위험물 저장탱크 및 취급탱크의 이상내압 방출구조

위험물 저장탱크 및 취급탱크의 이상내압 방출구조

 

 1  위험물 해설서 -  탱크의 이상내압 방출구조   *법적근거 규칙 별표6 VI 제4호

4. 옥외저장탱크는 위험물의 폭발 등에 의하여 탱크내의 압력이 비정상적으로 상승하는 경우에 내부의 가스 또는 증기를 상부로 방출할 수 있는 구조로 하여야 한다.

 해설 
(1) 옥외저장탱크는 주위로부터의 가열이나 탱크 내 화재 등에 의한 가스발생으로 탱크 내의 압력이 이상적으로 상승한 경우에 이를 방치하게 되면 탱크의 파괴를 초래하게 된다. 이 때 탱크밑판 또는 측판이 파괴되면 그 피해는 막대한 것이 되기 때문에 이러한 경우 피해를 줄이기 위하여 그 압력을 탱크의 위쪽 방향으로 방출할 수 있는 구조로 설치되어야 한다.
(2) 일반적으로 종설치 원통형탱크에 있어서는 경판(옆판) 윗부분의 톱앵글과 지붕판과의 접합부를 탱크의 다른 접합부보다도 약하게 하는 수가 많다. 이 경우 지붕판과 라프터와는 서로 용접해서는 안 된다(그림 12-1 참고). 또 기타 탱크의
경우에는 일정의 내압이 되면 상부로 방출하도록 파괴판 등의 방법을 생각할 수 있다.

 

 

 2  탱크의 이상내압 방출구조 

위험물 저장탱크와 취급탱크는 일반적으로 상압탱크와 압력탱크로 설계됩니다. 상압탱크는 Breather Valve, Emergency Hatch, Roof 설계 등의 방법으로 이상내압 방출구조를 갖추게 되며, 압력탱크는 안전밸브(PSV)를 설치하여 이상내압 방출구조로 설계합니다.

✅상압탱크 -CRT, FRT Tank Type

• 정상운전의 경우 통기관 (Breather Valve) 운영

• Emergency Hatch -이상 압력상승에 의한이상내압 방출구조 

Emergency Hatch는 이상과압이 형성되어 작동 압력 이상에 도달하면 장력 봉을 파열시켜 덮개를 열어 내부 압력을 해소하는 안전장치 입니다. 일반적으로 장력 봉에 의해 필요한 압력을 설정하며, Seal Type은 Seal Diaphragm type, Weight type, Oil Seal type, Spring type으로 분류됩니다. Oil seal type의 경우 온도에 따른 오일 점도의 차이로 설정 압력이 일정하지 않아 신뢰성이 다소 낮습니다.

• CRT-Roof 설계 - 이상 압력상승에 의한 이상내압 방출구조 
CRT Tank Type의 위험물 저장탱크 또는 취급탱크의 압력해소 설비는 일반적으로 다음과 같다.
상압탱크 ☞ 필렛용접과 라프터를 적용하여 이상과입이 발생하였을 때 CRT 탱크 지붕이 날아가도록 설계된다.

✅ 압력탱크 - Pressure Tank

통기관은 이상과압에 의한 압력 배출 설비가 아니며, 통기관은 상압탱크에만 적용됩니다. 압력탱크의 경우 통기관 설치하지 않고 안전밸브(PSV) 또는 파열판을 설치합니다.  (API 520, KOSHA GUIDE)

압력용기 방식구조일 경우는 이상 과압이 형성되었을 경우 옆판으로의 측면파열은 사고가 치명적이기 때문에 PSV을 설치합니다.

PSV를 설계할 때에는 이상과압이 발생되는 CASE를 검토하여 설계됩니다. API 520과 521, KOSHA GUIDE, 고압가스안전관리법에서 정의되는 이상과압의 종류는 화재CASE, 차단에의한 Block Case, 전원차단에 의한 CASE, CW 공급 중단의 CASE로 정의됩니다.

위험물 해설서의 '파괴판 등' 이란 안전밸브(PSV, 파열판), 헤치 등을 일컫는 다고 볼수 있습니다.
 

※ 안전장치
안전장치를 어떤 장치로 설치하는가에 대해서는 그 설치대상설비에 따라서 적절한 것을 선정해야하는데 옥외저장탱크의 경우에는 주로 안전밸브가 사용된다. 또한 파괴판에 대하여서는 위험물의 성질에 의해 안전밸브의 작동이 곤란한 가압설비에 한하여 설치할 수 있다. 안전장치는 상승한 압력을 유효하게 방출할 수 있는 능력을 갖춘 것이어야 하지만 설치개수에 대하여서는 설비의 규모, 취급하는 위험물의 성상을 고려하여 적정한 수를 설치한다. 안전장치의 압력방출구 등은 주위에 불씨가 없는 안전한 장소에 설치할 필요가 있다.


 3  상압탱크와 압력탱크 상부의 구조물 설치에 관하여

상압탱크와 압력탱크 상부에 구조물이 설치될 수도 있습니다. 특히 위험물 취급탱크의 경우 공정운전을 위한 밸브, 압력계, 컨트롤밸브 등의 다양한 장치들이 설치됩니다. 신속한 운전과 비상시 안전조치를 위해 탱크상부에 여러가지 장치들이 설치됩니다. 


 상압탱크 위의 구조물 

 CASE 1  상압탱크 한쪽면에만 작업발판 구조물이 설치된 경우

상압탱크 CRT 구조의 경우 Roof와 옆판 부분이 필렛 용접으로 약하게 용접되어 있으므로 탱크의 이상과압이 발생하면 발판이 누르고 있는 반대쪽 탱크 지붕이 파열될 것입니다. 

 CASE 2  상압탱크 양쪽면에 작업발판 구조물이 설치된 경우

개인적인 의견으로는 위와 같이 설계되는 경우는 Roof 안전설계를 통한 이상내압의 해소는 어렵다고 생각됩니다. 이러한 구조의 경우는 Emergency Hatch를 적용하는 것이 바람직합니다.


 CASE 3  압력탱크에 작업발판 구조물이 설치된 경우

압력탱크는 PSV(안전밸브)가 설치됩니다. 안전밸브의 용량은 다음의 CASE를 종합적으로 검토하여 설계됩니다.

1. 외부화재에 의한 압력상승 CASE 
2. 이상반응에 의한 압력상승 CASE
3. 정전 또는 CW Fail에 의한 탱크 압력 상승 CASE
4. 배관의 차단(Block)에 의한 압력상승 CASE  

압력용기에 부착되는 안전밸브는 화학설비에서 발생할 수 있는 모든 이상반응 CASE를 적용하여 가장 큰 값으로 결정합니다. 이상내압상승을  고려한 설비입니다. 위에서도 언급되었을 시 압력용기는 탱크 옆판이 악한 부위 이므로 사고시 피해를 최소화 하기 위해 PSV를 설치해야 합니다.

또한, 지붕이 찢어지도록 설계된 상압탱크의 Roof 설계 조건과는 달리 PSV가 설치된 압력탱크는PSV로만 압력이 배출되므로 압력탱크 상부에 작업발판이 설치가 가능할 것입니다. 

법령

위험물안전관리법 시행규칙

제조소의 위치·구조 및 설비의 기준 - 시행규칙 별표4 
Ⅸ. 위험물 취급탱크
가. 옥외에 있는 위험물취급탱크의 구조 및 설비는 별표 6 Ⅵ제1호(특정옥외저장탱크 및 준특정옥외저장탱크와 관련되는 부분을 제외한다)·제3호 내지 제9호·제11호 내지 제14호 및 ⅩⅣ의 규정에 의한 옥외탱크저장소의 탱크의 구조 및 설비의 기준을 준용할 것

옥외탱크저장소의 위치·구조 및 설비의 기준- 시행규칙 별표4 
Ⅵ. 옥외저장탱크의 외부구조 및 설비
1. 옥외저장탱크는 특정옥외저장탱크 및 준특정옥외저장탱크 외에는 두께 3.2㎜ 이상의 강철판 또는 소방청장이 정하여 고시하는 규격에 적합한 재료로, 특정옥외저장탱크 및 준특정옥외저장탱크는 Ⅶ 및 Ⅷ에 의하여 소방청장이 정하여 고시하는 규격에 적합한 강철판 또는 이와 동등 이상의 기계적 성질 및 용접성이 있는 재료로 틈이 없도록 제작하여야 하고, 압력탱크(최대상용압력이 대기압을 초과하는 탱크를 말한다)외의 탱크는 충수시험, 압력탱크는 최대상용압력의 1.5배의 압력으로 10분간 실시하는 수압시험에서 각각 새거나 변형되지 아니하여야 한다.

[별표 4] 제조소의 위치 구조 및 설비의 기준(제28조관련).hwp

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[별표 6] 옥외탱크저장소의 위치 구조 및 설비의 기준(제30조관련).hwp

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