Breather Valve 배출량

API 2000에서 규정하고 있는 Breather Valve 배출량 관련 내용을 공유하고자 한다. 그러나 API 규격은 일반적이고 보편적인 관점에서의 Guide이고 따라서 API는 법적인 구속력이 없고 전적으로 사용자 책임이다.

 

 

 

Breather Valve 배출량 

상압저장탱크에는 과압 이나 진공에 의한 파손을 방지하기 위해 배기나 흡기를 위한 통기관이 필요하고,  통기관 등 설계를 위한 배기량 및 흡기량 계산 사례는 기 포스팅한 자료를 참조한다.

 

https://sec-9070.tistory.com/407

배기량 및 흡기량 계산

 

아래 내용은 상기 포스팅의 근거가 되는 API 2000 Source에 대한 것으로 Breather Valve  Venting양 계산에 대한 내용이다.

API 2000은 설계압력이 103.4 kPa G 인 상압저장탱크의 normal venting이나 emergency venting에 대한 설계 기준을 제시하고 있다. 

 

 

Venting requirement 결정

- Normal liquid flow에 따른 breathing

- Thermal effect에 따른 breathing

- Emergency external fire를 고려한 Outbreathing

- 특히 Liquid inflow에 따른 유량 외에 기화(vaporization)량도 포함해야 한다. 따라서 thermal effect의 경우 vapor 수축 및 응축에 따른 inbreathing, vapor 팽창 및 liquid 증발에 따른 outbreathing을 고려한다.

 

 

Normal breathing capacity

● Liquid filling이나 discharge로 인한 venting

- 증기압 5kPa A 이하인 비휘발성 액체인 경우 실제 운전조건에서의 gas outbreathing rate는 liquid inflow량과 동일

- 증기압 5kPa A 이상인 휘발성 액체인 경우 실제 운전조건에서의 gas outbreathing rate는 liquid inflow량의 2배로 고려

 

<표 1> Normal Venting Requirements(Table 1 B)

 

<표 2> Requirements for Thermal Venting Capacity(Table 2B)

 

 

● Thermal breathig

계산은 탱크의 vapor volume에 의존하며, 상당 공기의 N㎥/h로 표현

- Thermal outbreathig

 

 

- Thermal inbreathig

 

 

External fire exposure(Emergency venting)

● Fire relief requirement

계산은 화재에 노출된 탱크에 의존하며, 상당 공기의 N㎥/h로 표현

유체 물성치가 Hexane과 유사한 경우 venting capacity는 아래 Table로 부터 결정할 수 있다.

 

 

여기서,

Wetted Surface Area ATWS ;
Storage Tank에서의 외부에서 화재 발생시 Wetted Area라고 함은 지상에서 25feet(7.5m)까지 채워져 있는 탱크 벽면폭 과 높이를 계산하면 된다.  탱크의 지붕면적이나 바닥면적은 화재시 복사열이 거의 전달되지 않기 때문에 면적에 합산하지 않는다.  * 따라서 표면적은 탱크직경*액면 높이(최대 7.5m)

 

 

 

Environment factor F ;

 

<표 4> Environmental Factors for Nonrefrigerated Aboveground Tanks(Table 4B)

 

Normal venting requirement 결정

● Inbreathing

- flash point에 무관하게 최대 액체의 empty rate의 1㎥/h 당 air의 0.94N㎥/h에 상당함

- flash point에 무관하게 tank capacity에 대한 thermal inbreathing 은 위 Table(thermal effect)과 같음

- Tank 부피가 3,180 ㎥ 이하인 경우 thermal contraction으로 인한 venting requirement는 vapor 공간 내 최대 온도 변화인 56K/h에 의해 제한되며 48.9℃ 초기 온도에서 빈 탱크 부피 1㎥당 venting requirement는 공기의 0.169 N㎥에 상당함

- Tank 부피가 3,180 ㎥ 이상인 경우 노출된 surface area 1㎡당 0.577 N㎥/h가 들어 오는 것으로 추정

● Outbreathing

- flash point가 37.8 ℃ 이상인 액체의 경우 최대 액체 유입 및 증발에 따른 venting capacity는 최대 유입량 1㎥/h 당 상당 공기량은 1.014N㎥/h임

- 주어진 Tank capacity에 대해 thermal vaporization을 포함한 thermal outbreathing에 대한 venting양은 위 Table(thermal effect)과 같음 ☞ 이는 thermal effect에 대해 non-volatile이므로 inbreathing의 60%에 상당함

- flash point가 37.8 ℃ 이하인 액체의 경우 최대 액체 유입 및 증발에 따른 venting capacity는 최대 유입량 1㎥/h 당 상당 공기량은 2.02N㎥/h임

- 주어진 Tank capacity에 대해 thermal vaporization을 포함한 thermal outbreathing에 대한 venting양은 위 Table(thermal effect)과 같음 ☞ 이는 thermal effect에 대해 volatile이므로 inbreathing의 100%에 상당함

 

 

Basis of emergency venting

 

<표 3> Emergency Venting Required for Fire Exposure Versus Wetted Surface Area(Table 3B)

 

 

Reference : 1. https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=proteccon&logNo=222132107440