고압가스 관련 과압안전장치

고압가스저장시설에는 그 고압가스설비내의 압력이 상용의 압력을 초과하는 경우 즉시 상용의 압력 이하로 되돌릴 수 있도록 하기 위하여 다음 기준에 따라 과압안전장치를 설치한다.

 

 

 

고압가스 관련 과압안전장치 

 

 

고압가스저장시설에는 그 고압가스설비내의 압력이 상용의 압력을 초과하는 경우 즉시 상용의 압력 이하로 되돌릴 수 있도록 하기 위하여 다음 기준에 따라 과압안전장치를 설치한다.

 

1. 과압안전장치 선정

가스설비 등에서의 압력상승 특성에 따라 다음 기준에 따라 과압안전장치를 선정한다.

(1) 기체 및 증기의 압력상승을 방지하기 위해 설치하는 안전밸브

(2) 급격한 압력상승, 독성가스의 누출, 유체의 부식성 또는 반응생성물의 성상 등에 따라 안전밸브를 설치하는 것이 부적당한 경우에 설치하는 파열판

(3) 펌프 및 배관에서 액체의 압력상승을 방지하기 위해 설치하는 릴리프밸브 또는 안전밸브

(4) (1)부터 (3)까지의 안전장치와 병행 설치할 수 있는 자동압력제어장치(고압가스설비 등의 내압이 상용의 압력을 초과한 경우 그 고압가스설비 등으로의 가스유입량을 감소시키는 방법 등에 의해 그 고압가스설비 등 내의 압력을 자동적으로 제어하는 장치)

 

 

2. 과압안전장치 설치위치 

과압안전장치는 고압가스설비중 압력이 최고허용압력 또는 설계압력을 초과할 우려가 있는 다음의 구역마다 설치한다.

(1) 내·외부 요인으로 인한 압력상승이 설계압력을 초과할 우려가 있는 압력용기 등

(2) 토출측의 막힘으로 인한 압력상승이 설계압력을 초과할 우려가 있는 압축기(다단압축기의 경우에는 각 단) 또는 펌프의 출구측

(3) 배관 내의 액체가 2개 이상의 밸브에 의해 차단되어 외부열원으로 인한 액체의 열팽창으로 파열이 우려되는 배관

(4) (1)부터 (3)까지외에 압력조절실패, 이상반응, 밸브의 막힘 등으로 인한 압력상승이 설계압력을 초과 할 우려가 있는 고압가스설비 또는 배관등 

(5) 압축기에는그최종단에, 그밖의 고압가스설비에는 압력이 상용압력을 초과한 경우에 그 압력을 직접 받는 부분마다.

 

3. 과압안전장치 구조 및 재질

과압안전장치의 구조 및 재질은 그 과압안전장치가 설치되는 가스설비 등의 내에 있는 고압가스의 압력 및 온도에 견딜 수 있고, 그 고압가스에 내식성이 있는 것으로 한다.

 

 

4. 과압안전장치 분출면적

안전밸브, 파열판 또는 릴리프밸브의 분출면적 또는 유출면적은 기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

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

과압안전장치 분출 면적 계산

 

5. 과압안전장치 축적압력

안전밸브, 파열판 또는 릴리프밸브의 축적압력은 기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

https://sec-9070.tistory.com/58

과압안전장치 설계•설치•관리 기준

 

 

6. 과압안전장치 분출량

안전밸브나 파열판에서 필요분출량은 다음의 6.1부터 6.4까지에 따라 구한값(6.1이나 .6.2에 따라 구한 양이 해당 설비내의 고압가스양을 초과하는 경우에는 해당 설비내의 고압가스양) 이상으로 한다.

 

6.1 액화가스의 고압가스설비 등이 외부화재에 노출되어 분출되는 경우(.6.3에서 정한 경우를 제외한다)

 

외부 화재에 대한 소요 분출량 산정에 대해서는 기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

https://sec-9070.tistory.com/233

안전밸브 등의 배출용량 산정 기준

 

6.2 압축가스의 고압가스설비등(6.3에서 정한 경우를 제외한다)

 

W = 0.28Vγd^2

여기에서

W : 시간당 소요분출량(㎏/h)

V : 도입관내의 압축가스유속(m/sec)

γ: 안전장치의 입구측에서의 가스밀도(㎏/㎥)

d : 도입관의 내경(㎝)

 

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

 

6.4 고압가스설비 내의 기체 및 증기가 외부화재에 노출되어 분출되는 경우

 

 

여기에서

W : 필요 분출량(㎏/h)

A : 용기의 노출표면적(m2)

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

M : 기체나 증기의 분자량

Tw : 용기표면온도(탄소강의 최대용기 표면온도를 865 K로 권장되며, 그 외의 합금강의 경우 좀 더 높은 온도를 권장), K

T1 : 분출시 온도로서 다음 식에 의해 계산된 값으로 한다.

 

여기에서

Pn : 정상운전압력[㎪(a)]

Tn : 정상운전온도(K)

 

 

7. 과압안전장치 작동압력

7.1 고압가스설비에 부착하는 과압안전장치는 압력이 상용압력을 초과한 경우에 그 압력을 직접 받는 부분마다 각각 5.에서 정한 압력 이하에서 작동되는 것으로 한다.

7.2 액화가스의 고압가스설비등에 부착되어 있는 스프링식 안전밸브는 상용의 온도에서 그 고압가스설비등 내의 액화가스의 상용의 체적이 그 고압가스설비등 내의 내용적의 98%까지 팽창하게 되는 온도에 대응하는 그 고압가스설비등 내의 압력에서 작동하는 것으로 한다.

 

8. 과압안전장치 방출관 설치

1.에 따라 설치한 과압안전장치중 안전밸브 또는 파열판에는 가스방출관을 설치한다.

이 경우 가스방출관의 방출구는 빗물 등이 고이지 않는 구조로 하고, 그 위치는 다음 기준에 따른다. 

(1) 가연성가스의 저장탱크에 설치하는 경우에는 지상으로부터 5m 이상의 높이 또는 저장탱크의 정상부로 부터 2m의 높이 중 높은 위치로서 주위에 화기 등이 없는 안전한 위치에 설치한다.

(2) 독성가스의 설비에 설치하는 것은 그 독성가스의 중화를 위한 설비 안에 설치한다. 다만, 중화조치가 불가능한 독성가스의 경우에는 그러하지 아니하다.

(3) 가연성가스 및 독성가스외의 고압가스설비에 설치하는 것은 인근의 건축물 또는 시설물의 높이 이상의 높이로서 주위에 화기 등이 없는 안전한 위치에 설치한다. 다만, 옥외에 설치된 산소 및 불활성가스의 경우에는 그러하지 아니하다

 

9. 국제공인기준적용 특례

안전밸브 또는 파열판의 분출량결정 및 설치는 API, ASME, ISO 공인기준을 적용한 경우와 그 밖에 산업통상자원부장관과 한국가스안전공사가 협의하여 인정하는 국제적인 공인기준을 적용한 경우에는 1. 내지 8.에도 불구하고 적합한 것으로 본다.

 

Reference : KGS FU111 2017 고압가스 저장의 시설ㆍ기술ㆍ검사ㆍ안전성평가 기준