VOC 소각설비 안전·방호조치(1)

휘발성 유기화합물(이하 “VOC”라 한다.) 등의 처리설비 중 연소 소각법에 의한 처리설비의 안전 및 방호장치에 대해 알아보고자 한다.

 

 

 

VOC 소각설비 안전·방호조치(1)

 

VOC 연소소각설비 개에 대해서는 다음 포스팅 자료 참조

https://sec-9070.tistory.com/1183

VOC 연소소각설비 개요

 

 

VOC 배출 배관

(1) VOC 등을 배출하기 위한 배관(또는 덕트)을 구성할 경우에는 화학물질 상호 간의 반응성을 검토하여야 한다. 이때 서로 반응성이 있을 경우에는 해당물질을 별도의 배관으로 소각설비로 연결하거나 또는 별도의 배기처리시설로 연결하는 등의 방법으로 반응에 의한 문제를 최소화하도록 고려하여야 한다.

(2) 상압저장탱크 등의 설비에 연결되는 VOC 등의 배출 배관(또는 덕트)은 가능한한 포위식 후드 형식으로 설치하는 것이 권장된다. 만약, 플랜지 직결과 같이 밀폐구조로 연결할 경우에는 반드시 처리설비의 운전 및 정지 등에 대비한 상압저장탱크 등의 설비에 대한 과압 및 진공에 대한 조치를 강구하여야 하다.

(3) 소각설비 내부는 인화성 가스 또는 증기가 폭발하한계(Vol %)의 25 % 이하로 유지되도록 희석공기 또는 불활성가스를 주입하는 등의 조치를 하여야 하고, 대기로 배출되는 지점과 저장탱크(또는 장치)와의 사이의 압력손실이 저장탱크(또는 장치)의 설계압력을 초과하지 않도록 조치하여야 한다.

(4) VOC 등을 소각할 경우 위험성이 더 커지거나 더 유해한 물질이 발생할 우려가 있는 경우에는 소각설비로 연결하여서는 아니 된다. 단, 추가적인 배기처리시설을 설치하여 해당물질을 처리하는 경우에는 그러하지 아니하다.  

(5) 배관(또는 덕트) 중 낮은 지점에는 내부에 체류된 물질을 배출하기 위한 드레인(Drain) 밸브를 설치하고, 높은 지점에는 벤트(Vent) 밸브를 설치하여야 한다.

(6) 처리하는 VOC 등의 물질이 배관 등의 내부에 침적할 우려가 있는 경우에는 해당 물질을 제거하기 위한 분리기를 설치하고 청소할 수 있는 구멍을 설치하는 등의 조치를 하여야 한다.

(7) 덕트는 원형, 정사각형 및 직사각형의 것을 사용할 수 있다.

(8) 배관(또는 덕트)은 불연성재료를 사용하고 물리적 손상을 입기 쉬운 경우 적절히 보호되어야 한다.

(9) 소각설비에서 대기로 배출하는 배관(또는 덕트)은 배기가스가 건물 내부로 다시 유입될 수 있는 부분 또는 기타 공기 흡입구 부근으로 연결되지 않아야 한다.

 

 

배기팬(Exhaust fan) 

(1) 배기팬(Exhaust fan)은 처리해야 할 배출량을 만족하는 용량으로 선정하여야 한다.

(2) 소각설비가 상시 가동되어야 하는 경우 배기팬은 복수로 설치하여, 배기팬 가동 정지 시 자동으로 예비 팬이 가동되도록 연동조치하고 운전자가 팬 가동 정지를 알 수 있는 경보설비를 설치한다. 단, 배출되는 VOC 등이 연속적으로 발생되지  않고 배기팬의 가동 정지 시 소각설비의 인입 배관 내의 VOC 등을 비상 배출할 수 있는 장치를 설치한 경우 등에는 배기팬을 1 대만 설치할 수 있다.

(3) 배기팬을 설치할 경우 취급하는 물질에 의한 설비의 부식이 우려되거나 또는 스파크 등의 점화원으로 작용할 우려가 있는 때에는 배기팬의 위치를 소각설비의 출구측에 설치한다. 다만, 아래의 경우에는 배기팬을 소각설비의 입구 측에 설치할 수 있다.

- 부식성물질에 대해 배기팬의 블레이드 및 케이싱을 내식성 재질로 사용할 경우

-  점화가능한 물질에 대해 배기팬의 블레이드 및 케이싱을 스파크 등의 점화원으로 작용할 우려가 없도록 조치한 경우이거나 또는 배관 또는 덕트 내에 유입되는인화성 증기(또는 가스)의 농도가 폭발하한계(Vol %)의 25% 이하로 유지되도록 별도의 조치를 한 경우

(4) 배기팬에 의한 진동의 영향을 감소시키기 위해 배기팬과 소각설비 사이에 신축이음(Expansion joint)을 설치하여야 한다. 단, 진동의 영향을 무시할 수 있는 경우에는그러하지 아니하다.

 

 

비상배출장치

(1) 소각설비 인입부 배관(또는 덕트)에는 다음과 같은 경우를 대비하여 자동으로 VOC 등을 배출할 수 있는 비상배출장치를 설치하여야 한다.

-  유입되는 인화성 가스(또는 증기)가 폭발하한계(Vol%)의 25%를 초과하는경우

-  촉매 소각인 경우 유기물에 의한 촉매의 손상을 방지하기 위해 운전정지 후 가동 등 부득이하게 촉매온도를 승온 하는 경우

-  촉매층 또는 충진재층의 온도가 정상범위를 초과하여 상승하는 경우

-  소각설비 연소실의 온도가 정상운전범위를 초과하여 계속 상승하는 경우

-  배기팬이나 급기 팬의 고장 등으로 화재 또는 폭발이 우려되는 경우

-  기타 공정의 이상으로 화재 또는 폭발이 우려되는 경우

(2) VOC 등의 물질이 지속적으로 공급되는 설비의 경우에는 비상배출장치의 후단에 흡착탑과 같은 배기처리시설을 설치하여 해당물질을 처리하여야 한다. 다만, 배기처리시설의 설치가 기술적으로 곤란하거나 다른 위험을 초래할 우려가 있는 때에는 안전지역으로 배출할 수 있다.

 

 

파열판 등의 압력방출장치

(1) 소각설비 및 배관(또는 덕트)에서 폭발이 발생할 때를 대비한 완화대책으로 다음과 같은 위치에 파열판 등의 압력방출장치를 설치하여야 한다.

-  소각설비의 VOC 인입배관

-  소각설비 인입 배관의 비상배출배관과 흡착탑 등의 배기처리장치 사이

-  비정상 조건에서 가스농도가 높아 폭발의 우려가 있는 배관 등

(2) 파열판 등의 압력방출장치 전․후단에 차단밸브 설치를 금지하고, 압력방출장치의 후단 배관은 안전한 지역으로 연장하여야 한다.

(3) 파열판 등의 압력방출장치의 설정압력과 크기는 보호하고자 하는 설비의 설계압력과 배출해야 하는 양을 고려하여 안전보건규칙 제261조(안전밸브 등의 설치) 내지 제267조(배출물질의 처리)까지의 규정과 KOSHA GUIDE D – 63, “안전밸브 설계 및 설치 등에 관한 기술지침”, KOSHA GUIDE D – 50, “파열판의 크기 산정 및 설치 등에 관한 기술지침”, KOSHA GUIDE D – 1, “미압 배관에서의 폭연폭발구설치에 관한 기술지침” 등을 참조하여 설정한다.

 

 

폭발방산구

(1) 인화성 액체, 증기 또는 가스를 포함하는 소각설비의 연소실에는 폭발방산구(Explosion-relief vent)를 설치해야 하고, 폭발방산구의 위치는 작동 시 다른 위험을 일으키지 않는 곳이어야 한다. 다만 다음의 경우에는 폭발방산구를 설치하지 아니할 수 있다.

-  간접 가열방식에서 VOC 등의 유입량 및 보조연료의 양이 어떠한 경우도 연소하한값의 25 %를 초과하지 않는 RTO, RCO 및 CTO 설비

-  내열을 위해 내화재 또는 단열재를 지지하는 철골빔과 보강지주로 보강된 4.8 mm이상의 강판으로 동체 구조를 갖는 가열로

-  진공으로 운전하는 용해로

-  직화식 열소각로

-  최소산소농도(MOC) 이하로 운전하는 가열로

-  직화연소실 내의 인화성 물질의 농도를 흡입식 가스감지기로 측정하고, LEL의 10% 이상이 검출되면 운전을 정지토록 연동시킨 소각설비. 이때 흡입식 가스감지기의 센서는 연소실에 위치하고, 제조자가 권장하는 교정기간을 권장하나, 최소 1회/년 이상이어야 한다.

(2) 폭발방산구의 크기는 연소실 내용적 1 m 3 당 0.22 m 2(15 ft3 당 1 ft2)의 비율 이상이 되도록 설치하거나, KOSHA GUIDE D – 1, “미압 배관에서의 폭연폭발구 설치에 관한 기술지침”에 따라 설치하여야 한다.

(3) 폭발방산구의 작동압력은 소각설비의 설계압력을 초과하지 않는 압력에서 작동해야 한다.

 

Reference : KOSHA GUIDE P - 66 - 2021 연소 소각법에 의한 휘발성 유기화합물(VOC) 처리설비의 기술지침