과압안전장치 필요분출량

고압가스 설비의 사고예방을 위한 안전밸브나 파열판에서 필요분출량 계산하는 방법에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

과압안전장치 필요분출량

안전밸브나 파열판에서 필요분출량은 다음 기준에 따라 구한 값이나 이상으로 한다.

* 구한 양이 해당 설비내의 고압가스량을 초과하는 경우(아래의 Case 1 및 Case 2)에는 해당 설비내의 고압가스량으로 한다.

 

 

액화가스의 고압가스설비 등이 외부화재에 노출되어 분출되는 경우(펌프 또는 압축기 제외)

(1) 압력용기 등의 하부지면에 배수구 및 소화설비가 있는 경우

(2) 압력용기 등의 하부지면에 배수구 및 소화설비가 없는 경우

 

여기에서

W : 시간당 필요분출량(㎏/h)

A : 내부 액화가스가 접촉하고 있는 압력용기 등의 면적(㎡)으로 화재 시 지면으로부터 수직높이 7.6m까지 내부 액화가스가 접촉한 면적을 계산한다.

F : 환경계수로서 압력용기 등에 다음 기준에 적합한 단열재를 사용하는 경우에는 표 1 또는 다음에서 제시하는 환경계수 계산식에 따른다. 

① 단열재는 외부 온도 900℃에 2시간 동안 견딜 수 있는 것

② 단열재는 화재발생 시 해당 시설에서 보유하고 있는 소화전·소방펌프 등의 수압에 견딜 수 있도록 시공된 것. 스테인리스강 재킷과 밴딩으로 마감한 경우 소방호스의 수압에 견딜 수 있는 것으로 본다.

L : 분출량 결정압력에서 액화가스 증발잠열(㎉/㎏)

 

 

여기에서

κ : Tf와 904℃의 평균온도로 계산된 열전도도(㎉·m/㎡·h·℃). 다만, 암면과 칼슘실리게이트(cal cium silicate)의 경우에는 다음 식으로 산정할 수 있다. 

κ=0.03+(2×10^-4 Tf) 

상기 식에서

Tf : 유체온도(℃)

t : 단열두께(m)

F : 표 1에 따른 환경계수

 

<표 1> 환경계수

 

 

압축가스의 고압가스설비 등(펌프 또는 압축기 제외)

 

여기에서

W : 시간당 소요분출량(㎏/h)

V : 도입관 안의 압축가스유속(m/s)

γ: 안전장치의 입구측에서의 가스밀도(㎏/㎥)

d : 도입관의 내경(㎝)

 

펌프 또는 압축기

시간당의 토출량(㎏/h)을 시간당의 소요 분출량으로 한다.

 

 

고압가스설비 안의 기체 및 증기가 외부화재에 노출되어 분출되는 경우

 

여기에서

W : 필요 분출량(㎏/h)

A : 용기의 노출표면적(㎡)

P1 : 분출량 결정압력(절대압력으로 설정압력과 초과압력의 합을 말한다)[㎪(a)]

M : 기체 또는 증기의 분자량

Tw : 용기표면온도(탄소강의 최대용기표면온도를 865K로 권장되며, 그 외의 합금강의 경우 좀 더 높은 온도를 권장)(K)

T1 : 분출 시 온도로서 다음 식에 따라 계산된 값으로 한다.

     T1 =  Tn ( P1 /Pn )

     여기에서

     Pn : 정상운전압력[㎪(a)]

     Tn : 정상운전온도(K)

 

Reference : KGS FP111 고압가스 특정제조의 시설·기술·검사·감리·정밀안전검진 기준