들어가면서 1. 화학공장에서 재해의 원인은 일반적으로 ① 누설, ② 방류, ③ 체류에 의한 가연성가스가 연소범위 내에 있을 때 점화원에 의한 재해입니다 따라서 예방의 기본은 교육등 여러 가지가 있을 수 있으나 기본적으로 ① 누설, ② 방류, ③ 체류가 발생하지 않도록 조치하는 것입니다.
2. 화학공장에서 위험성은 (1) 화학물질의 위험 ① 물질자체의 위험(유독성,가연성,반응성)등 ② 위험물질의 수송,운반위험
(2) 화학공정의 위험 ① 반응폭주에 의한 화재 폭발위험, ② 방출,유출의 유동위험. ③ 압력,열등의 상태 위험
(3) 화학설비의 위험 ① 화학설비 장치파손 -기계적 파괴, 부식파괴 ② 기계적 고장. 휴먼에러 ③ 계측제어 및 안전시스템의 고장등이 있습니다
3. 폭발대책으로는 사전대책, 사후대책으로 나눌 수 있는데 전자는 폭발예방, 후자는 폭발방호가 방폭대책이 됩니다
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폭발예방은 ① 불활성화 ② 점화원 관리(방폭전기설비 및 나고충전정복자단 관리) ③ 플래어스택. 실-드럼. 화염 검출기등 기기 및 장치 등
폭발방호는 ① 봉쇄 (Containment) ② 차단(Isolation) ③불꽃방지기( Flame Arrestor) ④ 폭발억제 (Explosion Suppression) ⑤ 폭발배출(Explosion Venting) ⑥ 안전거리등이 있습니다.
4. 화재냐 폭발이냐는 여러 가지 형태로 나뉠 수 있으나 일반적으로 가연물의 양이 1TON이상이면 폭발, 1TON이하이면 화재형태를 갖습니다
5. 피해예측에서 화재는 복사열이 중요시 되며 기준은 수포성화상을 기준으로하고 폭발은 과압이 중요시되는데 기준은 고막파열을 일으킬 수 있는 압력입니다
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가스화재 ( L = AD) 연소구조 : 누설착화. 확산연소 거동 : 층류영역 - 층류연소 : 화염길이. 유속, 면적 증가할 경우 증대 난류영역 - 난류연소 : L = AD 직경증가시 화염길이 증대
물리적 폭발 - 원인계와 생성계가 동일 - 상변화에 의한 폭발(액체- 고체) ※ 따라서 온도 낮추는 방법, 입열방지 구조재 강도 강화
화학적 폭발 - 원인계와 생성계가 동일× - 급격한 화학적 변화 ※ 따라서 예방 - 연소의 3요소중 점화원관리 방화 - 봉차불폭폭안
방폭의 기본개념 1. 물적조건인 폭발성 분위기 생성 및 에너지 조건인 점화원 발생 동시 공존 회피 2. 전기설비 방폭화
불활성화 방법 (진압수사) - 진공퍼지 - 압력퍼지 - 스위프 퍼지 - 사이폰 퍼지 |
Moc = LFL× O2 의 몰수%(양론계수)(mo씨 lo)
전기방폭 (압류안 보내바) - 압력방폭구조 - 유입 - 안전증 - 본질안전 - 내압
본질안전 방폭 장단점 (경영정신 배우게) 장점 - 경제적, 좁은 장소 설치 가능 - 0종 장소 설치가능 - 유지보수시 정전 × . 따라서 시간 경비 절감 - 제품 신뢰성 외관 원가 우수 단점 - 배리어 설치 설비복잡 - 온도계 유량계 압력계 등 제한적 - 케이블 허용길이 제한
폭발진압 및 보호 시스템(봉차불폭폭안) 1) 봉쇄 (Containment) 2) 차단(Isolation) 3) 불꽃방지기( Flame Arrestor) 4) 폭발억제 (Explosion Suppression) 5) 폭발배출(Explosion Venting) 6) 안전거리 |
분진폭발에 영향을 미치는 요인 (화입수산가) - 분진의 화학적 성질과 조성 - 입도 및 입도분포 - 수분 - 산소농도 - 가연성가스
분진폭발과 가스 폭발의 차이 (발화 C 발생파 최연소 폭2) 분진폭발 발화에너지 大 CO 大 발생에너지 大 파괴력 大 최초폭발 小 연소속도 小 폭발압력 小 2차 3차 폭발 0
분진폭발 방지대책(1안) 1. 예방대책 점화원대책 - 분진내의 훈소, 분진화염의 제어 - 기타 개방화염 제어 - 열면의 제어 - 전기스파크나 정전기 제어 - 기계적 충격에 의한 열의 제어
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폭발성 분진운 대책 - N2, CO2, H2O 기타 불활성 가스로 불활성화 - 본질적인 불활성화 - 불활성 분진 첨가에 의한 불활성화 - 분진 농도를 폭발범위 외로 유지
2. 완화대책 (방압자동 청결 불합격) - 방출(Venting) - 압력에 견디는 구조로 건설 - 자동진압설비 - 청결유지 (분진 제거, 청소) - 불활성가스에 의한 부분 불활성화 - 격리 (구획화)
분진폭발의 방지대책(2안) 1) 예방대책 폭발방지는 물질조건과 에너지조건을 제어함으로써 점화를 방지. (1) 분진의 퇴적 및 분진운의 생성 방지 (2) 점화원의 제거 (3) 불활성 물질의 첨가 등의 방법
2)방호대책 1) 폭발 봉쇄(explosion containment) 2) 차단 3)폭발억제(explosion suppression) 4) 폭발방산(explosion venting) 5) 안전거리확보 6) 공정 및 장치 |
증기운 폭발 예방대책 (방재가자) - 방출 막는다 - 재고량 줄인다 - 가스누설검지기 설치 - 자동블럭밸브 설치
폭연 폭굉 메카니즘 1. 반응대에서 예열대 열의 이송 → 주로 전도와 분자확산 2. 분자확산은 매우 느린 과정이며 층류화염전파 → 연소의 불안정 즉 난류확산에 의해 느린 층류연소가 → 강한 폭풍파 형성의 과정으로 전환 → 폭연
3. 진화메카니즘 ① 폭연 - 반응면이 열의 분자확산 이동과 반응물과 연소생성물의 난류혼합에 의해 전파 ② 폭굉 - 반응면이 자연발화온도 이상으로 압축하는 강한 충격파에 의해 전파. 충격파는 연소반응에 의해 방출되는 열에 의해 유지
화염방지기 종류 금속망형 : 열흡수 용이 저항 최대한 줄일 수 있다 평판형 : 튼튼하고 분해 및 청소 용이 공기저항 크다 수냉형 : 통기관을 순환하는 물속 통과시켜 가연성증기 액화 인화방지 효과 및 증발손실 방지 효과
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화염방지기 재질 (스모알주) 스테인레스강 모넬 알루미늄 주조철
TNT 당량 - TNT의 폭풍압력, 폭발에너지등 폭발특성은 실적에 의해 상세측정. 신뢰성 ↑ 따라서 다른물질 폭발특성치 TNT양으로 나타내면 편리 - 어떤 물질이 폭발할 때 내는 에너지와 동일에너지를 내는 TNT 중량 - TNT당량 (Kg) = (△HC × WC) / 1120 Kcal/kg
Scaling 법칙 - Hopkinson 삼승근 법칙 - 환산거리가 같으면 폭발물의 양에 관계없이 충격파등 특성값 같다 - 환산거리(d) = X /W1/3 X = 폭발중심거리
폭발효율 - 이론폭발에너지에 대한 실제방출된 에너지 비 - 이론적 총에너지 - 증기운속 가연물 총질량× 연소열 - 대략 1-10% 밀폐계 25 -50% 화학공장 2% 계산
안전거리 - 고막을 파열시키는 압력(0.2kgf/cm2): 국내적용 트럭을 전도시킬 수 있는 압력 0.15kgf/cm2) |
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가스화재의 형태
(1) 증기운 화재(Vapor cloud fire) ① 가스의 비중이 공기보다 큰 인화성 액체가 누설시 - 가스가 주위의 낮은공간에 서서히 확산 - 가스증기와 공기가 연소범위내에서 인화 폭발 - 가스확산에서 부터 보통 30초 - 30분 사이 빈번히 발생
(2) 풀화재(Pool fire) - 누출후 액상으로 남아 있는 LPG에 점화되면 풀화재 발생 - 풀화재는 고농도의 LPG가 연소되는 것으로 공기부족으로 검은 연기 유발 . |
(3) 토치화재(Torch fire) - 압력탱크에서 액화가스 누설시 발생 - 풀화재와 유사하나 풀화재에 비해 복사에너지가 크다 - 누출압력에 의해 굉장한 운동량을 가지고 있으며 화염의 직경은 작으나 길이는 풀화재보다 길다
(4) 플래시 화재(Flash fire) - 누출된 LPG는 즉시 기화하는 현상을 플래시 증발이라 하고 기화된 증기 연무내 점화원에 의해 화재가 발생 - 폭발음이 있을 수 있으나 강도가 약함
(5) BLEVE - 인근의 제트화재, 풀화재의 화염이 LPG 저장탱크를 가열할 경우 온도상승 - 높은 증기압 - 안전밸브 작동 - 탱크의 기상부 약한부분 폭발 - 내용물은 가열되어 있으므로 폭발적으로 증발하여 불이 붙어 화구를 이루며 상승
소화대책
① 누설화재 - 밸브폐쇄하여 누설차단 대규모 누설화재시 - 밸브 폐쇄전까지 폭발적인 축적이 일어나지 않도록 가스가 연소되도록 방치 ② 저장탱크 화재시 - 폭발방지하기 위해 탱크 상부 냉각 ③ 저장탱크 방화설비 - 냉각살수설비, 물분무 설비 소화전 및 스팀커튼 등이 있으나 소화의 목적이라기 보다는 - 탱크의 냉각에 의한 폭발방지와 인근탱크에 복사열 방지용 |
플래시 화재(flash fire)
1.개요 누출된 LPG는 누출 즉시 기화하게 된다. 이런 현상을 Flash 증발이라 하고, 기화된 증기 연무내 점화원에 의해 화재가 발생된 현상을 Flash Fire 라 한다. 점화시 폭발음이 있을 수 있으나, 강도가 약해 고려될 만한 사항은 아니다.
2. 연소특성 ① 넓게 퍼진 증기운의 자연발화에 의한 화재로서, 근본적으로 연소속도의 증가가 없는 경우이다. ② UVCE와 같은 폭풍파에 의한 손상은 일어나지 않는다. UVCE 와의 구분은 연소속도의 차이에 있으며 이에따라 Blast Effect의 존재여부가 결정된다. ③ 화염속도는 UVCE의 경우만큼 크지는 않지만 증기운의 가연성 영역 전체에 걸처 빠르게 화재가 확산된다. ④ 일반적으로 직접 화염접촉에 의한 근거리 손상효과와 복사에 의한 원거리 인적피해 영향을 나타낸다. ⑤ Target에 대한 복사효과는 화염으로부터의 거리, 화염높이, 화염의 복사력, 대기의 복사 에너지 전달성, 그리고 증기운의 크기에 의존한다.
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제트화재((jet fire)
1. 개요 제트화재는 고압의 LPG가 누출시 주위의 점화원에 의하여 점화되어 불기둥을 이루는 것을 말하며, 누출압력으로 인하여 화염이 굉장한 운동량을 가지고 있으며 화재의 직경은 작으나 길이는 풀화재 보다 길다. 2. 연소특성 ① Torch fire와 같은 의미이다. ② 가연성 액체나 기체가 압력하에 방출될 때 분출점에서부터 화재가 길게 늘어나는 현상이다 ③ 일반적으로 압력탱크에서 액화가스가 누설되어 발생하는 형태이며 같은 크기의 pool fire에 비해 복사열 에너지는 크다. ④ 산소- 아세틸렌 용접기의 Tip에서 화염이 jet상태로 늘어나는 것도 jet fire이다. ⑤ 일반적으로 순시 발화 현상을 나타내며 근거리 손상 효과를 나타낸다. ⑥ 방출가스의 흐름에 따라 층류연소와 난류연소인 경우가 있지만 실제 큰 규모의 화재에 있어서는 난류연소가 대부분이다. ⑦ 화염 길이는 층류화염에서는 가스유속의 증대와 함께 커지지만 난류화염이 되면 그 이상의 증대는 없고 거의 일정치에 머문다. ⑧ 유출구 치수의 영향은 층류화염의 경우 그 면적에 비례한 반면 난류화염에서는 유출구의 직경에 비례한다. 난류화염의 길이는 L = AD 여기서 L은 화염길이, D는 개구부 직경, A는 연료종류 등에 의해 결정되는 상수이다.
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폭발과 화재의 차이점 가. 개요 연소입장에서 보면 발화 다음의 단계는 무연연소의 경우를 제외하고 화염전파이며, 여기에는 두 가지가 있다. 그 하나는 기상 중의 화염전파이고, 다른 것은 기상, 액상 또는 고상 표면에 대한 화염전파이다. 기상 중의 화염전파가 발생하려면 메탄이나 수소와 같은 가연성가스가 공기와 혼합되어 가연성 혼합기를 형성하고 있는 것이 필요하고, 이 현상이 가스폭발이며 예혼합연소이다. 한편, 후자는 가연성 액체 혹은 가연성 고체의 표면에서 발생하는 석유화재나 건물화재를 비롯하여 도시가스 배관이나 저장조에서 가연성 가스가 누출하여 타는가스화재가 있으며, 확산연소이다. 따라서 현실적으로 발생하는 화재는 가스폭발, 석유화재, 건물화재, 가스화재로 구분
나. 가스폭발 가스폭발과 가스화재의 기본적인 차이는 에너지 방출속도를 달리하는 폭발 과 화재의 차이에 있다. 가스폭발은 메탄, 수소, 아세틸렌, 프로판 등의 가연성 가스와 가솔린, 알콜 등의 인화성 액체증기가 공기 중의 산소와 산화반응에의해 발생한다. 즉 폭발은 공기와의 혼합상태의 기상부분의 용적이 크고 또한 밀폐공간 상태에 있을 때 착화원이 존재함으로써 발생 한다. 더욱이 분해반응과 중합반응에 의해 대량의 가스가 공기와 함께 밀폐공간 내에 축적되어 있음으로써 폭발이 발생한다. 가스폭발은 가연성가스와 지연성 가스에 의한 혼합 가스폭발, 분해 폭발성 |
가스에 의한 분해폭발, 가열로 인한 액화가스용기 내의 비등액체팽창폭발,대량으로 유축된 가연성 가스의 폭발 등으로 구분할 수 있다
다. 가스화재 가스화재는 가연성 가스를 포함하는 가연성물질이 파괴된 구멍에서 누설되어 착화한 때에 일어난다. 가스화재는 전형적인 확산연소이므로, 연소구조는 방출된 가연성 가스와 주위의공기가 혼합되면서 계속 타는 현상이다. 그 거동은 방출가스의 흐름상태에 따라 층류연소와 난류연소로 구분되며, 가스화재로 발생하는 화재는 난류 확산 화염이다. 가스화재의 화염길이는 유출구의 직경에 의존하며 가연성 가스의 종류와 관계없이 성립한다. 이러한 현상을 해석하는 방법에는 Fick's Law로부터 작하는 확산이론이 있다. 실제규모의 가스화재에 상당하는 난류확산 화염의 길이는 다음 식과 같다. L/d = A 여기서, A는 연료의 종류 등에 의해 결정되는 상수이다
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주유소에서 인화성 액체(휘발유, 등유, 경유)가 누출시, 에너지가 접촉되어 일어날 수 있는 사고현상이 폭발이 아닌 화재현상 즉 액면화재인 이유 1. 화재 개론 - 연소한 가스와 미연소 가스의 경계면에서 복잡한 화학반응이 일어나 고온의 강한 빛을 발생하는데 이것을 화염(Flame)이라 부른다. - 발화원에서 발생한 화염이 혼합가스를 이동하는 현상을 화염전파라 하고, 이 경우 미연소 가스에 대한 화염진행속도를 연소속도라 한다. - 연소속도는 일정 조건에서 가연성 가스의고유 상수이며 일반적으로 가연성 가스의 연소속도는 최대 40∼50cm/sec 정도이다. - 연소속도에 미연소가스의 유동속도를 더한 것 화염속도(Flame Speed) - 휘발유(옥탄가 100의 경우)의 화염속도는 최대 37.74cm/sec로서 가연성 가스의 연소속도보다 낮으며(경유, 등유는 휘발유의 경우보다 더 낮다) 또한 휘발유를 밀폐압력용기가 아닌 상온상압의 지하탱크에 저장하므로, 개방된 공간에서 휘발유의 누출시 폭발로 발전할 가능성이 없다.
2. 폭발 개론 - 화염의 전파속도는 미연소 가스의 유속에 따라 변화하며, 파이프나 탱크 와 같은 밀폐계에서 연소하는 경우에는 화염의 전파속도가 매우 커져 수m/sec∼수백m/sec에 이르며, 화염이 더욱 가속되며 폭굉으로 전이되어 전파속도가 1,800 ∼ 2,000m/sec에 달한다. - 일반적으로 화염의 전파속도가 음속(340m/sec) 이하인 경우를 폭연 (Deflagration), 음속 이상인 경우를 폭굉(Detonation)이라 칭한다. - 폭발의 정의는 압력의 급격한 발생 또는 해방의 결과로서 심한 음을 발생 하며 파괴하기도 하고 팽창하기도 하는 것 또는 기체의 발생을 동반한 연소가 고속으로 진행할 때의 현상이라 한다. |
3. 화재와 폭발의 차이 - 연소속도 및 화염의 전파속도에 따른 압력과 폭음의 발생을 수반하는 차이에서 비롯되며, 개방계 에서는 연소속도가 자유로이팽창하며 화염 속도가 늦을 경우 압력과 폭음이 거의 발생하지 않지만 화염속도가 빠를 경우 압력파를 만들 수 있다. - 이러한 폭발 형태를 UVCE (UnconfinedVapor Cloud Explosion)라 하며, 이 경우는 가연성 가스 의 경우에만 발생할 수 있다. 개방계에서 가연성 가스에 의한 폭발형태는 UVCE인 경우에만 존재한다. 압 력파를 만들 수 없는 경우는 Flash Fire로 존재한다. - 모든 사고사례를 검토한 결과, UVCE는 Detonation(폭굉) 보다는 Deflagration(폭연)이었다. - 또한, 많은 공정장치와 구조물(즉, 장애물)이 존재한다면 Flash Fire는 UVCE로 전환되기 쉽다. - Flash Fire가 UVCE로 전환되기 위해서는몇 가지의 인화성물질 (즉, 가솔린으로 휘발된 증기)이 최소 질량이상을 존재해야 한다. 이 최소 질량의 범위는 1 ton∼15 ton으로 평가하고 있다. - 그러나 수소와 아세틸렌과 같이 보다 활성적인 물질에 있어서는 100kg 정도의 적은 양으로도 UVCE가 능하다. - 연소속도가 보다 높은 물질은 UVCE로의 전환이 더욱 용이하다. 4. 결론 - 휘발유에서 증발되는 증기는 타 가연성가스에 비해서 연소속도가 빠르다 고 볼수 없으며, 주유소에서 저장된 휘발유 저장탱크의 휘발유로부터 증발된 인화성증기가 1 ton이상 생성되지 않고, 또한 개방된 공간에서 휘발유의 누출에 의한 사고는 그 형태가 Pool이므로 폭발로 발전하지 않고 액면화재로 구분한다. |
가정용 LPG 누출 폭발, 화재시 메카니즘과 화재성상 특성 1. 가스폭발 정의 ① 예혼합연소 ② 압력의 빠른 증가로 인한 폭발 ③ 공정장치 또는 파이프내, 건물내 또는 밀폐계, 개방공간에서 발생 2. 가스폭발현상 (1) 개방공간 ① 가연성 혼합기를 형성하여도 단시간에 폭발하한계 이하로 되어 압력파 피해가 없슴 ② 가연성 혼합기가 넓게 확산되었을 경우 압력파에 의한 피해가 큼 ③ 영향인자 : 가스의 종류, 량, 착화원 에너지양 (2) 폐쇄공간 ① 2방향의 길이가 비슷한 거주공간 ② 가스의 농도, 벽의 강도 및 면적등의 상태가 중요 (3) 가늘고 긴공간 ① 관로나 닥트내 가스 폭발 ② 혼합기 농도에 따라 폭굉으로 전이 3. 가스폭발과정 (1) 가연성혼합기 형성 폐쇄공간에 가스누출로 인한 공기와 가연성 혼합기 형성 (2) 착화 전기 스파크, 라이타, 담뱃불등에 의해 가연성 혼합기에 착화 (3) 화염전파와 압력상승 가연성 혼합기를 화염이 전파하여 압력이 상승. 폐쇄공간의 약한부분이 파괴되어 개구부에서 가연성 혼합기 및 연소가스 유출 |
(4) 압력파의 전파 ① 발생된 압력은개구부가 발생하면 압력파를 발생하여 물체표면에 흡수, 반사, 굴절 ② 만일 폐쇄공간내 압력이 대기압보다 0.1 kg/㎠ 높을 경우 1000kg/㎡의 힘이 전해지기 때문에 견딜 수 없는 부분은 파괴된다. (5) 화재로의 이행과 유독가스 발생 ① 폐쇄공간내 가연성고체나 액체에 착화하여 연소는 계속되고 화재로 이행 ② 폭발시 및 화재시 유독가스 발생
4. 가스사고 원인
(1) LPG 충전시설: 용기의 급개폐로 인한 단열압축 (2) LPG 용기밸브: 무리한 조작, 결함 (3) 압력조정기 : 고장 누출 (4) 연소기 취급부주의
5. LPG 화재성상 및 특성
① 폭발 하한계가 낮고 위험성이 크다. ② 상온, 상압에서 기체이며, 인화점이 극히 낮다. ③ 가스 비중이 공기보다 무거우며, 누설되면 지면에 누적되며 LNG보다 위험. ④ 전기 절연성이 높아 유동, 여과, 적하, 분무 또는 누설시 정전기를 발생하는 성질이 있으므로 정전기 방전 불꽃에 의한 위험이 크다.
6. 결론 |
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폭발의 종류와 형식 1.개요 ① 폭발을 공정별로 분류하면 핵폭발, 물리적 폭발, 화학적 폭발, 물리적 폭발과 화학적 폭발의 양립에 의한 폭발 등으로 분류 ② 대부분이 경우 폭발이 발생할 때의 원인 물질이 물리적 상태에 따라서 기상 폭발과 응상 폭발로 분류. 2.기상 폭발 1 ) 가스 폭발 가. 가연성 가스와 지연성 가스(공기 또는 산소)와의 혼합기체에서 발생. 나. 수소 일산화탄소, 메탄, 프로판, 아세틸렌등 2 ) 분무 폭발 공기중에 분출된 가연성 액체의 미세한 액적이 무상으로 되어 공기 중에 부유하고 있을 때에 발생. 3) 분진 폭발 가. 가연성의 고체가 미분말로 되어 공기 중에 현탁하여 있을 때 발생. 나. 미분탄, 소맥분, 플라스틱의 분말 . 4 ) 증기운 폭발 다량의 가연성 가스 또는 기화하기 쉬운 가연성 액체가 지표면에 유출되어 다량의 혼합기체가 형성되어 폭발이 일어난 경우 5 )분해 폭발 가. 가스 폭발의 특수한 경우로서 분해 분발을 일으키는 가스를 분해 폭발성 가스 나. 가연성 가스로서 공기가 혼합할 떄는 가스 폭발의 위험도 겸한다 3. 응상 폭발 1 ) 수증기 폭발 가. 응상폭발의 대표적인 폭발 사고 나. 용융금속이나 slug같은 고온물질이 물 속에 투입되었을 경우 - 고온물질이 갖는 열이 저온의 물에 짧은 시간에 전달되면 |
- 일시적으로 물은 과열상태로 되고 조건에 따라서는 순간적으로 급격하게 비등하고, - 상변화(액상->기상)에 따른 폭발현상. 다. 보일러의 관체가 어떤 사고에 의하여 파손될 경우 - 대기압 하에서 비점 이상으로 과열 - 평형상태에 있던 물 (액상)이 순간적으로 대기압으로 방출됨으로써 평형상태가 파괴 이때에 상변화로 폭발현상. 2 ) 증기 폭발 가. 저온 액화가스(LPG, LNG 등)가 사고로 인해 물위에 분출되었을 경우 조건에 따라서는 급격한 기화에 동반하는 비등현상 나. 액상에서 기상으로의 급격 상변화에 의한 폭발현상에 수증기 폭발을 포함시켜 증기 폭발이라고 함. 다. 증기 폭발을 의미를 정확히 전달하기 어렵기 때문에 미국에서는 최근 Rapid Phase Transition (RPT) (급속 상변화)라고 함. 3 ) 고상 간의 전이에 의한 폭발 고체인 무정형 안티몬이 동일한 고상의 안티몬으로 전이할 때에 발열함으로써 주위의 공기가 팽창하여 폭발현상 발생. 4 ) 전선 폭발 고상에서 급격히 액상을 거쳐 기상으로 전이할 때 폭발현상 4. 폭발에 영향을 주는 변수 가. 주위의 온도 나. 주위의 압력 다. 폭발성 물질의 조성 라. 폭발성 물질의 물리적 성질 마. 착화원의 성질 : 형태, 에너지, 지속시간 바. 주위의 기하학적 조건 ; 개방 또는 밀폐 사. 가연성 물질의 양 아. 가연성 물질의 유동 상태 ; 난류 자. 착화 지연시간 카. 가연성 물질이 방출되는 속도 |
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물리적 폭발 (압력용기) 1. 개요 ① 물리적 폭발이란 물리변화를 주체로 한 것으로 - 고압용기의 파열, - 탱크의 감압파손, - 폭발적 증발 등이 있다. ② 액체가 들어있는 밀폐용기가 화재시에 외부로부터 가열되면 증기압은 상승한다. 그 경우에 용기가 파열되면 액체는 과열상태에 있기 때문에 기액 간의 평형이 깨어지고 과열액체의 증기폭발이 일어날 가능성이 있다. ③ 액화가스와 같이 비점이 상온이하의 액체가 밀폐용기 내에 저장되어 있을 때 어떠한 원인으로 그 용기가 파열되면 상온에서도 과열 액체의 증기폭발이 일어날 가능성이 있다.
2. 보일러의 폭발 보일러는 밀폐된 용기 속에서 물을 100℃ 이상으로 가열해서 고온고압의 수증기를 만들고 이것을 이용하는 것이 목적이기 때문에 파열사고의 위험이 있다. - 관체의 부식, 피보, 균열, 소손 등에 의한 내압력의 감소, 또는 - 과열에 의한 내압의 상승에 의해서 관체, 수관(전열관) 등의 압출, 팽출, 파열 등의 사고가 일어난다.
3. LP 가스탱크의 폭발 1) 탱크로리로부터 LP 가스의 unloading 시에 hose 커플링 등의 절손으로 인해 LP 가스탱크가 폭발하는 위험이 있다. 2) 탱크의 안전변이 작동하여 분출가스에 착화되고 화염이 발생하였으나 방출 능력이 부족했기 때문에 차차로 내압이 상승했다. 3) 탱크의 정상부는 화염에 의해 가열되어 온도가 상승하고 내압강도도 |
저하되어 결국 탱크는 정상부로부터 종으로 파열되고 탱크 내에 남아 있던 과열상태의 LP 가스에 증기폭발의 사고가 일어난다.
4. 증기폭발의 예방 대책
(1) 용기의 내압강도의 유지 가. 사용중 부식 등에 의한 두께의 감소를 막고 나. 강도의 유지에 유의할 필요가 있다.
(2) 용기의 외력에 의한 파괴의 방지 가. 수송시에 교통사고의 발생 방지 나. 교통사고의 발생시에 탱크의 파괴 방지 등에 대책이 필요하다.
(3) 화재에 의한 가열의 방지 가. 화염에 노출되는 탱크의 벽면온도가 상승하지 않도록 살수해서 냉각하면 탱크의 파손을 방지할 수 있다. 나. 탱크외부를 단열처리하여 외부에서 열전달방지.
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화학적 폭발 1. 개요 화학반응에 의한 짧은 시간에 급격한 압력상승을 수반할 때 압력이 급격하게 방출되어지면 폭발이 이루어진다.
2. 산화폭발 (1) 산화폭발은 연소의 한 형태인데 연소가 비정상 상태로 되어 주로 가연성 가스, 증기, 분진, 미스트류 등이 공기와의 혼합물 등의 반응에 의하여 발생 (2) 산화폭발사고의 대부분은 가연성 가스가 공기 중에 누설, 인화성 액체가 들어있는 탱크에 공기가 유입되어 폭발성 혼합가스가 형성 탱크 내에서 전기화염 및 기타화염이 발생하거나 탱크 내로 착화원이 유입되어 착화 폭발하는 현상이다.
3. 분해폭발 (1) 산화에틸렌, 아세틸렌 같은 분해성 가스와 디아조화합물 같은 자기 분해성 고체류는 분해하면서 폭발한다. (2) 분해성 가스의 대표적인 것은 아세틸렌으로서 반응시 발열량이 크고, 산소와 반응하여 연소시에 3000℃ 고온이 얻어지는 물질로써 금속의 용단․용접에 사용
4. 중합폭발 (1) 염화비닐, 초산비닐 그 외 중합물질 모노마가 폭발적으로 중합이 발생되면 격렬하게 발열하여 압력이 급상승하고 용기장치가 파괴되는 경우가 있다. 이 경우에 분출하는 모노마가 가연성증기를 형성하고 이 증기에 착화되어 증기운 폭발이 발생한다. (2) 중합반응시는 대체로 발열반응을 함으로써 적절한 냉각설비를 반응장치에 설치 사용하여 이상반응을 방지한다. |
수증기폭발 예방대책 1. 개요 일반적으로 증기폭발은 착화원도 가연물도 필요로하지 않는 상변화에 기인하는 폭발사고 수증기폭발의 기본적인 예방 대책은 물과 고열물과의 직접적인 접촉의 기회를 주지 않는 것이다.
2. 예방 대책 (1) 로 안쪽으로 물의 침입 방지 가. 고온의 로 내에 물이 들어갈 기회를 주지 않는 것이 가장 중요하다. 나. 물을 함유하고 있는 상태에 용융작업을 시작한다든지, 소화작업 중에 주수가 로 내에 들어가는 경우에 증기폭발 사고가일어나기쉽다.
(2) 작업 바닥의 건조 고온작업을 행하는 작업 바닥은 건조 상태를 유지하여야 한다.
(3) 고온 폐기물의 처리 가. 고온의 폐기물은 건조한 장소에 버려야 한다. 나. 고온의 금속덩어리 등을 폐기하는 경우에 젖어있는 장소에 버린다든지, 또 고온물을 하수구나 수조의 속으로 투입하는 것은 아주 위험하다.
(4) 주수 분쇄설비의 안전 설계 고온물에 주수하여 급냉에 의하여 분쇄하는 경우에는 : 가. 물 속에 고온물을 투입하면 안되고 나. 고온물이 밖으로 흘러나오지 않도록 물을 뿌려주는 설비가 필요하며 다. 주수에 대한 배수를 잘 되도록 하고 라. 물이 정체하여 있도록 하면 안된다. |
블레비 (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) 1. 개요 블레비(BLEVE)현상이란 가연성 가스를 액화시켜 저장한 저장탱크내의 액화가스가 누설되어 저장탱크 상부에 부유 또는 확산하여 있다가 착화원과 접촉할 경우 폭발을 일으키면서 저장탱크 또는 저장용기가 파열되어 그 내부에 있던 액화가스가 공중으로 확산하면서 액체가 가연물이고 점화원이 존재시 화구(火口)형태의 폭발현상이 일어난다. 화구가 발생할려면 액화가스의 중량이 1TON 이상이어야 발생한다.
2. 발생 메카니즘 ① 액온상승(液溫上昇) 탱크가 화염에 의하여 가열되면 액화가스의 온도가 상승하고 탱크 내부의 압력도 상승하게 된다. 그 결과 안전밸브가 작동하게 되어 증기가 방출하게 되므로 탱크내의 액면은 낮아지게 된다. 또 탱크내의 공간부가 커지게 되고 화염에 의하여 계속 가열되면 상황은 악화된다. ② 연성파괴(延性破壞) 화염에 휩싸인 탱크의 기상부분(氣狀部分)은 액상부분(液狀部分)에 비하여 급속하게 가열되어 내압이 높아지게 된다. 또 탱크 벽은 접염 가열에 의하여 강도가 떨어지고 내부의 압력상승에 의하여 균열을 일으키게 된다. 그 결과 탱크내의 증기가 방출되고 내부 압력은 급격하게 내려간다. ③ 액격현상(液擊現狀) 급격한 압력저하로 액화가스의 비점이 내려가고 과열상태가 된 액화가스는 격렬하게 증발하여 액체를 비산시키고 탱크내 벽에 강한 충격을 준다. (증기폭발) ④ 취성파괴(脆性破壞) 액격현상에 의하여 탱크가 파괴되고 파편이 사방으로 비산함과 동시에 화이어볼로 발전한다 3. BLEVE 사고사례 1) 외국의 경우 ① 리오데자네이로(브라질)의 정유공장 LPG 탱크 사고 - 일시 :1972. 3. 20 |
- 인명피해 : 사망 37명, 부상 53명 ② 멕시코시티(멕시코) LPG 저장탱크 사고 - 일시 :1984. 11. 19 - 인명피해 : 사망 500명 이상, 부상 2,000명 이상 2) 국내의 경우 ① 광주 해양도시가스 LPG 저장탱크 사고 - 일시 :1992. 2.23 - 인명피해 : 20여명 중화상 ② 부천내동 LPG 충전소 사고 - 일시 :1998. 8.11 - 인명피해 :사망1명. 부상 83명
4. BLEVE 방지법
1) 방액제를 경사지게 한다. 방액제 내에서 화재가 발생했을 때에 화염이 직접 탱크에 접하지 않도록 한다. 2) 입열 억제 - 가연성 액화가스 용기에 외부단열 시공 - 탱크의 지하설치 3) 고정식의 살수설비를 설치 - 탱크가 화염에 의해 가열되지 않도록 한다. - 현재 가장 많이 사용되고 있는 방법. 4) 용기의 내압강도 유지 경년부식에 의한 내압강도 부족을 고려한 충분한 부식여유 두께가 필요하다. 5) 용기의 외력에 의한 파괴방지 타 물체에 의한 기계적 충돌을 방지 6)폭발 방지장치 - 열전도가 큰 알루미늄 합금박판 설치 - 탱크내벽에 열전도가 좋은 물질 설치 |
증기운폭발 (UVCE: Unconfined Vapor Cloud Explosion) 1. 개요 대기 중에 대량의 가연성 가스나 가연성 액체가 유출하여 그것으로부터 발생하는 증기가 공기와 혼합하여 가연성기체를 형성하고 발화원에 의해서 발생하는 폭발을 증기운 폭발이라 한다. 개방된 대기중에서 발생하기 때문에 자유공간 증기운 폭발이라 하며 UVCE라 줄여쓴다. 독성이나 가연성 증기운은 그 독성과 폭발성으로 인하여 화학공업이나 운수산업에 내재하고 있는 가장 무서운 위험의 하나로 꼽히고 있다. 환경오염과 화학물질의 유출사고 및 이의 폭발로 인한 인명 및 재산상의 손실은 막대한 것이다.
2. 증기운의 형성 과정 증기운은 증기가 대기중으로 다량 유출될 때 생성된다. 실제로는 압축가스가팽창하거나 휘발성 액체가 증발할 때 증기운이 형성된다. 만약 어떤가스 또는 액체가 팽창하는데 필요한 충분한 에너지가 가스 또는 액체 내부에 존재하고 있지 않는다면 팽창 또는 증발하기 위해서는 우선 주위로부터의 열전달이 필요하므로 증기운의 형성속도는 느리게 된다. 또한 가스또는 액체와 주위온도와의 차이가 클수록 열전달은 빨리 이루어진다. 3. 증기운형성물질 분류
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위 표의 물질들 중에서 Class II 와 IV 의 액체가 그들의 flashing 능력 때문에 증기운 형성의 위험성이 높다. 이 액체들은 증발에 필요한 충분한 에너지를 항상 보유하고 있으므로 저장상태에 어떤 결함이 발생하면 즉각적으로 증발현상이 일어난다.
대개의 경우 Class II 와 IV 의물질을 액체상태로 유지하는 데는 그다지 높은 압력이 필요하지 않기 때문에 두께가 얇은 용기가 사용되고 있으며 이러한 용기는 비교적 약한 충격에도 파손될 수 있다. 실제로 이런 사고는 배관이나 저장탱크의 파괴등으로 인하여 일반산업체에서 종종 발생하고 있다.
4. 증기운 폭발의 특성 ① 증기운의 크기가 증가되면 점화될 확률도 증가한다. ② 증기운에 의한 재해는 폭발력보다는 화재가 보통이다. ③ 폭발효율이 적다. 즉 연소에너지의 약 20% 만이 폭풍파로 전환된다. ④ 증기와 공기의 난류혼합은 폭발력을 증가시킨다. ⑤ 증기의 누출점으로부터 먼 지점에서의 착화는 폭발의 충격을 증가시킨다.
5. 증기운 폭발의 예방 대책 ① 거대한 가연물 구름은 대단히 위험하고, 착화방지를 위한 안전장치를 한다고 해도 현실적으로 통제가 불가능하므로, 위험물질의 누출을 방지하는 것이 최선이다. ② 증기운을 형성하는 물질을 취급할 때는 재고량을 낮게 유지한다. ③ 누설을 검지할 수 있는 검지기, 분석기를 설치한다. ④ 누설이 검지되었을 때는 초기단계에서 시스템을 자동으로 정지시키는 자동차단밸브를 설치한다.
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Fire ball과 BLEVE 1.정 의 Fire Ball이란 대량의 증발한 가연성 액체가 갑자기 연소할 때에 생기는 구상의 불꽃. 2.Fire Ball생성의 두 가지 형태 1) 가연성 액화가스가 탱크 등에서 누설할 경우 - 지면의 입열에 의해 급속하게 기화하고 확산을 통해 개방공간에서 증기운을 형성 - 이 증기운에 착화, 연소시 파이어볼을 형성. 2) 가연성 액화가스 저장탱크가 BLEVE 현상을 일으킬 경우 - 폭발시 증기운을 형성하고 이 증기운에 착화,연소시 파이어볼을형성.
3. 가스의 누출과 환산에 의한 파이어볼의 생성 1) 저장탱크의 가스 누설에 의해 발생 가. 탱크배관의 손상, 파손 나. 밸브 조작의 잘못 2) 누설된 액화가스의 누설 형태 가. 최초에는 지면의 입열에 의해 격렬하게 기화 나. 열전달 제한에 의해 정상적인 증발로 이행 3) 대기 중에 확산하여 증기운을 형성 4) 착화원에 의해 파이어볼을 생성. 4. BLEVE에 의한 파이어볼의 생성 1) 액체가스가 기화해서 팽창하여 폭발하는 현상 2) 생성 예 가. LP 가스탱크가 화염에 노출되면 가스가 증발하여 탱크내의 압력이 상승. 나. 안전밸브가 작동하고 내압을 방출 다. 탱크가 너무 가열되면 안전밸브로는 파열을 방지 불가. 라. 실제화재시 압력용기의 파열시간은 10~30분 정도. |
5. BLEVE 및 Fire ball 생성의 Mechanism 1) 탱크의 일부가 파괴시 가. 탱크내부에서 평형상태에 있던 기상부와 액상부가 압력이 방출되기 때문에 평형이 깨짐 나. 열역학적으로 평형이 되려고 고온의 액상부가 급격히 증발하여 기화 다. 내용물은 미세화 되면서 강한 힘으로 용기를 파괴함과 동시에 외부로 분출. 라. 주위에는 화염이 존재하므로 즉시 이 증기운에 착화하여폭발적연소. 마. 파이어볼은 먼저 지표면 부근에서 발생하여 공기 중에서 거대한 파이어볼로 성장. 2 ) 파이어볼의 크기 및 연소시간 가.D=3.77W 0.³² 여기서, D : 파이어볼 직경(m) W: 산화제(공기)를 포함한 가연물 양 (kg). 나. 연소시간 t=0.258W 3 ) 파이어볼로부터 방사열 E = ψεσT⁴ 4 ) BLEVE에 의한 상해범위는 일반적으로 누설, 확산의 경우에 비하여 크다. 6. BLEVE 방지법 1 ) 방액제를 경사지게 한다. 방액제 내에서 화재가 발생했을 때에 화염이 직접 탱크에 접하지 않도록 한다. 2 ) 가연성 액화가스 용기에 외부단열 시공 용기로의 열의 침입속도를 약1/10 늦게 하여 처리시간을 번다. 3 ) 고정식의 살수설비를 설치 - 탱크가 화염에 의해 가열되지 않도록 한다. - 현재 가장 많이 사용되고 있는 방법. |
불활성화 방법 (예방) 1. 최소산소농도 (1) 개요 화염을 전파하기 위해서는 최소한의 산소농도가 필요하며 이를 최소산소농도(MOC)라 함 (2) 최소산소농도 ① LFL(연소하한계)은 공기중 연료농도를 기준 ② MOC는 공기와 연료의 혼합기체에 대한 산소 몰%를 기준 ③ 폭발 및 화재는 연료의 농도와 무관하게 산소의 농도를 감소시킴으로써 방지 가능 ④ 이 때 최소산소농도가 유용한 값이 됨 ⑤ MOC = 산소몰수 × 연소하한계 2. 불활성화 ① 가연성 혼합물을 비가연성 혼합물 환경으로 전환 ② N₂,CO₂등 비반응성 가스로 희석하여 가연성 혼합기 형성의 회피 ③ 산소농도를 MOC이하로 낮춰 연소의 중단이 주요한 작용. ④ 인화성가스의 MO C: 10 % ⑤ 분진의 MOC : 8%정도 ⑥ 설계시 불활성화는 MOC보다 4 %이상 낮게 유지 3. 방법 (1) 진공퍼지 (저압퍼지, Vacuum Purging) ① 반응기에 일반적으로 쓰이는 방법. ② 큰 용기는 보통 진공에 견디도록 설계되지 않으므로 사용할 수 없다 ③ 진공 purge 방법. ㄱ. 용기가 원하는 진공도에 이를 때까지 용기를 진공으로 한다. ㄴ. 질소나 이산화탄소의 불활성 가스를 주입하여 대기압과 같게 한다 ㄷ. 위의 단계를 원하는 산소농도가 될 때까지 반복. |
(2) 압력퍼지 (Pressure Purging) ① 압력퍼지는 진공퍼지보다 퍼지시간이 매우 짧음 ② 진공을 유도하기 위한 느린 공정에 비해 가압공정이 대단히 빠르기 때문이다. ③ 압력퍼지는 진공퍼지 보다 많은 Inert gas를 소모. ④ 압력퍼지 방법 ㄱ. 용기에 가압된 Inert gas를 주입함으로 purge한다. ㄴ. 주입된 이너 가스가 용기 내에서 충분히 확산된 후 그것을 대기중으로 방출한다. ㄷ. 위의 단계를 원하는 산소농도가 될 때까지 반복. (3) 스위프 퍼지(Sweep-Through Purging) ① 이 Purge공정은 보통 용기나 장치에 압력을 가하거나 진공으로 할 수 없을 때 사용 ② 스위프 퍼지 방법 ㄱ. 용기의 한 개구부로부터 퍼지가스를 가하고 다른 개구부로부터 대기(또는 스크러버)로 혼합가스를 용기에서 배출 ㄴ. 이 때 출구흐름에 대한 유량은 입구 흐름의 유량과 같은 정상상태를 유지하여야 함 (4) 사이폰 퍼지 (Siphon Purging) ① 스위프 퍼지는 많은 양의 Inert gas를 필요로 하므로 큰 저장용기에 적용할 때 많은 경비가 소요 ② 사이폰 퍼지는 경비를 최소화하는데 이용되는 방법 ③ 사이폰 퍼지 방법 ㄱ. 용기에 액체(물 또는 적합한 액체)를 채운다 ㄴ. 액체가 용기로부터 드레인 될 때 Inert gas를 용기의 증기공간 에 주입 ㄷ. 주입된 Inert gas의 부피는 용기의 부피와 같고, 퍼지속도는 액체를 방출하는 부피유속과 같음 |
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ZONE 분류 1, 개요 위험장소를 구분하는 목적은 위험분위기가 존재하는 시간과 용도에 따라 충분하고 안전한 방폭전기기기 및 방폭 전기공사 방법을 선정하기 위함이다.
2, 0종 장소 계속해서 위험분위기를 발생하거나 또는 발생할 염려가 있는 장소로서 폭발성 가스의 온도가 연속적으로 또는 장기간 계속해서 폭발하한계 이상 장소 인화성액체의 용기 또는 탱크내의 액면 상부의 공간부, 가연성 가스용기, 탱크의 내부 등
3, 1종 장소 정상상태 하에서 위험분위기를 발생할 염려가 있는 장소로서 폭발성가스가 보통상태에서 집적해서 위험농도가 될 염려가 있는 장소이다. ①, 탱크로리 등에 인화성액체를 충전 시 개구부 부근 ②, 릴리프밸브가 가끔 작동하여 가연성가스 또는 증기를 방출하는 경우의 밸브 부근 ③ 탱크류의 벤트 부근 ④ 위험성가스가 누출할 염려가 있는 장소 내에 가스가 체류할 수 있는 피트 부근
4, 2종 장소 이상상태에서 위험분위기를 발생할 염려가 있는 장소 ①, 가연성가스 또는 인화성가스의 용기류가 부식, 열화 등에 의하여 파손하여 가스 또는 액체가 누출할 염려가 있는 장소 ② 운전원의 오조작으로 가스 또는 액체가 방출될 우려가 있는 장소 ③ 이상반응으로 고온․고압이 되어 장치를 파손하여 가스 또는 액체가 분출할 염려가 있는 장소 ④ 강제환기장치의 고장으로 가스 또는 증기가 외부에서 침입되어 위험분위기를 생성할 우려가 있는 장소 |
방폭전기설비 1.전기설비의 방폭화의 기본이론 1) 폭발의 기본 조건 화재폭발이 일어나기 위한 기본조건은 다음과 같이 3가지 요소가 동시에 존재하여야 하며 이중 한 가지라도 결핍되면 연소 혹은 폭발이 일어나지 않게 된다. ① 가연성물질(가연성가스 또는 증기)의 존재 ② 폭발분위기의 조성(가연물+지연성 물질) ③ 최소 착화에너지 이상의 점화원
2) 방폭 이론 전기설비로 인한 화재, 폭발 방지를 위해서는 위험분위기 생성확률과 전기설비가 점화원으로 되는 확률과의 곱이 0이 되도록 해야 한다. ① 위험분위기 생성 방지 - 가연성 물질의 누설 및 방출방지 - 가연성 물질의 체류방지(환기 및 배기) ② 전기설비의 점화원 억제 ㉠ 현재적 점화원 : 정상동작상태에서 점화원이 될 수 있는 것 - 직류전동기의 정류자, 권선형유도전동기 슬립링, 개폐기 및 차단기 접점, 고온부의 전열기 등 ㉡ 잠재적 점화원 : 이상상태에서 점화원이 될 수 있는 것 -단락, 지락, Arc 등등 ③ 전기설비의 방폭화 ㉠ 점화원의 방폭 직격뢰 ㉡ 전기설비의 안전도 증강 ㉢ 점화 능력의 본질적 억제
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2. 방폭구조의 분류 1) 압력 방폭구조(pressureized type;p) ① 용기 내부에 보호기체(신선한 공기 또는 질소등의 불연성 기체)를 압입하여 내부 압력을 유지하므로써 폭발성 가스 또는 증기가 침입하는 것을 방지하는 구조 ② 대상기기 : 전기기기의 접점류, 개폐기, 변압기, 전동기, 계측기, 조명기구 등 아크 발생 모든 전기기기 ③ 사용장소 : 1종, 2종장소
2) 유입 방폭구조 (oil immersed type;o) ① 전기기기의 불꽃, 아크 또는 고온이 발생하는 부분을 기름 속에 넣어 기름면 위에 존재하는 폭발성 가스 또는 증기에 인화될 우려가 없도록 한 구조 항상 필요 유량유지 및 유면 온도상승에 대해 관리 필요 ② 대상기기 : 전기기기의 접점류, 개폐기, 변압기, 전동기, 계측기, 조명기구 등 아크 발생 모든 전기기기 ③ 사용장소 : 1종, 2종장소 |
3) 안전증 방폭구조 (increased safety type;e) ① 정상운전 중에 폭발성 가스 또는 증기에 점화원이 될 전기불꽃 아크, 또는 고온이 되어서는 안될 부분에 이런 것의 발생을 방지하기위하여 기계적·전기적 구조상 또는 온도 상승에 대해서 특히 안전도를 증가 ② 대상기기 : 안전증변압기, 안전증 접촉단자, 안전증 측정계기 ③ 사용장소 : 2종장소
4) 본질 안전증 방폭구조 (intrinsic safety type;i) ① 정상시 및 사고시(단선·단락·지락 등)에 발생하는 전기불꽃, 아크 또는 고온에 의하여 폭발성 가스 또는 증기에 점화되지 않는 것이 점화시험 등에 의하여 확인된 구조 ② 대상기기 : 측정 및 제어장치, 미소전력회로 ③ 사용장소 :0종, 1종, 2종장소 ④ 장점 ; 반도체 산업 발달에 따라 저가격, 높은 신뢰성, 광범위한 활용성
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5) 내압방폭구조 (flameproof type;d) ① 전폐구조로 용기 내부에서 폭발성 가스 또는 증기가 폭발했을 때 용기가 그 압력 에 견디며, 또한 접합면, 개구부 등을 통해 외부의 폭발성 가스에 인화될 우려가 없도록 한 구조 ② 대상기기 : 전기기기의 접점류, 개폐기, 변압기, 전동기, 계측기, 조명기구 등 아크 발생 모든 전기기기 ③ 사용장소 : 1종, 2종장소 ④ 구조 - 내부폭발압력에 견딜 것 - 폭발화염이 외부로 유출되지 않을 것 - 외함의 표면온도가 주위 가연성 가스의 점화원이 되지 않을 것
⑤ 최대 안전 틈새에 대한 방폭 전기기기의 분류
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3. 위험 장소의 구분
1) 폭발가스 발화도에 의한 분류
` 2) 위험 장소의 분류
3) 방폭구조 표시방법
ex) 한국,일본 : d2G4 →내압방폭구조 폭발등급 2등급(IEC B) 발화온도 135∼200℃ IEC : Exd IIB T3 →내압방폭구조 폭발등급 B등급(국내 2등급) 발화온도 200∼300℃ |
4.방폭 전기기기 선정시 유의사항 ① 가연성 가스 또는 증기의 위험 특성 내압 방폭 구조 또는 본질 안전 방폭 구조의 전기기기는 표시된 폭발등급 (또는 그룹)의 기호가 대상 가스 또는 증기의 최대 안전 틈새 또는 최소 점화 전류에 적절하게 대응하는 것을 선정.
② 방폭 전기기기의 특질 전기기기의 종류, 대상가스 또는 증기의 종류, 사용조건 등에 의하여 방폭 구조의 특질에 차이가 있으며 이와 같은 것을 고려하여 방폭 지역의 종별(0종, 1종, 2종)에 적절하게 대응하는 것을 선정
③ IEC의 표준환경조건 - 압력 ; 80㎪(0.8bar) ~ 110㎪(1.1bar) - 온도 ; -20℃ ~ +40℃ - 표고 ; 1.000m 이하 - 상대습도 ; 45 ~ 85% - 공해, 부식성가스, 진동 등이 존재하지 않는 환경
④ 온도 상승에 영향을 주는 외적 제조건 방폭 전기기기는 주위온도, 냉각매체의 온도 및 유량, 외부로부터의 열 전달 및 방사 등에 의하여 온도가 특별하게 상승하고 방폭 성능이 영향을 받으므로 이들의 제조건을 고려하여 선정
⑤ 전기적 보호 사용중 이상 상태에 의하여 방폭 성능이 영향을 받는 방폭 전기기기는 적절한 보호 장치를 설치한 것을 선정
⑥ 방폭 전기기기의 표시등 방폭 전기기기에는 방폭 구조 등에 대하여 다음 사항이 기호로 표시되어 있으므로 이 기호에 의하여 방폭 지역의 종별, 가스 또는 증기의 위험특성, 사용조건 등에 적합한 방폭 전기기기를 선정 |
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본질안전 방폭기기의 특징(장․단점) 1. 서 언 폭발성 가스 등에 의한 폭발위험이 있는장소, 즉 방폭지역에서는 화재, 폭발방지를 위하여 점화원 관리를 철저히 하여야 하며,특히 전기설비는 방폭설비로 설치하여 한다.전기방폭설비의 기본개념은 전기설비 점화원을 ① 방폭적으로 격리 ② 안전도 증감 ③ 본질적으로 안전하게 하는 것 등 3가지가 있으나 이중 가장 경제적이며, 안전한 것이 본질적으로 안전하게 하는 본질안전 방폭구조이다. 2. 본질안전 방폭구조의 장․단점 본질안전구조의 특징은 전기기기의 에너지가 아주 적기 때문에 어떠한 이상시에도 절대로 점화원으로 작용하지 않도로 본질적으로 안전하게 된 것으로, 본질안전기기의 장단점을 방폭구조중 가장 성능이 뛰어난 내압 방폭구조와 비교하면 다음과 같다. 가. 장 점 1) 구조적으로 아주 경제적이며, 좁은 장소에 설치가능 2) 0종장소(Zone 0)에 유일하게 설치가능 3) 유지 보수시 정전을 시키지 않아도 되므로 시간과 경비 절감가능 4) 제품의 외관, 원가, 신뢰성 등이 우수 나. 단 점 1) 배리어(barrier)의 추가설치 등으로 설비 복잡 2) 본질안전 장비로 활용할 수 있는 설비가 온도계, 유량계, 압력계 등으로 제한적 3) 케이블의 허용길이 제한 3. 결 론 ① 전원을 "OFF" 해야 하지만 본질 안전기기는 전원을 "ON" 상태에서 작 업 가능 , ② 본질 안전기기 자체의 전기기기를 전자화하여 최소한의 전기에너지 만을 방폭 지역내에 흐르도록 하여 필요로 하는 신호를 얻고 제품의 외관, 원가, 신뢰성 등이 많이 향상. |
폭발 제어의 기본 개념과 폭발방호시스템 1. 폭발제어시스템의 기본개념 1) 위험한 환경의 제어(불활성화) ① 가연성 혼합물을 비가연성 환경으로 전환 ② N₂,CO₂등 비반응성 가스로 희석하여 가연성 혼합기 형성의 회피 ③ 산소농도를 MOC이하로 낮춘다. ④ 인화성가스의 MO C: 10 % ⑤ 분진의 MOC : 8%정도 ⑥ 설계시 불활성화는 MOC보다 4 %이상 낮게 유지 2) 발화원의 제거 모든 발화원의 제거는 어려우나 정전기는 반드시 제거 3) 방폭기기화 ① 폭발이 일어날 수 있는 곳에 불꽃이나 폭발에 견디는 전기설비 설치 ② 본질안전 방폭구조등 2. 폭발진압 및 보호 시스템 1) 봉쇄 (Containment) ① 장치나 건물이 폭발압력에 견디도록 충분히 강하게 제작 ② 종류 가. 압력용기 나. 방폭벽(Blast walls) 다. 차단물(Barricades) 라. 방폭 큐비클 2) 차단(Isolation) ① 폭발이 다른 곳으로 전파될 대 자동적으로 고속 차단할 수 있는 설비 ② 초고속 검지설비와 차단밸브 |
3) 불꽃방지기( Flame Arrestor) ① 불꽃이 인화성 가스나 증기-공기 혼합물로의 전파를 예방하는 설비 ② 가스나 증기가 통과할 수 잇는 좁은망 설치 ③ 불꽃이 작은 불꽃으로 세분화되어 소화 ④ 금속망형 금속판형
4) 폭발억제 (Explosion Suppression) ① 파괴적인 압력이 발달하기 전에 인화성 분위기 내로 소화약제를 고속분사 ② 자동폭발억제설비는 폭발개시후 10/1000 이내로 작동 ③ 저장탱크, 석탄분쇄기, 사이로 및 화학반응기 ④ 구성 가. 검출기 나. 약제 및 추진제 다. 방출기구 라. 제어기구
5) 폭발배출(Explosion Venting) ① 폭발을 적절하게 배출 - 위험한 장치나 작업은 옥외, 별도의 건물, 또는 건물내 내압벽으로 구획한 장소 ② 폭발위험장치 - 최상층에 위치, 배출구 설치 ③ 파열판넬 사용 - 벽체의 강도보다 약하게 설계 6) 안전거리 |
폭발재해의 형태에 따른 예방대책 1.폭발재해의 형태 (1) 발화원을 필요로 하는 폭발(인화에 의한 발화인 화학적 폭발) - 착화 파괴형 - 누설 착화형 (2) 반응열 축적에 의한 폭발(자연발화인 화학적 폭발) - 자연발화형 - 반응폭주형 (3)과열액체 증기폭발(물리적 폭발) - 열이동형 - 평형 파탄형
2. 예방대책 (1) 착화파괴형 폭발 용기내의 위험물이 착화하여 압력 상승에 의해 파열되는 형태 (예방대책) ① 불활성 가스 치환 ② 혼합가스의 조성 관리 ③ 발화원 관리 ④ 열에 민감한 물질의 생성 저지
(2) 누설 착화형 폭발 용기에서 위험물이 누츨되어 착화하여 일어나는 폭발의 형태 (예방대책) ① 위험물질의 누설 방지 ② 밸브의 오조작 방지 ③ 누설물질의 검지 경보 ④ 발화원 관리 (3) 자연발화형 폭발 반응열의 축적에 의한 자연발화 폭발 형태 (예방대책) ① 물질의 자연발화성 조사 ② 물질의 단열특성 조사 ③ 온도 계측 관리 ④ 분산-냉각-소각 ⑤ 혼합위험 방지 |
(4) 반응폭주형 폭발 반응개시 후 반응열에 의한 반응폭주로 인한 폭발 형태 (예방대책) ① 발열반응 특성 조사 ② 반응속도 계측관리 ③ 냉각, 교반조작 시설 ④ 반응폭주 개시 경우 신속 처치
(5) 열이동형 증기 폭발 저비점 액체가 고열물과 접하여 순간증발로 인한 폭발 (예방대책) ① 작업대의 건조 ② 물침입의 저지 ③ 고온폐기물의 처치 ④ 주수파쇄설비 설계 ⑤ 저온냉각 액화가스 취급시 주의
(6) 평형 파탄형 폭발 액체가 들어 있는 고압용기 등이 파손하여 고압액체의 증발로 인한 폭발 (예방대책) ① 용기의 강도 유지 ② 외부하중에 의한 파괴 방지 ③ 화재로 인한 용기의 가열 방지 ④ 반응폭주에 의한 압력 상승 방지
3. 폭발방지대책 (1) 혼합가스 폭발범위외 농도유지 - 누설,누출 방지 (2) 불활성물질 사용 (3) 착화원 관리 (4) 전기설비 방폭화 (5) 정전기 제거 (6) 가스농도 검지
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화염방지기(Flame Arrester) 1. 개요 ① 폭발성 혼합가스로 충만된 배관 등의 내부에서 연소가 개시될 때 가연성가스가 있는 장소로 불꽃이 유입 전파되는 것을 방지하는 목적으로 사용되는 안전장치를 화염방지기라 한다. ② 따라서 화염을 제거하는 소염능력과 폭발압력에 견디는 기계적 특성을 고려해야 한다. 2. 화염방지의 원리 및 구조 (1) 화염방지의 원리 ① 발열과 방열관점에서 발열보다 방열이 클 경우 화염은 제거 ② 열전도율이 좋은 금속망을 가연성가스 유통부분에 설치 화염은 얇은 막 벽면의 열전도율에 의해 열을 제거 ③ 소염거리(Quenching Distance)를 이용한 냉각소화 (2) 화염방지기의 구조 ① 본체는 금속체로서 내식성이 있어야 하며, 폭발 및 화재로 인한 압력과 온도에 견딜 수 있어야 한다. ② 소염소자는 내식, 내열성이 있는 재질이어야 하고, 이물질 등의 제거를 위한 정비 작업이 용이하여야 한다. ③ 가스켓은 내식·내열성 재질이어야 한다
3. 종류 ① 금속망형(Wire Gauze) ; 열 흡수율이 좋고, 공기흐름에 대한 저항을 최대한 줄일 수 있어 산업시설에 많이 사용 ② 평판형(Perforate Plate) ; 튼튼하고 분해 및 청소가 쉽다. 공기저항이 큰다 ③ 수냉형(Hydraulic Arrester) ; 통기관을 순환하는 물 속을 통과케 함으로서 가연성증기를 |
액화시켜 다시 탱크로 되돌려 보내는 장치로서, 인화방지와 내용물의 증발손실을 막는 효과도 있다. 4. 재질 ①스테인레스강 보통 , ② 모넬(Ni + Cu, 내산성), ③알루미늄 ④ 주철(Cast Iron), 5.설치장소 및 위치 ①화염방지기는 인화성 등을 저장·취급하는 화학설비 등의 통기관 ② 보호대상 화학설비의 연결된 통기관의 끝단에 설치 ③ 보호대상 화학설비의 통기관에 브레더밸브가 있는 경우는 당해 보호대상 화학설비와 브레더 밸브사이에 화염방지기를 설치 ④ 화염방지기가 결빙되어 막힐 우려가 있는 경우에는 화염방지기에 보온 등 적절한 결빙 조치를 하여야 한다.
6., 설치시 고려사항 ① 화염속도와 전파방향 ; 상방, 수평, 하방 순으로 성능이 점차 나빠진다.(∵금속망 부분에 정체 현상) ② 가연성 가스와 증기의 종류 및 혼합비율 ③ 화염 방지기 성능 ; Md( Mesh 수 × 선경) > 0.4의 경우(금속망) 가장 우수 ④ 금속망 적층수 : 일정매수까지 증가
(참고) ① 화염방지기 : 화염의 흐름을 차단하는 장치 ② 통기관 : 화학설비가 진공 또는 가압상태가 되지 않도록 대기로 개방된 배관 ③ 소염소자 : 화염방지기 내부에 설치되는 금망, 소결금속, 다공판, 주름리본, 기타 금속이나 무기재료를 이용한 것으로서 화염차단역할 |
분진폭발 1 . 개요 분진이란 가연성 고체를 세분화 한 것으로 입자가 대단히 적어 공기 중에 분산, 현탁된 상태가 된다. ( 10-5 cm 정도) 분진이 폭발하려면 가연성으로서 공기중에 부유하거나 또는 구조물상에 퇴적되어 있는 경우로서 분진입자의 크기는 보통 10-3 cm 정도이고, 이는 영구적으로 부유할 수는 없다. 2. 분진폭발의 조건 ① 분진이 가연성이어야 한다. ② 분진이 적당한 공기로 이송될 수 있어야한다. ③ 분진이 화염을 전파할 수 있는 크기의 분포를 가져야 한다. ④ 분진농도가 폭발범위 이내이어야 한다. ⑤ 화염전파를 개시하는 충분한 에너지의 점화원이 있어야 한다. ⑥ 충분한 산소가 연소를 지원하고 유지하도록 존재해야 하며, 이중에서 교반 과 운동이 일어나야 한다. 3. 분진폭발 기구(mechanism) ① 부유상태의 분진에 열에너지가 주어지면 입자표면의 온도가 상승한다. ② 가연성고체의 착화과정과 같이 분진입자표면의 분자가 열분해 혹은 건류작용을 일으켜 기체로 되어 입자의 주위로 방출된다. ③ 이 가연성가스가 입자주위의 공기와 혼합하여 가연성 혼합기를 형성하게 된다. ④ 가연성 혼합기는 가해진 점화에너지에 의해 발화되고 화염을 일으킨다. ⑤ 화염에 의해 발생한 열은 주위의 다른 분진입자들과 열분해된 잔류 물질들을 연소시킨다. ⑥ 이러한 착화과정이 순간적으로 일어나 주위로 전파됨으로써 급격한 압력의 상승을 발생시키게 된다. 5.분진폭발에 영향을 미치는 요인 ① 분진의 화학적 성질과 조성 ② 입도와 입도 분포 ③ 수분 ④ 산소농도 ⑤ 가연성가스 |
5. 분진폭발과 가스폭발의 비교
6. 분진폭발의 방지대책 1) 예방대책 폭발방지는 물질조건과 에너지조건을 제어함으로써 점화를 방지. (1) 분진의 퇴적 및 분진운의 생성 방지 (2) 점화원의 제거 (3) 불활성 물질의 첨가 등의 방법 분진을 취급하는 공정에서 분진운의 생성을 방지하기는 거의 불가능하며, 불활성 물질의 첨가에 있어서도 불활성 가스나 분진의 첨가는 조업 중의 작업자나 제품의 품질 때문에 불가능한 경우가 많으므로 점화원을 제거하거나 제어하는 쪽이 가장 유리한 방법 2)방호대책 1) 폭발 봉쇄(explosion containment) 2) 차단 |
3)폭발억제(explosion suppression)
4) 폭발방산(explosion venting) .
5) 안전거리확보 -건물을 개방식. 격리. 청소 6) 공정 및 장치 공정은 가능한 단위별로 분리하여 설치하며, 습식(wet type)공정을 사용하고 scrubber를 설치하여 분진의 퇴적을 막는다. 또한 분진 취급 장치류는 밀폐하여 외부로 분진이 누출되지 않도록 대기 중으로 방출(atmospheric release)하는 경우는 집진기를 사용
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폭발진압설비 1.개요 ① 밀폐장치내에서 폭발발생을 조기검출, 연소억제제 고속자동살포하여 화염을 소멸시키는 설비 ② 적극적 폭발억제 자동소화시스템
2. 특징 ① 장치내에서 억제과정 종료 ② 고속 작동성 ③ 고도 신뢰성
3. 구성 1) 폭발검출기구 ① 빠른 응답성 정확한 작동이 요구 ② 압력스위치 가장많이 사용 2) 살포기구 - 신호받아 고속으로 억제제 살포 ① 용기자체 강도를 약하게 하는 방법 → 전기 뇌관 기폭 → 폭발압력에 의해 용기파괴 → 억제제 분출 ② 용기에 파열판 설치 → 억제제에 질소등 가압충전 → 전기 뇌관 기폭 → 파열판 파괴 → 억제제 분출 3) 억제제 부촉매효과 가진 것 - 1301 4) 제어기구 ① 검출기 신호받아서 뇌관기폭 ② 뇌관회로 포함 전기회로 이상감지기능 및 예비전원 보유 ③ 설치장소에 따라 검출기나 전기뇌관. 방폭구조. 배선- 방폭배선공사 |
분진폭발
1> 개요 분진이란 가연성 고체를 세분화 한 것으로 입자가 대단히 적어 공기 중에 분산, 현탁상태가 된다. ( 10-5 cm 정도) 분진이 폭발하려면 가연성으로서 공기중에 부유하거나 또는 구조물상에 퇴적되어 있는 경우로서 분진입자의 크기는 보통 10-3 cm 정도이고, 이는 영구적으로 부유할 수는 없다.
2> 분진폭발의 조건 ① 가연성이고 미분상태일 것. ② O₂존재 ③ 착화원 존재
3> 분진의 폭발과정 (기구 : Mechanism) 1. 입자표면에 열에너지가 주어져 표면온도가 상승한다. 2. 입자표면의 분자가 열분해 또는 건류작용을 이으켜 기체가 되어 입자의 주위에 방출한다. 3. 이 기체가 공기와 혼합되어 발화하고 화염을 생기게 한다. 4. 이 화염으로 생긴 열은 다시 분말의 분해를 촉진시켜 차례로 기상의 가연성 기체를 방출, O₂와 혼합, 발화, 폭발로 이어진다.
4> 분진폭발의 위험성 분진은 1차 폭발로 인해 주변의 퇴적된 분진이 비산할 수 있으며, 이로인해 2차 폭발의 위험이 대단히 높다.
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5> 분진폭발과 가스 폭발의 차이점
6> 방지대책 1. 착화원의 생성방지 : 전기설비, 방폭구조 등 2. 분진운의 생성방지 : 환기, 청소, 습식공정의 채택 등 3. 폭발 방호 조치 : 방폭벽 폭발유도.
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LPG 1, 개요 LPG(Liquefied Petroleum GAS)는 액화석유가스를 말하며, 그 성분은 C3H8(프로판), C3H6(프로필렌), C4H10(부탄), C4H8(부틸렌) 및 약간의 C2H6(에탄), C2H2(아세틸렌) 을 포함 공급방식은 Bomb에 의한 방식과 배관에 의한 방식이 있다.
2, LPG의 성질 1), 무색, 무취가스이며, 독성은 없으나 마취성이 있다. 따라서 환기불량 장소의 사용은 피해야 한다. 2), 상온에서는 기체로 존재하지만, 가압 시키면 쉽게 액화가 가능 (대기압 상태의 비점 ; 프로판(-42.1℃), 부탄(-0.5℃) 3), 가솔린과 같은 유기물 용매에 용해되기 쉽다. 4), 광유 또는 천연고무를 잘 용해시킨다. 5), 액체에서 기체로 되면 체적은 약 250배로 된다. 6), 비중은 액체상태에서 물보다 가볍지만, 기체상태는 공기보다 무겁다. 7), 파라핀계 탄화수소와 올레핀계 탄화수소가 있다. 8), 완전 연소하면 CO2 와 H2O가 된다. 9), 주성분은 C3H8(프로판), C4H10(부탄)이다. 10), 10 ~ 15℃에서 약 6 ~ 7㎏/㎠의 압력으로 액화된다. 11), 발열량이 크다 : 프로판(12,000 ㎉/㎏), 부탄(11,800 ㎉/㎏) 12), 폭발한계가 좁고 폭발하한이 낮다. : 프로판(2.1~9.5%), 부탄(1.8~8.4%) 13), 연소속도가 늦다. : 프로판(4.45 ㎧), 부탄(6.65 ㎧) 14), AIT가 높다 : 프로판(460~520℃), 부탄(430~510℃)
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LNG 1, 개요 LNG는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)로 메탄(CH4)을 주성분으로 한 천연가스를 초저온으로 냉각해서 액화시킨 것이며, 기화된 LNG는 전혀 불순물을 포함하지 않은 청정연료로서도시가스로 가장 많이 이용되고 있다.
2, LNG의 특성 1), 무색, 무취 가스이다. 2), 상온에서는 기체이나 가압 저온 액화하여 저장한다. 따라서 LNG와 그 주변과의 온도차가 매우 크다. 3), 기체와 액체상태의 부피차이 비율이 크다. (LNG 600:1, LPG 300:1) 메탄 0℃, 1atm에서 1㎏가스가 1.4㎥의 체적이지만 냉각하여 -162℃, 1atm에서 2.4ℓ가되어 체적이 1/600정도로 취급 및 수송에 편리하다. 3), -160℃와 -100℃사이에 있는 LNG증기는 공기보다 무겁다. 4), 깨끗한 화염을 내며, 급격하게 연소하며, 발생하는 복사열이 높다. 5), NG(Natural Gas)도 질식작용이 있다. 6), 유출 시 대기중의 산소와의 확산, 혼합에 의해 쉽게 폭발(연소)범위를 형성한다. 7), LNG의 수입기지에는 저온저장설비 등, 기화장치가 필요하다. 8), LNG의 저장설치는 NFPA 59A에 따라 설계, 시공 및 운전되도록 한다
※ LPG의 화재․폭발 특성
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구분 |
LPG |
LNG |
생성 |
1. LPG는 원유의 채굴, 정제과정에서 생산되는 기체상의 탄화수소를 액화시킨 혼합물 2. 주성분 :프로판, 부탄 |
1. 가스전의 천연가스를 대량수송과 저장을 위해 -162C로 냉각시켜 부피를 1/600로 압축 시킨 무색 투명한 액체 2. 액화과정에서 분진,황등을 제거하여 저공해 청정연료 |
물성 |
1. 액화 및 기화가 용이 2. 기화시 공기보다 무겁고 액화시 물보다 가볍다 3. 연소하한이 낮아 누출되면 화재, 폭발의 위험 4. 무색,무취,무미이나 누출시 감지할 수있도록 착취제를 첨가 5. 기화잠열이 높아 기화시 많은 기화열 이 필요 |
1. 공가보다 가벼워 누출시 확산되어 화재,폭발의 위험성이 낮다 2. 불꽃조절이 용이하며 열효율이 높다 3. 다른가스보다 착화온도가 높아 새어나와도쉽게 연소하지 않는다 4. 배관으로 고급되므로 별도의 연료저장시설이 불필요 5. 지하매설 배관으로 공급하므로 공급의 중단이 없다 |
용도 |
프로판 : 가정, 요식업소 부탄 : 자동차, 산업용, 난방용, 석유화학 원료 |
도시가스, 산업용 연료 |
장점 |
1. 발열량이 높다 2. 시설 설치비용이 저렴 3. 액화가 쉽다 4. 발열량이 크며 연소 조절이 쉽다 5. 운반이 용이 |
1. 누설시 폭발 위험이 적다 2. 가격이 상대적으로 저렴 3. 가스공급 중단되지 않는다 4. 연소조절이 쉽고 찌꺼기가 없다
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단점 |
1. 배중이 공기보다 커 누출시 폭발사고 위험 2. 용기 설치장소 필요 3. 용기 관리 필요 4. 사용중 공급중단 우려 |
시설이 간단하나 초기설치비용이 많이 든다 |
연 소 특 성 |
프로판 연소(2.1 -9.5) C3H8 + 5O2--> 3CO2 + 4H2O 프로판 1m³에 산소 5m³필요 부탄의 연소(1.8 - 8.4) C4H10 + 61/2O2--> 4CO2 + 5H2O 부탄 1m³에 산소 6.5m³필요 1.연소시 많은 공기 필요 2. 연소하한이 낮아 폭발위험 3. 연소온도 2,150C로 높다 |
메탄의 연소 CH4 + 2O2--> CO2 + 2H2O 메탄1m³에 산소 2m³필요 1. 연소시 상대적으로 적은 공기 필요 2. 연소하한이 LPG보다 높다(5 - 15) 3. 연소온도 2,050C로 높다 |
분체화재(Dust Fire) 1. 개요 1) 분체화재는 누적한 분체에서 발생하는 것이며 2가지 유형, 즉 화염이 따르는 화재(발염연소)와 그을림뿐인 훈소화재가 있다. 2) 분체에서 휘발성 물질이 충분히 발생하고 있으면 화염은 계속되고 분체가 그을리고 있으면 이 그을음으로 인해 휘발물이 생긴다. 3) 분체화재의 연소과정은 휘발물의 함유량, 분체의 융점, 입자의 크기 등 분체의 특성에 좌우 2. 분체화재의 연소특성 ① 화재는 분체층의 표면에 확산하기도 하고, 표면에서 내부로 타 들어가기도 한다. ② 화염에 의해 휘발물이 충분히 방출되면, 화염은 곧 표면위를 확산 ③ 표면상의 화염의 전파는 그을음 속도에 의하여 결정되며 표면의 화염에는 분체층 내부의 그을음이 수반된다. ④ 분체의 입자경이 충분히 크면 화염은 분체층이 내부에도 전파하며 이 경우 연소는 급격히 진행하는 경향이 있다. ⑤ 입자경이 크면 그을음 속도는 작아지는 경향이 있고 입자경이 과대하면 그을음은 지속된다. ⑥ 그을음이 지속하기 위해서는 분체층의 최소깊이가 보통 2mm정도 이상 필요하다. 3. 분체의 연소형태 (1) 표면연소 누적된 분체의 표면상에서 산소와 직접 반응하여 연소가능한 물질이 분해하여 연소 산화반응에 의해 열과 빛을 발생 (2) 분해연소 분체는 고체미립자의 축적형태이므로 플라스틱, 종이, 석탄 등의 분체는 가열에 의해 복잡한 경로로 열분해하고 이 때 생성된 가연성가스가 공기와 혼합하여 착화하면 연소가 진행된다. |
(3) 증발연소 파라핀, 황, 나프타렌 등의 분체는 가열에 의해 열분해 없이 직접 증발 하여 휘발성 증기가 발생하여 공기와 혼합되고 착화원이 있으면 연소가 일어난다. 4. 분체화재의 위험성 ① 착화에서 화재의 발생까지의 지연이 있다는 것이 위험의 근원이다. ② 장이 폐쇄되고 있는 야간이나 주말에 화재가 발생하거나, 선박의 적하물을 하역하고 있을 때 화재가 발견되기도 한다. ③ 주요 위험성으로는 - 가연물로의 착화의 위험성, - 유해한 연소생성가스의 확산, - 분진운의 형성, - 분진폭발의 위험성 등이 있다. 5. 분체화재시 소방대책 ① 분체화재의 검지는 곤란하며 자동화재탐지용의 센서로는 검지가 어렵다 그러나 열전대로 대량퇴적의 내부온도를 감시하는 것은 유효한 방법이다. ② 분체화재는 소화제 사용이나 산소공급 차단으로 소화할 수 있다. ③ 물은 가장 일반적인 소화제이며 분체가 물과 반응하지 않을 경우 적합하다. 물을 고압제트로 분사하면 분진운을 형성하여 위험하므로 분체층을 적시는 정도의 저압스프레이 사용이 좋다. ④ 분체층 속으로 물의 침투를 좋게 하기 위해 비누 같은 계면활성제를 2%정도 첨가하면 효과가 좋다. ⑤ 분체가 기밀성이 좋은 용기 내에 있을 때는 불활성가스소화제를사용 6. 분체화재의 예방 대책 ① 공장계획 : 분진발생 억제공정, 습식법, 밀폐구조 ② 작업장 표면 조건 : 평활하고 이음새 없는 구조 ③ 분체의 흡인과 분리 : 제진기 이용 ④ 분체의 운반 : 가능한한 얇은 층으로 공급 ⑤ 불활성 가스에 의한 대책 ⑥ 폭압 방산공 설치 |