KR100229701B1 - 탱크내에 포함된 가연성 및 폭발성 있는 액체의 연소와 폭발을 방지하고 빈 탱크를 세척하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 장치는 불꽃 억제 물질을 포함하는 콘테이너(2)와, 탱크(1)내에서 영구적인 비가연성 분위기를 유지하기 위해서 불꽃 억제 물질을 기체상태로 하여 탱크내로 운반하기 위한 수단(5)을 포함한다. 본 발명의 주된 장점은 불꽃이나 폭발의 위험성을 제거하기 위해서 탱크(1)내에 대부분 불꽃 억제 물질로 구성되는 분위기를 유지시키는 점에 있다. 본 발명의 장치는 액체 세척제를 콘터이너(2)내로 제공하기 위한 공급수단(27) 및 분사수단(28)을 더 포함한다. 불꽃 억제물질이 세척제로서 작용함에 따라, 불꽃 억제 물질을 운반하기 위한 장치는 일반적으로 폄핑, 흡입, 압축 및 정화 수단을 갖는 회로의 일부분을 형성한다. 불꽃 억제 및 세척제는 할로겐화 가스이다.

Description

탱크내에 포함된 가연성 및 폭발성 있는 액체의 연소와 폭발을 방지하고 빈 탱크를 세척하기 위한 장치

본 발명은 가연성 및 폭발성 있는 액체가 포함된 탱크내에 영구적으로 비가연성 및 비폭발성의 분위기를 조성하기 위한 장치에 관한 것이다.

가연성 액체를 포함하고 있는 모든 탱크들은 연소 및 폭발의 위험성을 안고 있다.

액체의 특성에 따라 조성비가 변화하는 공기와 증기의 혼합물을 포함하고 있는 액체에 의해서 채워지지 않는 탱크의 공간에서, 주위온도, 액체의 온도 및 탱크의 비어있는 공간의 우세한 압력은 탱크가 열리거나 닫히는 경우, 또는 닫혀서 폐쇄되는 경우에 의존한다. 탱크내에 포함된 액체가 혼합물인 경우, 증기의 우세한 성분들은 일반적으로 가연성있는 휘발 성분이 될 것이다.

가연성 있는 액체의 증기가 공기에 대해 최소량 및 최대량으로 공기와 혼합되는 경우, 공기-증기 혼합물의 소위 가연성 범위가 한정된다. 이와같은 한정치는 소위 가연성의 하한과 상한으로 언급된다.

이러한 수치들은 각각의 가연성 있는 액체에 대하여 특정되고, 온도 및 압력에 따라서 변화된다.

증기의 혼합물이 점화되는 경우, 액체와 전체 주위영역으로 에너지가 전달된다. 이 에너지는 고속으로 전달될 수 있으며, 탱크의 폭발을 야기할 수가 있다. 실제로, 이 경우에 많은 양의 액체 증발이 매우 급속하게 일어나고, 탱크 주위의 전체 영역에 위험이 존재하게 된다. 이를 피하기 위해서, 몇몇 기술들의 개발이 이루어져 왔다.

이들 방법중 일부는 연소 에너지의 조절 및 최소화라는 원리를 기초로 하고있다. 연소 에너지를 조절하고 최소화함으로써, 에너지의 전파속도는 매우 느려지고, 이에 따라 탱크내에 조성되는 압력의 위험성이 방지되고, 탱크의 폭발이 또한 방지된다. 이것은 영국 특허 제 1 584 955 호에 개시되어 있는데, 여기에서는 발생된 열을 흡수하기 위해서 고용량을 갖는 충진 덩어리에 의해서, 탱크의 용적을 다수의 셀, 즉 크기가 작아서 낮은 에너지 함량을 갖는 셀로 분할한다.

다른 방법들은 탱크내에 포함된 증기 혼합물이 연소되지 않고 폭발하지 않게 하는 원리를 기초로 한다. 본 명세서에서는 이것을 "연소방지(fire-proofing)"라는 말로 언급한다.

하기에서, "연소방지"라는 말은 비가연성 및 비폭발성을 갖게하는 것으로 사용되고, "불꽃 억제제"라는 용어는 탱크내에 포함된 액체를 불에 타지않고 폭발하지 않게 하기 위해 첨가되는 약제를 의미하는 것으로 사용된다.

특히, 연소방지는 다음의 몇가지 방식으로 달성될 수 있다. 먼저, 액체가 채워지지 않은 탱크의 공간을 증기로 채워서 가연성의 상한치 이상으로 만들고, 액체를 탱크로부터 추출해낼때 액체를 통하여 기포가 발생되도록 탱크내로 공기를 도입하기 위한 여러장치를 사용하며, 예를 들어 할로겐화 가스와 같은 연소 억제 특성을 갖는 물질, 이산화탄소, 질소 또는 내연기관으로부터 나오는 배기 가스와 같이 연소를 방지하는 물질의 일정량을 탱크내의 분위기로 도입함으로써, 연소를 방지할 수 있다. 상기의 연소방지물질의 함량은 증기가 채워져 있는 탱크내의 공간 용적에 따라 10내지 20%범위로 유지된다.

이러한 연소방지작동은 폭발을 초래할 수 있는 우연적인 위험성을 피하기 위해서 탱크를 수리하거나 또는 탱크에 적절한 수작업을 하는 경우에 필요하다.

탱크내에 포함된 액체를 바꾸거나, 또는 액체내에 불가피하게 존재하는 물질 및 탱크 바닥에 침전된 물질을 제거할때, 탱크를 주기적으로 세척하는 것이 일반적이다.

세척 작동은 모든 위험성을 제거하고 탱크 내부에 작동자가 쉽게 들어갈 수 있게 하기 위해서, 취급전에 탱크를 내화처리하는 것이 필요하다.

본 발명은 현재 알려진 연소방지장치들중 가장 개선된 장치의 장점을 제공할 뿐만 아니라 액체 함유물의 최초 배출순간의 폭발을 방지하고 대부분의 경우에 있어서 액체가 연소되지 않게 하기에 충분할 정도로 탱크를 둘러싸는 환경을 보호하며 탱크의 파열시에도 이를 보호하는 영구적인 연소방지장치를 제공하는데 있다.

개선된 본 발명의 장치는 가연성 액체를 포함하고 있는 탱크를 세척할 수 있게 하는 장점이 있다.

본 발명은 특허청구의 범위 제1항에 기제된 바와같은 장치를 지향한다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 장치의 실시예를 개략적으로 설명한다. 본 발명의 장치는 탱크의 가연성 있고 폭발성 있는 함유물의 연소를 방지하고, 탱크를 세척하는데 사용된다.

명확한 설명을 위해서, 제1도에는 실제로 연소방지기능을 수행하는 장치의 부품들만을 나타내었고, 제2도에서는 세척에 사용되는 장치의 부품들만을 나타내었다.

제1도에 도시된 바와같은 장치는 연소방지에 의해서 보호될 가연성 액체를 포함하는 탱크(1), 불꽃 억제제를 포함하는 콘테이너(2), 및 공급도관(6)과 밸브(29)에 의해서 콘테이너(2)로부터 일방향 솔레노이드 밸브(4)와 가스화장치(5)를 통하여 탱크(1)내부의 액체 위쪽 공간으로 불꽃 억제제를 운반하도록 고안된 펌프(3)를 포함한다.

탱크(1)에는 액체용 배출도관(2)이 구비되어 있는데, 이 도관은 밸브(8)에 의해서 폐쇄될 수 있다. 배출도관(7)의 단부는 바닥으로부터 짧은 거리로 윗쪽에 위치한다. 밸브(8)는 수동으로 작동되든지, 또는 공지된 높이 탐지기(도시되지 않음)에 의해서 제어된다. 벨브는 액체의 높이가 소정의 최소 높이 이하로 낮아지는 경우, 액체의 흘러넘침을 방지함으로써, 불꽃 억제제의 누출을 방지한다.

공급도관(9)은 밸브(10)를 거쳐서 탱크(1)내로 가연성있는 액체를 채우기 위해 제공된다. 이러한 방식에서는, 탱크(1) 내부의 초과 압력하에서 탱크(1)로 공급되는 액체만이 탱크(1)로 들어갈 수가 있다.

가연성 액체가 탱크(1)내로 펌핑됨에 따라서, 액체 위쪽 공간의 용적이 감소되며, 탱크내부의 압력이 증가되고, 불꽃 억제제가 압축된다. 이에 의해, 탱크내로 들어가는 가연성 액체의 유동이 쇠퇴한다. 액체를 계속적으로 유입시키기 위해서는 불꽃 억제가스의 압력을 감소시키는 것이 필요하다. 이를 위해서, 불꽃 억제 가스의 일부는 탱크의 상부 구간으로 통해있는 도관(11)을 거쳐서 추출된다. 추출된 가스는 액화될때까지 압축기(12)에 의해서 압축된다. 일련의 분리기 배플 및 여과기들을 포함하고 있는 세척장치(13)는 불꽃 억제제의 압축단계에서 응축된 가연성 액체의 일부와 불순물을 분리시키는 기능을 한다. 이에따라, 단지 깨끗한 액체 불꽃 억제제만이 콘테이너(2)내로 도입된다. 불꽃 억제제 이외의 생성물질들이 도관(14)을 통해서 회수된다.

압력 게이지(15)는 탱크(1)내부의 불꽃 억제 가스의 분위기를 소정압력으로 유지시키는 방식으로, 압축기(12) 및 펌프(3)의 작동을 공지 수단을 사용하여 자동적으로 제어한다. 이러한 한계 압력치는 열역학적 측면, 가연성 액체의 특성, 선택된 연소 억제제 및 탱크가 노출되는 온도변화의 범위를 기초로 하여 선택된다. 이 압력은 "서어비스 압력(service pressure)"으로서 언급될 것이다.

종래의 가압 수단인 펌프(3) 및 밸브(4)에 추가하여, 압축 질소 콘테이너(16)가 제공되는데, 이 콘테이너는 불꽃 억제제를 포함하고 있는 콘테이너(2) 내부의 압력을 감압기(17)를 통해서 유지시킨다. 이에 의해, 펌프(3)가 작동하지 않아도 억제제가 추가의 도관(18)과 비귀환 밸브(19)를 거쳐서 탱크(1) 내부로 유입될 수 있는 충분한 압력이 조성된다. 탱크내의 압력이 서어비스 압력에 접근하는 경우, 탱크(1) 내부에 불꽃 억제 가스가 존재하게 된다. 비귀한 밸브(20)는 불꽃 억제제가 세척장치(13) 및 도관(11)에 도달하는 것을 방지한다.

가연성 및 폭발성 있는 액체를 포함하는 탱크(1)는 대부분의 경우에 있어서, 탱크내에 포함된 고체 입자들의 침전, 에멀션(물, 산등)으로서 초기에 존재하는 액적들의 분리, 탱크 벽화 산화, 니스칠 또는 페인트 칠(사용되는 경우)로 인한 입자들의 침전, 또는 탱크 바닥에서 무거운 액체 부분들이 축적, 그리고 온도 변동에 따른 사건과 같은 여러가지 복잡한 과정을 거치게 된다.

따라서, 탱크(1) 내부에 채워질 액체를 바꿔야 하는 시기 또는 수동 작동이나 수리가 필요한 시기를 길게하는 것이 필요하다. 바닥에 축적되는 침전물들은 그들의 특성 및 점성 때문에 쉽게 제거되지 않아서, 불꽃에 쉽게 반응하거나 또는 공기와 함께 폭발성 있는 혼합물을 형성한다.

본 발명의 위와같은 실시예에서는 탱크(1)내에 포함된 가스가 불꽃과 반응하지 않고 폭발을 일으키지 않는 조건하에서, 탱크(1)를 세척할 수 있게 된다. 제2도에는 세척에 필수적인 장치의 부품들만이 도시되어 있다.

제2도에 도시된 장치는 가연성 액체를 포함하고 있는 탱크(1), 불꽃 억제제인 세척제를 포함하고 있는 콘테이너(2), 및 공급도관(27)과 밸브(29)에 의해서 콘테이너(2)로 부터 일방향 솔레노이드 밸브(4)와 분사기(28)를 통하여 탱크(1)로 세척제를 운반하도록 고안된 펌프(3)를 포함한다. 분사기(28)는 탱크(1)의 벽과 탱크의 상부에 대하여 액체 형태인 세척제를 확실하게 분사하도록 배열된다. 세척제를 펌프(3)에 의해서 충분한 에너지로 제공되며, 효과적인 세척을 제공한다. 효과적인 세척은 사용된 액체 세척제의 기계적인 작용 및 용매 특성의 조화로서 수행된다.

세척용 액체의 용매 특성에 의하여 증진된 유동성을 갖는 침전물들은 바닥 배출도관(21)을 통해서 배출되고, 밸브(22)를 거쳐서 수집기(23)내로 들어간다. 수집기(23)는 세척용 액체를 증발시킬 수 있는 가열부재(24)를 포함한다. 세척용 액체의 증기는 비귀환 밸브를 구비하고 있는 도관(25)에 의해서 추출되어 압축기(12)내로 들어간다. 압축기(12)는 배플 분리기 그룹과 여과기를 포함하고 있는 세척장치(13)에서 증기들을 세척할 수 있도록, 증기들을 액화시킨다. 이에의해, 사용된 세척용 액체를 거의 완전하게 복구시킬 수 있게 된다. 다른 생성물들은 도관(14)을 통해서 회복된다.

세척 사이클은 탱크(1)내에 포함되어 있는 액체의 특성에 따라서 각각 채택된다. 탱크(1)내로 도입된 세척용 액체의 양 및 이의 도입 주기는 침전물의 농도에 따라서 변화될 것이다. 환경에 따라서 두번 이상의 세척 사이클을 수행함으로써, 탱크(1)의 완전한 세척이 달성되고, 침전물들이 수집기(23)내에 저장된다.

위에서 설명한 실시예에서, 불꽃 억제/세척제를 저장하기 위한 콘테이너(2)는 압력에 견딜 수 있는 콘테이너가 바람직하다.

탱크(1)와 콘테이너(2)는 선박의 지지용 구조물의 일부이다. 불꽃 억제/세척제의 운반은 밸브(29)를 구비한 단일 펌프수단(3)에 의해서 이루어진다. 밸브(29)는 연소방지 또는 세척의 두가지 작동중 어는 하나를 필요에 따라서 수행하도록 전환될 수 있다.

기체상(증발된) 불꽃 억제/세척제의 배출과 이렇게하여 형성된 가식의 압축은 연소방지 또는 세척의 두가지 작동중 어느 하나를 필요에 따라 수행하도록 전환될 수 있는 밸브를 구비한 단일 배출 및 압축수단(13)에 의해서 효과적으로 수행된다.

불꽃 억제/세척제로부터의 불순물의 분리는 단일 세척 장치(13)에 의해서 수행된다.

불꽃 억제/세척제는 할로겐화 가스이다.

상기 실시예와는 다른 또다른 실시예에서, 본 발명의 장치는 탱크내에 포함된 가연성 및 폭발성 있는 액체를 불에 타지 않게하고 폭발하지 않게 하는데 사용될 수 있다. 이러한 실시예는 제1도에 도시된 부품들만을 포함한다.

본 발명에 따른 장치의 수많은 장점들은 하기에 설명된다.

장치의 일부를 구성하지 않는 탱크의 벽은 가연성 액체 운반 수단과 정적이거나 동적인 장애물과의 충돌에 의한 기계적인 충격, 또는 탱크내에 포함된 액체로부터 발생한 가스가 대량 배출되어 주위 공기와 혼합하여 폭발하는 화학적인 충격에 의해서 파열된다. 중기가 명세서의 도입부에서 설명한 바와같은 가연성 범위내에 있는 경우에는 폭발이 일어나기 쉽다. 2개의 금속 부품의 마찰로 인하여 발생하는 국부적인 과열 또는 스파크는 연소과정을 개시시키기에 충분하며, 고속으로 전파하여 확장되는 연소가스 영역을 야기한다.

파열된 탱크(1)는 본 발명에 따른 연소방지장치를 포함하는 탱크이다. 탱크(1)의 거의 대부분의 분위기를 형성하는 불꽃 억제가스는 액체와 함께 유츌된다. 탱크(1)가 파열되는 경우에 탱크내에서 발생하는 압력 강하는 압력 게이지(15)에 의해서 즉시 탐지된다. 불꽃 억제제를 포함하는 콘테이너(2)와 탱크(1) 사이에 공급도관(6)이 제공됨으로써, 불꽃 억제제는 충돌에 의해서 펌프(3)가 작동 하지 않을지라도, 압축 질소 콘테이너(16), 감압기(17) 및 비귀환 밸브(19)에 의해 조성되는 질소 압력에 의해서 구멍을 통하여 많은 양으로 계속해서 유통하게 된다. 외부에서는 두 가스의 혼합물이 형성된다. 즉, 동일 조건하에서 더 한층의 휘발성을 갖는 불꽃 억제제와 가연성 액체와의 혼합물이 형성된다. 따라서, 폭발이 방지되고, 대부분의 경우에 있어서 불꽃의 발생이 방지된다. 최악의 경우에도 불꽃의 발생은 쉽게 제어된다.

또한, 본 발명의 장치에 따르면, 액체 또는 가스의 손실은 탱크(1) 내부 압력의 강하를 압력 게이지(15)로 측정함으로써, 즉각적으로 탐지될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 또다른 장점은 탱크의 분위기가 불활성의 불꽃 억제 가스로 이루어져 있기 때문에, 탱크(1)내로 들어가는 공기가 줄어들고, 탱크 벽의 산화로부터 발생하는 부식 문제들이 줄어드는데 있다.

본 발명에 따른 장치의 또다른 장점은 탱크(1)의 세척후에, 불활성 분위기 하에서 탱크상에 수작업이 수행될 수 있다는 것이다.

본 발명에 따른 장치의 또다른 장점은 탱크가 비게된 후에 외부적인 장비 없이도 세척작업을 즉각적으로 수행할 수 있다는데 있다. 이것은 상기한 탱크(1)가 예를들어 원유와 같은 가연성 액체를 운반하기 위해 탱크를 선적하는 경우에 상당한 장점이 된다. 이 경우에는 목적지 항구로부터 원유가 선적되는 항구로 배를 회항할때 탱크의 세척을 수항할 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 또다른 장점은 세척을 통해서 회복시킨 침전물을 적당한 콘테이너, 즉 필요에 따라 내화재를 구비할 수 있는 콘테이너에 저장할 수 있다는 점이다.

본 발명에 따른 장치의 또다른 장점은 불가피한 손실을 제외하고는 불꽃 억제/세척제의 양이 변하지 않는데 있다. 따라서, 장치내에 위치된 수단의 안정성을 해치지 않는 고정된 화물이 구성된다.

본 발명에 따른 장치의 또다른 장점은 불꽃 억제제가 완전하게 채워진 콘테이너를 처분할 수 있으며, 압축 펌프와 도관들을 급박한 경우에 이들의 최초 용도와는 다른 목적을 위해서 사용할 수 있다는 점이다.

본 발명에 따른 장치의 또다른 장점은 몇개의 탱크가 보호되는 경우, 탱크들이 서로 연결되어 있는 단순한 연소방지/세척장치를 사용할 수 있다는 점이다. 이러한 경우에, 불꽃 억제제의 양은 탱크들을 분리하여 보호하는데 필요한 불꽃 억제제의 총량과 같아야 한다.

Claims (8)

1. 탱크(1)내에 포함된 가연성 및 폭발성 있는 액체의 연소와 폭발을 영구적으로 방지하기 위한 장치에 있어서, 적어도 하나의 불꽃 억제 물질을 압축에 의해서 액화되는 가스의 형태로 저장하기 위한 적어도 하나의 콘테이너(2)와, 불꽃 또는 폭발로부터 보호되어야 하는 상기 가연성 및 폭발성 있는 액체를 포함하고 있는 상기 탱크(10) 내부의 가연성 증기가 채워진 공간으로 상기 불꽃 억제 물질을 공급하기 위한 공급 수단(6) 및 상기 불꽃 억제 물질을 기체상으로 전환시키기 위한 분사 수단(5)과, 상기 탱크(1) 내부의 압력을 모니터하고 상기 공급 수단(6)상에 제공된 밸브(4)를 제어하기 위한 압력 게이지(15)와, 상기 불꽃 억제 물질을 포함하는 상기 콘테이너(2)로부터 상기 탱크(1)내로 상기 불꽃 억제 물질을 운반하기 위한 펌프(3)와, 감압기(17) 및 밸브(19)가 구비된 압축 질소 콘테이너(16)로 이루어져 있는 것으로서 상기 펌프(3)와는 독립적으로 압력을 제공하는 보조 수단(16)과, 상기 가연성 및 폭발성 있는 액체가 상기 탱크(1) 내부로 도입되는 경우, 증기가 채워진 상기 탱크(1)의 상부 공간에 포함된 가스를 상기 탱크(1)내의 압력을 일정하게 유지시키는 방식으로 상기 탱크(1)로부터 추출하기 위한 수단(11)과, 가연성 증기로 채워진 상기 탱크(1) 내부의 상부 공간으로부터 추출한 상기 불꽃 억제 물질의 가스를 압축하여 액화시키는 수단(12)과, 그리고 액화된 상기 불꽃 억제 물질을 세척하기 위한 수단(13)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 불꽃 억제 물질을 저장하기 위한 상기 콘테이너(2)가 내부 압력에 견딜 수 있는 콘테이너임을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항 또는 2항에 있어서, 탱크(1)와 콘테이너(2)가 선박의 지지용 구조물의 일부분을 형성함을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서 상기 가연성 및 폭발성 있는 액체를 포함하고 있는 상기 탱크(1), 적어도 하나의 상기 불꽃 억제 물질을 포함하고 있는 상기 콘테이너(2), 및 세척 성질을 가지는 상기 불꽃 억제 물질을 갖춘 상기 탱크(1)의 세척 전에 상기 탱크(1)내로 상기 불꽃 억제 물질을 운반하기 위한 상기 펌프(3)를 세척할 수 있고, 상기 콘테이너(2)로부터 액체 형태의 세척제를 제공하기 위한 공급 수단(27) 및 이를 기체상으로 전환시키기 위한 분사 수단(28), 세척시에 발생한 침전물을 가열하기 위한 수단(21, 23), 상기 세척제를 추출하기 위해서 상기 침전물을 가열하기 위한 수단(23), 기체상의 불꽃 억제/세척 물질을 액화시키기 위해서 이들을 압축시키도록 제공된 수단(12), 그리고 액화된 상기 불꽃 억제/세척 물질로부터 불순물을 분리하기 위한 수단(13)을 더 포함함을 특지으로 하는 장치.
5. 제1항에 또는 제4항에 있어서, 불꽃 억제/세척 물질의 운반이 연소 방지 또는 세척의 두가지 기능 중 어느 하나를 원하는 바에 따라 수행하도록 전환될 수 있는 밸브(29)를 갖춘 단일 펌프(3)에 의해서 수행됨을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항 또는 제4항에 있어서, 기체상의 상기 불꽃 억제/세척 물질의 추출 및 압축이 연소 방지 또는 세척의 두가지 기능 중 어느 하나를 원하는 바에 따라 수행하도록 전환될 수 있는 밸브를 갖춘 압축 수단(12)과 단일 추출 수단(11)에 의해서 수행됨을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 세척제로부터 불순물을 분리하기 위한 수단이 단일 세척 수단(13)으로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 불꽃 억제/세척 물질이 할로겐화 가스임을 특징으로 하는 장치.