KR101363994B1

KR101363994B1 - 저압 가스 안전변 시스템

Info

Publication number: KR101363994B1
Application number: KR1020120055415A
Authority: KR
Inventors: 성태현
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2014-02-17
Also published as: KR20130131684A

Abstract

본 발명은 저압 가스 배관에서 이상 가스 압력이 발생시 이를 감지하고 배출하는 저압 가스 안전변 시스템에 관한 것으로서, 물이 채워져 일정 수두압을 형성하는 외통으로서, 상기 통에는 저압 가스 배관에 연결되어 가스 압력이 설정 압력을 초과할 때 실(seal)이 파괴되어 상부로 물을 분출시키는 실포트 외통; 물이 채워져 일정 수두압을 형성하는 통으로서, 상기 외통의 내측에 형성된 실포트 내통; 깔대기 형상으로 상기 실포트 외통의 상부에 형성되는 안전변 하부 시트로서, 그 하단부는 기밀성으로 상기 외통과 연통되며 상단부는 개방되어 외통에서 전달되는 가스가 통과하는 안전변 하부 시트; 상기 안전변 하부 시트의 상부에 배치되는 안전변 장치로서, 상기 안전변 하부 시트의 상단 개방부에 기밀성으로 탈부착이 가능하게 안착되는, 안전변 장치; 하나의 원통으로서, 그 하단이 상기 실포트 외통의 상단 및 안전변 하부 시트의 하측과 기밀성으로 접합되며, 안전변 하부 시트 및 안전변 장치를 에워싸며, 그 상단에 놓이는 가스 방출부의 하단과 기밀성으로 접합되는, 상부 외통; 깔대기 형상의 가스 방출부로서, 그 하단은 상기 상부 외통의 상부와 기밀성으로 접합되며, 그 상부에는 배관이 연결되어 내부의 가스를 외부로 방출시킬 수 있도록 한 가스 방출부를 포함하여 이루어진다.

Description

저압 가스 안전변 시스템{LOW PRESSURE GAS SECURITY VALVE SYSTEM}

본 발명은 실포트(seal pot)를 이용한 저압 가스 안전변 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 제철소 등에서 사용되는 저압 가스 배관내의 압력이 설정 압력 이상으로 높아지면 안전변이 열려서 가스를 배출하고 배관 내의 압력이 정상 압력이 되면 안전변이 닫혀서 과다한 가스의 분출을 자동으로 방지하는 저압 가스 안전변 시스템에 관한 것이다.

제철소에서 발생하는 가스는 발생 유량이 대량이고 저압(400 내지 1400mmAq)의 특징을 갖는데, 이를 위해서 대용량의 배관(최대 3800A)을 설치하여 사용하고 있다. 제철소의 부생 가스의 특성상 냉각 중에 수증기를 과포화하고 있으며 가스 중에 다량의 분진이 함유되어 있다. 이러한 가스를 배출시키기 위해서, 가스 압력의 약 1.2 배의 압력으로 설치되어 있는 실포트 장치를 저압 가스 배관 전 구간에 약 100미터 간격으로 설치하여 운용하고 있는데, 이는 배관내의 가스 압력을 유지하기 위한 대체 사용에 불과하다.

즉, 저압 가스가 발생하는 공장(고로, COKE, 제강 공장)과 사용 공장이 상이한 관계로, 가스 배관 내에서 예상치 못한 이상 압력이 발생할 수 있는데, 이 때 관내에 적정한 압력을 유지시키기 위한 장치가 설치되어 있지 않아서, 가스 유출로 인한 중대한 가스 사고의 위험이 상존하고 있다. 현재 일반적으로 사용하고 있는 기계식 안전변은 저압에서는 안정적인 작동이 불가능하며, 특히 부생가스의 특성상 미세한 가스도 유출되지 않아야 하지만 기계식 안전변으로는 문제를 해결할 수 없다. 또한, 가스 성분 중에서 부식성 성분으로 인해서 안전변의 디스크의 시트에 삽입된 가스킷 등이 부식되고, 그로 인해서 디스크 고착 등의 고질적인 문제가 발생하는데 이를 해결할 방안이 없다. 이에 대한 대책으로 배관내에 이상 압력이 발생할 때 실포트로 가스를 분출시켜서 배관내의 압력을 유지시키는 대체 방법이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 방법에서는 가스가 배출된 후에 관내의 압력이 정상 압력으로 복구되어도 점검자가 가스 유출을 인지하여 실포트 차단 밸브를 차단하기까지는 가스가 계속해서 유출되므로, 가스로 인한 중대 사고, 즉, 중독, 폭발, 화재는 물론이고 심각한 환경 오염을 발생시키게 된다.

가스 배관 내의 응축수를 배출하기 위해서 설치된 실포트는, 내부에 물에 의한 수두압이 형성되어 실링이 발생되는 물리적인 방법으로 가스를 차단하고 있다. 그러나, 설정 압력 이상으로 배관내의 압력이 상승하게 되면, 관내의 물이 분출하게 되고 실(seal)이 파괴된 후 부터는 배관내의 압력에 관계없이 가스가 지속적으로 분출되는데, 분출되는 곳의 밸브를 인위적으로 차단하기 전까지는 가스가 계속해서 분출되는 치명적인 결함을 가지고 있다.

본 발명은 종래에 제철소에서 사용되는 저압 가스 배관 내에서 이상 압력이 발생할 때 응축수 배출용의 기계식 안전변을 가스 압력 유지용으로 대체 사용하던 것을, 저압 가스 배관에서 이상 압력이 발생할 때 안전변이 열려서 가스를 배출하고 정상 압력이 되면 안전변이 닫혀서 과다한 가스의 배출을 방지하는, 저압 가스 안전변 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 저압 가스 관내의 압력에 따라서 가변시킬 수 있는 압력 조절 장치를 갖는 저압 가스 안전변 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따라서, 저압 가스 배관에서 이상 가스 압력이 발생시 이를 감지하고 배출하는 저압 가스 안전변 장치는, 물이 채워져 일정 수두압을 형성하는 외통으로서, 상기 외통에는 저압 가스 배관에 연결되어 가스 압력이 설정 압력을 초과할 때 실링이 파괴되어 상부로 물이 비산되는 실포트 외통; 물이 채워져 일정 수두압을 형성하는 통으로서, 상기 외통의 내측에 형성된 실포트 내통; 깔대기 형상으로 상기 실포트 외통의 상부에 형성되는 안전변 하부 시트로서, 그 하부는 기밀성으로 상기 외통과 연통되며 상부는 개방되어 외통에서 전달되는 가스가 모이는 안전변 하부 시트; 상기 안전변 하부 시트의 상부에 배치되는 안전변 유닛으로서, 상기 안전변 하부 시트의 상측 개방부에 기밀성으로 탈부착이 가능하게 안착 되는 안전변 유닛; 하나의 원통으로서, 그 하단이 상기 실포트 외통의 상단 및 안전변 하부 시트의 하측과 기밀성으로 접합되며, 안전변 하부 시트 및 안전변 유닛을 에워싸며, 그 상단 가스 방출부의 하단과 기밀성으로 접합되는, 상부 외통; 깔대기 형상의 가스 방출부로서, 그 하단은 상기 상부 외통과 기밀성으로 접합되며, 그 상부에는 배관이 연결되어 내부의 가스를 외부로 방출시킬 수 있도록 한 가스 방출부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 실포트 내통에는 드레인 배관이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 안전변 유닛은, 하부가 라운드 형상으로 이루어져서 안전변 하부 시트의 상부 개방부에 기밀성으로 안착되는 실포트, 상기 실포트의 외표면에 수평 방향으로 부착 및 연장되어 그 연장 단부가 상부 외통 외부까지 연장되는 압력 조정 웨이트 지지대, 상기 압력 조정 웨이트 지지대의 연장 단부에 삽입 연결되어 이상 가스 압력을 설정하는데 사용되는 압력 조정 웨이트, 및 상기 상부 외통의 외측에 일단이 부착되는 지지구로서 그 타단이 상기 지지대의 일정 부위에 연결되어 상기 지지대의 양단인 실포트와 압력 조정 웨이트 사이의 지랫대 역할을 수행하는 지지구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 압력 조정 웨이트는, 안전변 유닛이 동작하는 설정 압력이 높을 때 낮아지고, 설정 압력이 낮을 때 높아지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 실포트 외통과 안전변 유닛 사이의 거리는 저압 가스 배관의 가스 압력이 상승하여 실포트 외통 내의 물이 비산될 때, 비산된 물이 실포트의 하부에 일정 압력으로 충격을 가할 수 있는 거리로 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 저압 가스 안전변을 실시함으로써, 저압 가스 배관에서 이상 압력이 발생할 때 자동으로 가스를 배출할 수 있으며, 정상 압력이 될 때까지만 가스를 배출하여 가스 배출량을 최소화할 수 있으며, 가스의 배출구를 원하는 곳으로 설치할 수 있어서 안전변 작동으로 인해서 가스가 배출될 때에도 가스로 인한 인명 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 압력 조절 장치를 가지므로 저압 가스 관내의 압력에 따라서 가변형으로 압력을 조절하는 것이 가능하다.

도1은 본 발명에 따른 저압 가스 안전변 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도2는 본 발명에 따른 저압 가스 안전변 시스템의 가스 방출부를 도시한 도면이다.
도3은 본 발명에 따른 저압 가스 안전변 시스템의 안전변 장치가 개방되었을 때의 상태 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도4는 본 발명에 따른 저압 가스 안전변 시스템의 안전변 장치가 닫혔을 때의 상태 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도5는 본 발명에 따른 저압 가스 안전변 시스템의 가스 실포트 장치부의 상태 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 저압 가스 안전변 시스템의 사용 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 실시예는 설명의 편의를 위한 것이지, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상은 특허청구범위에 의해서만 한정됨을 알 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 저압 가스 안전변 시스템의 전체 구성를 도시한 도면이다.

도1에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 저압 가스 안전변 시스템(100)은, 드레인 배관(300)을 통해서 저압 가스 배관(200)과 연결된다. 드레인 배관(300)에는 드레인 하단 차단 밸브(310)가 설치되어 있어서 저압 가스 안전변 시스템(100)으로 유입되는 가스를 단속할 수 있도록 되어 있다.

저압 가스 안전변 시스템(100)은, 도면에서 볼 수 있듯이, 상하부 분리판(120)을 통해서 상부와 하부로 분리된다. 즉, 상하부 분리판(120)의 하부에는, 일정 수위로 물이 채워져 있으며 저압 가스 배관(200) 내의 가스 압력이 상승할 때 드레인 배관(300)을 통해서 가스가 유입되는 실포트 외통(130)과, 상기 실포트 외통(130)의 내부에 배치되어 있으며 그 내부에 일정 수위로 물이 채워져 있는 실포트 내통(140)이 설치된다.

한편, 상하부 분리판(120)의 상부에는, 실포트 외통(130)과 기밀성으로 연통되고 상부로 갈수록 직경이 좁아지는 깔때기 형상으로서 상단부가 개방된 안전변 하부 시트(150)와, 안전변 하부 시트(150)의 상부에 배치되어 안전변 하부 시트(150)와 탈부착되며 탈착될 때 안전변 하부 시트(150)를 통해서 상승하는 가스가 빠져나가게 되는 안전변 장치(160)가 배치된다. 상하부 분리판(120)의 상부에는 실포트 외통(130) 및 안전변 하부 시트(150)와 기밀성을 유지하면서, 안전변 하부 시트(150) 및 안전변 유닛(160)을 에워싸는 상부 외통(170)을 포함한다.

상부 외통(170) 상측에는 상부 외통(170)과 기밀성을 유지하면서 안전변 장치(160)을 통해서 그 상부로 배출되는 가스를 모아서 일정한 방향으로 배출시킬 수 있는 가스 방출관(110)이 배치된다.

한편, 안전변 장치(160)는 압력 조절 웨이트 고정 지지대(161)와 연결되는데, 이 지지대(161)는 상부 외통(170)의 바깥으로 연장되어 있으며 지지대(161) 중 상부 외통(170) 바깥 일정 부위에는 압력 조절 웨이트(162)가 장착되어 있어서 안전변 장치(160)가 동작을 개시하는 가스 압력을 조절할 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 저압 가스 안전변 시스템의 세부 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 저압 가스 안전변 시스템의 가스 방출부(110)를 도시한 도면이다.

전술된 바와 가스 방출부(110)는 깔대기 형상을 하고 있어서, 안전변 장치(160)가 개방되어 안전변 장치(160)의 상부로 누출된 가스가 상부 외통(170) 내부에 모여 있다가 안전변 시스템(100)의 외부로 방출되도록 한다. 말하자면, 가스 방출부(110)의 상부, 즉, 프랜지부(111)에 배관을 연결하여 실외로 연장하므로 안전변 시스템(100)으로 부터 방출되는 가스로 인해서 인체에 피해가 가지 않도록 조치할 수 있다. 이 때에도 가스 방출부(110)의 하단은 상부 외통(170)의 상단과 기밀성을 유지하므로써, 방출 가스가 실내 등으로 누출되어 인체에 손상을 주지 않도록 할 수 있다.

도3은 본 발명에 따른 저압 가스 안전변 장치가 개방되었을 때의 상태 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도면에서, 150은 안전변 하부 시트를, 160은 안전변 장치를, 170은 상부 외통을 도시한다. 또한, 161은 안전변 유닛 고정 지지대를, 162는 압력 조절 웨이트를 도시한다.

도1의 안전변 시스템(100)에서, 저압 가스 배관(200) 내부의 가스 압력이 설정된 일정 압력 이상으로 상승하면 안전변 시스템(100) 내부로 가스가 유입되고, 실포트 외통(130)의 물이 분출하게 되고, 외통에 형성된 실(seal)이 파괴되면서 안전변 장치(160)를 들어 올리게 된다. 이 때, 안전변 장치(160)가 자중에도 불구하고 비교적 쉽게 들어 올려지는 것은 압력 조절 웨이트(162)로 인해서 무게 균형을 잡고 있기 때문이다. 즉, 압력 조절 웨이트(162)의 무게가 무거울수록 안전변 장치는 쉽게 들어 올려진다. 따라서, 저압 가스 배관(200) 내의 작은 가스 압력 변동에도 안전변 장치(160)가 민감하게 동작하도록 하고자 한다면, 압력 조절 웨이트(162)의 무게를 무겁게 조절할 수 있다. 반대로, 가스 압력의 변동에 안전변 장치(160)가 덜 만감하게 동작하도록 하고자 한다면, 압력 조절 웨이트(162)의 무게를 무겁게 조절할 수 있다.

압력 조절 웨이트(162)는 예를들면, 다수의 금속 링 등을 사용할 수 있다. 금속 링의 숫자를 조절하여 압력 조절 웨이트(162)의 무게를 조정할 수 있다. 즉, 링의 숫자를 많게 하면, 압력 조절 웨이트(162)의 무게를 무겁게 할 수 있으며, 금속 링의 숫자를 적게하면, 압력 조절 웨이트(162)의 무게를 가볍게 할 수 있다.

이와는 달리, 단일의 금속 링을 사용하고, 그 금속 링의 위치를 안전변 유닛 고정 지지대에서 안전변 장치(160)로 부터 멀어지게 고정하거나 가까워지게 고정하여 동일한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도면에서 볼 수 있듯이, 상부 외통(170)의 외표면에는 지지구(163)를 설치하여, 압력 조절 웨이트 지지대(161)가 연결되도록 할 수 있다. 이 때, 지지구(163)와 지지대(161)의 연결점은 지랫대 역할을 하여, 이 연결점의 일측에는 안전변 장치(160)가 존재하고, 연결점의 타측에는 압력 조절 웨이트(162)가 존재한다. 그리하여, 압력 조절 웨이트의 무게를 무겁게 또는 가볍게 조절하여 그 반대편에 위치하는 안전변 유닛이 하부에서 가해지는 가스 압력에 의해서 가볍게 또는 무겁게 들어 올려지도록 조절할 수 있다.

이와같이 하여 안전변 장치가 동작하는 가스 압력을 조절할 수 있게 된다.

도4는 본 발명에 따른 저압 가스 안전변 장치가 닫혔을 때의 상태 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도3과 비교해 보면, 저압 가스 배관(200) 내부의 가스 압력이 일정 압력 이상으로 상승하여 안전변 시스템(100)으로 유입된 가스가 안전변 장치(160)를 밀어 올려서 유입된 가스가 안전변 시스템(100) 외부로 방출되면, 저압 가스 배관(200) 내부의 가스 압력이 정상 압력으로 낮아져서 안전변 장치(160)는 자중에 의해 하부로 이동하므로 안전변 하부 시트(150)의 상부에 밀착 결합된다.

이 상태는, 도3에서 안전변 장치(160)가 가스 압력에 의해서 상승하기 이전의 상태와 같다. 이때, 안전변 장치(160)는 저압 가스 배관(200) 내의 가스 압력이 상승되어 가스가 드레인 개방 밸브(300)를 통해서 안전변 시스템(100) 내로 유입되고, 가스 압력이 설정 압력에 도달할 때까지 동작을 기다리게 된다.

도5는 본 발명에 따른 저압 가스 안전변 시스템의 하부 장치의 상태 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.

저압 가스 배관(200) 내부의 가스 압력이 상승하여 설정 압력 이상이 되면, 드레인 배관(300)을 통해서 가스가 실포트 외통(130)으로 유입되면서 실포트 외통의 실링부(▼로 표시)로 압력이 전달된다. 이 때 실링부 설정 수두의 실(seal)이 파괴되고 파괴된 물은 분출되면서 안전변 장치(160)를 들어올리게 된다. 동시에, 안전변 장치(160)로 유입된 가스가 안전변 장치(160)를 통과하여 가스 방출부(110)를 통해서 외부로 방출된다.

한편, 저압 가스의 압력이 상승한다 할지라도 실포트 내통(140) 내부의 물에는 가스 압력이 영향을 미치지 않으며, 따라서 내통 안에 내장된 드레인 배관(141)은 정상 상태의 수두압을 형성한다. 그러므로, 안전변 장치가 개방되어 가스를 배출한 후에 안전변 장치가 닫힐 때까지의 동작이 이루어지더라도, 실포트 내통을 통한 가스의 배출은 이루어지지 않게 된다. 또한 배출된 실포트 외통 내의 물은 배관 내에서 생성되는 드레인에 의하여 자동으로 충수된다.

100: 저압 가스 안전변 시스템
110: 가스 방출부
120: 상하부 분리판
130: 실포트 외통
140: 실포트 내통
150: 안전변 하부 시트
160: 안전변 장치
161: 압력 조정 웨이트 지지대
162: 압력 조정 웨이트
170: 상부 외통
200: 저압 가스 배관
300: 드레인 배관
310: 드레인 하단 차단 밸브

Claims

저압 가스 배관에서 이상 가스 압력이 발생시 이를 감지하고 배출하는 저압 가스 안전변 시스템에 있어서,
내부에 물이 채워져 일정 수두압을 형성하는 실포트(seal pot) 형태로 이루어지며, 드레인 배관을 매개로 상기 저압 가스 배관에 연결되어 가스 압력이 설정 압력을 초과할 때 상부로 물을 분출시키는 실포트 외통;
물이 채워져 일정 수두압을 형성하며, 상기 실포트 외통의 내측에 형성된 실포트 내통;
깔대기 형상으로 상기 실포트 외통의 상부에 형성되며, 그 하단부는 기밀성으로 상기 실포트 외통과 연통되며 상단부는 개방되어 실포트 외통에서 전달되는 가스가 통과하는 안전변 하부 시트;
상기 안전변 하부 시트의 상부에 배치되며, 상기 안전변 하부 시트의 상단 개방부에 기밀성으로 탈부착이 가능하게 안착되는 안전변 장치;
하나의 원통으로서, 그 하단이 상기 실포트 외통의 상단 및 안전변 하부 시트의 하측과 기밀성으로 접합되며, 안전변 하부 시트 및 안전변 장치를 에워싸며, 그 상단에 놓이는 가스 방출부의 하단과 기밀성으로 접합되는 상부 외통;
깔대기 형상의 가스 방출부로서, 그 하단은 상기 상부 외통의 상부와 기밀성으로 접합되며, 그 상부에는 배관이 연결되어 내부의 가스를 외부로 방출시킬 수 있도록 한 가스 방출부를 포함하여 이루어지는 저압 가스 안전변 시스템.
제1항에 있어서,
상기 실포트 내통에는 실포트 외통으로부터 유입된 물이 배출되도록 드레인 배관이 연결된 것을 특징으로 하는 저압 가스 안전변 시스템.
제1항에 있어서,
상기 안전변 장치는, 라운드 형상으로서 안전변 하부 시트의 상부 개방부에 착탈식 및 기밀성으로 안착되는 안전변 장치 하부, 상기 안전변 장치의 외측 표면에 수평 방향으로 부착 및 연장되어 그 연장 단부가 상부 외통 외부까지 연장되는 압력 조절 웨이트 지지대, 상기 압력 조절 웨이트 지지대의 연장 단부에 삽입 연결되어 이상 가스 압력을 설정하는데 사용되는 압력 조절 웨이트, 및 상기 상부 외통의 외측에 일단이 부착되는 지지구로서 그 타단이 상기 지지대의 일정 부위에 연결되어 상기 지지대의 양단인 안전변 장치와 압력 조절 웨이트 사이의 지랫대 역할을 수행하는 지지구를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 가스 안전변 시스템.
제3항에 있어서,
상기 압력 조절 웨이트는, 일정 비중을 갖는 다수의 고리 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저압 가스 안전변 시스템.
제3 또는 4항에 있어서,
상기 압력 조절 웨이트는 안전변 장치가 동작하는 설정 압력이 높을 때 가벼워지고, 설정 압력이 낮을 때는 무거워지는 것을 특징으로 하는 저압 가스 안전변 시스템.