기술정보

제목 방폭 개념과 방폭기술 등록일 2006.09.21 08:00
down 크기변환_58-Explosion 복사.jpg(405 Kb)

방폭 개념과 방폭기술

 

. 방폭의 개념

1. 방폭의 중요성

 

석유화학, 가스, 정유관련 공장 및 저장소등에서는 수 많은 위험물질을 여러 공정에서 고온, 고압으로 취급함으로 서 폭발로 인한 화재나 가스중독 등의 위험을 내포하고 있다. 또한 이러한 공장의 폭발은 공장 및 저유 시설에만 그치는 것이 아니고 주위의 공장이나 주택가로 번져 대형 사고로 이어지는바 이러한 지역에서 방폭의 정확한 개념을 가지고 설계, 시공 및 운전이 이루어져야 만 폭발의 위험성을 미연에 방지할 수 있다.

방폭의 1차 목적은 산소와 혼합되어 화재나 폭발하게 하는 위험 물질의 생성과 확산을 방지 .억제. 제한하는 것이고 2차적인 목적은 점화원이 되는  공장 설비 중에서 특별히 전기 설비네 의한 위험정도의 활성화 방지하는 것이고, 3차적인 목적은 폭발이 일어난 후 그 폭발규모가 산업설비에  큰 위험을 주지 않은 정도의 조치까지를  취하는 것이다.

 

2. 폭발 및 화재의 3 요소

폭발사고가 일어나기 위해서는 다음의 3가지 기본조건이 필요하다.

1) 위험지역 내에 가연성 가스, 증기 및 가연성 분진이 존재해야 한다. (가연물질)

2) 가연성 가스나 증기가 연소 또는 점화가 가능한 정도의 산소 또는 공기와 혼합되어 있어야 하고 이 혼합물의 양은 설비 주위의 공기를 충분히 점화 시킬 수 있는 양이어야 한다. (산소공급원, 산화제)

3) 이러한 혼합물이 점화되어야 한다. (점화원) -  점화원으로는 전기, 기계, 화학 등 여러 가지 점화원이 있으나 본 SITE에서는 전기적인 점화원을 중심으로 설명하고자 합니다.

 

. 방폭지역의 구분

 

폭발이나 화재를 유발할 수 있는 가스나 증기에 의한 위험지역은 위험 분위기의 발생가능성에 따라 다음의 장소로 구분합니다. 이 분류기준은 폭발성 농도에 따라 하는 것이 아니고 농도가 폭발한계에 달한 확률에 따라 하는 것으로 정확한 수치적 표시가 아니라 개념적인 것임으로 공정상을 잘 이해하여 선정해야 합니다.

      

JIS , IEC 기준

(1) 0종장소 (Zone 0)

·위험분위기가  보통 상태에서 계속해서 발생하거나 또는 발생할 염려가 있는 장소

·폭발성 가스가 연간 전체로 누적되어 1000시간 이상 존재할 가능성이 있는 장소

·위험장소에서 위험분위기가 생성될 확률이 1/10인 장소

·폭발성 농도가 연속적 또는 장시간 계속해서 폭발한계 이상이 되는 인화성 액체의 용기 또는 tank 내 액면상부 공간, 연성 가스용기내부, 가연성액체가 모여 있는 Pit Trench 등이 이에 속한다.

(2) 1종장소 (Zone 1)

·보통장소에서 위험분위기가 발생할 우려가 있는 장소

·폭발성 가스가 연간전체 누적되어 10~1000기 산내에 존재할 가능성이 있는 장소

·위험장소에서 위험분위기가 생성될 확률이 1/10~1/1000인 장소

·폭발성 가스가 보통 상태에서 집적해서 위험한 농도가 될 우려가 있는 장소 및 수선 보수 또는 폭발성 가스가 모여서 위험한 농도로 될 우려가 있는 장소

·0종 장소의 근접 주변, 송급 특구의 근접주변, 운전상 열게 되는 연결부의 근접주변, 배기관의 유출구 근접주변 등이 이에 속한다.

(3) 2종장소 (Zone 2)

·이상상태에서 위험 분위기가 단시간 존재할 수 있는 장소

·폭발성 가스가 연간전채 누적되어 0.1~10기산내에 존재할 가능성이 있는 장소

·위험장소에서 위험분위기가 생성될 확률이 1/1000~1/10000인 장소

·이상상태는 지진 등 예상을 초월하는 극히 빈도가 낮은 재난상태 가 아닌 통상적인 운전상태, 통상적인 유지보수 및 관리 상태를 벗어난 상태, 일부기기의 고장, 기능 상실, 오동작 등.

·0종 1종장소의 주변용기나 장치의 연결부 주변, Pump 의 Sealing 주변 등이 이에 속한다.

 

API, NFPA 기준 (미국기준)

(1) Class에 의한 분류

·Class I Location - 가연성증기 또는 가스가 폭발이나 연소할 수 있는 충분한 양이 공기 중에 존재하거나 존재가능성이 있는 장소

·Class II Location - 연소성 먼지가 존재하는 장소

·Class III Location - 쉽게 발화할 수 있는 섬유질 또는 솜털 부스러기가 존재하나 이러한 섬유질이나 부유 물질은 발화될 수 있는 만큼 충분한 양이 공기 중에 존재하지 않는 장소

(2) Division에 의한 분류

A . Division 1

·정상상태에서도 가연성 증기나 가스가 존재하는 장소

·이 장소에서 설치하는 설비는 정상운전시는 물론 전기 시스템 고장시에 설비내부의 연소가 주위대기를 연소 시킬 수 있는 불꽃이나 고온 가스를 방출시키지 않도록 설계된 방폭 구조기기를 사용하고 본질적으로 안전하다고 승인된 기기나 배선은 방폭구조 없이도 사용할 수 있음.

A . Division II

·비정상상태 경우 - 기기파열, 고장의 경우 가연성 증기나 가스가 나타날 수 있는 장소  

·Arcing이나 이와 유사한 경우가 정상상태에서도 점화원을 발생하지 않도록 만들어진 기기를 사용한다.

·이 경우 사고는 매우 희귀하게 일어나고 보통 사고시에는 각 설비가 전원으로부터 차단되기 때문에 완벽한 보호는 요구되지 않는다.

 

비방폭 지역 분류

(1) 환기가 충분한 지역에 설치하고 개구부가 없는 상태에서 인화성 또는 가연성 액체가 간헐적으로 사용되는 배관으로 적절한 유지 관리가 이루어지는 배관주위

(2) 환기가 불충분한 장소에 설치된 배관으로 Valve, Fitting, Flange 등과 같이 이상 발생이 누설될 수 있는 부속품이 전혀 없고 모두 용접으로 접속된 배관부위

(3) 가연성 물질이 완전히 밀봉된 수납용기 속에 저장되고 있는 경우의 수납용기 주위

(4) 보일러, 가열로, 소각로 등 개방된 화염이나 고온 표면의 존재가 불가피 한 설비로서 연료주입 배관상의 Valve, Pump 등의 위험 발생원 주변의 전기, 기계, 기구가 없는 경우의 개방화염 또는 고온 표면이 있는 설비 주위

(5) 분진 발생량이 미비하거나 발생하지 않아 화재, 폭발의 우려가 없는 장소

 

위험지역의 분류절차

1. 하기의 장소는 위험지역으로 분류한다.

- 인화성 물질의 증기 또는 가연성 가스가 쉽게 존재할 가능성이 있는 지역

- 인화점 40°C 이하의 액체가 저장, 취급되고 있는 지역

- 인화점 65°C 이하의 액체가 인화점 이상으로 저장 취급될 수 있는 지역

- 분진 등이 발생하거나 분진이 기기의 표면 또는 바닥등에 퇴적되는  지역

 

2. 가스 위험 지역은 지역 종별을 다음과 같이 판정한다.

A. 0종장소

- 설비의 내부

- 인화성 또는 가연성 액체가 존재하는 Pit(웅덩이)의 내부

- 인화성 물질의 증기 또는 가연성 가스가 지속적 또는 장기간 체류하는 곳

 

B. 1종장소

- 통상의 상태에서 위험분위기가 쉽게 생성되는 곳

- 운전, 유지보수 또는 누설에 의하여 자주 위험 분위기가 생성되는 곳

- 설비일부의 고장시 가연성 물질의 방출과 전기 계통의 고장이 동시에 발생되기 쉬운 곳

- 환기가 불충분한 장소에서 설치된 배관계통으로 배관이 쉽게 누설되는 구조의 것

- 주변 지역보다 지대가 낮아 가스나 증기가 체류될 수 있는 곳

- 상용의 상태에서 위험 분위기가 주기적 또는 간헐적으로 존재하는 곳

C. 2종장소

- 환기가 불충분한 장소에서 설치된 배관 계통으로 배관이 쉽게 누설되지 않는 구조의 것

- Gasket, Packing 등의 고장과 같이 이상 상태에서만 누설될 수 있는 공정 설비 또는 배관의 환기가 충분한 곳에 설치될 경우

- 1종 장소와 직접 접하고 개방되어 있는 곳 또는 1종장소와 Duct, Trench, Pipe 등으로 연결되어 이들을 통해 가스나 증기의 유입이 가능한 곳

- 강제 환기 방식이 채용되는 곳으로 환기설비의 고장이나 이상시에 위험 분위기가 생성될 수 있는 곳

 

위험지역의 범위결정

위험지역의 범위결정은 설치 위치, 취급물질, 설비크기, 운전조건, 충분한 환기여부에 따라 방폭지역 구분도 적합한 것들을 선정하여 결정하되 다음의 사항을 고려 한다.

1.       설비크기 및 운전 조건의 구별은 아래 표에 나타난 구분 중에 있다.

설비

단위

설비규모

m3

18 이하

18초과 ~ 93이하

93 초과

최대운전압력

Kg/cm3

7이하

7초과 ~ 35 이하

35초과

최대운전유량

L/분

380 이하

380초과~1900이하

1900초과

 

2. 설비의 크기 및 운전 조건에 따른 위험지역의 구분범위가 상이할 경우 구분 범위가 큰 쪽을 선정하여 가장 넓은 위험 지역을 보유하게 되는 위험지역 구분도를 작성한다.

 

. 방폭 전기기기의 선정

 

방폭 전기기기의 선정은 위험지역내의 상황과 폭발가능성 그리고 취부 등의 여러가지 요인을 종합 검토하여 선정하여야만 안정성이 있는 제품을 선정할 수 있습니다.

이 부분에서는 선정에 참고로 되실 수 있는 자료를 입력하였습니다.

 

방폭 전기기기의 선정요건

·방폭 전기기기 가 설치될 지역의 방폭 지역 등급구분

·가스 등의 발화온도

·내압방폭 구조의 경우 최대 안전 틈새

·본질안전방폭구조의 경우 최소 점화 전류

·압력 방폭구조, 유입 방폭구조, 안전증 방폭구조의 경우 최고 표면온도

·방폭 전기기기가 설치될 장소의 주변온도, 표고, 또는 상대습도, 먼지, 부식성, 가스 또는 습기 환경조건

·분진 방폭구조의 경우 분진의 도전성 유무

 

방폭 전기기기의 선정원칙 - 가스위험 종별에 따른 전기기기 선정방법

(1) 0종장소

·본질안전방폭구조(EXi) -  정상시 및 사고시 (단선, 단락, 지락 등)에 발생하는 전기 불꽃, 아크, 또는 고온에 의하여 폭발성가스 또는 증기에 점화하지 않는 것이 점화시험, 기타에 의하여 확인된 구조 

·0종장소에서 사용토록 특별히 고안된 방폭구조

(2) 1종장소

·0종장소 사용구조

·내압방폭구조(EXd) - 용기내부에서 폭발성가스 또는 증기가 폭발하였을 때 용기가 그 압력에 견디며 또한 접합면 개구부 등을 통해서 외부의 폭발성 증기에 인화될 우려가 없도록 한 구조 

<s

목록