압력용기 안전밸브 분출용량

「에너지이용 합리화법」에 따른 압력용기의 압력방출장치(안전밸브) 설계를 위한 분출용량 계산식에 대해 공유하고자 한다. (산업통상자원부 고시 제2015-183호)

 

 

 

압력용기 안전밸브 분출용량

안전밸브의 구조

- 안전밸브에 가하는 모든 압력이 600 ㎏을 초과할 경우에는 지렛대식으로 해서는 안된다.

- 인화성 또는 유독성의 증기를 발생하는 압력용기에 있어서는 안전밸브를 밀폐식 구조로 하든가 또는 해당증기를 연소, 흡수 등으로 안전하게 처리할 수 있는 구조이어야 한다.

 

 

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.

(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=π·D·L ․ 원뿔자리의 경우 A=π·D·L·sinθ    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=π·d^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

 

 

<그림 1> 분출계수 Kd

 

 

안전장치의 소요 분출량 

안전장치의 소요 분출량은 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.

여기에서 W : 소요 분출량(㎏/h)

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

                     과열증기 30

                     포화증기 20

                     일반기체 10

                γ : 기체의 밀도(㎏/m3)

                d : 도입관의 안지름(㎝)

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

여기에서 W : 소요 분출량(㎏/h)

                H : 입열량(kJ/h){kcal/h}

                L : 해당 액체의 분출 압력에 있어서 증발잠열(kJ/㎏){㎉/㎏}

 

 

안전밸브에 대신하는 안전장치

(1) 다음에 언급하는 것은 안전밸브에 대신하는 안전장치로 본다.

(a) 자동적으로 압력 상승 작용을 정지시키는 장치

(b) 감압밸브. 다만, 2차 측에 안전밸브를 부착한 것

(c) 경보장치. 다만, 안전밸브 기능을 갖춘 것에 한한다.

(d) 방출밸브 또는 방출관

(e) 파열판

(2) 상기 항의 안전밸브의 분출량 규정은 (1) (b) 및 (c)에서 말하는 안전밸브에 대해서는 적용하지 않는다.

 

 

파열판

(1) 파열판은 압력용기의 내용물이 안전밸브의 작동을 곤란하게 하거나 안전밸브로는 따라갈 수 없는 급격한 압력상의 우려가 있는 경우에 사용할 수 있다.

(2) 파열판의 정격 분출량 및 설치방법 등은 KS B 6280(파열판식 안전장치)에 따른다.

(3) 파열판은 그것에 표시된 온도에서 표시된 압력의 5 %(최소 0.015 ㎫{0.15 ㎏f/㎠})를 초과하지 않는 압력에서 확실히 파열하는 것이어야 한다.

(4) 파열판은 동일조건으로 만들어진 것 중에서 2개 이상을 샘플링하여 실험에 의해서 그 작동을 확인한 것이어야 한다.