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  PSV 설치 관련 조언
  글쓴이 : 코코봉봉   고유ID : kkbrkd1     날짜 : 21-02-17 15:59     조회 : 89    
안녕하십니까 우선 항상 많은 도움을 받고 있어 감사드립니다.
연속공정 화학공장에 근무하고 있는 엔지니어 입니다.
압력용기에 대해서는 BLOCK 밸브가 있다면 왠만해서는 PSV를 설치해야 되는 것으로 알고 있습니다.
점점 더 PSV에 대한 많은 고민을 하다 보니 여기까지 오게 되었는데요
아래와 같은 응축기 PSV를 꼭 달아야하는지 의문이 있습니다.

응축기(Condenser) 유해화학물질 열교환기
Shell : 열원. 4.5kg 스팀
Tube : 4.0~4.5kg cw 설계압 6kg

shell 측은 달아야하는 것은 인정하지만 tube 측은...
제가 나름 고민을 많이 해봤습니다.


열팽창           – 장치 spec이 6kg/cm2G / 열원 4.5KG 스팀이므로

(IN/OUT Block)  6kg/cm2G 이상의 온도 상승할 수 없으므로 파열되지 않음.


Out Block 냉각탑과 공급원 사이에 5kg PSV가 존재함.(펌프 셧오프 프레스도 5.5KG)

                PSV 이상 올라갈 동력원이 없음


외부화재 – CW의 인/아웃으로 고인흐름이 아니라 유입되고 빠져나가는데,

               물이 증발할 것을 고려해야하는지 궁금합니다.


               w = Q / 잠열 755kg/hr로 나옵니다.


               이상태는 유체흐름이 없는 고인 상태가 아닌가하여 의문이듭니다.

               설치 하지 않을 가능성은 없는 것인지 질문드립니다.


로진 bless20   21-02-18 09:04
안녕하세요?
말씀하신 대로 PSV의 Case에 대해서만 몇가지 답변드립니다.
1) 열팽창 : 액의 열팽창이 될 경우 설계압력보다 훨씬 큰 값으로 압력이 상승합니다.
(부피변화율에 의한 압력상승률은 Bulk modulus를 통해 계산할 수 있습니다. dP = B * dV/V, B; Bulk modulus)
해당하는 열교환기는 Tube측 CW line이 Valve로 Isolation 된다면 PSV를 설치해야 합니다.

2) Blocked outlet : 말씀하신바와 같이 Case가 없음, 다만 Steam측에도 Header에 동일하게 해당 PSV가 설치되어 있는지 재확인 해보는것도 좋을 것같습니다.(보통 Header에는 Let-down후 PSV가 설치되어 있어 이 경우는 거의 없는듯해요)

3) 외부화재 : 고인?흐름이라고 가정하고 외부화재를 검토하진 않습니다. 정상상태에서 외부 열원에 의해 과압이 일어난다고 보고 외부 열원에 의한 열량만큼 증발량을 계산한 것입니다.
Stefano    21-02-18 22:20
(0) 유해물질 응축기라고 되어 있는데  왜 열원으로 스팀을 사용하고 있는지 의문입니다.   

(1) 만일 감압밸브를 거쳐 공급되는 Steam을 사용하는 경우 감압변 후단에  안전밸브가 달려있을 것이고 그 안전밸브 설정압력이상으로 설계되어 있다면 별도의 Shell측의 안전밸브는 불필요할 것입니다.

(2) 응축되는 유해물질이 냉각수에 의해 응축이 일어나는 응축기인 경우 기상에서 상승될 수있는 운전압력이 응축기 Shell 설계압력보다 높아질 우려가 있다면  기상의 PSV가 반드시 필요하지만  기상공급원에 PSV가 설치되어 있고  Shell 설계압력보다 낮다면 추가로 PSV가 필요하지 않습니다.

(3) 응축기의  Tube 측(CW)측의 경우 CW Supply, Return Header 연결된 밸브가 닫혀있을 우려가 있다면 냉각수 열팽창을 고려한 Relief 밸브를 달아야 하겠지만  Block Valve의 하나를 반드시 Header에 열어두고 Locked Open 밸브를 사용하며 Head의 압력이 Tube 설계압력이상으로 상승되지 않도록 보호되고 있다고 하면  액의 팽창 또는 증발에 대비한 PSV를 추가로 고려할 필요가 없습니다.    대신 Locked Open Vavle는 열쇠로 채워져 있는 형태의 밸브여야 합니다. 

비정상 운전시 Block Valve들이 모두 닫힌상태에서 액의 승온에 의새 열팽창되고 이로 인해 부피상승 및 압력상승에 대비한 Thermal Expansion Relief Valve는 최소형 Relief Valve면 충분합니다. 

결론적으로 어떤 상황에서 압력이 상승할 수 있는가?  어느 압력까지 상승하는가?  다른 보호PSV가 존재하는가 등의 면밀한 분석에 의해  PSV 필요성이 논의 되어야 합니다.
코코봉봉 kkbrkd1   21-02-19 08:15
액체가 기체가 되면서 발생하는 압력을 생각했는데,  액 팽창은 생각하지 못했네요
이번에도 잘 배웠습니다.

(0) 유해물질은 전 증류탑에서 리보일러로 데워져 기체상태로 응축기로 유입됩니다.
    이때 증류탑에서 사용하는 열원이 4.5 스팀입니다.(스팀 PSV 존재)

(1) 차단 밸브 없이 후단에 응축기 드럼이 설치되어있으며, PSV가 설치되어 있어 SHELL 측은
    PSV가 설치된 것과 동일하게 보았습니다.

(3) 냉각수 열팽창에 대한 PSV 계산식을 찾아 보도록 하겠습니다.

추가질문 - 외부화재 CASE의 경우 KOSHA GUIDE(D-18-2013)
                안전밸브 등의 배출용량 산정 및 설치 등에 관한 기술치침을 보면
                정상상태 흐름/고립계 흐름에 대한 구분이 없이 단순하게
                전열면적을 잠열로 나눠진 값을 가지는데,
                냉각수가 4" 배관으로 3m/s로 흐르고 있으니 외부화재는 무시한다
                이 결론을 내려도 될지 모르겠습니다.

감사합니다.
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