안전장치 소요 분출량(에너지법)

안전밸브나 파열판의 소요 분출량은 다른 압력원으로부터 기체를 도입하는 경우와 액체를 가열하는 압력용기 경우로 구분하여 각각 계산한다.

 

 

 

안전장치 소요 분출량(에너지법)

관련 법규

산업통상자원부 고시 제2023-1호

「에너지이용 합리화법」 제39조, 제39조의2 및 동법 시행규칙 제31조의 9(검사기준)에 따른 「열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준」

 

 

안전장치 일반적 사항

안전장치에 관한 일반적 사항은 다음에 따른다.

 

(1) 압력용기에는 다른 압력을 받는 부분마다 최고허용압력 이하에서 작동하는 KS B 6216(증기용 및 가스용 스프링 안전밸브)에 규정하는 스프링 안전밸브(이하 “안전밸브”라 한다) 또는 이에 대신하는 안전장치를 갖추어, 내부의 압력이 해당 부분의 최고허용압력이상 그의 l0 %(그 값이 0.02 ㎫{0.2 ㎏f/㎠} 미만일 때는 0.02 ㎫{0.2 ㎏f/㎠})를 초과하지 않도록 하여야 한다. 다만, 보일러 기타의 압력원과 연락하도록 지정된 압력용기(반응기, 증류기 등과 같이 자체가 압력 발생원이 되는 것을 제외한다)의 부분에서, 그 최고 허용압력이 압력원의 최고허용압력 이상인 것에 대해서는 이에 따르지 않아도 좋다.

 

(2) 하나의 압력용기로서, 사용 조건에 따라서 다른 사용온도에 대해서 다른 최고허용압력으로 지정된 것에는, 각각의 최고허용압력에 대해서 안전밸브 또는 이에 대신하는 안전장치를 갖추어 내부의 압력이 (1)에 규정하는 압력을 초과하지 않도록 하여야 한다. 이 경우에는 3방향 밸브 또는 연동장치 등에 의해서 어느 안전장치는 필히 작동하도록 하여야 한다.

참 고 : 압력용기를 서로 가깝게 설치하고, 또한 이들 압력용기 사이에 압력을 차단하는 장치가 없는 경우에는, 안전장치를 적용함에 있어서 이들 압력용기를 하나의 압력용기로 본다.

 

 

안전밸브의 분출량

(1) 안전밸브의 분출량은, 압력용기에 유입되는 기체의 최대량 이상 또는 압력용기 내에서 발생하는 기체의 최대량 이상으로 하여야 한다.

 

(2) 안전밸브의 분출량 계산은 다음에 따른다.

(a) 증기를 사용하는 안전밸브의 분출량 계산은 다음에 따른다.

W = 5.246 C Kd A (P+0.1)×0.9

{W = 0.5145 C Kd A (P+1)×0.9}

 

(b) 기체를 사용하는 안전밸브의 분출량 계산은 다음에 따른다.

여기에서,

W : 안전밸브의 공칭분출량(㎏/h)

C : 증기의 성질에 따른 계수로서, 증기압력이 0.4 ㎫{4 ㎏f/㎠} 미만인 포화온도의 경우에는 1로 하고, 기타의 경우에는 <표 1>에 따른다.

Kd : 공칭분출계수로서, KS B 6352(안전밸브의 분출계수 측정방법)에 따른다. 다만, 공칭분출계수가 분명하지 않는 경우에는 [그림 1]에서 구해지는 Kd의 값을 사용하여 공칭 분출량을 계산할 수 있다.
이 경우, 전량식 안전밸브는 Kd=0.864로 한다.

A : 분출 면적(㎟)으로서 안전밸브의 형식에 따라 다음과 같다.
- 양정식(안전밸브의 양정이 밸브시트 구멍지름의 1/40 이상 1/4 미만의 것으로서, 디스크가 열렸을 때의 디스크시트 구멍의 유체 통로의 면적이 최소인 것)
․ 평면자리의 경우 A=πDL
․ 원뿔자리의 경우 A=πDLsinθ
   D : 디스크 시트 구멍지름(㎜)
   L : 양정(㎜)
   θ : 분출부의 밸브축에 대한 각도
- 전량식(밸브시트 구멍지름이 목부지름의 1.15배 이상인 것. 디스크가 열렸을 때의 디스크시트 구멍의 유체통로의 면적이 목부 면적의 1.05배 이상으로, 안전밸브의 입구 및 관부착대의 최소 유체 통로의 면적은 목부면적의 1.7배 이상이어야 한다)
․ A=πd^2/4
   d : 목부의 지름(㎜)

P : 공칭 분출량 결정압력(㎫){㎏f/㎠}으로 설정 압력이 0.1 ㎫{1 ㎏f/㎠}을 초과할 때는 설정 압력의 1.03배, 설정 압력이 0.1 ㎫{1 ㎏f/㎠} 이하일 때는 설정 압력에 0.02 ㎫{0.2 ㎏f/㎠}을 가한 압력으로 한다. 다만, 지정이 있는 경우는 그 값에 따른다.

 

 

<표 1> 증기의 성질에 따른 계수(C)

 

 

[그림 1] 분출계수 Kd

 

 

안전장치의 소요 분출량

안전장치의 소요 분출량은 그 내부압력이 안전장치 일반적 사항에서 규정하는 압력이하의 압력에 있어서, 다음에 따라 구한 분출량을 만족하는 것이어야 한다.

 

(1) 다른 압력원으로부터 기체를 도입하도록 지정된 압력용기는 1시간당의 최대 도입량(㎏/h)으로 한다. 다만, 최대 도입량 측정이 곤란할 경우에는 다음에 따른다.

 

W = 0.28Vγd^2

여기에서,

W : 소요분출량(㎏/h)

V : 도입관내의 기체 유속(m/s)으로 다음 값 이상의 값으로 한다.

     - 과열증기 30

     - 포화증기 20

     - 일반기체 10

γ: 기체의 밀도(㎏/㎥)

d : 도입관의 내경(㎝)

 

 

(2) 액체를 가열하는 압력용기는 1시간당의 발생 증기량(㎏/h)으로 다음에 따른다.

 

W = H/L

여기에서,

W : 소요분출량(㎏/h)

H : 입열량(kJ/h){kcal/h}

L : 해당 액체의 분출 압력에 있어서 증발잠열(kJ/㎏){㎉/㎏}

 

● 외부 화재에 대한 소요 분출량 산정에 대해서는 기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

https://sec-9070.tistory.com/233

안전밸브 등의 배출용량 산정 기준