보일러 안전장치 및 이상현상

 

1) 정의(위험기계·기구 안전인증 고시 제9조 관련)

 

보일러란 강철재 용기내의 물에 연료의 연소열을 전하여 소요증기를 발생시키는 장치

① 재해원인

    - 보일러 압력 상승 시 긴급조치 미실시

    - 보일러 부식 / 과열

    - 급수펌프 및 보일러의 파열

② 방호 장치

    - 고저수위 조절장치

    - 압력방출장치

      안전밸브 / 파열판 / 릴리프밸브

    - 압력제한 스위치

    - 화염검출기

 

2) 압력방출장치와 압력제한장치의 차이점

 

• 압력방출장치는 압력상승을 막기 위해 유체를 방출시켜 압력을 설정치 이하로 낮추는 장치

• 압력제한장치는 압력상승을 막기 위해 버너의 연소를 차단하여 열원을 제거하여 정상적으로 유도하는 장치    

구 분	압력방출장치	압력제한장치
기능	보일러내의 과도한 압력 상승을 억제하기 위해 여분의 압력을 신속히 방출	상용운전 압력 이상으로 압력상승시 보일러 파열 방지를 위해 버너의 연소를 차단 열원제거
장치의 동작	최고사용압력이하, 1개는 최고사용압력 1.05배	상용운전압력이상
구조	스프링식 중추식 지렛대식	벨로우즈와 스프링
설치장소	보일러 동체에 수직하게 설치	보일러 압력계가 설치된 배관상에 설치

 

3) 관련 법령 (산업안전보건기준에 관한 규칙)

 

- 압력방출장치(제116조)

압력방출장치를 1개 또는 2개 이상 설치하고 최고사용압력(설계압력 또는 최고허용압력) 이하에서 작동되도록 하여야 한다. 다만, 압력방출장치가 2개 이상 설치된 경우에는 최고사용압력 이하에서 1개가 작동되고, 다른 압력방출장치는 최고사용압력 1.05배 이하에서 작동되도록 부착하여야 한다.

압력방출장치는 매년 1회 이상 교정을 받은 압력계를 이용하여 설정압력에서 압력방출장치가 적정하게 작동하는지를 검사한 후 납으로 봉인하여 사용하여야 한다.

 

- 압력제한스위치(제117조)

보일러의 과열을 방지하기 위하여 최고사용압력과 상용압력 사이에서 보일러의 버너 연소를 차단할 수 있도록 압력제한스위치를 부착하여 사용하여야 한다.

 

- 고저수위 조절장치(제118조)

고저수위 조절장치의 동작 상태를 작업자가 쉽게 감시하도록 하기 위하여 고저수위지점을 알리는 경보등ㆍ경보음장치 등을 설치하여야 하며, 자동으로 급수되거나 단수되도록 설치하여야 한다.

 

- 폭발위험의 방지(제119조)

보일러의 폭발 사고를 예방하기 위하여 압력방출장치, 압력제한스위치, 고저수위 조절장치, 화염 검출기 등의 기능이 정상적으로 작동될 수 있도록 유지ㆍ관리하여야 한다.

 

- 최고사용압력의 표시 등 (제120조)

압력용기등을 식별할 수 있도록 하기 위하여 그 압력용기등의 최고사용압력, 제조연월일, 제조회사명 등이 지워지지 않도록 각인(刻印) 표시된 것을 사용하여야 한다.

 

4) 보일러 이상 현상

 

① 포밍 (Foaming, 물거품)

포밍은 보일러수에서 세차게 기포가 발생하여 보일러수의 표면을 뒤덮어 그  표면의 거품이 소멸되기 전에 끊임없이 계속 발생하여 수면의 표면 전체가 거품 더미가 되어 심할 때에는 보일러의 증기부 전체가 거품으로 덮여서 증기와 더불어 거품도 증기관으로부터 배출되어 버리는 현상이다.

 

 <발생원인>

  • 포밍은 화학적 현상으로서 보일러수의 농도가 높을수록 잘 일어난다.

  • 가성소다 유지분 등 함유비율이 많은 경우

  • 보일러수내에 고형부유물이 클로이드형으로 존재하는 경우

  • 보일러수의 농도가 같더라도 증기부의 단위 용적당 증발량이 많은 경우

 

② 프라이밍(priming,비수현상)

수면에서 끊임없이 격심한 물방울이 비산하고 증기부가 물방울로 충만하여 수위가 불안전해 짐

 <발생원인>

  • 과부하사용   • 드럼 내 부착품의 기계적 결함  • 보일러 부하의 급변  • 수위의 과상승

 

③ 캐리오버(carry over,기수공발)

캐리오버는 기수공발이라고도 부르기도 한다. 프라이밍이 발생하면 그 결과로서 보일러로부터 증기관으로 들어가는 증기에는 많은 물방울이 혼입되어 있으며 증기와 함께 물방울이 옮겨지는 것을 캐리오버라고 한다.

   • 보일러에서 내보내는 증기에 다량의 수분

   • 프라이밍 포밍이 원인

   • water Hammer 발생

   

<발생원인>

     • 보일러의 구조상 공기실이 적고 증기 수면이 좁을 때

     • 기수분리장치가 불완전한 경우

     • 주 증기를 멈추는 밸브를 급히 열었을 경우

     • 보일러 수면이 너무 높을 때

     • 보일러 부하가 과대한 경우