LNG 저장탱크의 안전설비 종류를 쓰고 기능을 설명하시오
LNG 저장탱크의 안전설비 종류를 쓰고 기능을 설명하시오
1. 내부탱크의 안전장치
내부탱크의 파손으로 인해 LNG가 외부로 누설하게되면 저장탱크 시스템의 안전성을 확보하기 위해서 내부탱크에는 저장탱크 용량에 따라 다수의주 펌프(Primary pump)를 설치한다. 예를 들어 140,000m3 규모의 초대형 장탱크는 330m3/ hr의 송출용량을 갖는 펌프 2- 3대를 설치하여 내부탱크가 손되는 긴급상황이 발생하면 인접한 LNG저장탱크에 신속하게 이송하게
된다.
9% Ni강으로 제작된 저장탱크는 측 벽면에 걸리는 자중량이 대단히 크기 때문에 내부탱크의 측 벽면에서 발생되는 국부적인 침하 현상을 방지하기 위해 내부탱크 코너부에 환형 바닥판(Annular bottom plate)을 설치하고, 이들의 침하 현상을 감시하기 위한 변위량 센서를 설치하여 내부탱크시스템의 안정성을 확보한다.
2 . 단열재 안전장치
단열재는 내부탱크와 외부탱크사이에 설치되어 외부로부터 들어오는 열 유입을 차단하므로써 초저온액체가 증발되는 현상을 차단하여 증발가스 압력의 발생, 증발가스에 의한 외부누설과 화재와 폭발 위험성을 완화 시켜주는 역할을 한다.
특히, 단열재 공간에는 다수의 온도센서를 설치하여 내부탱크로부터 LNG의 누설을 감지 할 수 있고 저장탱크 시스템의 LNG 누설안정성을 확보토록 한다. 단열재의 열 이동성을 신속히 파악한다는 것은 LNG의 누설에 직접 관련되어 있어 외부탱크로부터 유입되는 열원에 의한 증발가스의 증가는 내부탱크의 안전성에 큰 위험성을 제공하고 저장탱크의 증발가스 배출장치와 안전
밸브의 작동을 유별할 수 있다는 측면에서 온도 센서는 중요한 역할을 수행한다.
3 . 외부 탱크 안전장치
콘크리트 구조물로 제작된 외부탱크는 구조물의 강도와 누설안정성을 확보하기 위해서 프리스트레스 콘크리트(PC)로 제작하고 콘크리트 구조물 내부에는 프리스트레스 케이블을 사용하여 PC 구조물에 적절한 인장강도를 보장하고 증발가스나 초저온액체에 의한 누설 안정성을 확보하기 위해 BS7777 코드에 의한 잔류압축구간(Residual compression zone)을 최소한10% 이상을 확보하여 외부 탱크 시스템의 안정성을 확보한다.
완전 방호식 저장탱크에서 내부탱크 파손에 따른 LNG 액체의 누설 방지 또는 체류기능은 외부탱크에 잔류압축구간을 도입한 안전장치로 설명할 수 있다.
4 . 코너프로텍션
코너프로텍션(Corner Protection)은 5mm 두께의 9% Ni강재를 저장탱크 바닥면 에서 5m 높이까지 내부탱크와 외부탱크사이에설치한 안전구조물로 내부탱크 코너부의 강도 안전성을 확보하고 동시에 내부탱크 파손으로 누설된 초저온 액체를 잠시 저장시킬 수 있는 안전장치이다.
5. 증발가스 차단벽
증발가스 차단벽은 외부탱크의 내벽면에 5mm 두께의 탄소강판을 설치한 것으로 내부탱크로부터 방출된 증발가스가 콘크리트 구조물에 침입하는 것을 차단하는 기능과 초저온액체가 누설되는 것을 잠시 체류 시키는 역할을 담당하고 있다. 결국 증발가스의 콘크리트 구조물에 대한 침입방지는 PC구조물의 내구성과 내부식성 향상, 누설방지에 긍정적인 영향을 미친다.
6 . 온도센서
내부탱크의 누설 취약부인 환형 바닥판과 코너 프로텍션에서 발생된 LNG의 누설을 감지하기 위해 단열재에 다수의 온도센서를 설치한다. 온도센서의 정상적인 작동은 내부탱크 파손에 따른 누설을 효과적으로 감지 할 수있다. 이것을 상태기준 모니터링 시스템과 연계하여 상시적으로 내부탱크 시스템을 감시하는 것이 중요하다. 온도를 연속적으로 검출할수 있는 히팅 제어장치와 히팅 경보장치는 24개의 온도센서(30%의 여유분을 포함)가 바닥판슬래브에 분포 설치 되어있고 4개의 온도센서는 내부탱크 링빔 아래에 설치되어 있다. 또한 바닥면 중앙에 1개는 작동하고 1개는 여유분 으로 설치 되어 있다. 여기에는 당연히 온도 모니터링을 위한 센서, 센서 리드와이어, Junction box가 공급된다.
7 . 쿨다운센서
내부탱크의 측벽면과 바닥면의 cool down 과 작동상태를 모니터링하기위해 온도센서를 설치하여 안정성을 확보토록 한다. 이러한 온도센서의 설치 수량과 위치는 사용조건에 적합하도록 선정 된다. 여기서 사용된 온도센서는 IA MC96.1- 82에 의거 선정된 T 타입의 온도센서이다.
- 3개의 온도센서로 내부탱크의 바깥측 내부탱크 소재의 온도를 측정
- 내부탱크 바닥면에 8개의 온도센서를 설치하여 내부탱크의 쿨다운 진행상태를 모니터링하기 위한 안전장치
8 . 누 설 감 지 기
내부탱크의 누설을 감지하기 위해서 환형바닥판에 4개의 누설감지기(온도센서)가 설치되고 4개의 스페어 감지기(온도센서)가 예비적으로 더 설치 된다. 또한 코너프로텍션에는 2개의 온도센서와 2개의 스페어 온도센서를 설치 운영함으로서 내부탱크의 누설 안정성을 확보하고 있다.
일반적으로 앞에서 제시된 설치위치에 총 12개의 온도센서가 4개의 그룹으로 저장탱크에 균등간격으로 배치되어 설치 운영되고 누설여부를 상시적으로 모니터링하여 만일의 긴급상황에 대비토록 한다.
9 . LT D , Servospot , Servole velgauge with average temperature sensors
LTD와 레벨게이지 등으로부터 획득된 각종 데이타는 DAS(Data acquisition system)을 통하여 다음과 같은 정보를 분석하는 기본 데이터로 활용한다.
- 레벨 데이터
- LNG의 Low level과 High level을 측정하여 경보장치의 자동 데이터로 활용
- LNG의 평균온도로 측정
- LNG 가스의 평균온도 측정
- LNG 밀도 데이터 측정
내부탱크에 저장된 LNG의 운전상태를 감시하기 위해 다음과 같은 주요 센서를 내부탱크에 설치 운전한다.
(1) LTD gauge with drive cable
저장탱크에 1개의 LTD가 설치되어 온도와 밀도를 측정한다.
- 측정 레벨 범위 : 0 - 40,000mm
- 측정 온도 범위 : - 200c - 70c
- 측정 밀도 범위 : 430 - 480kg/m3
(2) Servo Spot level gauge
저장탱크에 1개가 설치된다.
- 레벨 높이 : 37,694mm(내부탱크 바닥면애서 노즐의 상부까지 거리)
(3) Servo level gauge with average temper ature sensor s
저장탱크에 2개의 서보레벨게이지와 2개의 Multi- element Thermometer가 설치되어 내부탱크에 저장된 LNG의 평균온도를 측정한다.
10 . 주펌프와 리턴라인
내부탱크의 파손에 따른 LNG의 누출확산을 방지하기 위해 누설이 확인되면 즉시 내부탱크에 저장된 LNG를 인접 저장탱크로 이송하기 위한 안전장치.
11 . 안전밸브
내부탱크에 저장된 LNG가 단열재의 기능저하로 인해 과도하게 발생된 BOG를 안전하게 방출시키기 위해 설치된 압력조절기능의 안전밸브는 0.27kg/ cm2의 압력에 작용하는 1차 안전밸브 와 0.296kg/ cm2의 압력에 작동하는 2차 안전밸브 두 가지로 되어있다.
1차 안전밸브는 BOG를 Flare stack으로 이송하기 위한 안전장치이고 2차 안전밸브는 BOG를 모두 Flare St ack으로 처리할 수 없는 비상사태시 BOG로 인해 지붕이 파괴되는 것을 방지하기 위해 대기로 안전하게 방출하는 장치이다.
12 . 화재경보시스템과 소화설비
안전밸브를 통해 대기중으로 방출된 BOG의 화재발생을 알려주고 동시에 저장탱크에 설치된 고정식 소화설비를 자동적으로 가동하여 긴급소화를 위한 안전장치로 누설된 가스를 제어하기위한 경보장치이다.
13 . 질소 퍼징시스템
내부탱크를 보수하면서 발생될 수 있는 화재를 예방하고 현장에서 작업중인 엔지니어의 안전성을 확보하기 위한 안전장치