소각설비(RTO) 안전

휘발성 유기화학물(VOC : Volatile Organic Componuds)

- 탄화수소화합물로서 대기 중의 질소산화물(NOx) 및 다른 화학물질과 광화학반응(Photo-chemical reaction)을 통해 광화학 산화성물질을 생성시켜 광화학스모그(Photo-chemical smog)의 원인이 되는 오존(O3)을 발생시키는 물질

- 환경부 고시에 의해 휘발성 유기 화합물 37종 물질계 정

- VOC의 영향

•발암성 등 대부분 물질 인체 유해

•오존층 파괴 및 지구온난화

•악취발생

•광화학스모그 형성

•눈에 자극, 가시거리 저하

•오존은 대기 중의 SO2를 산화시켜 산성비의 원인

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유해. 위험 요인

폐가스 농도가 폭발 하한의 25%를 초과하면 폭발 위험성

•안전밸브, 파열파 등에서 배출되는 고농도의 위험물이 갑작스럽게 소각설비에 유입되어 폭발 하한을 초과할 경우 배관(또는 덕트), 소각설비 내에서 폭발 위험성

•축열식 소각로(RTO) 등 소각설비 내부에서 스파크 및 고온에 의한 폭발 위험성

•설비 상부에서 고온(약 800℃)에 의해 점화되어 소각설비 내부 및 배출물 유입 배관 폭발 위험성

•소 각설비 초기가 동시 폐가스가 다량 유입 시 소각설비가 순간적으로 폭발 위험성 폐가스의 응축으로 발생한 침적물의 발화 위험성

•소 각설 비하단에 공정에서 발생된 폐가스 또는 발생된 흄의 응축물이 침적되어 자연발화되거나 소각설비 내 온도 상승으로 인한 유증기 발생으로 소각설비 내부에 폭발 분위기 형성 풍기 재가동 시고 농도의 폐가스 유입으로 인한 폭발 위험성

• 정전, 송풍기 고장 등으로 인한 폐가스 이송용 송풍기 재가동 시 배관 내 폐가스가 폭발 분위기를 형성하는 경우 송풍기 가동에 따른 기계적인 마찰로 인한 폭발 위험성

• 배관 내 금속 이물질이 송풍기를 통과하면서 스파크를 야기할 수도 있으며, 송풍기 및 주변 배관에서 폭발할 경우 화염이 배관을 타고 저장·취급 용기에 전파되어 대형 폭발 위험 가연성 물질이 있는 설비의 정비·보수작업 시 폭발·화재 위험성

• 폐가스의 액체를 분리·포집하는 설비인 녹아웃 드럼 등 기약 분리 장치는 안전밸브 등에서 분출된 배출물 중 액적이나 액체가 소각설비에 유입되지 않도록 하는 설비이며, 고농도의 가연성 물질로 인하여 기약 분리 장치 정비·보수작업 시에는 폭발·화재 위험성

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재해예방대책

일반기준

소각설비는 안전한 설비 설치 기준 준수

• 주변의 가연성 물질 등에 의한 화재를 일으킬 우려가 없는 곳에 설치

• 외부적인 열, 진동 및 기계적 위험으로부터 안전할 수 있는 곳에 설치

• VOC 등을 소각할 경우 위험성이 더 커지거나 더 유해한 물질이 발생할 우려가 있는 경우에는 소각설비로 연결 금지(단, 추가적인 배기 처리 시설을 설치하여 해당 물질을 처리하는 경우에는 예외)

• 소각설비 내부는 인화성 가스 또는 증기가 폭발한 한계(Vol%)의 25% 이하로 유지되도록 희석 공기 또는 불활성가스를 주입하는 등의 조치하고, 대기로 배출되는 지점과 저장탱크(또는 장치)와의 사이의 압력손실이 저장탱크(또는 장치)의 설계압력을 초과하지 않도록 조치

• 부식성물질을 취급하는 장소로부터 충분한 안전거리 유지 안전설비 및 방호조치 실시

• 소각설비 내·외부를 점검하기 위한 작업대, 통행시설, 계단 및 맨홀 설치

• 소각설비 및 인접 배관, 굴뚝 등의 외부 온도가 70℃ 이상이고 근로자가 접촉할 우려가 있는 부분에는 접촉 시 화상을 방지할 수 있도록 방호조치 실시

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VOC 배출 배관

VOC 배출 배관(또는 덕트) 구성 시 배출물 질의 상호 반응성 고려 및 안전조치 실시

- 소각설비 및 배관(또는 덕트)에서 폭발이 발생할 때를 대비한 완화 대책으로 배관(또는 덕트) 중 낮은 지점에는 내부에 체류된 물질을 배출하기 위한 드레인(Drain) 밸브를 설치하고, 높은 지점에는 벤트(Vent) 밸브 설치

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- 소각설비에서 대기로 배출하는 배관(또는 덕트)은 배기가스 가건물 내부로 다시 유입되지 않도록 하고 내부 침적 우려가 있는 경우 분리기와 청소고 설치 등의 조치

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비상 배출 장치(Emergency vent · damper)

- 소각설비 진입부 배관(또는 덕트)에는 설비·공정의 이상으로 화재 또는 폭발이 우려되는 경우를 대비하여 자동으로 VOC 등을 배출할 수 있는 비상 배출 장치 설치

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- 비상 배출 장치 후단에 흡착 팝과 같은 배기 처리 시설을 설치하여 해당 물질을 처리하며, 설치가 기술적으로 곤란하거나 다른 위험을 초래할 우려 시에는 안전지역으로 배출

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안전 및 방호장치의 설치

폭발 시를 대비한 압력방출장치 설치

- 소각설비 및 배관(또는 덕트)에서 폭발이 발생할 때를 대비한 완화 대책으로 소각설비의 VOC 인입배관, 소각설비 인입배관의 비상 배출 배관과 흡착탑 등의 배기 처리 장치 사이, 비정상 조건에서 가스 농도가 높아 폭발의 우려가 있는 배관 등의 위치에 파열파 등 압력 방출장치를 설치

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폭발 방산구(Explosion-reliefvent) 설치

- 소각설비의 연소실에는 폭발 방산구(Explosion-relief vent)를 설치하고 폭발 방산구 위치는 작동 시 다른 위험을 일으키지 않는 곳이어야 하며, 작동 압력은 소각설비의 설계압력을 초과하지 않도록 조치

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- VOC 등의 유입량 및 보조 연료의 양이 적은 RTO, RCO 및 CTO 설비, 내화재 또는 단열재를 지지하는 철골 빔과 보강 지주로 보강된 4.8㎜ 이상의 강판으로 동체 구조를 갖는 소각설비는 폭발 방산구를 설치 제외 가능

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화염 방지기(Flamearrester) 설치

- 소 각설비의 본체에 휘발성유기화합물 등을 공급하는 배관(또는 덕트)에는 화염이 역화되지 않도록 화염 방지기(Flamearrester) 설치 인화성 가스농도 감지장치 설치

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- 소 각설비 입구에 인화성 가스(또는 증기) 농도를 감지하기 위한 장치를 설치하고, 가스농도가 폭발한 한계(Vol%)의 25% 이하가 되도록 희석 공기 또는 불활성가스 주입시설을 설치하는 등의 조치

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화염 감지기(Flamedetector) 설치

- 모든 버너의 불꽃은 화염 감지기(Flame detector)에 의하여 감시되고, 버너 불꽃이 꺼질 경우 즉시 감지하여 버너가 정지되도록 연동 조치

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- 연소 실내의 정상 운전 온도가 760°C 이상인 경우 화염 감지기와 버너가 연동되지 않아도 되나, 연소실 내의 온도가 760°C 미만으로 떨어지는 경우 화염 감지기와 버너 연동 조치

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연료 배관의 긴급차단밸브(Shut off valve)

연료 공급배관에 비상시를 대비한 긴급차단밸브를 설치

- 연료로 가스를 사용하는 경우 공급배관(보조 버너용 배관 포함)에는 2개의 긴급차단밸브를 최단거리로 설치하고, 2개의 긴급차단밸브 사이에는 비상 배출밸브 설치

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- 비상 배출밸브 전단에 수동 밸브를 설치할 경우에는 열린 상태로 관리하고 비상 배출밸브의 후단 배관은 안전지역으로 연장

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연료 배관의 긴급차단밸브(Shut off valve)

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자동제어밸브(Auto control valve)

소각설비의 덕트나 배관에 설치된 각종 자동제어밸브(On-off 밸브 포함)는 계장 설비가 실패(Failure) 할 때 다음과 같이 작동되는 구조로 설치(밸브 위치가 운전 중인 상태로 유지되어도 안전상 문제가 없는 경우 제외)

- 비상 배출시설과 관련된 밸브는 자동 열림(FailOpen) 구조

- 소각설비로 인입되는 VOC 덕트나 배관 상의 밸브는 자동 닫힘(FailClose) 구조

- 연료 배관 상의 2중 차단 밸브는 자동 닫힘 구조

- 연료 배관 상의 2중 차단 밸브 사이의 배출밸브는 자동 열림 구조 자동제어밸브의 동작 상태를 가능한 한 조정실에서 감시할 수 있도록 설치

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연료 공급설비

- 소각설비에 유입되는 VOC 등의 양에 따라 연료를 자동으로 공급하는 설비를 설치하고, 연소 용공기를 공급하는 설비를 연료의 양과 연동되도록 설치

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- 연료로 인화성 가스를 사용하고, 해당 인화성 가스가 체류할 우려가 있는 경우에는 가스 누출감지 경보기 설치

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연료 연소 장치(Burner)

- 버너의 연소 상태를 관찰할 수 있는 관측 구를 설치하고 연소 용공기가 연료보다 먼저 공급되는 구조여야 하며, 공기공급이 중단될 때에는 연료 공급이 자동으로 차단되도록 연동되도록 조치

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- 버너는 연소실 내부의 온도가 설정된 온도 범위 내에서 자동 운전되도록 조절

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굴뚝(Stack)

- 소각설비에는 연소가스를 배출하는 굴뚝(Stack)을 설치하며, 이는 고온의 연소가스가 다른 위험을 유발하지 않는 장소로 유도되도록 설치

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- 굴뚝 상단이 인접 건축물 등의 피뢰설비에 보호되지 못할 경우 피뢰침 설치

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- 굴뚝이나 굴뚝과 연결된 덕트에는 연소가스의 배기 상태를 측정하기 위한 측정 구를 설치하고, 측정 후 접근에 적합한 통행시설 설치

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관련 법령 및 작성 기준

•산업안전보건기준에 관한 규칙 제267조(배출물 질의처리)

• KOSHAGUIDEP-66-2012 연소 소각법에 의한 휘발성유기화합물(VOC) 처리설비의 기술 지침

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소각설비(RTO) 안전