D-18-2017 안전밸브 등의 배출량 산정 및 설치 등에 관한 기술지침
- 출처 : 한국산업안전보건공단
안전밸브 등의 배출량 산정 및 설치 등에 관한 기술지침
1.수적화지침은 화학설비와 그 부속설비(이하 “용기등”이라 한다)에 설치하는 안전밸브 또는 이를 대체할 수 있는 방호장치(이하 “안전밸브등”이라 한다)의 설정압력, 배출용량 산출 및 설치 등에 필요한 사항을 제시하는데 그 목적이 있다.
2.적용범위지침은 용기 등에 설치되는 안전판이나 파열판에 대하여 적용한다.
3.정의 (1)이 지침에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다.(가) “안전밸브(Safety valve)”란 밸브입구측의 압력이 설정압력에 도달하면 자동으로 스프링이 작동하여 유체가 분출하여 일정압력 이하가 되면 정상상태로 복원되는 밸브를 말한다.(사) “파열판(Rupture disc)”이란 “안전판을 대체할 수 있는 방호장치”로서 판입구측의 압력이 설정압력에 도달하면 판이 파열되어 유체가 분출하도록 용기 등에 설치된 얇은 판을 말한다.(모두) “설정압력(Set pressure)”이란 용기 등에 이상 과업이 형성될 경우 안전밸브가 작동하도록 설정한 안전밸브 입구측에서의 게이지 압력을 말한다.(라) “소요탕량(Required capacity)”이란 발생가능한 모든 압력상승요인에 의하여 각각의 분출되는 유체의 양을 말한다.(나) “배출용량(Relieving capacity)”이란 각각의 소요용량 중 가장 큰 소요탕을 말한다.(바) “설계압력(Design pressure)”이란 용기등의 최소허용두께 또는 용기의 여러부분의 물리적인 특성을 결정하기 위하여 설계시 사용되는 압력을 말한다.(사) “최고 허용 압력(Maximum allowable working pressure)”이란 용기 제작에 사용된 재질 두께(부식억제제 제외)를 기준으로 하여 산출된 용기 상부에서의 허용 가능한 최고의 압력을 말한다.(가) “축적의 압력(Accumulated pressure)”이란 안전밸브 등이 작동하고 안전밸브에 의해 축적되는 압력으로 그 설비 내에서 순간적으로 허용할 수 있는 최대압력을 말한다.(자) “배압(Back pressure)”이란 안전밸브 등의 토출측에 가해지는 압력을 나타내는 것으로 중첩배압과 누적배압의 합을 말한다.(챠) “잠금조치”란 차단밸브를 함부로 개폐할 수 없도록 경고 조치하는 것을 말하며, 방법으로는 CSO(car sealed open : 밸브가 열려 잠금 조치된 상태), CSC(car sealed close : 밸브가 닫혀 잠금 조치된 상태)가 있다.(카)”중첩 배압(Superimposed back pressure)”이란 안전 밸브가 작동하기 직전 토출 측에 걸린 정압(Static pressure)을 말한다.(끝)”누적 배압(Built-up back pressure)”이란 안전 밸브가 작동한 뒤에 액체 방출에 의하여 발생하는 토출 측의 압력 증가량을 말한다.(파)”분출 시험 압력(Cold differential test pressure)”안전 밸브 분출 시험 설비에서 적용되어야 할 시험용 압력으로 안전 밸브 실제 설치 위치에서의 배압 또는 운전 온도와 시험 설비에서의 조건의 차이에 의한 영향이 반영된 것을 말한다.
(2)이 지침에서 사용하는 용어의 정의는 특별한 규정이 있는 경우를 제외하고는 법 법 시행령, 동법 시행 규칙 및 안전 보건 규칙에서 정하는 바에 의한다.
4. 설치 대상(1)안전 밸브 등을 설치해야 할 대상은 안전 보건 규칙 제261조(안전 밸브 등의 설치)규정 등에 의해서 구체적인 사항은 다음과 같다.(가)압력 용기(단, 내측이 150 mm이하의 압력 용기는 제외한다. 다관식 열 교환기는 관(tube)의 파열에 의한 압력 상승이 몸통의 설계 압력 또는 최고 허용 압력을 초과할 수 있는 경우에 적용되는)(나)정변 위(Positive displacement)압축기(단, 다단 압축기의 경우에는 압축기의 구분에 설치하는)(다)정변 위 펌프(토출 측의 막힘의 압력 상승이 관련 기기의 설계 압력을 구조적으로 초과할 수 있도록 제작된 펌프류에 한한다)(라)배관(배관 내의 액체가 2개의 밸브 등으로 차단되어 대기 온도에서 액체의 열 팽창에 따른 구조적으로 배관 사고가 우려되는 배관에 한한다)(마)기타 이상 화학 반응 밸브의 웅덩이 등의 이상 상태의 압력 상승으로 해당 설비의 설계 압력을 구조적으로 초과할 수 있는 용기 등에 설치한다.
규정에 의한 적용 대상 용기 등을 접속하는 배관의 사이에 체크 밸브, 자동 제어 밸브, 수동 제어 밸브 등의 차단 밸브가 없는 경우에는 하나의 용기 등으로 간주하고 안전 밸브 등을 설치할 수 있다.
설치 기준(1)파열판을 설치해야 하는 기준은 안전 보건 규칙 제262조(파열판의 설치)에 따르고, 상세한 내용은 다음과 같다.반응 폭주 등 급격한 압력 상승 우려가 있는 경우.독성 물질의 누출에 의한 주위의 작업 환경을 오염 우려가 있을 경우. 단, 안전 밸브를 설치하고 후단에 배설물을 처리할 수 있는 설비가 설치된 경우 파열판을 설치하지 아니할 수 있다.운전 중에 안전 밸브에 이상 물질이 누적되고 안전 밸브의 기능을 저하시킬 우려가 있는 경우(이 경우는 보호 기기의 노즐에 파열판을 설치해야 한다)유체의 부식성이 강하고 안전 밸브 재질의 선정에 문제가 있는 경우.
반응기, 사일 로우 등과 같은 양의 독성 물질이 지속적으로 외부에 유출하는 구조의 경우 파열판과 안전 밸브를 직렬로 설치하고 파열판과 안전 밸브 사이에 누출을 탐지할 수 있는 압력 지시계 또는 경보 장치를 설치해야 한다.
안전 밸브 등은 “부록””안전 밸브 등의 선정·플로 차트”를 참조 위 선정한다.
설정 압력 안전 밸브 등의 설정 압력은 보호하려는 용기 등의 설계 압력 또는 최고 허용 압력 이하이어야 한다<표 1>및<부록 3>참조>다만, 다음의 경우처럼 배출 용량이 크고 2개 이상의 안전 밸브 등을 설치하는 경우는 해당되지 않는다.외부 화재가 아닌 다른 압력 상승 요인에 대비해서 2개 이상의 안전 밸브 등을 설치하는 경우에는 하나의 안전 밸브 등은 용기 등의 설계 압력 또는 최고 허용 압력 이하에서 또는 최고 허용 압력 이하로 설정해야 하며 다른 것은 용기 등의 설계 압력 또는 최고 허용 압력의 110%이하로 설정할 수 있다.(2) 5. (2)의 규정에 따라 파열판과 안전밸브를 직렬로 설치하는 경우, 안전밸브의 설정압력 및 파열판의 파열압력은 다음과 같다.(가) 안전밸브의 전단에 파열판을 설치하는 경우 파열판의 설정압력은 안전밸브의 설정압력 이하에서 파열되는 것으로 한다.
<표 1> 안전밸브의 설정 압력 및 축적 압력
(3)안전 밸브 설정 압력은 실제 설치 위치에서 운전 온도 또는 배압에 대한 영향이 반영된 것으로 분출 시험 설비에서는 다음 사항을 고려하고 보정된 압력을 적용해야 한다.(가)안전 밸브의 실제 설치 위치에서 운전 온도가 110℃ 이상인 경우 또는 운전 온도가 영하 60℃ 이하인 경우에는 온도차에 의한 분출 시험 압력을 보정해야 한다.(나)Kosha Guide D-26-2012에서 정의된 일반형 안전 밸브는 설정 압력과 겹치는 배압의 차이를 산출하고 분출의 시험 압력을 보정해야 한다.
7. 축적 압력 안전 밸브의 축적의 압력은 다음과 같아야 한다(<표 1>및<부록 3>참조)(1)의 설치 목적이 화재로부터 보호가 없는 경우(가)안전 밸브를 1개 설치하는 경우 안전 밸브의 축적의 압력은 설계 압력 또는 최고 허용 압력의 110%이하이어야 한다.(나)안전 밸브를 2개 이상 설치하는 경우 안전 밸브의 축적의 압력은 설계 압력 또는 최고 허용 압력의 116%이하로 해야 한다.
(2)의 설치 목적이 화재로부터 보호할 경우 안전 밸브 수량에 관계 없이 설계 압력 또는 최고 허용 압력의 121%이하이어야 한다.
8. 소요 분출량(1)안전 밸브 등의 방출 용량을 결정할 때에는 가능한 모든 압력 상승 요인으로 분출되는 각각의 소요 분출량을 우선적으로 구해야 한다.
(2)가능한 모든 압력 상승 요인으로 분출되는 각각의 소요 분출량은 다음 각호의 기준에 의한 계산해야 한다.(가)정변 위 펌프 및 정변 위 압축기의 토출 측 배관에 설치된 밸브가 차단된 경우 펌프 및 압축기의 최대 용량(나)용기 등 모든 출구가 차단된 경우(Closed outlets)① 유입되는 유체가 액체인 경우:최대 토출량 ② 유입되는 유체가 스팀 또는 증기인 경우: 들어오는 스팀 또는 증기의 유량에 최대 운전 조건에서 발생되는 양을 추가한 씨(모두)응축기에 유입되는 냉각수 또는 후와은류엑의 공급이 중단될 경우 에너지와 물질 수지를 고려하고 소요 분출량을 정해야 하고 다음과 같은 방법을 사용하고 소요 분출량을 결정한다.① 완전 응축의 경우:응축기에 유입되는 증기의 전량 ①분 경색인 경우:응축기에 유입되는 증기의 전량으로 응축되지 않쥬은키랴은을 뺀 씨(라)공랭식 냉각기 펜의 작동이 중단된 경우 공랭식 냉각기의 열 교환 용량의 70%에 해당하는 량을 산정한다.(마)자동 제어 밸브가 고장 난 경우 ①의 용기 등의 인입 배관에 설치된 자동 밸브가 고장시 열린 상태(Failureopen)이 되는 경우:자동 제어 밸브의 최대 유입량과 용기 등으로 정상적으로 배출되는 유출량과 차이 ②의 용기 등의 인입 배관 및 출구 배관에 설치된 각각의 자동 제어 밸브가 고장시 열린 상태가 되는 경우:최대 유입량과 최대의 유출량과 차이 ③ 용기 등의 출구 배관에 설치된 자동 제어 밸브가 고장시에 닫힌 상태(Failureclose)이 되는 경우:최대 유입량
(바)외부의 화재의 경우 ① 다루는 유체에 액체가 포함되는 경우, 여기서 W:소요 분출량(kg/h)Q:정 입실 열량(kcal/h)Q=37,000FAw0.82: 적절한 베유솔 비 내리고 적절한 소화 설비(2시간)이 있는 경우 Q=61,000FAw0.82: 적절한 베유솔 비 내리고 적절한 소화 설비가 없을 경우 적절한 베유솔비는 다음 조건을 만족시키는 기름 드레인·배수 계획이 수립된 경우를 말한다.
㉠ 방유제, 트렌치(Trenches)등을 기준으로 화재 관리 구역(Firezone)을 구분해서 화재 발생 지역에서 인화성·가연성 물질의 최대 느츄루랴은과 소방용 물의 전량을 비우이홈 구역에 안전하게 이송할 수 있어야 한다.㉡의 지면은 트렌치 등의 위치를 고려하고 최소:100이상의 경사가 유지돼야 하고, 배유 배수되는 물질이 정체할 수 있는 웅덩이가 있어서는 안 된다.㉢ 중간 죠유지(Remote impoundment)을 설치한 경우에 가장 가까운 공정 설비와 최소 15 m이상 이격 되게 설치해야 하고 화재 발생 지역 밖에서 모든 제반 시설이 조작이 가능해야 한다.㉣의 저장 탱크에서 유출의 확산을 차단할 목적으로 방유제를 설치할 경우에는 Kosha guide D-8-2013에 적합해야 한다.最최종유드레인, 배수처리설비에서 인화성, 가연성 물질의 증기가 체류할 수 있는 경우에는 Kosha guide D-35-2012에 적합한 안전설비가 설치되어야 한다.