폭발성 가스 분위기 형성

폭발위험장소 구분(HAC, Hazardous Area Classification) 관련 폭발성 가스 분위기(Explosive Gas Aatmosphere) 형성에 대한 개념을 공유하고자 한다.

 

 

 

폭발성 가스 분위기 형성

 

폭발위험장소 구분(HAC, Hazardous Area Classification) 관련 누출원 모델링, 누출유량 결정에 대해서 기 포스팅한 사례가 있다.

 

누출원 모델링에 대해서는 기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

- KOSHA GUIDE P - 92 - 2012 누출원 모델링에 관한 기술지침

https://sec-9070.tistory.com/559

누출원 모델링 사례

 

누출유량 결정에 대해서는 기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

- KGS GC101 2018 가스시설의 폭발위험장소 종류 구분 및 범위 산정에 관한 기준

https://sec-9070.tistory.com/544

누출유량의 결정

 

 

누출 특성 요약

"KOSHA GUIDE P - 92 - 2012 누출원 모델링에 관한 기술지침" 및 "KGS GC101 2018 가스시설의 폭발위험장소 종류 구분 및 범위 산정"에서 다음과 같은 기준을 제시하고 있다.

 

1. 누출률 매개변수

(1) 누출 특성 및 형태(Nature and type of release)

(2) 누출 속도

(3) 농도

(4) 인화성 액체의 휘발성

(5) 액체 온도

 

2. 누출 상태 

(1) 가스 또는 증기(Vapor)

(2) 액체

(3) 액체-증기(Two phase flashing liquid-vapor)

 

3. 누출 원인

(1) 용기 등의 균열 또는 파손

(2) 오조작에 의한 밸브의 열림

(3) 비상 배출(Emergency vent)

 

4. 누출량 산정

4.1 가스 또는 증기 상태로 누출되는 경우

(1) 누출속도가 음속 이상 (Pa/P1 ≤ PCF /P1 )인 경우

(2) 누출속도가 음속 미만 (Pa/P1 > PCF /P1 )인 경우

4.2 액체 상태로 누출되는 경우

4.3 액체-증기 상태로 누출되는 경우

(1) 2상 유체의 누출은 액체가 누출되면서 압력의 차에 의하여 액체가 증기 상태로 플래시(Flash)되어 일어난다.

(2) 2상 유체의 누출은 다음과 같이 포화 액체(Saturated liquid) 및 과냉각 액체(Subcooled liquid) 형태로 위험물질이 누출되는 경우로 분류한다.

 

 

HAC 주요 변수

EN 60079-10-1 규격에서는 폭발위험장소 구분(HAC, Hazardous Area Classification )에 영향을 주는 주요 변수는 다음과 같이 제시하고 있다.

(1) 환기(Ventilation) : Wind speed, exchange rate, size and position of building opening

(2) 압력(Pressure) : Maximum operating pressure

(3) 온도(Temperature) : Maximum (typically for liquids) or minimum (for gases) operating temperature

(4) 물성(Physical properties of the substances) : Vapor pressure, lower flammable limit (LFL), density

(5) 설비 사양(Mechanical characteristics of the equipment) : Typology of connections, nature of gasket used for flanges, nominal size of vents piping and relevant valves orifices

 

 

폭발성 가스 분위기 형성 개념

상기의 주요 변수가 확인되면 다음 그림과 같은 누출이 발생되는 상황에서의 적절한 공식을 사용하여 직접 누출된 증기의 양 또는 액체 누출 후 증발되는 증기의 누출량을 계산할 수 있다.

 

<그림 1> 폭발성 가스 분위기 형성 및 누출량 산정식

 

마지막으로 상기 산정된 누출량(율)과 환기 등 주요 변수를 반영하여 폭발위험장소 종별 및 위험범위를 계산할 수 있다.

 

Reference : ICARO Implementation of EU ATEX Directives and standards