분진 폭발위험장소 구분 – Chapter #1

분진 폭발위험장소 구분

Chapter #1	Chapter #2	Chapter #3
1. 분진 폭발 매커니즘	6. 용어의 정의	11. 방폭 전기기기 선정시 고려사항
2. 분진 폭발의 조건	7. 위험장소 구분 -누출원	12. 분진폭발 위험장소
3. 분진의특성	8. 위험장소 구분 – 위험장소	13. 분진폭발 위험장소의 설정 – CASE 1
4. 분진의 위험성	9. 위험장소 구분 – 등급 구분	14. 분진폭발 위험장소의 설정 – CASE 2
5. 적용범위	10. 분진 폭발위험장소 설정 절차	15. 분진폭발 위험장소의 설정 – CASE 3
		16. 분진폭발 위험장소의 설정 – CASE 4
		17. 분진폭발 위험장소 구분사례
		18. 분진폭발 위험장소 시설관리

 

1. 분진 폭발 매커니즘

· 입자표면에 열에너지가 가해져 표면온도가 상승한다.

· 입자표면의 분자가 열분해 되어 기체로 되어 입자주위로 방출된다.

· 이 기체가 공기와 혼합되어 폭발성 혼합기체를 생성하여 화염을 발생시킨다.

· 이 화염에 의한 열이 다른 입자의열분해를 촉진시켜 가연성기체를 발생시켜 화염을 발생시킨다.

 

 

· 연소속도, 폭발압력, 연소시간, 발생에너지

· 폭발압력이 먼저 발생하고 1/10 ~ 1/20초 후에 화염이 발생

· 폭발 시 입자가 비산하면 연소되므로 국부적인 탄화 발생

· 부분적인 폭발로 시작하여 2차, 3차 폭발로 파급

· 가스와 비교하여 불완전연소가 발생하므로 연소 후에도 일산화탄소가 존재하므로 가스중독 위험

· 화학조성 : COOH, OH, NH2, NO2, C=N, N=N

· 최소점화에너지

· 입자크기

· 분진농도 : 양론 화합물의 농도와 비교

· 산소농도

· 수분함량 : 수분이 많을수록 무거워져 비산의 영향을 준다

· 난류

· 압력 : 초기압력의 증가는 폭발압력에 영향

· 온도 : 높은 온도에서는 최대폭발압력 감소, 최대압력상승속도 증가

 

2. 분진 폭발의 조건

· 가연성일 것 (시험, 합성수지는 대부분 해당)

· 분진상태일 것 (직경 500 μm 미만)

· 지연성가스(공기)에서 교반과 유동될 것(부유상태)

· 점화원이 존재할 것(보통 100 mJ 미만)

 

3. 분진의 특성

· 폭연지수(Deflagration index, Kst) : 보호설비 내에서 연소 시 생성되는 최고 압력상승율로부터 계산

· 최대폭발압력(Maximum pressure, Pmax) : 최적의 혼합물이 밀폐공간 등에서 폭연이 발생할 경우 최대로 상승할 수 있는 압력

 

4. 분진의 위험성

[표면적 계산]

구(ball)	필렛(pellet)	플러프(fluff)	분진(dust)
직경 100mm 입자수 : 1개	직경 10mm 입자수: 10³개	직경 1mm 입자수 : 10^6개	직경 0.1 mm(100 μm) 입자수 : 10^9개
0.0314 m²개	0.314 m²개	3.14 m²개	31.4 m²개

*구의 표면적 = π * D²

 

방폭기준

구분	폭발 위험장소 구분	방폭 구조 및 시공
법적근거	– 산업안전보건기준에 관한 규칙 제230조	-산업안전보건기준에 관한 규칙 제311조
적용기준	[과거] 노동부 고시 93-19호, 고용노동부고시 제2009-37호(2009.9.9)
	[현재] KS C IEC 60079-10-1 : 2015             KS C IEC 60079-10-2 : 2014	[현재] KS C IEC 60079-14 : 2013
참고자료	– KOSHA GUIDE E-153-2016  – KOSHA GUIDE E-99-2013 : 분진	– KOSHA GUIDE E-117-2014  – KOSHA GUIDE E-99-2013 : 분진

 

5. 적용범위

폭발위험지역에 관한 개념을 정립하는데 있어서 우선적으로 필요한 것은 폭발위험지역이 아닌 경우가 어떤 곳인가 하는 것임.

단순히 인화성 또는 가연성 물질이 존재하거나 발생할 확률이 있다고 해서 항상 폭발위험지역으로 구분하지 않음.

예를 들면, 가정집 부엌에서 프로판 가스렌지를 사용하는 경우 가스의누출가능성을 고려하여 폭발위험장소로 구분할 수 있으나 실제로는 그렇지 않음

물론 가정에서도 가스 파이프 또는 밸브에서 가스누출로 인해 폭발이 되기도 함.

그러나, 이러한 사고는 전체 가정의 숫자에 비해 아주 작은 경우에 불과하며, 실제는 가정 이외의 장소, 즉 도로 밑 땅속의 파이프 연결부 등에서 발생되는 가스누출임.

 

가정에서는 가스누출로 인하여 가연성 가스와 공기 혼합물이 발생되더라도 점화원은 대체로 가스렌지의 점화스위치 또는 담뱃불 등으로 전기설비가 아닌 것에 의한 화재 폭발이 발생되므로, 가정은 폭발위험지역으로 구분하지 않음.

만약, 폭발위험지역으로 구분되어 가정의 전기설비를 방폭화할 경우에는 그 방폭 전기기구는 화재, 폭발을 방지하기 위한 기여도는 미약하고 오히려 경제적인 부담만을 가중시키게 됨.

 

· 위 사항은 폭발성 분진 분위기가 조성되거나 가연성 분진이 쌓일 수 있는 곳에서의 폭발 위험장소 구분을 규정하며, 폭발 위험장소에서 적절한 점화원을 평가하기 위한 표준임

· 다음의 경우는 적용하지 아니한다.

• 지하 광산
• 혼합물(hydrid mixture)로 인한 위험이 발생할 수 있는 곳
• 연소를 위해 산소를 필요로 하지 않는 폭발물의 분진이나 자연발화성 물질
• 이 표준에서 다루는 비정상상태의 범주를 벗어나는 파국적 고장*
• 분진으로부터 인화성 또는 독성가스의 발생으로 인한 위험

*파국적 고장의 예로 저장 사일로 또는 공압 컨베이어의 파열 등