과압안전장치 고압가스 분출량

과압안전장치 정격용량 선정을 위해 해당 시설의 소요분출량을 계산하여야 하는데 금번 고압가스에 대한 경우 분출량을 계산하는 방법을 알아 보고자 한다.

 

 

 

과압안전장치 고압가스 분출량

 

안전밸브나 파열판에서 필요 분출량은 다음의 1.부터 4.까지의 기준에 따라 구한값(1.이나 2.에 따라 구한 양이 해당 설비 내의 고압가스양을 초과하는 경우에는 해당설비 내의 고압가스 양) 이상으로 한다. 

 

1. 액화가스의 고압가스 설비 등이 외부화재에 노출되어 분출되는 경우(3.에서 정한 경우를 제외한다)

 

압력용기 등의 하부지면에 배수구 및 소화설비가 있는 경우	압력용기 등의 하부지면에 배수구 및 소화설비가 없는 경우

여기에서

W : 시간당 필요분출량(㎏/h)

A : 내부 액화가스가 접촉하고 있는 압력용기 등의 면적(㎡)으로 화재시 지면으로 부터 수직높이 7.6m까지 내부 액화가스가 접촉한 면적을 계산한다.

L : 분출량 결정압력에 있어서의 액화가스 증발잠열(㎉l/kg)

 

 

F : 환경계수로서 압력용기 등에 다음 기준에 적합한 단열재를 사용하는 경우에는 다음 <표> 또는 다음 식에 따른다. 

① 단열재는 외부 온도 900℃에 2시간 동안 견딜 수 있는 것

② 단열재는 화재 발생 시 당해 시설에서 보유하고 있는 소화전·소방펌프 등의 수압에 견딜 수 있도록 시공된 것.

   * 스테인리스 스틸 자켓과 밴딩으로 마감한 경우 소방호수의 수압에 견딜 수 있는 것으로 본다.

 

<표> 환경계수

여기에서

t : 단열두께(m)

κ: Tf와 904 ℃의 평균 온도로 계산된 열전도도(㎉·m/㎡h℃).

  다만, 암면과 칼슘실리게이트(calcium silicate)의 경우에는 다음 식으로 산정할 수 있다. κ=0.03+(2×10 -4 Tf)

Tf : 유체온도(℃)

 

 

2. 압축가스의 고압가스설비 등(3.에서 정한 경우를 제외한다)

 

W = 0.28Vγd^2

여기에서

W : 시간당 소요분출량(㎏/h)

V : 도입관내의 압축가스유속(m/sec)

γ: 안전장치의 입구측에서의 가스밀도(㎏/㎥)

d : 도입관의 내경(㎝)

 

3. 펌프나 압축기에서는 시간당의 토출량(㎏/h)을 시간당의 소요 분출량으로 한다.

 

 

4. 고압가스설비 내의 기체 및 증기가 외부화재에 노출되어 분출되는 경우

 

여기에서

W : 필요 분출량(㎏/h)

A : 용기의 노출표면적(㎡ )

P1 : 분출량 결정압력(절대압력으로 설정압력과 초과압력의 합을 말한다)(㎪a)

M : 기체 또는 증기의 분자량

Tw : 용기표면온도(탄소강의 최대용기표면온도를 865 K 로 권장되며, 그외의 합금강의 경우 좀 더 높은 온도를 권장), (K)

T1 : 분출시 온도로서 다음 식에 의해 계산된 값으로 한다.

 

여기에서

Pn : 정상운전압력[㎪(a)]

Tn : 정상운전온도(K)

 

Reference : KGS FU211 2017 특정고압가스 사용의 시설ㆍ기술ㆍ검사 기준