과압안전장치 설계•설치•관리 기준

화학물질 설비 중 다음의 어느 하나에 해당하는 설비에는 그 화학물질 설비 안의 압력이 상용의 압력을 초과하는 경우 즉시 상용의 압력 이하로 되돌릴 수 있도록 하기 위하여 다음 기준에 따라 안전밸브 또는 파열판(이하 "안전밸브등"이라 한다)이나 이에 상응하는 방호장치를 설치한다.

 

 

 

과압안전장치 설계•설치•관리 기준

1. 과압안전장치 설치

1-1 과압안전장치 선정

화학물질 설비 등에서의 압력 상승 특성에 따라 다음 기준과 같이 과압 안전장치를 선정한다.

(1) 기체 및 증기의 압력상승을 방지하기 위하여 설치하는 안전밸브

(2) 급격한 압력상승, 급성독성물질(규칙 별표3에 따른 급성독성물질의 4개의 구분 중 구분 1 내지 3에 해당하는 것)의 누출, 유체의 부식성 또는 반응 생성물의 성상 등에 따라 안전밸브를 설치하는 것이 부적당한 경우에 설치하는 파열판

(3) 펌프 및 배관에서 액체의 압력상승을 방지하기 위하여 설치하는 릴리프 밸브 또는 안전밸브

(4) (1)부터 (3)까지의 안전장치와 병행 설치할 수 있는 자동압력제어장치(유해화학물질설비 등의 내압이 상용의 압력을 초과한 경우 그 유해화학물질 설비 등으로의 화학물질 유입량을 감소시키는 방법 등에 따라 그 유해화학물질 설비 등 안의 압력을 자동적으로 제어하는 장치)

 

 

1-2 과압안전장치 설치 대상(위치)

과압 안전장치는 화학물질 설비 중 압력이 최고 허용 압력 또는 설계압력을 초과할 우려가 있는 다음의 구역마다 설치한다.

(1) 내ㆍ외부 요인으로 압력 상승이 설계압력을 초과할 우려가 있는 압력용기 등

(2) 토출 측의 막힘으로 인한 압력 상승이 설계압력을 초과할 우려가 있는 압축기(다단 압축기의 경우에는 각 단) 또는 펌프의 출구측

(3) 배관 안의 액체가 2개 이상의 밸브로 차단되어 외부열원으로 인한 액체의 열팽창으로 파열이 우려되는 배관

(4) (1)부터 (3)까지 이외에 압력조절 실패,, 이상반응, 밸브의 막힘 등으로 인한 압력 상승이 설계압력을 초과할 우려가 있는 화학물질 설비 또는 배관 등

(5) 압축기에는 그 최종단에, 그 밖의 화학물질 설비에는 압력이 상용 압력을 초과한 경우에 그 압력을 직접 받는 부분마다.

 

* 산안법에서는 다음과 같이 되어 있다.

산업안전보건 기준에 관한 규칙 제261조(안전밸브 등의 설치) 

(1) 압력용기(안지름이 150 ㎜ 이하인 압력용기는 제외하며, 압력용기 중 관형 열교환기의 경우에는 관의 파열로 인하여 상승한 압력이 압력용기의 최고 사용압력을 초과할 우려가 있는 경우만 해당)

(2) 정변위 압축기

(3) 정변위 펌프(토출측에 차단밸브가 설치된 것만 해당)

(4) 배관(2개 이상의 밸브에 의하여 차단되어 대기온도에서 액체의 열팽창에 의하여 파열될 우려가 있는 것으로 한정)

(5) 그 밖의 제조ㆍ사용 설비 및 그 부속설비로서 해당 설비의 최고 사용압력을 초과할 우려가 있는 것

 

 

1-3 과압 안전장치 구조 및 재질

과압 안전장치의 구조 및 재질은 그 과압안전장치가 설치되는 화학물질설비등의 안에 있는 유해화학물질의 압력 및 온도에 견딜 수 있고, 그 화학물질에 내식성이 있는 것으로 한다.

 

1-4 과압안전장치 분출 면적

 

본 내용은 내용이 복잡하여 별도로 설명할 필요가 있다.

 

▶ 따라서 추후 포스팅한 다음 링크 자료를 참조.

 

https://sec-9070.tistory.com/186

과압안전장치 분출 면적 계산

 

 

 

1-5 과압 안전장치 축적 압력

 

안전밸브ㆍ파열판 또는 릴리프 밸브(이하 1-5에서 “안전밸브”라 한다)의 축적 압력은 다음 기준에 적합한 것으로 한다. 이 경우 안전밸브의 축적 압력ㆍ설정압력 및 초과 압력의 보기는 표 1-5와 같다.

 

(1) 분출 원인이 화재가 아닌 경우

(1-1) 안전밸브를 1개 설치한 경우의 안전밸브의 축적 압력은 최고허용압력(MAWP : Maxim Allowable Working Pressure. 이하 같다)의 110% 이하로 한다.

(1-2) 안전밸브를 2개 이상 설치한 경우의 안전밸브의 축적 압력은 최고 허용 압력의116% 이하로 한다.

 

(2) 분출 원인이 화재인 경우

안전밸브의 축적 압력은 안전밸브의 수량에 관계없이 최고 허용 압력의121% 이하로 한다.

 

표 1-5 안전밸브의 축적 압력ㆍ설정압력 및 초과 압력

원 인		안전밸브 1개 설치			안전밸브 2개 이상 설치
		최대설정압력	최대축적압력	초과 압력	최대설정압력	최대축적압력	초과 압력
화재 시가 아닌 경우	첫 번째 밸브	100%	110%	10%	100%	116%	16%
	추가된 밸브	-	-	-	105%	116%	11%
화재 시인 경우	첫 번째 밸브	100%	121%	21%	100%	121%	21%
	추가된 밸브	-	-	-	105%	121%	16%
	나머지 밸브	-	-	-	110%	121%	11%
[비고] 모든 수치는 최대허용압력의 %임

 

1-6 과압 안전장치 분출량

안전밸브나 파열판에서 필요 분출량은1-6-1부터 1-6-4의 기준에 따라 구한 값이나 1-6-1이나 1-6-2에 따라 구한 양이 해당 설비 내의 화학물질량을 초과하는 경우에는 해당 설비내의 화학물 질량)) 이상으로 한다.

 

1-6-1 액상 화학물질 및 액화 상태 기체 화학물질의 화학물질 설비 등이 외부 화재에 노출되어 분출되는 경우1-6-3에서 정한 경우를 제외한다.

(1) 압력용기 등의 하부 지면에 배수구 및 소화설비가 있는 경우

(2) 압력용기 등의 하부지면에 배수구 및 소화설비가 없는 경우

 

식(2.30) 및 식(2.31)식에서

W : 시간당 필요 분출량(㎏/h)(㎏/h)

A : 내부 액상 화학물질 및 액화 상태 기체 화학물질이 접촉하고 있는 압력용기 등의 면적(m2)으로 화재 시 지면으로부터 수직높이 7.6m까지 내부 액상화학물질 및 액화상태기체화학물질이 접촉한 면적을 계산한다.

F : 환경 계수로서 압력용기 등에 다음 기준에 적합한 단열재를 사용하는 경우에는 표 1-6 또는 식(2.32)에 따른다.

① 단열재는 외부 온도 900℃에 2시간 동안 견딜 수 있는 것

② 단열재는 화재 발생 시 당해 시설에서 보유하고 있는 소화전ㆍ소방펌프 등의 수압에 견딜 수 있도록 시공된 것. 스테인리스강 재킷과 밴딩으로 마감한 경우 소방호스의 수압에 견딜 수 있는 것으로 본다.

L : 분출량 결정 압력에서 액상 화학물질 및 액화 상태 기체 화학물질 증발 잠열(㎉/㎏)(㎉/㎏)

여기에서

κ : Tf와 904℃의 평균온도로 계산된 열전도도(㎉ㆍm/㎡ㆍhㆍ℃). 다만, 암면과 칼슘 실리 게이트(calcium silicate)의 경우에는 다음 식으로 산정할 수 있다.

식(2.23) 및 식(2.33)에서

Tf : 유체온도(℃)

t : 단열두께(m)

F : 표 1-6에 따른 환경 계수

 

표 1-6 환경계수

 

 

1-6-2 압축상태 기체 화학물질의 화학물질설비등(1-6-3에서 정한 경우를 제외한다)

여기에서

W : 시간당 소요 분출량(㎏/h)(㎏/h)

V : 도입관 안의 압축상태 기체 화학물질 유속(m/s)(m/s)

γ: 안전장치의 입구 측에서의 화학물질 밀도(㎏/㎥)(㎏/㎥)

d : 도입관의 내경(㎝)

 

 

1-6-3 펌프 또는 압축기는 시간당의 토출량(㎏/h)을 시간당의 소요 분출량으로 한다.

 

1-6-4 화학물질 설비 안의 기체 및 증기가 외부 화재에 노출되어 분출되는 경우

여기에서

W : 필요 분출량(㎏/h)

A : 용기의 노출 표면적(㎡)(㎡)

P1 : 분출량 결정압력(절대압력으로 설정압력과 초과 압력의 합을 말한다)[㎪(a)]

M : 기체 또는 증기의 분자량

Tw : 용기표면온도(탄소강의 최대 용기 표면온도를865K로 권장되며, 그 외의 합금강의 경우 좀 더 높은 온도를 권장)(K)

T1 : 분출 시 온도로서 다음 식에 따라 계산된 값으로 한다.

여기에서

Pn : 정상운전압력[㎪(a)]

Tn : 정상운전온도(K)

 

 

1-7 과압 안전장치 작동압력

 

1-7-1 화학물질 설비에 부착하는 과압 안전장치는 압력이 상용 압력을 초과한 경우에 그 압력을 직접 받는 부분마다 각각 1-5에서 정한 압력 이하에서 작동되는 것으로 한다.

 

1-7-2 액상 화학물질 및 액화 상태 기체 화학물질의 화학물질 설비 등에 부착되어 있는 스프링식 안전밸브는 상용의 온도에서 그 화학물질설비 등 안의 액상화학물질 및 액화상태기체화학물질의 상용의 체적이 그 화학물질설비 등 안의 내용적의 98%까지 팽창하게 되는 온도에 대응하는 그 화학물질설비 등 안의 압력에서 작동하는 것으로 한다.

 

1-8 과압 안전장치 방출관 설치

1에 따라 설치한 과압안전장치 중 안전밸브 또는 파열판에는 화학물질 방출관을 설치한다. 이 경우 화학물질 방출관의 방출구는 빗물 등이 고이지 않는 구조로 하고 위치는 다음 기준에 따른다.

 

1-8-1 가연성 화학물질의 저장탱크에 설치하는 경우에는 지상으로부터 5m 이상의 높이 또는 저장탱크의 정상부로부터 2m의 높이 중 높은 위치로서 주위에 화기 등이 없는 안전한 위치에 설치한다.

 

1-8-2 가연성화학물질 외의 유해화학물질의 설비에 설치하는 것은 그 유해화학물질의 폐기ㆍ처리를 위한 설비 안에 설치한다.

 

1-9 국제공인기준 적용 특례

안전밸브나 파열판의 분출량 결정 및 설치는 API, ASME, ISO 공인기준을 적용한 경우와 그밖에 환경부장관과 한국환경공단이 협의하여 인정하는 국제적인 공인기준을 적용한 경우에는 1-1부터 1-8까지에도 불구하고 적합한 것으로 본다.

 

2. 과압 안전장치 설치 및 유지관리 기준

 

(1) 1에 따라 설치된 안전밸브에 대해서는 다음 각 호의 구분에 따른 검사주기마다 국가 교정기관에서 교정을 받은 압력계를 이용하여 설정압력에서 안전밸브가 적정하게 작동하는지를 검사한 후 납으로 봉인하여 사용하여야 한다. 다만, 공기나 질소 취급용기 등에 설치된 안전밸브 중 안전밸브 자체에 부착된 레버 또는 고리를 통하여 수시로 안전밸브가 적정하게 작동하는지를 확인할 수 있는 경우에는 검사하지 아니할 수 있고 납으로 봉인하지 아니할 수 있다.

(1-1) 화학공정 유체와 안전밸브의 디스크 또는 시트가 직접 접촉될 수 있도록 설치된 경우: 매년 1회 이상

(1-2) 안전밸브 전단에 파열판이 설치된 경우: 2년마다 1회 이상

(1-3) 산업안전보건법에 따른 공정안전보고서 제출 대상으로서 고용노동부장관이 실시하는 공정안전보고서 이행상태 평가결과가 우수한 사업장의 안전밸브의 경우: 4년마다 1회 이상

(2) 사업주는 제3항에 따라 납으로 봉인된 안전밸브를 해체하거나 조정할 수 없도록 조치하여야 한다.

 

 

source : 화학물질안전원지침 제2019-1호(유해화학물질 소량 취급시설의 설치·정기·수시검사의 방법 등에 관한 세부지침)