안전밸브 배출용량 선정, 계산 방법 및 엑셀 자료(외부화재, 출구 차단 등)

PSM대상 사업장, 반응기가 있는 사업장의 경우 반응기 안전밸브 배출용량선정은 대부분 외부화재로 설계를 합니다.
왜냐면 외부화재 조건이 배출용량이 제일 크기 때문인데요
이번엔 외부화재 조건뿐만이 아닌 각 요건에 관하여 설명을 드리고 엑셀 자동화 시트를 공유드립니다.

#1 안전밸브 과압 원인별 계산

1) 출구차단 시 안전밸브 용량 선정

최대 유입량 + 생성량

• 압력용기 등의 출구가 모두 차단되었을 때 최고허용압력(MAWP)을 넘는 경우
• 액체의 경우 최대 유입량, 스팀 또는 증기의 경우 최대 유입량과 분출 조건의 생성량을 합한 양
• 여러 밸브에 동시 영향을 미칠 수 있는 전기설비, 제어에 대한 검토
• 정변위 펌프와 압축기는 그 최대 용량을 소요분출량으로 설정

 

2) 냉각 또는 환류중단 시 안전밸브 용량 선정

가. 응축기 냉각수 중단: 물질/에너지 수지 계산
나. 탑정 환류 중단: 증기 유입량 – 증기 유출량
다. 측류 환류 중단: 제거되는 열량만큼에 의한 증발량

• 완전 응축인 경우 응축기로 유입되는 총 증기 유량, 부분 응축인 경우 유입 증기 유량에서 유출 증기 유량을 뺀값
• 공랭식 냉각기의 팬이 고장 난 경우 정상 냉각 용량의 70~80%
• 환류액 공급 중단 시 완전 냉각 중단과 동등하게 취급 (증기 조성의 변화를 감안)
• 펌프어라운드 순환 경우 열량만큼에 의한 증발

 

3) 흡수제 공급 중단 시 안전밸브 용량 선정

탄화수소 화합물을 흡수제로 처리 시 필요 X

• 산성 가스 흡수탑에서 20% 이상의 증기 유량을 제거 시 장치 등의 특성에 따라 결정

 

4) 비응축성 가스의 축적 시 안전밸브 용량 선정

탑조류에서는 냉각 중단, 다른 용기에서는 출구 차단에 해당하는 증기량 배출

• 응축기를 블랭킷 할 정도로 축적되면 2)의 냉각중단, 1)의 출구차단과 동일

 

5) 휘발성 물질 유입 시 안전밸브 용량 선정

고온 오일에 물 유입, 고온 오일에 경질 탄화수소 유입: 압력방출 이외의 과압 보호책 필요

• 고온오일 최소 순환 유지
• 물이 고일 수 있는 포켓 방지
• 스팀 응축 트랩 설치
• 히팅 트레이싱 설치 등 

 

6) 과충전시 안전밸브 용량 선정

최대 유입량

 
 

7) 자동제어밸브의 고장 시 안전밸브 용량 선정

가. 인입 배관 자동 제어밸브 고장: 최대 유입량 - 정상 유출량
나. 출구 배관 자동 제어밸브 고장: 최대 유입량 - 정상 유출량

• 인입배관(부분 또는 완전개방) 정상유량에 출구유량(부분 또는 완전닫힘)으로 계산

 

8) 비정상적인 열 또는 증기 유입 시 안전밸브 용량 선정

가. 비정상적인 열 입력: 증기 발생량 - 정상 유출량
나. 부주의한 밸브 개방: 증기 유입량 - 정상 유출량
다. 체크밸브 고장: 역류 상황 및 역류량

• 비정상적인 공정 열은 연료 제어밸브 완전 개방 시, 다관형 열교환기는 튜브의 부피, 버너 등은 설계용량보다 초과된 용량(보통 125%)으로 적용
• 부주의한 밸브 개방은 관리적 대책이 실시되면 설치 안 해도 됨
• 체크밸브 고장은 완전, 심한 누출, 정상 누설로 설정하여 결정

 

9) 내부폭발 또는 과도적 압력상승 시 안전밸브 용량 선정

내부 폭발, 과도한 압력 상승: 과압 상황을 막는 다른 대책 필요

• 폭발방산 패널등 사용
• 밸브 급격한 폐쇄되지 않도록 속도 제한하여 충격파 방지
• 스팀 트랩, 드레인 등 설치

 

10) 화학반응 시 안전밸브 용량 선정

폭주 반응에서 발생되는 증기/가스 추정량 (2상 효과에 대한 고려 필요)

• 반응에 따른 생성량

 

11) 유압팽창 시 안전밸브 용량 선정

온도 상승에 따른 부피 팽창량

• 온도 상승에 따른 액체 부피 증가로 인한 팽창량
• 릴리프를 사용하는 일반 배관의 경우 DN 20 x DN 25 (NPS 3/4 x NPS 1)
• 큰 릴리프를 사용하는 큰 배관이나 용기의 경우 아래의 식 사용

12) 외부화재 시 안전밸브 용량 선정

내부 유체의 종류 및 단열재, 환경인자 화재의 조건 등에 따라 산출

• 하단의 엑셀시트에 따라 산출

13) 열교환기 고장 시 안전밸브 용량 선정

가. 다관형 열교환기: 튜브 단면적의 두 배의 크기를 갖는 구멍을 통한 유체 유량
나. 이중관 열교환기: 불필요
다. 관형 열교환기: 튜브 단면적에 해당하는 구멍을 통한 유체 유량

• 튜브 재질 보호책, 시나리오에 따라 다르게 산출

 

14) 유틸리티 고장 시 안전밸브 용량 선정

피해 범위 및 고장 수준에 따른 분석 필요

• 고장 유형은 아래의 그림과 같음

 

#2 안전밸브 배출용량 산정에 관한 엑셀자료 및 자료

1) 안전밸브 배출량 계산 시트

안전밸브 분출량 엑셀 자동화 자료 있는 곳 [여기 클릭하세요] 

안전밸브 배출용량 산정에 관하여 외부화재만 제출하였는데 각 요건에 관하여 제출을 하라고 하여 위의 자료로 제출을 하였다.
20년도 KOSHA GUIDE를 참고하여 만들었고 엑셀 자료는 모든 출구 차단, 환류액 중단, 과충전, 자동제어밸브 고장, 외부화재, 관형열교환기(관 파열의 경우), 공랭식 휀중단이 있다.
자료가 예쁘게 꾸며있지 않지만 시정명령 개선 할 때 잘 사용하였다.
 

2) 안전밸브 배출량 산정 자료

KOSHA GUIDE D-18-2020을 참고하여 이 글을 작성하였다.
가이드 내용을 정리하여 위에 작성하였지만 원본을 보고 싶다면 아래를 클릭하시면 됩니다.

D-18-2020 안전밸브 등의 배출용량 산정 및 설치 등에 관한 기술지침.pdf

0.91MB

 

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