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(1차공기 혼합 비율에 따른 분류) |
ⓐ 적화식 - 연소에 필요한 공기를 모두 2차 공기로 취한다.
ⓑ 분젠식 - 연소한계내의 공기를 1차 공기에 의해 혼합
시키면 적당한 조건에서 내염추와 그것을 둘
러싼 외염을 형성해서 연소한다.
ⓒ 세미분젠식 - 적화식과 분젠식의 중간
ⓓ 전 1차공기식 - 연소에 필요한 공기를 모두 1차공기로 취한다.
② 급배기 방식에 따른 연소기구 종류 : 개방형, 밀폐형, 반밀폐형
동일 장소에서 10000[㎉/h] 사용시 급배기방식 ?반밀폐형, 밀폐형연소기
※개방형연소기 배기통유효단면적 : A[㎡]=
K : 폐가스량 Q : 유량[㎏/h] H : 높이[m]
③ 가스연소시 이상현상
◊리프팅 - 염공위에서의 가지런한 연소가 아닌 염공과 일정한 간격을 두고 공간에 연소가 되는 현상
원인 - 가스압이 높을 때, 1차 공기량이 많을 때, 가스의 유출속도가 연소속도보다 빠를 때.
◊블로우오프 - 염공주위의 기류변화에 의해 불꽃이 꺼지는 현상.
원인 : 주위 공기흐름의 급격한 변화
◊역 화 - 원인 - 연소속도가 유출속도보다 빠를 때.
노즐의 부식, 가스 분출압력이 낮을 때, 버너의 과열
▲옐로우 팁 - 불꽃의 끝이 적황색이 되는 연소 현상
④ 불완전연소요인 : 공기 부족 시, 가스조성이 맞지 않을 때, 가스기구가 맞지 않을 때. 후레임 냉각, 환기 배기 불량 시
※LPG연소기구가 갖춰야할 요건 : 완전 연소 시킬 수 있을 것, 발열량 유효하게 이용할 수 있을 것. 취급 간단하고 안전성 있을 것.
※염공부하 : 염공의 단위 면적 당 한시간에 발생시킬 수 있는 최대열량.
※가스기구의 input : 노즐에서 단위시간에 발생하는 열량[㎉/h]
※가스기구의 output : 가열하는 목적물에 유효하게 사용된 열량[㎉/h]
※열효율 =
3. 구조 및 설비
◊인터록 기구 : 중요부분에 오동작 발생하는 경우 자동으로 원료 차단.
◊긴급차단장치 : 비상 사태 시 가스를 차단시켜 피해를 최소로 줄이기 위해 설치
◊플레어 스텍 : 가연성가스를 방출시킬 때 폭발성가스가 형성되지 않도록 연소시켜 방출하는 장치
기준 : 플레어스텍 설치 높이는 지표면에 미치는 복사열이 4000[㎉/㎡hr]이하가 되도록 한다. 스텍 재질을 내열성구조로 할 것, 폭발 방지장치 할 것.
◊벤트스텍 : 폐가스를 그대로 방출
◊가스누설 경보기 : 검지부는 공기보다 무거운 것은 바닥으로부터 30[㎝] 이내에 설치 하고 가벼운 것은 천장에서 30[㎝]이내에 설치 한다.
종류는 열선식, 간섭계식, 검지관식
성능기준 : 측정범위는 0∼폭발범위까지일 것, 검지부에 도달하면 30초 이내에 작동할 것. 정전대비 보안전력장치 설치할 것, 전압전원이 ±10[%]내에서도 정상작동할 것. 온도변화시 성능이 저하되지 않을 것.
가연성(폭발범위 하한의1/4(설정치), 0∼폭발범위(측정범위)), 독성(허용농도 이하(설정치), 0∼허용농도의 3배까지(측정범위))
◊가스계량기 : 통풍양호하고 검침수리가 용이할 것, 눈비에 직접접촉하지 않을 것. 설치 높이는 1.6[m]∼2[m]로 수평, 수직으로 설치 밴드로 고정, 습도 낮고 화기와 2[m]이상 떨어지거나 차열판 설치할 것, 전기 기기와 60[㎝] 이상 이격할 것.
◊보안전력장치 : 정전 시 자동제어장치들이 정상작동 할 수 있도록 하는 장치
※특정설비 : 저장탱크 및 자동차용 주입기, 긴급차단장치, 기화기, 안전밸브, 역류방지밸브, 역화 방지밸브
4. 고압가스제조시설 거리기준
※저장탱크사이의 거리 S = (D1 – D2)
※방호벽은 높이 2[m]이상 두께12[㎝]이상의 철근콘크리트로 된 벽을 말함.
이때 철근콘크리트는 직경 9[㎜]이상 가로세로 40[㎝] 이하의 간격으로 배근해야 한다.
5. 가스제조공정
ⓐ가스제조방식
열분해공정(고급탄화수소 ∼ 저급탄화수소), 부분연소공정(저열량 가스제조)
수소화 분해(20∼60기압, 700∼800[℃])공정
대체천연가스(SNG)공정 : 원유를 750[℃]정도에서 수소와 반응시켜 메탄성분을 많게 하는 방법. 발열량 9000[㎉]l
접촉분해공정 : ◊싸이클링 프로세서, 고압수증기 프로세서, 저온수증기 프로세서, 중온
◊발열반응식 – CO+3H2 → CH4+H2O, CO+H2O → CO2+H2
◊카본생성 방지를 위해 압력을 높이고 온도를 낮춘다.
ⓑ원료의 송입법에 의한 분류 : 연속식(원료를 연속적으로 공급)
배치식(원료를 일정하게 투입시킨다음 가스를 발생시킨후 제거)
사이클식(연속식과 배치식의 중간)
ⓒ가열방식에 의한 분류 : 외열식(외부에서 가열)
축열식(반응기 내에서 연소후 원료를 송입)
자열식(산화나 수첨분해반응의 발열반응 이용)
부분연소식(원료일부를 연소시켜 그 열을 이용)
ⓓ부취제 : ◊목적 : 1/1000에서 감지될 수 있도록 도시가스에 첨가시키는 냄새 나는 물질 (멜켑탄)
◊조건 : 완전 연소 시 냄새를 남기지 않을 것. 배관에 흡착하지 않을 것. 부식성 없을 것. 물에 안 녹을 것, 화학적으로 안정할 것, 토양에 투과성이 클 것
◊부취제 첨가방법 : 액체주입식(펌프 주입 방식, 적하 주입 방식),
증발식(바이패스 증발식, 위크 증발식)
◊종류 : THT(테트라하이드로 티오펜), TBM(터셜리부틸 메르캅탄), DMS(디메틸설파이드)
6. 가스의 공급
ⓐ고압(10[Kgf/㎠]이상),중압(1이상∼10[Kgf/㎠]미만),저압(1[Kgf/㎠]미만)
ⓑLP가스 공급방식
◊자연기화식 : 소량 소비에 적당, 가스조성의 변화가 크다, 발열량 변화가 크다
◊강제기화식 : 생가스 공급방식 - 기화기에서 기화한 가스를 그대로 사용
변성가스 공급방식 - 부탄을 고온 촉매로 분해하여 저급탄화수소를 변성시켜 공급하는 방법
공기혼합 공급방식 - 공기혼합목적(재액화 방지, 발열량 조절,
연소효율 증대, 누설 시 손실량 감소
※프로판 자연기화식, 부탄 강제기화식
※가스공급시설 : 저장탱크, 가스홀더, 정압기, 발생설비, 압송기, 배송기
※LPG소비설비에서 기화기 사용시 장점 : 한랭시도 공급가능, 가스조성이 일정하다.
기화량을 가감할 수 있다.
설치면적이 적어도 된다.
※LP가스를 도시가스로 공급방법 : 직접혼입방식, 변성혼입방식, 공기혼입방식
※액화가시 이송방법 : 차압식, 균압관이 있는 펌프에 의한 방법,
균압관이 없는 펌프에 의한 방법, 압축기에 의한 방법
※기화장치 제조시 가스가 접촉되는 부분의 강의 제질 : C:0.33[%]이하,
P:0.04[%]이하, S:0.05[%]이하
※산소 공급 방식 중 일정장소에서 공급량을 1000∼5000[㎥]일 때 산소를 공급하기 위한 공급방식 : 카돌공급방식
7. 가스 배관 설비
①가스배관경로선정 4요소 : 최단거리로 할 것, 구부러지거나 오르내림이 적게 할 것.
은폐나 매설을 피할 것, 가능한 옥외에 설치 할 것.
②입상배관에 의한 손실 : h(압력손실 ㎜H2O = 1.293 (S-1)H
S=가스비중, H=입상높이[m]
③노즐에 의한 LPG 산출계산 : ◊ Q
④저압배관 유량 : Q[m3/hr] = K
K=0.707, L=파이프길이[m], S=가스비중, h=압력손실[㎜H2O]
⑤중, 고압배관의 유량 : Q[m3/hr]=K
K=52.31, P1=초압[Kgf/㎠], P2=나중압[Kgf/㎠] d=파이프내경[㎝]
⑥외, 내경의 비가 1.2 미만일 때 : t[㎜] =
외, 내경의 비가 1.2 이상일 때 : t[㎜] =
P=상용압력[Kgf/㎠] f=인장강도[Kgf/㎟]
※배관용 강관의 종류 : 배관용(SPP), 압력배관용(SPPS), 고압배관용(SPPH), 고온배관용(SPHT), 저온배관용 탄소강 강관(SPLT), 배관용 스테인레스강관(STS × TP),아연도금배관용탄소강관(SPPW),고압가스용이음매없는강관(STHG)
※배관의 접합방법은 원칙적으로 아크용접하고 용접이 적당하지 않은 경우에는 플랜지 접할할 수 있다.
※액화가스를 수송하는 도관에는 압력계 및 온도계를 설치해야 한다.
※압축산소 가스를 수송하는 배관에는 안전밸브와 압력계를 설치해야 한다.
※LPG배관중 호스의 길이는 3[m] 이내로 한다.
※가스배관 누설검사방법 : 발포액사용, 수주계에의한 방법, 검사지 사용, 누설검지기 사용, 진공방치법
※LPG가스배관 압력손실요인 : 배관 직관부에 의한 손실, 수직상향에 의한
압력 손실, 엘보나 밸브에 의한 손실, 가스미터나 코크에 의한 손실
※교량통과배관 열신축(팽창) 흡수방법 : 벨로우즈, 슬리브, 스위블형이음
※배관공사 착공전 조사사항 : 지하매설물검사, 현장의 도로구조조사, 관련공사등의 조사
※배관재료의 구비조건 : 내식성, 내열성, 내압성이 우수할 것.
절단가공이 용이 할 것, 접합이 용이하고 누설방지 할 수 있을 것.
※열전대재료 구비조건 : 내식성, 내열성 우수할 것, 기전력클 것, 전기저항 적을 것, 기계적강도 클 것
※배관의 응력원인 : 열팽창에 의한 응력, 내압에 의한 응력, 용접에 의한 응력, 냉간가공에 의한 응력, 배관무게에 의한 응력, 유체의 무게에 의한 응력
※원주방향응력 [Kgf/㎠]=
D(내경) =[㎝], t =[㎝]
※열응력 제거법 : 상온스프링, 벨로우즈이음, 스위블형 이음, U자밴드
※배관에 발생하는 진동의 원인 : 펌프, 압축기에 의한 영향, 관내 유체 압력 변화에 의한 영향, 관굴곡에 의한 영향, 안전밸브 작동에 의한 영향, 바람, 지진에 의한 영향
※배관부식방지 토양조사시 측정사항 : 수소농도이온지수, 전위, 토양의 함유물, 저항율
※가스배관 관지름 결정요소 : 유량, 관길이, 가스비중, 압력손실
※저압배관결정시 중요사항 : 가스유량, 관길이, 압력손실, 관내경
※가스에 의한 부식의 예 : 수소에 의한 탈탄작용, 산소에 의한 산화부식,
암모니아에 의한 질화, (고온, 고압) 황하수소에 의한 황화부식
※지하에 매설된 철관의 부식원인 : 이종금속의 접촉에 의한 부식, 농염전지에 의한 부식, 국부전지에 의한 부식, 미주전류에 의한 부식, 박테리아에 의한 부식
※금속재료 부식 억제 하는 방식법 : 피복에 의한 방법, 부식억제제사용, 부식
환경 처리에 의한 방법, 전기 방식법
※전기방식 유지 해야하는 곳 : 직류전철 횡단부주위, 밸브스테이션, 교량 및 하천 횡단배관의 양단부, 타금속구조물과 근접교차부분, 지중에 매설되있는 배관절연부의 양측
※전기방식법 : 유전양극법, 외부전원법, 선택배류법, 강제배류법
※유전양극법 : 매설배과보다도 저전위 금속을 직접 도선으로 접속하여 양금속사이의 고유 전위차를 이용하여 방식 하는 법
※외부전원법 : 땅속에 매설한 애노우드에 강제 전압을 가하여 피방식 금속체를 캐소우드로 하여 방식하는법
※선택배류법 : 땅속의 금속과 전철의 레일을 전선으로 연결한 것.
※강제배류법 : 외부전원법과 선택 배류법을 종합한 형식으로 외부 전원법의 애노우드를 레일에 치환한 방법
| 장 점 | 단 점 |
유전양극법 | 시공단순, 소규모설비에는 경제적, 과방식 염려없다. 다른매설금속체 방해 없다. | 방식 범위 좁다. 대규모 설비 시 비용 많이 든다. 전류조절 불가능, 강한 전식에는 무력하다. |
외부전원법 | 방식 범위 넓다. 대형 설비에 경제적 전극 수명 길다, 전류 조정 가능 | 초기 시공비 많이 든다. AC전원 필요. 다른 매설 금속체 방해 있다. |
선택배류법 | 시공비 별로 들지 않는다. 전철 운행 동안 자연 방식 된다. | 과 방식 우려, 레일전위가 높은 경우 효과 없다. 전류 제어 곤란, 전철과의 관계 위치에 의한 효과 범위가 변화 할 수 있다. |
강제배류법 | 전압전류조정이용이, 외부 전원법에 비하여 유지비 작다. | 전원이 별도로 필요, 다른 매설 간섭체에 의항 검토필요 전철의 신호장애에 관한 검토필요 |
8. 고압가스 저장 탱크
①탱크 저장능력 산정 : 압축가스 탱크–Q[㎥]=(P+1)V, P:충전 압력, V:[㎥] 액화가스 탱크 w[㎏]=0.9dv, d:액비중[㎏/ℓ], v:[ℓ]
액화가스용기 -
※고압저장탱크의 열 침입 원인 : 배관용 따라오는 열전도, 밸브나 안전밸브에 의한 열전도. 단열재 충전시 남아 있는 잔류가스, 분자의 열전도, 지지나 요크에 의한 열전도, 외면으로부터의 열복사
※지하에 탱크 묻을 때 설치 기준 : 외면은 아스팔트 루핑 한다, 탱크상부와 지면은 60[㎝]의 거리유지 천장, 바닥, 벽의 두께는 30[㎝]이상으로 한다.
저장탱크와 저장탱크 사이의 거리는 1[m] 이상으로 한다.
※운전 중 탱크 점검 : 차단 - 가스방출 - 치환 - 재치환 - 농도분석
※LPG저장설비 지반조사결과 습윤한 토지, 매립지로서 지반이 연약한 토지,
급경사로 붕괴의 위험이 있는 토지, 부동 침하 우려가 있는 토지는 지반개량 및 옹벽을 설치해야 한다.
※저장탱크의 살수 장치에서 400[ℓ/min], 수온에서 30분간 분무할 수 있어야 한다.
※수소용 고압 저장 탱크 두께 :
f = 항복점[Kgf/㎟] D=내경[㎜] P : 최고충전 압력[Kgf/㎠]
※구형저장탱크특징 : 표면적 적고 강도가 크다, 기초비 작게 든다, 경제적이다, 기밀성이 우수하다. 외관이 보기 좋다.
※탱크로리 충전 시 작업 중단 해야하는 경우:과충전 시, 누설 시, 화재 시안전관리원 부재 시, 베이퍼록 발생 시
(온도상승으로 인한 액의 팽창으로 용기가 파열되는 것 방지)
9. 고압가스용기
①용기종류
ⓐ용접용기 : 액화가스 저장, 함량비 - C(0.33[%]이하) P(0.04[%]이하) S(0.05[%]이하)
장점 : 값싼 강판 사용 할 수 있다. 두께공차가 적다. 치수 선택 자유롭다.
ⓑ이음매 없는 용기 : 압축가스 저장, 함량비 - C(0.55[%]이하) P(0.04[%]이하) S(0.05[%]이하)
②용기두께 : 염소용기 두께 계산 t[㎜]=
P:최고충전 압력[Kgf/㎠], D:안지름[㎜]
염소의 내용적이 1000[ℓ]이하일 때 3[㎜]이상의 부식여유 둔다
염소의 내용적이 1000[ℓ]초과에서 5[㎜]이상의 부식여유 둔다
S=인장강도[Kgf/㎟], P:최고충전 압력[Kgf/㎠], D:안지름[㎜]
프로판 용기 두께 t[㎜] =
P:최고충전 압력[Kgf/㎝2], D:안지름[㎜], S:인장강도[Kgf/㎟],
용접용기 동판두께 : t[㎜]=
S(허용응력)=0.25인장강도
※용기동판 최소두께와 최대두께의 차이는 평균두께의 20[%]이하로 한다.
강관의 두께 : t[㎜] =
S:허용인장강도[Kgf/㎠]
③용기의 각종시험
ⓐ내압시험 : 압축가스, 초저온용기 = 최고충전압력 ×
아세틸렌가스 = 최고충전압력 × 3 , 고압설비 = 사용압력 × 1.5
ⓑ기밀시험 : 압축가스, 액화가스 용기 = 최고충전압력이상, 초저온용기 = 최고충전압력 × 1.1
아세틸렌용기 = 최고충전압력 × 1.8
ⓒ비파괴검사 : 방사선투과, 초음파 탐상 검사, 자분탐상, 침투탐상, 음향 검사법
비파괴검사 단점 : 비자성체에는 적용할 수 없다, 전원이 필요하다. 종료 후 탈지처리가 필요
방사선투과검사 장점 : 장치 간단, 운반용이
단점 : 가격 비싸다. 취급상 방호 필요, 인체에 유해하다. 고온부 두께가 두꺼운 곳에 부적당
초음파검사 장점 : 두꺼운 용접물에 적당, 장치가 가볍고 편리하다, 균열검출이 용이하다.
단점 : 결함판별에 고도의 숙련 필요, 시험결과의 기록보존 관란, 개인차가 있다.
비파괴검사 중 내부결함 검사가 가능한 항목 : 방사선투과검사, 초음파 탐상법, 음향검사법
비파괴검사 중 외부결함 검사가 가능한 항목 : 자분탐상, 형광침투법, 전자유도법
방사선검사 시 보호구를 착용하고 작업장 주위에 띠를 둘러 외부인이 접근 못하도록 한다.
용접부 결함 측정하는 일반적인 비파괴 검사는 : 방사선 검사
방사선 투과시험의 1종 결함 : 블로우홀 및 이에 유사한 둥근결함
방사선 검사의 시험시야에서만 등급메기는 것이 부적합할 때는 :
그 용기가 속하는 조에서 임의로 2개의 용기를 채취해서 불합격부분의 용접불로 깍아 내고 다시 용접 한 것에 대하여 1회에 한하여 이음매 전 길이에 대해서 다시 행한다.
※에어졸 금속제 용기의 두께는 0.215[㎜] 이상, 내용적 : 1[ℓ]이상, 내압 : 8[Kgf/㎠]이하
※압력용기란 설계압력과 내용적을 곱한 수치가 0.04를 초과하는 용기를 말한다.
※용기신규검사 각인사항 기호 : 내용적 (V), 용기질량(w), 내압시험압력(TP), 최고충전압력(FP)
※용기부속품 : 아세틸렌(AG), 압축가스(PG), 액화가스(LG), 액화석유가스(LPG), 초저온용기(LT)
※배관 접합법 : ◊나사이음 - 배관 양단 접합부에 나사를 내어 결합
◊용접이음 - 배관 양단을 맞대고 용접하여 결합
◊납땜이음 - 배관 양단 납땜하여 접합
◊플랜지 - 배관 양단에 플랜지를 내서 중간에 가스캣 끼고 결합, 배관의 분해, 보수를 위해 쓰임. 매설배관에는 사용 하지 않는 것이 좋다.
※용접이음 : 기본이음 - 접용접, 시임용접, 맞대기용접, 프로젝션
장점 - 강도 높고 기밀성이 우수, 중량 가볍다, 가스누설방지용이
단점 - 용접부에 취성의 악 영향을 일으키기 쉽다, 용접결함이 발생하기 쉽다.
※용접부 결함종류 - 슬래그 혼입(이물질 혼입), 언더컷(과대한 전류, 용접속도 빠를 때), 내부기공(수분혼입시, 녹부착시), 용입불량(모재가열부족, 전류약함), 균열
※맞대기 용접이음 시 용접이음매의 간격 : 관지름 이상
※신축이음 : 루프형 - 강관을 루프모양으로 구부려서 관자체의 가요성을 이용하여 배관의 신축을 흡수하는 것
슬리브형 - 슬리브 이음쇠 구조는 본체와 슬리브관으로 구성되 있고 관의 팽창과 수축을 본체속 슬리브관에 의해 흡수시킨다.
벨로우즈형, 수위블형
※수입기구검사에서 생략 할 수 없는 것 : 내압시험, 기밀시험, 외관검사, 성능시험
※용기밸브 가스 충전구 형식 : A(숫나사) B(암나사) C(나사 없는 것)
※아세틸렌용기가 프로판용기와 다른 점 : 아세틸렌용기에 20[℃]에서 다공고다 75[%]이상 92[%]미만되는 다공성 물질을 넣음.
아세틸렌 비중 0.795이하의 아세톤이나 DMF등의 용제에 용해시킨다.
※용기본수결정하는 인자 : 피키시기온, 가구수, 평균가스 소비율, 용기종류, 자동교체식 조정기의 사용여부
※가스 발생 장치 선택시 검토사항 : 원료선택, 경제성, 공급방식, 수요의 변동, 가스품질과 연소성, 프로세서의 신뢰성
※LP용기에서 가스발생에 영향주는 인자 : 액량, 외기온도, LPG조성, 습기
※LPG용기 수량 결정 시 알아야 할 것 : 용기종류, 최대소비량, 사용시 온도
10. 가스홀더
◊기능 : 제조가 수요를 따르지 못할 때 공급량 확보. 피크 시 도관 수송량을 감소시킨다. 정전, 도관 공사 등 일시적 공급 중단 시 공급량 확보한다. 가스의 성분, 열량, 연소성 등을 균일화 한다.
◊종류
저압가스 홀더 : 유수식 – 기초비가 크다. 동결방지 장치가 필요.
구형홀더에 비해 유효 가동량이 크다. 가스가 건조되어 있으면 수조의 수분을 흡수한다.
무수식 – 가스압이 일정, 기초시설비 절감. 건조한 상태에서도 저장할 수 있다.
중고압가스 홀더 : 구형가스 홀더.
◊설치기준 : 입구와 출구는 신축흡수장치, 맨홀이나 검사구 설치, 응축액을 뽑아낼 수 있는 장치 설치, 응축액 동결방자장치 설치, 내용적 300[㎡] 이상 시 안전거리 유지
◊가스홀더 부속설비 : 안전밸브 2개 이상, 드레인 장치, 검사용 맨홀, 어스선 두 개 이상, 수입 조절 밸브, 사다리 및 승강 계단
◊가스홀더판 두께 : t[㎜] =
P:최고사용 압력[Kgf/㎠] D:안지름[㎜] S:허용응력[Kgf/㎟]
◊가스홀더 용량 : S × a =
S(최대공급량 [㎥/day]) a(t시간의 공급률[%]) M(1일 최대 제조 능력[㎥/day]) H(가스홀더의 가동용량, 0.25)
◊
11. 정압기
◊기능 : 1차 압력 및 부하변동에 관계 없이 2차 압력을 일정하게 유지
◊설치기준 : 정압기 입구에서 수분 및 불순물 제거 장치 설치할 것. 출구측에는 이상압력상승방지장치 설치. 가스누설경보장치 설치, 전기설비는 방폭구조, 침수방지조치, 예비 정압기 설치
◊직동 방법에 의한 분류 : 직동식, 파일럿식(로딩형, 언로딩형)
파일럿식 로딩형 – 파일롯트가 막혀서 1차 측 가스가 2차 측으로 직접 통하지 않는 형식
파일럿식 언로딩형 – 파이롯트가 막히지 않아서 1차 측 가스가 2차 측으로 직접 통하는 방식
◊종류 : 피셔식 액셜플러워식, 레이놀드식, KRF식
◊특성 : 정특성 – 유량과 2차 압략과의 관계, 동특성-부하의 변동에 대한 응답의신속성, 유량특성 – 밸브의 열림과 유량의 관계 사용 최대차압 및 작동 최소차압
◊정압기 분해 시 가스를 중단하지 않고 공급할 수 있는 배관방법 : 바이패시이음
◊정압기 입구와 출구에는 긴급차단장치 설치한다.
12. 조정기
◊조절압력 : 280 ±50[㎜H2O]
◊내압시험압력 : 30[Kgf/㎠] ◊기밀시험압력 : 18[Kgf/㎠]
◊규격용량은 총 가스 소리량의 150[%] 이상의 규격용량을 가져야 한다.
◊종류
※단단감압식 저압조정기 – 입구압력(0.7∼15.6[Kgf/㎠]), 조정압력(280 ±50[㎜]H2O)
※단단감압식 준저압조정기 – 입구압력(1∼15.6[Kgf/㎠]), 조정압력(500∼3000[㎜]H2O)
단단감압식 장점 : 장치, 조작이 간다, 조정기 작게 듬. 검사 간단
단점 : 배관이 커야 한다. 최종압력 변동이 심하다.
※2단 감압방식 – 장점 – 입상배관에 의한 압력손실을 적게 할 수 있다. 최종압력이 일정하다. 중간배관이 가늘어도 된다. 각 연소기구에 알맞은 압력으로 공급가능
단점 – 검사 복잡, 조정기 많이 듬, 설비비가 비싸고
복잡하다
2단 감압식 1차 조정기 – 입구압(1∼15.6[Kgf/㎠],
조정압(0.57∼0.83[Kgf/㎠])
2단 감압식 2차 조정기 – 입구압(0.25∼3.5[Kgf/㎠],
조정압(280 ±50[㎜H2O])
※자동절체식 일체용 조정기 – 입구압력(1∼15.6[Kgf/㎠]), 조정압력(255∼330[㎜H2O])
※자동절체식 분리형 조정기 – 입구압력(1∼15.6[Kgf/㎠]), 조정압력(0.32∼0.83[Kgf/㎠]
◊조정기의 목적 : 유출압력을 조정하여 안정된 연소를 시키기 위해 사용.
◊조정기 고장시 : 가스누설과 불완전 연소가 일어난다.
◊절체식 조정기 잇점 : 용기교환주기 폭을 넓힐 수 있다. 전체용기수량이 적어도 된다. 수동 절체식 보다 발열량이 크다. 잔액이 없어질 때 까지 사용 가능하다. 불리형의 경우 압력손실을 보정할 수 있다.
◊가정용 조정기와 연소기 사이 배관의 기밀시험압력 : 840∼1000[㎜H2O]
◊중간밸브는 가스미터와 조정기 사이에 설치할 것.
◊조정기 입구에 여과기 설치
◊P=조정기입구압력[Kgf/㎠], Q=조정기용량[㎏/h], 조정압력[㎜H2O]
13. 안전밸브
◊설비에서 안전밸브작동압력 = 내압시험압력
용기에서 안전밸브작동압력 = 최고충전압력
◊압축기용 안전밸브 분출부 유효 면적 : a[㎠] =
W:1시간에 분출해야할 가스량[㎏/hr] M:분자량
◊가연성가스도관에 설치하는 안전밸브의 분출면적은 도관 최대 지름부 단면적의 0.1 이상이다
◊안전밸브 종류 : 스프링식, 파열판식, 가용전식, 중추식
◊안전밸브 설치 장소 : 저장탱크상부, 고압가스 수송 도관, 압축기 단마다, 감압밸브 뒤, 반응탑
◊최저 300[㎏] 이상 시 안전 밸브 설치
◊안전밸브 선택 시 고려 사항 : 작동압력, 정지압력, 구경
◊파열판 특징 : 구조 간단하고 취급이 용이하다. 압력상승이 급격한 곳에 적당. 밸브시트로 누설이 없다. 슬러지 함유 부식성 유체에도 적당
◊밸브누설의 종류 : 패킹누설, 시트누설
◊고압가스의 안전 장치 : 안전밸브, 바이패스밸브, 파열판, 자동제어장치
14. 압력계
◊상용압력의 1.5배 이상 2배 이하에 해당한다.
15. 독성가스 설비
◊2중관으로 해야하는 가스대상 : NH3, SO2, Cl2, C2H4O, HCN, H2S, 포스겐
◊독성가스는 독, 가연성 가스는 연자로 적색 표시. 단, 수소는 백색 표시
16. 초저온 용기
◊초저온 용기란 –50[℃] 이하인 가스를 액체상태로 저장하기 위해 단열재로 피복 하여 용기 내 온도가 사용온도를 초과하지 않도록 한 용기
◊저온용기란 냉동설비로 냉각했거나 단열재로 피복 하여 용기 내 온도가 상용온도를 초과하지 않도록 한 용기로 초저온용기 이외의 용기
◊초저온 용기 단열성능 시험 : Q=
합격기준:1000[ℓ]이하(0.0005[㎉/h·℃·ℓ]이하),1000[ℓ]초과(0.002[㎉/h·℃·ℓ]이하)
◊초저온용기재료로서 비열처리 재료 : 오오스테나이트계 스텐레스강, 내식알루미늄합급 단조품, 내식알루미늄합금 단조판
◊초저온용기 단열성능 시험가스 : 질소, 아르곤, 산소
◊초저온 액화가스 취급시 주의사항 : 질식, 동상, 급격한 증발로 인한 압력상승, 저온에서 생기는 물리적 변화
17. 압축기
①터보형 : ◊원심식 : 맥동이 없고 연속적으로 송출된다. 마모나 마찰손실 적다. 효율 낮다
◊레이디얼형(90°이상) ◊다익형(90°이상) ◊터보형(90°미만)
◊축류식
②용적형 : ◊왕복식 : 저속회전가능, 압축효율 높다, 가격고가 설치 면적 넓다.
◊회전식 ◊다이어프램식
※N(압축비)=
※압축기 가동전 점검사항 : 나사볼트 조임 상태, 냉각수 순환상태, 이물질 혼입상태, 급유상태, 각 계기 이상 유무 확인
※압축기단수 결정시 고려사항 : 최종 토출압력, 취급가스의 종류, 연속운전여부, 경제성
※압축기 이상 시 점검사항 : 흡입 밸브 누설, 토출 밸브 누설, 피스톤링 마모, 바이패스변 누설
※중간단토출가스 온도가 상승하였다 원인은 : 후단흡입밸브누설, 전단 냉각기 불량, 중간단 토출밸브 누설, 중간단 압축비 증대시
※피스톤링 마모시 : 오일햄머발생, 소비동력 증대, 체적효율 감소, 토출가스 온도 상승
※실린더 냉각효과 : 소비동력 감소, 윤활 작용 원할, 효율 증대, 기계수명 연장
※압축비가 커지면 : 토출 가스 온도상승, 실린더 과열로 오일탄화, 체적효율감소, 기계수명 단축
※고속 다기통 압축기의 장점 : 용량제어가 용이하다, 기동 부하가 적다, 부품교체 용이하다, 소형이다
※다단압축의 목적 : 소요 일량 절약, 압축비 작아지고 효율이 증가한다, 중간 냉각으로 온동 상승 피함. 힘의 평형 이룸
※터보형은 윤활유 급유 할 필요 없으나 왕복식은 급유 해야 한다.
※터보회전체가 언밸런스되는 원인 : 제작시 잔류 언밸런스. 먼지기름타르 부착에 의한 것, 부식이나 마모에 의한 것.
※용량제어의 목적 : 소비동력 감소, 재기동시 경부하 기동, 기계수명연장, 수요와 공급의 균형유지
※왕복형압축기 용량제어법 : 회전수 조절, 바이패스, 클리어런스 포켓사용, 언로드 시스템
※원심식압축기 용량제어법 : 회전수 조절, 바이패스, 흡입변 조절, 토출변 조절, 깃 각도 조절
※왕복형 압축기에 연결된 배관진동소음 원인 : 압축기, 펌프에 의한 영향, 안전밸브 분출에 의한 영향, 배관 내 가스압력변화에 의한 영향
※압축기 윤활유 : 고온일 때 - 산화, 중합을 일으키지 않고 탄화하여 부착하는 성질이 작은 오일 필요
공기 - 디젤엔진유, 아황산가스 - 화이트유, 수소, 아세틸렌 - 양질의 광유, 산소 - 물,글리세린 10[%]용액, LPG - 식물성유, 염소가스 - 진한황산이나 글리세린에 사탕을 더하고 120[℃]로 용해한 것, 메틸클로라이드 - 화이트유
※윤활유 구비조건 : 인화점 높을 것, 점도가 적당할 것, 수분 및 불순물이 적을 것, 쉽게 열 분해 하지 않을 것, 화학적으로 안정할 것.
※윤활의 목적 : 마모방지, 마찰시 생기는 열제거, 소비동력 감소, 기계효율증대, 방청효과
※산소배관과 압축기 사이에는 드레인 세퍼레이터를 설치해야 한다.
※압축기 토출가스온도. 가역단열과정일 때(등엔트로피과정) :
※2단 압축시 중간 압력
18. 펌 프
◊터보식 - ◊원심펌프 : 특징 - ◊구조간단, 설치면적 적다, 펌프중 맥동 없다. 흡입토출밸브가 없다.
◊볼류트펌프 - 물안내 날개가 없다, 저점도액체에 적당
◊터빈펌프 - 물안내날개가 있다, 고점도 액체에 적당, 고양정대용량에 적합
◊에어바인딩현상 : 원심펌프내에 공기가 있어 송액되지 않는 현상
방지법 : 펌프작동전 공기제거, 자동공기 제거 펌프 사용
◊사류펌프 ◊축류펌프
◊용적식 - ◊왕복펌프 : 특징 - ◊왕복펌프에만 에어 챔버가 있다. 안전밸브 필요하다.
◊피스톤펌프
◊플랜져펌프 : 대용량, 고양정 수송에 적합, 1행정으로 액의 흡입토출이 가능
◊다이어프램펌프
◊회전펌프 : 왕복펌프와 비교하여 맥동 현상 발생 하지 않는다
진공펌프로 사용하기 적당, 체적 효율 좋다
◊기어펌프
◊스크류 펌프
◊특수식 - 제트펌프, 기포펌프, 수격펌프
※펌프누설방지 실 : 그랜드 패킹방식, 메케니칼 실, 오일실
※고압장치의 패킹재료? 구리, 납, 테프론, 석면
※Q(펌프의 양수량) = A·L(행정)·L(회전수)·
※비교회전도
※펌프의 회전속도와 유량, 양정, 축동력과의 관계
※상사 법칙
※피스톤 압출량 : ◊왕복동식 :
V : 피스톤압출량[㎥/h] L:행정 N:기통수 R:압축기매분회전수[RPM]
◊회전식 :
V : 피스톤압출량[㎥/h], R:회전자의 1분간 표준회전수,
D:안지름 d:바깥지름, t : 회전자의 가스압축부분의 두께
19. 펌프에서 발생하는 이상현상
Ⅰ.수격작용 : 관속을 흐르던 유체의 속도가 급격히 변할 때 유체의 운동에너지가 압력에너지로 변화되어 배관 및 장치에 대하여 미치는 현상을 말함
◊원인 : 정전 등으로 갑자기 펌프가 정지한 경우, 급히 밸브를 개폐할 경우
정상 운전 시 유체의 압력변동이 있을 경우
◊현상 : 소음과 진동이 생김. 토출관이 붕괴, 파열한다. 급속히 임펠러의 회전이 느려지며 펌프가 정지하고 토출관의 물도 정지한다.
◊방지법 : 관내의 유속 흐름속도를 가능한 적게 한다. 서지 탱크를 관선에 설치한다. 펌프에 플라이 휠을 설치하여 펌프의 속도가 급격히 변화하는 것을 막는다. 에어챔버를 설치한다.
Ⅱ.서징현상 : 펌프운전 시 송출 측의 압력과 유량의 주기적으로 변동하는 현상
◊원인 : 펌프의 곡선이 산 모양이고 운전점이 정상 부근일 때 발생한다.
토출 배관에 수조나 공기저장기가 있을 때
토출 조절밸브가 공기실이나 수조의 하부에 있을 때
◊방지법 : 임펠러의 회전수를 변화 시킨다.
배관내 공기를 제거 시킨다.
펌프양 수량을 증가 시킨다.
Ⅲ.케비테이션 현상 : 물에 녹아 있는 기체 및 수증기압이 배관 내에 흐르는 물의 정압보다 클 때, 기체 및 수증기 증발로 일어나는 현상
◊원인 : 펌프의 마찰손실이 클 경우, 임펠러 속도가 클 경우, 흡입관경이 작을 경우, 펌프가 수원보다 높이 있을 때
◊현상 : 소음 및 진동이 생긴다. 임펠러 및 가이드가 부식된다. 펌프의 성능이 저하된다. 심하면 양수 불능
◊방지법 : 임펠러의 회전속도를 줄인다. 흡입관 경을 크게 한다. 흡입 양정을 적게 한다. 흡입관 내벽의 마찰저항을 적게 한다. 온도 및 점도가 큰 액체에서 유의 한다. 펌프의 설치위치를 낮춘다.
Ⅳ.베이퍼록 : 액체의 끊는 현상에 의한 동요
◊원인 : 흡입관 단열 불량 시, 흡입관 경이 작을 때, 회전수 빠를 때, 펌프설치 위치가 높을 때
◊방지법 : 펌프 회전수를 줄인다, 흡입관 경을 크게 한다, 흡입 배관을 단열한다, 펌프 설치 위치를 낮춘다.
20. 가스미터
◊가스미터 선정 시 주의사항 : 사용 최대 유량에 적합한 계량 유량 일것.
사용중 기차변화가 없고 정확히 계산할 것.
내압, 내열성이 있고 기밀, 내구성이 좋을 것.
부착이 간단하고 유지관리가 용이할 것.
◊가스미터 사용 목적 : 소비자에게 공급되는 가스의 체적을 측정하기 위해
◊LP용 가스미터 기재사항 : MAX 1.5[㎥/hr](사용최대유량),
가스유입방향 0.5[ℓ/rev] (계량실 1주기당 체적)
◊가스미터에서 감도유량이란 : 가스미터가 작동할 수 있는 최소 유량
(가정용 막식:3[ℓ/h], LPG용:15[ℓ/h])
◊가스미터 성능시험 : 외관, 구조, 기차검사
◊가스미터기밀 시험 압력 : 1000 [㎜H2O]
◊가스미터 압력손실 허용최대값 : 30[㎜H2O]
◊가스미터 검정공차 : 최대유량1/5미만 (±2.5[%]), 최대유량1/5이상 4/5미만±1.5[%], 최대유량 4/5 이상(±2.5[%])
◊가스미터 사용공차 : ±4[%] 정도이다.
◊가스미터는 도시가스 사용최대소비량의 1.2배 이상이어야 한다.
21. 가스 크래마토 그래피
◊carrier gas : 수소, 헬륨, 아르곤, 질소
◊칼럼충전물 : 분배형(DMF, DMS, TCP, SILICONE30), 흡착형(활성탄, 활성알루미나, 실리카겔)
◊검출기 종류 : 열전도형 검출기(TCD) :
케리어가스, 시료성분가스의 열전도 차에 의한 금속 필라민트의 저항 이용
수소 이온화 검출기(FID) : 탄화수소에서 감도 최고
전자 포획 이온화 검출기(ECD) : 할로겐 및 산소산화물에서 감도 최고
▲ PV=GRT ◊G:가스 1몰에 관한 질량
R(가스정수)=847.7
만약CO2라면 가스정수는
▲실제기체방정식 :
▲
P0=대기압, P1-P2=△P=(P2-P)gd=rh ←마노미터
1[atm]=760[㎜Hg]=29.92[in.Hg]=10.332 mH2O = 1.0332[Kgf/㎠] = 14.7[psl(lbf/in2)] = 1013[m bar] = 1.013[bar] = 101.3[Kpa] = 1.0332[Kgf] = 1[Kgf/㎡] = 1[㎜ H2O]
◊절대압력(완전진공율 기준으로함) = 대기압 + 게이지압 = 대기압 – 진공압
▲오리피스미터(간단한 장치이나 압력손실이 크다)
Q=A·U=A·
C:오리피기계수 m(개구부비)=
▲유체의 수송동력 P[KW]=
▲열기관효율 : e(효율)=
▲냉동기 성능계수:
| 안전간격 | 대상가스 |
1등급 | 0.6[㎜]이상 | 나머지 |
2등급 | 0.4 ∼ 0.6[㎜] | 에틸렌C2H4, 석탄가스 |
3등급 | 0.4[㎜] 이하 | 아세틸렌, CS2, 수성가스(CO+H2), 수소 |
▲가스폭발의 유형 : 분해, 중합, 촉매, 압력폭발
▲크리프현상 : 일정 온도와 하중에서 시간이 경과 함에 따라 변형이 증대되는 현상
▲가공경화 : 금속을 가공함에 따라 경도가 증대되는 현상
▲줄탐슨 효과 : 압축가스를 단열 팽창 시키면 압력 강하와 함께 온도가 낮아지는 현상
▲가스의 탈수방법 : 고체에 흡수, 액체에 흡수, 가압 냉각시켜 응축, 분리하는 방법
▲웨버지수(가스연소성판단):
▲산소용기 내압 시험압력 : 250[Kgf/㎠], 기밀시험압력 : 150[Kgf/㎠]이상
▲LPG용기 내압 시험압력 : 30[Kgf/㎠], 기밀시험압력 : 18[Kgf/㎠]이상
▲LNG저장용기 및 배관 설비 구성 하는 금속재료(저온장치재료):
9[%]Ni강, 18-8스테인리스강, 동 합금, 알루미늄합급
▲금속재료 부식억제법 : 피복, 부식억제제를 사용하는 방법, 부식환경처리에 의한 방법, 전기방식법
▲지하에 매설할 수 있는 금속: 폴리에틸렌 피복강관, 가스용 폴리에틸렌 방청조치한 강관
▲노즐의 구경변경률 :
P1:변경전 가스압[㎜H2O] P2:변경후 가스압 D1:변경전 노즐구멍 지름[㎜]
▲금속의 저온 취성이란 : 금속의 온도가 낮아질 때 취화되는 성질
▲냉매의 요건 : 증발잠열이 클 것, 비체적 적을 것, 액의 비열이 적을 것, 비열비가 적을 것, 독성이나 가연성이 없을 것.
▲가스촉매화의 요건 : 활성이 클 것, 화학적으로 안정할 것, 수명이 길 것, 값이 쌀 것, 내열성 우수할 것.
▲체크밸브중 리프트형은 수평배관 스윙형은 수직, 수평 배관에 사용
▲열처리 : 불림, 풀림, 담금질, 뜨임, 심냉처리
▲담금질 : 강의 적당한 경도를 얻기 위해 가열 후 급랭시키는 조작
▲풀림 : 강의 내부에 생긴 응력을 제거하여 결정질을 균일 하게 하는 방법
▲LPG탱크에 설치할 수 있는 액면계 : 평형반사식, 평형투시식, 플롯식, 차압식, 튜브식
▲역화방지 장치 설치 장소 : 압축기와 오토클레이브 사이의 배관
아세틸렌 고압건조기와 충전용 주관과의 사이
산소, 아세틸렌화염을 사용하는 시설의 분기점
▲역률방지밸브 설치 장소 : 가연성가스 압축기와 충전용주관 사이, 아세틸렌 유분리기와 고압건조기 사이, NH3, CH3OH합성탑, 정제탑과 압축기 사이
▲저온 단열법 : 상압 단열법, 진공 단열법
▲진공 단열법 : 고진공 단열법, 다층 진공 단열법, 분말진공 단열법
▲피독현상 : 촉매의 활성점이 반응물질이나 침전물 등과 결합하여 촉매의 활성이 저하되는 현상
▲총발열량 = 연소 시 생성된 수증기의 증발잠열을 포함시킨 열량
▲진발열량 = 연소 시 생성된 수증기의 증발잠열을 뺀 열량
▲총발열량 – 수증기의 증발잠열 = 진발열량
▲급격한 압력변화에 적합한 압력계 : 피에조전기 압력계, 전기저항 압력계, 스트레인게이지
▲철의 열간, 냉간 가공의 한계를 결정하는 온도 : 재결정온도
▲방폭구조 : 내압, 압력, 유입, 안전증 방폭구조
▲내압방폭구조 : 용기내에서 폭발성가스가 폭발해도 압력에 견디고 내부폭발 화염이 외부에 미치지 않는 구조
▲내압(內壓), 압력방폭구조 : 용기 내부에 질소 등의 보호 기체를 압입 하여 내부에 압력을 유지 하므로서 폭발성 가스가 외부에 미치지 않도록 한 구조
▲유입 방폭구조 : 전기기기의 불꽃, 아크가 발생하는 부분을 절연유에 격납 하여 폭발성 가스에 점화되지 않게 한 구조
▲안전증 방폭구조 : 운전 중 불꽃아크가열이 발생하면 안되는 부분에 이들이 발생하지 않도록 구조상 안전성을 높인 구조
▲가스냉방기의 흡수제는 LiBr, H2O이고 냉매는 H2O, NH3, 증발기 압력은 5[㎜Hg] 이다
▲디스펜스의 유량 범위 : 10∼60[ℓ/min]
▲1 냉동톤 : 0[℃] 물 1톤을 하루에 0[℃] 얼음으로 냉동시키는 능력
▲품질검사 대상가스는 산소, 수소, 아세틸렌으로 하고 검사는 1일 1회 이상 실시
▲산소99.5[%], 수소98.5[%], 아세틸렌 98[%]의 순도 이상이 되어야 한다.
▲마찰 저항에 의한 압력 손실 ?
▲오차 : 측정치 – 참값
▲혼합기체의 연소범위⇒
▲폭굉 : 연소전파 속도가 음속보다 클 때 압력파의 발생으로 격렬한 폭발의 원인이 된다.
▲폭굉 유도 거리 : 완만한 연소에서 폭괴응로 될 때까지의 거리
폭굉 유도 거리가 짧은 경우 (정상 연소 속도가 큰 혼합가스, 관경 가늘고, 압력 높고 점화원의 에너지 클 때)
CmHn : 도시 가스 중 메탄 제외한 탄소 함유율[%] d : 가스비중
▲탈황 – 개질 – 메탄합성 – 탈탄산 – 건조공정
▲탄화도 클수록:연료비 증가, 연소 속도 늦어진다. 매연 발생 적다. 착화온도 높다.
▲탄소수 증가 : 발열량 증가, 비점 높아 진다, 발화점 낮아 진다, 착화 온도 낮아진다, 폭발범위 낮아진다, 증기압 낮아진다.
▲과잉 공기 많으면 연손실과 연소실, 배기가스의 온도가 저하 된다.
▲치환용 가스 : 질소, 이산화탄소
▲상온스프링 :
▲관의 접속 부분에 가스누출을 방지 할 때 관의 접속 운동부분에 삽입하는 카아본과 관의 접속 정지부분에 사용하는 테프론이 있다.
▲메탄올 제조시 CO2 외 메칠알콜이 부수적으로 생성되며, 이 반응에 쓰이는 촉매는 산화아연, 산화크롬이다.
▲배기통 세로길이 : 2개–1.4[L], 3개–1.4[L]+12D, 4개–1.4[L]+24D
(L:가로길이 D:배기통 지름)
▲연신률 =
▲단면수축률 =
▲열량 :
▲열효율 :
▲레이놀즈수 : Reno =
▲V(동점도 1STOCK = 1[㎠/sec] =
▲등온 압축에 필요한 일?
▲
▲
▲제거대상 가스명칭 : ◊황화수소 – 건식, 습식, 수소화탈황법
◊이산화탄소 – 고압수세정법
◊일산화탄소 – 암모니아성 염화제 1동 용액에 흡수
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