스크러버(세정설비) 위험성 및 안전대책

배출물질의 일종인 폐가스 등을 처리하는 환경설비 중에 스크러버(세정설비)는 공정 및 생산설비 대비 상대적으로 안전하다는 잘못된 사고(思考)로 인해 공정설비에 못 미치는 설비관리, 보전활동 수준 등 관리 소홀과 운전 실수, 설부 보수 중 내부 체류 인화성 가스에 인한 화재·폭발 및 중화 물질인 산 종류에 근로자가 폭로될 위험이 높다.

 

 

 

스크러버(세정설비) 위험성

1. 불용성 탄화수소 미 제거 시 대기 중 폭발 분위기 형성

○ 스크러버는 위험물을 처리하는데 기체와 액체를 향류 또는 병류로 접촉시켜 폐가스로부터 특정성분을 흡수액에 흡수시키는 공정으로 물을 흡수액으로 사용하는 흡수탑의 경우,

- 흡수탑에서 불용성인 탄화수소(톨루엔 등)를 포함한 폐가스를 흡수 처리할 경우, 물에 용해되지 않은 톨루엔 증기가 흡수탑을 그대로 통과, 대기 중 폭발 분위기 형성 위험

 

<그림 1> 물을 흡수액으로 사용하는 스크러버 일반 구조도

 

 

2. 순환펌프 정지로 인한 유해·위험물질 대기 배출

○ 정전, 펌프 고장 등의 사유로 흡수액 순환펌프가 작동하지 않을 경우 안전밸브 등에서 토출 된 다량의 위험물질을 처리하지 못하고 대기로 방출되어 근로자 폭로 위험이 있음.

- 스크러버 순환펌프 가동 유무에 대한 관리가 중요

 

3. 흡수탑 내부의 편류(channeling) 및 충진제 막힘

○ 흡수탑 내부 편류 또는 충진제 막힘 등으로 기체-액체 접촉이 불량하여 흡수가 정상적으로 이루어지지 않아 독성물질 등의 대기 방출로 주변 근로자 폭로 위험이 있음.

 

4. 공정 내로 재유 입되어 위험 분위기 형성

○ 안전밸브 등에서 토출 된 배출물질이 흡수탑으로 연결된 배관을 통과하다가 흡수탑으로 연결된 또 다른 포집설비의 배관을 통해 공정 내로 재유 입되어 화재·폭발 및 독성물질 누출 위험이 있음.

 

 

스크러버 구성설비별 고려사항

스크러버 구성설비로는 녹아웃 드럼(Knockout Drum), 흡수탑, 흡수액 저장탱크 및 순환펌프 등이 있으며, 고려할 사항은 다음과 같다.

1. 녹아웃 드럼(Knockout Drum)

○ 녹아웃 드럼은 안전밸브 등의 방출물에 포함되어 있는 액체가 흡수탑으로 유입되지 많도록 액체를 분리 포집하는 설비로서, 다음 사항을 고려해야 함

- 안전밸브와 녹아웃 드럼(Knockout Drum) 사이와 녹아웃 드럼과 흡수탑 사이의 배관 에는 블록밸브를 설치하지 않도록 한다. 다만, 정비․보수 시에 용기 내의 성분을 흡 수탑으로 보내 처리하는 목적으로 설치한 배관에는 블록밸브를 설치할 수 있다.

- 흡수 공정에서 처리하는 유해성분은 주로 부식성 물질이 많으므로 용기의 재질은 부 식에 충분히 견뎌야 한다.

- 드럼 내에 레벨은 일정 수위 이상으로 증가하지 않도록 액면계를 설치하고, 일정 수위 이상일 경우에는 알람이 울리거나, 하부에 설치된 펌프에 의해 별도의 저장시설 또는 처리시설로 이송되는 시스템을 구축하여야 한다. 이를 위해, 액면계와 알람 또는 하 부의 펌프와 연동하여 작동되도록 해야 한다.

- 드럼 하부에 설치된 펌프는 비상전원에 연결되어, 주 전원이 차단되더라도 비상전원에 의해 정상적으로 작동되어야 한다.

- 녹아웃 드럼에는 고점도의 액체가 그 상태로 배수 또는 이송되는 것을 방지하기 위 하여 스팀 코일, 재킷 또는 기타 가열장치를 설치하여야 한다.

- 수분이 함유된 유체의 경우 추운 날씨에 동결될 수 있으므로 이의 방지를 위한 수 단을 고려하여야 한다.

- 모든 화학물질은 외부 열원에 의해 반응성을 가질 수 있으므로 특히 유의하여야 한다.

 

2. 흡수탑

○ 흡수탑은 유해성분이 포함된 폐가스와 흡수액을 접촉시켜 폐가스 중의 유해성분을 흡수 처리하는 설비로서, 접촉 효율을 높이고자 탑 중간에 충진제를 충진 시키거나, 분배기 및 재분 배기를 설치한다. 고려할 사항은 다음과 같음

- 폐가스에 포함된 유해성분의 농도와 처리 후 배출농도를 바탕으로 흡수탑을 설계

- 충진제 상부에 존재하는 분배기가 운전 도중 막히지 않도록 관리하고, 2단 이상의 충 진흥을 둘 경우에는 충진층 내부에서 편류(Channeling)가 발생하지 않도록 충진층 각 단 사이에 재분 배기를 설치

- 편류가 발생하지 않도록 하기 위해 충전물의 크기는 탑 지름의 1/8보다 작아야 하고 탑의 높이는 탑의 지름의 2.5 이상으로 설계한다. 또한 운전은 범람(Flooding)의 40~80% 로 유지

- 폐가스의 유입속도와 흡수액의 공급 속도를 조절하여 범람(Flooding)이나 비말 동반이 발생하지 않도록 함

- 충전물 및 Demistor의 공극은 압력손실이 없도록 충분히 커야 하고 막힘이 없도록 주기적으로 모니터링하고 청소

- 흡수탑 하부에 샘플링 배관과 드레인 밸브를 설치하여 주기적으로 흡수액의 물성 (pH 등)을 파악하고, 일정 값 이상일 경우에는 드레일 밸브를 열어 드레인 시키고, 새로운 흡수액을 공급

- 흡수탑의 흡수액 수위가 폐가스 유입 배관 위치보다 낮게 유지되도록 폐가스 유입 배관 위치 아래에 배출 노즐을 설치하고, 배출 노즐로부터 배관은 페수처리장까지 연결하여 야 한다. 이때, 사이폰 현상이 발생하지 않도록 조치

- 흡수탑 외부에 Sight glass를 곳곳에 설치하여, 실제로 접촉이 잘 되는지를 육안으로 확인할 수 있어야 함

- 점검 및 유지관리가 가능하도록 흡수 설비 상부와 전면에 충분한 공간확보

- 흡수설비 내·외부를 점검하기 위한 작업대, 통행시설, 계단 및 맨홀을 설치

 

3. 흡수액 저장탱크 및 순환펌프

○ 흡수액은 물일 경우에는 흡수탑과 물배관을 연결하여, 탑 내부에서 흡수액이 부족할 경 우에 즉시 흡수액을 탑 하부로 공급하고, 흡수액이 NaOH(20%) 일 경우에는 별도의 저장 탱크에 NaOH 수용액을 저장하되, 부족할 경우 별도의 저장탱크에서 흡수탑으로 흡수 액을 공급한다. 또한, 순환펌프는 흡수액을 흡수탑 하부에서 상부로 순환시키는 기능을 한다. 고려할 사항은 다음과 같음

- 흡수액 저장탱크에는 흡수액이 일정량 이상 유지되도록 관리.

- 흡수탑의 흡수액의 레벨 관리를 위해, 알람을 설치하고 알람이 울릴 경우에는 흡수 액이 자동으로 공급될 수 있도록 알람과 펌프 및 컨트롤 밸브 등과 연동 조치

- 순환펌프는 전원이 차단될 경우에도 계속적으로 작동될 수 있도록 비상전원에 연결되어야 하고, 순환펌프 작동 여부를 조정실에서 확인할 수 있어야 함

- 순환펌프가 작동되지 않을 경우를 대비하여 비상용 순환펌프를 비치하여, 순환펌프 작동 중지 시 비상용 순환펌프가 자동으로 작동될 수 있도록 제어시스템을 구성

- 흡수액의 pH 등의 물성은 지속적으로 관리하여, 흡수 처리 효율이 지속될 수 있도록 조치

- 처리하고자 하는 증기 또는 가스 성분을 구성하는 분자가 극성(Polarity)인지 아니면 무극성(Non -Polarity)인지를 구분하고 극성일 경우에는 물을 사용하여 흡수하고 무 극성일 경우에는 무극성 용매를 사용하여 처리해야 함

* 보통 염화수소, 암모니아, 에탄올 및 메탄올은 극성으로, 물에 잘 녹는 반면에 벤젠, 톨루엔, 메탄 등은 무극성으로 물을 이용한 흡수 처리는 거의 불가능

- 메탄올 증기 성분들을 수조 등을 이용하여 물에 흡수시켜 처리하고자 할 경우에는, 안전밸브를 통해 분출될 때의 고온의 증기가 액화될 때의 필요한 냉각열(잠열 포함)이 공급될 수 있도록 고려해야 함

 

Reference : KOSHA, 폐가스처리설비(스크러버) 화재·폭발 예방 매뉴얼