air as recited in claim 34, wherein substantially all of the flare gas to be burned by the flare device is discharged from the flare device into the atmosphere and sent around and inside the column of discharged combustion air. Combustion method. 제41항에 있어서, 상기 플레어 장치에 의해 연소될 플레어 가스 실질적으로 전부가 약 10°내지 약 90°범위의 각도로 상기 플레어 장치로부터 대기 중으로 배출되어, 배출된 연소 공기 내측으로 보내지는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.The flare of claim 41, wherein substantially all of the flare gas to be burned by the flare device is discharged from the flare device into the atmosphere at an angle in the range of about 10 ° to about 90 ° and sent into the discharged combustion air. Method of combustion of a mixture of gas and combustion air. 제42항에 있어서, 상기 플레어 장치에 의해 연소될 플레어 가스 실질적으로 전부가 약 25°내지 약 45°범위의 각도로 상기 플레어 장치로부터 대기 중으로 배출되어, 배출된 연소 공기 내측으로 보내지는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.The flare of claim 42, wherein substantially all of the flare gas to be burned by the flare device is discharged from the flare device into the atmosphere at an angle ranging from about 25 ° to about 45 ° and sent into the discharged combustion air. Method of combustion of a mixture of gas and combustion air. 제43항에 있어서, 상기 플레어 장치에 의해 연소될 플레어 가스 실질적으로 전부가 약 35°의 각도로 상기 플레어 장치로부터 대기 중으로 배출되어, 배출된 연소 공기 내측으로 보내지는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.The flare gas and combustion air of claim 43, wherein substantially all of the flare gas to be burned by the flare device is discharged from the flare device into the atmosphere at an angle of about 35 ° and sent into the discharged combustion air. Method of combustion of the mixture. 제41항에 있어서, 상기 플레어 장치에 의해 연소될 플레어 가스 전부가 상기 플레어 장치로부터 대기 중으로 배출되어, 배출된 연소 공기의 칼럼 주위 및 그 내측으로 보내지는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.42. The combustion of a mixture of flare gas and combustion air as recited in claim 41 wherein all of the flare gases to be burned by the flare device are discharged from the flare device into the atmosphere and sent around and inside the column of discharged combustion air. Way. 제34항에 있어서, 상기 플레어 장치에 인접한 배출된 플레어 가스, 배출된 연소 공기, 및 외부 대기 공기 중 하나 이상의 혼합물의 일부분의 정압(static pressure)을 감소시키는 것을 더 포함하는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.35. The flare gas and combustion of claim 34, further comprising reducing the static pressure of a portion of one or more mixtures of the discharged flare gas, the discharged combustion air, and the outside atmospheric air adjacent to the flare device. Method of combustion of a mixture of air. 제46항에 있어서, 상기 플레어 장치에 인접한 배출된 플레어 가스, 배출된 연소 공기, 및 외부 대기 공기 중 하나 이상의 혼합물의 일부분의 정압은 상기 연소 공기 배출 개구의 영역에 저압 구역을 생성함으로써 감소시키는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.47. The method of claim 46, wherein the static pressure of the portion of the mixture of at least one of the discharged flare gas, the discharged combustion air, and the external atmospheric air adjacent to the flare device is reduced by creating a low pressure zone in the region of the combustion air discharge opening. Method of combustion of a mixture of inflared gas and combustion air. 제47항에 있어서, 상기 플레어 가스가 배출된 연소 공기 주위에서 선회하는 환형 패턴으로 상기 플레어 장치로부터 배출되게 함으로써 상기 플레어 장치에 인접하여 저압 구역을 생성하는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.48. The combustion of a mixture of flare gas and combustion air in accordance with claim 47 wherein the flare gas is discharged from the flare device in an annular pattern that swirls around the discharged combustion air to create a low pressure zone adjacent the flare device. Way. 제34항에 있어서, 상기 플레어 장치 내로 연소 공기를 송풍하는 것을 더 포함하는 것인 플레어 가스와 연소 공기의 혼합물의 연소 방법.35. The method of claim 34, further comprising blowing combustion air into the flare device.
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