열매체유 보일러 설비 위험성

열매체 보일러 설비는 열매체유 가열기기인 열매체 보일러와 열 사용기기인 제품생산기기의 사이를 순환펌프를 이용하여 열매체유를 연속 순환시켜 열을 전달하는 설비이다.

 

 

 

열매체유 보일러 설비 위험성

열매체 보일러 설비 개요

열매체유(Heating Medium Oil)는 열매체 보일러 또는 열교환기 등을 통하여 공정과정에서 물질을 간적적으로 가열하거나 냉각시키는 용도로 사용되는 물질로서 화학공정, 플라스틱 사출공정, 제지공정 및 의약품 제조공정 등에서 다양하게 사용되고 있다.

열매체 보일러 설비는 열매체유 가열기기인 열매체 보일러와 열 사용기기인 제품생산기기의 사이를 순환펌프를 이용하여 열매체유를 연속 순환시켜 열을 전달하는 설비이다. 물을 가열하여 발생된 증기를 이용하는 시스템과 비교하여 열매체유는 고온에서 안정도가 높고, 비교적 저압 조건에서 사용되며, 부식 방지성이 뛰어난 장점이 있다.

하지만 열매체유는 인화점 이상의 고온 및 일정한 압력이 가해진 상태에서 배관시스템을 순환하며, 장기간 배관시스템을 순환하는 과정에서 열분해, 산화 또는 오염 등으로 인하여 성분의 변형이 발생될 수 있는 단점도 있다. 또한, 열매체유에 포함된 탄화물, 이물질 등이 배관의 굴곡부에 침적되는 경우 이물질이 침적된 부분에 더 큰 압력이 가해지게 되어 장기간 사용되는 과정에서 결국 배관 시스템의 일부가 파손될 수 있고, 파손된 부분을 통하여 열매체유가 누출되면 화재로 진행될 위험성이 매우 높아진다.

 

열매체유의 위험성 및 안전관리방안에 대해서는 기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

https://sec-9070.tistory.com/1551

열매체유의 위험성 및 안전관리방안

 

 

 

열매체유 보일러 설비 화재 위험성

1. 배관 및 배관 부속품 파열에 의한 화재 위험성

열매체 보일러 설비는 열매체유 가열기기인 열매체 보일러와 열 사용기기인 제품생산기기의 사이를 순환펌프를 이용하여 열매체유를 연속 순환시켜 열을 전달하는 설비이다. 이때 열매체유는 고온 및 고압으로 가압된 상태에서 배관시스템을 통해 이송되기 때문에 가압펌프, 이송배관, 배관 이음부 등에 구조적으로 압력을 가하게 된다. 특히 이송배관 및 배관 이음부에 탄화물 등이 침적되는 경우 또는 열매체유가 공정에 사용되는 과정에서 열분해, 산화, 오염 등의 문제로 점도가 높아지는 경우 열매체유가 이송되는 과정에서 배관시스템의 약한 부분에 더 큰 압력이 가하게 해지게 된다. 이러한 이유로 배관 시스템의 일부가 파손되는 경우 열매체유가 누출될 수 있고 열매체유가 누출되는 경우 화재 및 폭발사고로 확대될 수 있다.

2. 열매체유 특성변화

대부분의 열매체유는 다환방향족류이며, 일부는 실리콘함유 탄화수소 또는 무기염류를 사용하고 있다. 열매체유는 크게 일반용 열매체유, 글리콜 수용액 그리고 고온용 열매체유로 구분된다. 일반용 열매체유는 일반적으로 150℃~300℃의 범위에서 사용되며, 대부분 정제된 광유(Mineral Oil)이다. 글리콜 수용액은 –50℃~180℃의 범위에서 사용되며, 용기의 자켓, 배관 트레이싱 등 2차 냉각 및 가열용으로 주로 사용된다. 65℃ 이상에서는 글리콜이 산화되므로 밀폐계에서 사용하며, 글리콜의 산화 방지를 위하여 질소를 충진하는 것이 바람직하다. 마지막으로 고온용 열매체유는 275℃~375℃의 범위에서 사용된다.

대부분의 경우 열매체유는 고온·고압의 환경에서 장기간 배관시스템을 순환하는 과정에서 시스템 내부로 인입된 산소에 의하여 산화되고, 고온에 의해 열분해 및 탄화되는 경우 점도가 상승하게 된다. 또한, 열매체유가 상당기간 산화되고 열분해 되는 경우 고유의 인화점 및 발화점 또한 낮아지는 실험분석 결과도 있다. 열매체유의 점도 상승은 배관 내부의 압력 상승에 영향을 미치며, 인화점 및 발화점 저하는 누출 시 화재발생위 위험도를 높이게 된다.

3. 이송펌프 축 정렬(Alignment) 불량에 의한 화재 위험성

정렬(Alignment)이란 기계부품들 사이를 서로 조정하여 가지런히 놓는 행위를 말하며, 이는 터빈, 발전기, 압축기, 펌프 등 모든 회전기기에 반드시 필요한 요소이다. 회전기기에서 축 정렬에 문제가 발생되는 경우 진동, 마모 등으로 인하여 회전기기의 부속품이 파손될 수도 있다. 특히 열매체 보일러 설비의 순환펌프 분속품인 베어링, 커플링 등이 파손되는 경우 파손된 부분으로 열매체유가 누출될 수 있으며, 누출된 열매체유는 대부분 분무형태로 분사되기 때문에 발화점보다 낮은 온도에서 발화될 수 있어 화재 위험성이 높다고 할 수 있다.

 

 

열매체 보일러 설비의 화재 예방대책

열매체 보일러 설비에서 열매체유가 이송배관을 통하여 열매체 보일러와 제품생산기기의 사이를 순화하는 과정에서 고온 및 고압으로 가압된 상태에서 배관시스템을 통해 이송되기 때문에 가압펌프, 이송배관, 배관 이음부 등에 구조적으로 압력을 가하게 된다. 또한 이송배관 및 배관 이음부에 침적물 등이 축적되고, 열매체유가 공정 중 열분해, 산화, 오염 등으로 점도가 높아지는 경우 열매체유가 이송되는 과정에서 배관시스템의 약한 부분에 더 큰 압력이 가하게 해지게 된다. 이러한 이유로 배관 시스템의 일부가 파손되는 경우 열매체유가 누출될 수 있고, 열매체유는 인화점 이상의 온도에서 이송되므로 열매체유 누출시 에어로졸(Airosol) 형태로 누출될 가능성이 높으며, 에어로졸 형태의 열매체유는 파손된 부위와의 기계적 마찰열로 발화되었을 가능성이 있다.

 

이러한 열매체 보일러 설비의 화재 예방대책으로 아래와 같다.

① 열매체유의 이송펌프, 배관 및 배관 부속품 등에 설비 등급 및 검사주기를 설정한 후 주기적인 점검 및 검사 실시

② 고속회전체인 펌프류의 베어링 및 메카니카씰 등의 교체 시 소음, 진동 등을 점검한 후 과도한 소음, 진동 등의 이상 현상 발생 시 재검검 실시

③ 공인된 시험기관 등에 의하여 열매체유의 주요 관리항목(점도, 산가, 수분, 불순물 등)에 대한 시험을 의뢰하여 주기적인 점검 실시

④ 열매체유 누설 가능성이 있는 배관 연결부 등을 상시 감시 체제 강화

 

Reference : 화재보험협회, WEBZINE Vol. 107(2024.04)