건조설비의 구조 등

건조설비로 인하여 발생되는 화재․폭발 등의 재해예방을 위해 산업안전보건기준에 관한 규칙에서 다음과 같이 규정하고 있다.

 

 

 

건조설비의 구조 등

 

건조설비란?

- 산업안전보건기준에 관한 규칙 제280조(위험물 건조설비를 설치하는 건축물의 구조)

건조설비는 어떤 물체를 가열하여 건조하는 설비를 말하며, 산업안전보건법에서 말하는 건조설비는 다음과같다.

• 위험물 또는 위험물이 발생하는 물질을 가열·건조하는 경우 내용적이 1m³ 이상인 건조설비

• 위험물이 아닌 물질을 가열·건조하는 경우로서 다음에 해당하는 설비

- 고체 또는 액체연료의 최대사용량이 10kg/hr 이상

- 기체연료의 최대사용량이 1m³/hr 이상

- 전기사용 정격용량이 10KW 이상

 

 

건조설비 종류 및 구조

"연소실"이라 함은 기체연료 또는 액체연료 등을 점화․연소시켜 열을 발생시키는 공간을 말한다.

"건조실"이라 함은 피건조물이 건조되는 공간을 말한다.

"덕트(Duct)"라 함은 연료의 연소에 필요한 공기를 공급하거나 연소가스 또는 피 건조물의 건조시 발생하는 가스․증기 또는 분진 등을 배출하기 위한 도관을 말한다.

"댐퍼 (Damper)"라 함은 덕트 내에 설치되어 연소용 공기, 연소가스 또는 건조 시 발생되는 가스․증기․분진 등이 함유된 유체 흐름의 양을 조절하기 위한 장치를 말한다.

"간접가열식 건조설비"라 함은 연료의 연소가스가 건조실 내부로 들어 가지 않고 복사 또는 열교환 등 간접방식으로 건조하는 건조설비를 말한다.

"연소식 건조설비"라 함은 연료의 연소가스가 건조실내부를 통하여 피건조물 과 직접 접촉하게 되는 건조설비를 말한다.

"폭발구"라 함은 건조실 내부 압력 상승시 내부 압력을 외부로 안전하게 분 출시키기 위하여 설치하는 문, 창문 또는 판넬 등을 말한다

 

<그림 1> 통기류식 상자형 건조기

 

<그림 2> 병행류식 상자형 건조기

 

 

안전대책

- 산업안전보건기준에 관한 규칙 제281조(건조설비의 구조)

• 건조설비의 바깥 면은 불연성 재료로 제작

• 건조설비(유기과산화물을 가열 건조하는 것은 제외한다)의 내면과 내부의 선반이나 틀은 불연성 재료로 제작

• 위험물 건조설비의 측벽이나 바닥은 견고한 구조로 설치

• 위험물 건조설비는 그 상부를 가벼운 재료로 만들고 주위상황을 고려하여 폭발구를 설치

• 위험물 건조설비는 건조하는 경우에 발생하는 가스·증기 또는 분진을 안전한 장소로 배출시킬 수 있는 구조로 설치

• 액체연료 또는 인화성 가스를 열원의 연료로 사용하는 건조설비는 점화하는 경우 폭발이나 화재를 예방하기 위하여 연소실이나 그 밖에 점화하는 부분을 환기시킬 수 있는 구조로 설치

• 청소하기 쉬운 구조로 건조설비 내부를 구성

• 건조설비의 감시창·출입구 및 배기구 등과 같은 개구부는 발화 시에 불이 다른 곳으로 번지지 않는 위치에 설치하고 필요한 경우에는 즉시 밀폐할 수 있도록 조치

• 건조설비는 내부의 온도가 국부적으로 상승하지 않는 구조로 설치

• 위험물 건조설비의 열원으로서 직화를 사용하지 않음

• 위험물 건조설비가 아닌 건조설비의 열원으로서 직화를 사용하는 경우 불꽃 등에 의한 화재를 예방하기 위하여 덮개를 설치하거나 격벽을 설치

• 근로자 안전화 등 개인보호구 지급, 착용관리

• 주기적인 스트레칭 실시 등 근골격계질환 예방활동 시행

 

 

압력방출장치(폭발 방산구 등) 설치

• 위험물 건조설비는 설비내부에서 폭발, 발화 등이 발생하는 경우 이 폭발압력으로 설비가 파손되어 주변의 작업자에게 위해를 주지 않해야 한다. 따라서 설비의 측면이나 바닥은 폭발압력에 견딜 수 있도록 견고한 구조와 상부 또는 측면에 폭발구(일명 파열판, 방산구, 방산판넬, 폭연방출구 등)를 설치한다.

• 건조설비를 설계압력이 2.0 bar인 압력용기로 설계제작하고, 방호장치를 파열판으로 설치한다. 압력용기의 파열판 용량계산 방법을 적용할 수 있다. 그러나 건조설비의 설치비용이 많이 든다. 파열판의 설치비용이 비싸 가벼운 지붕이나 판넬을 설치하는 방법 등을 택하는 경우가 많다.

• 방산구 용량을 계산하는 방법은 폭발방산구가 작동하였을 때 건조설비의 구조가 변형되지 않고 재사용이 가능하도록 해야 한다. 따라서 설계압력의 1.5배 이하에서 작동하도록 하는 방법과 변형은 허용하되 파열을 막는 방법이 있어 최종적으로는 사용자가 결정한다.

계산결과는 각각의 방법과 적용하는 계수에 따라 달라질 수 있다. 특히 계산할 때 적용하는 계수는 실제 운전하는 조건의 시료를 채취해서 분석결과를 적용하는 것이 가장 이상적이다. 하지만, 건조설비 사용자, 방산구 제조자, 건조설비 제조자가 상호 협의해 결정하여야 한다.

하지만, 약식으로 폭발구의 최소 면적은 건조설비의 내부 부피 6.1 ㎥ 당 1 ㎡가 되도록 한다. 폭발구의 작동압력은 건조설비의 기계적인 강도를 고려해서 압력 0.48 ~ 0.96 kPa(0.0048 ~ 0.0096 kg/cm²)로 하거나 파열판 제조자가 권장하는 방법으로 건조설비와 파열판의 면적을 계산한다. 

 

 

버너의 안전대책

• 건조기 버너는 운전 중에 실화가 되었을 경우 연료가 계속 주입되면 증기폭발의 위험이 있다. 그러므로 화염감지기(Flame detector)를 설치하고 실화시 운전을 정지토록 연동한다.

건조기 버너의 불꽃은 화염감지기(불꽃감지기, Flame detector, Flame eye or Flame sensor)에 의해 감시된다. 버너 불꽃이 꺼질 경우 즉시 감지하여 버너가 정지되도록 연동해야 하지만, 연소실 내의 정상 운전온도가 760 ℃ 이상인 경우 화염감지기와 버너가 연동되지 않아도 된다. 그렇지만, 연소실 내의 온도가 760 ℃미만으로 떨어지는 경우 화염감지기가 버너와 상상 연동되어야 한다.

화염감지기는 연소 시 발생하는 검댕에 오염되어 감지기능 저하되면서 실화로 인식되어 연료공급 차단 등으로 운전이 자동으로 정지되는 것을 방지토록 한다. 그렇기 위해서 온도계와 화염감지기를 연동시켜 760 ℃ 이상에는 화염감지기와 버너가 연동되지 않고도 운전이 가능하다.

모든 연료는 760 ℃ 이상에서는 노출되면 자동으로 점화되어 연소가 가능하므로 화염감지기와 연동되지 않고도 운전이 가능한 것이다. 정유공장에서 많이 사용하는 직화식 가열로, 보일러 등은 아직도 값이 싼 중질유를 사용해서 운전초기에는 화염감지기와 연동하다. 로 내의 온도가 760 °C 이상 상승하면 연동기능을 해제하고 운전하는 경우도 있다.

• 연소실에는 각 버너 마다 연료의 연소상태를 확인할 수 있도록 관찰 (Peep hole) 등을 설치한다. 건조실의 출입문은 건조실 내부에서도 열 수 있고, 연소실은 충분한 환기가 되는 구조이어야 한다. 연료의 자연발화온도 이하의 온도에서 사용하는 연소실 및 자주 점화하는 메인 버너에는 점화용 버너를 설치하여야 한다.

• 점화용 버너는 메인 버너에 점화하였을 때 그 메인 버너의 연소용 공기 흐름 등으로 화염이 꺼지지 않는 구조이어야 한다. 점화용 버너는 연소상태를 육안으로 확인되는 곳에 설치한다. 오일 버너는 필요에 따라 연소 정지 후 남은 연료를 회수할 수 있는 구조이어야 한다. 여러 개의 메인버너를 설치한 경우는 메인 버너마다 점화장치와 화염감지기(Flame detector)를 설치한다.

 

 

덕트 및 방화댐퍼 설계

• 안전한 장소에 배출할 수 있는 구조는 배기용 덕트를 설계하여 작업장 밖의 대기 중으로 확산이 가능한 구조나 흡수장치, 제진장치를 설치하여 안전하게 처리할 수 있는 구조를 말한다.

• 건조설비는 가능한 건물 벽체 근처에 설치해 폭발구가 작동시 건조설비 내부의 분진이나 증기를 안전한 곳으로 배출시키는 덕트 등의 길이를 가능한 직선으로, 짧게 설치한다. 또한, 폭발구 주위에는 배관이나 제어반 등을 설치해서는 안 되며, 시설물의 설치 등으로 폭발구의 유효면적이 감소되거나, 굴곡되지 않도록 한다.

• 다른 곳으로 화재가 전파되지 않도록 필요시 화재가 다른 곳으로 전파되기전에 신속히 화재를 차단할 수 있는 방화댐퍼 등을 설치하여야 한다.

건조물이 과열되는 경우는 유량을 조절하는 배기댐퍼가 닫히거나 가열기의 급기댐퍼가 닫혀 고온의 기체가 건조물에 접촉되는 경우가 있다. 그러므로 최소한의 개구부가 유지되도록 수동 또는 자동댐퍼를 설치해야 한다. 또는 급배기 송풍기가 작동하지 않으면 가열장치의 연료, 전기 등의 열원을 차단하도록 연동한다.

• 덕트는 운전온도에 적합한 내열성 및 불연성 재료로써 배기가스가 외부로 누출되지 않도록 제작되어야 한다. 외부표면 온도가 70 ℃를 초과하는 경우는 덕트 접촉으로 인한 화상을 방지할 수 있도록 단열 등의 조치를 한다. 다만, 작업장소에서 약 2.3 m 이상 설치되어 작업자가 접촉할 우려가 없는 부위는 제외가 가능하다.

배기덕트 배출구는 건조실의 출입문, 창문 또는 공기흡입구 등과 충분히 이격된 장소에 설치하여 건조할 때 발생하는 배기가스가 건조실 및 실내작업장 내부로 다시 들어오지 않도록 지붕으로부터 1.2 m 이상 높게 설치하고, 배기덕트의 배출가스에 분진 등이 포함되어 있는 경우는 정기적으로 덕트 내의 분진을 제거할 수 있도록 청소구(Clean door)를 설치한다.

 

 

환기(배기설비 등)및 긴급차단밸브

• 배기설비는 건조실내의 인화성 가스 농도가 항상 인화하한값(연소하한값)의 25 %이하로 유지되도록 설계·운전되어야 한다. 하지만, 건조실내에 인화성 가스농도 측정 및 조절장치를 설치해서 연속적으로 인화성 가스 농도를 측정·조절하다가 인화성 가스의 농도가 증가하면 경보를 울리게 한다. 경보가 울리면 배기 설비를 제외한 건조설비의 가동이 모두 정지되는 등 인화하한값(연소하한값)의 50% 를 초과하지 않도록 하는 경우에도 가능하다.

그리고 연소실 내부용적의 4배 이상 신선한 공기로 환기한 후 연료를 공급·점화한다. 다만, 피건조물 또는 공정 특성상 공기 중 산소와 접촉을 피하여야 하는 경우는 질소 등과 같은 불활성 가스를 사용해서 건조실 내부를 환기한다

• 기체연료 및 액체연료를 열원으로 사용하는 건조설비에는 급배기 송풍기 또는 순환 송풍기 고장, 건조실 내의 온도이상 상승, 전기공급 중단, 화염감지기(Flame detector) 작동, 제어용 전원 또는 압축공기 차단, 연료공급 중단 등의 건조설비의 이상시 자동으로 연료의 공급을 차단할 수 있는 긴급차단밸브를 설치한다.

 

 

기타 안전대책

• 위험물질을 건조하는 건조설비는 건조할 때 발생하는 위험물질이 직화에 의한 점화원(Ignition source)이 제공될 수 있다. 그러므로 간접가열방식으로 건조하여야 한다. 그리고 가스·증기 또는 분진을 안전한 장소로 배출시킬 수 있는 구조이어야 한다.

• 연도는 통풍이 잘 되고, 폭발 시 도피 공간을 충분히 가질 수 있는 곳에 설치하고, 침수 및 적설 등으로 통풍에 지장이 없도록 설치하여야 한다.

• 건조설비의 감시창, 출입구, 배기구,청소구 제품 취출구 등의 개구부는건조설비 내에서 발화되면 화염이 건조설비 밖으로 번지게 하는 통로가 될 수있다. 그러므로 건조설비 주위에는 연소가 용이한 물질 등에 화염이 접촉되지않도록 건조설비의 위치를 설계토록 하여야 한다.

 

Reference   화공안전 기술편람