사단법인 국가화재평가원은 화재와 그 안전관리, 위험평가에 대한
연구와 화재·폭발·안전분야의 전문성 향상을 위해 설립된 전문기관입니다.

화재안전 자료실

F10 화재예방 F-DHA – 분진 폭발, 화재 특성 평가
  • 작성일2023/07/03 10:04
  • 조회 172

F-DHA분진 폭발, 화재 특성 평가

부제 : 분진 폭발 특성 평가

 

국가화재평가원

전성호 소장(소방기술사 /소방시설관리사)

최진우 과장(위험물기능장)

 

     분진의 가연성, 폭발성 확인/평가 목적

1.F-DHA의 첫 번째 과정은 분진의 폭발, 화재 특성 파악이며, 이는 분진 샘플 채취 -> 분진 시험 -> 시험결과 분석 과정을 거쳐 완성됩니다.
2.분진의 폭발 여부 및 평가는 폭발 위험장소 설정 여부의 중요 요소이며,
3.분진의 폭발, 화재 특성치는 사업장의 안전 대책 수립과 분진관리에 큰 영향을 미칩니다.
4.또한, 국내  KS IEC 기준에 아래와 같이 분진의 폭발 특성의 확인 및 문서화를 요구하고 있습니다.
 
 
  분진의 폭발성 확인/평가 방법
1.흔히 20L 구체 시험기(아래 그림 참조)라 불리는 시험기에서 폭발특성 시험을 수행하며,
2.관련 기준은 KS IEC 60079-10-2 4.2 분진의 가연성 또는 폭발 가능성에 여부 판단 방법에 의거하여 ISO/IEC DIS 80079-20-2에 따른 시험으로 판단할 수 있습니다. (ASTM E1515, ASTM E1226 Go / No-Go 시험방법과 유사하거나 동일합니다.)
 
 

시험용 분진 샘플 채취 방법

1.분진 폭발성을 결정할 때 분진의 크기는 200 메쉬(75μm) 이하가 권장됩니다.  하지만 때때로 실질적인 공정상의 분진 폭발 특성을 평가하기 위해서는 특정 공정상의 분진을 그대로 시험하는 경우도 있으나 보수적인 접근과, 표준시험방법의 필요성으로 인하여 보통 시험분진의 크기는 200 메쉬(75μm) 이하의 분진 95% 이상이  권장됩니다.
2.분진 폭발성 시험 항목 및 필요한 샘플 양은 아래와 같습니다.
 
 
시험용 분진의 채취 위치
1.공정 또는 장비 및 바닥에 축적된 분진을 대표해야 합니다. – 다수의 공정 장비가 존재하고 본질적으로 동일한 물질을 포함하는 경우, 단일 대표 시료를 사용할 수 있습니.
2.시료는 공정 장비에서 수집되어야 하며 입자 크기가 작은 재료를 채취하여 보수적으로 평가를 권장드립니다. 예를 들어, 벨트 컨베이어는 벨트에 더 큰 입자를 가질 수 있지만 컨베이어의 측면 또는 바닥에 더 미세한 분진을 취할 수 있습니다.
3.분진 미립자가 균일하게 혼합된 위치에서 샘플링을 권장합니다.
4.아래 채취 위치는 다양한 공정을 포함하면서 작은 크기의 분진을 채취하기 적합한 집진기와 퇴적분진을 평가하기 위하여 TT(Transfer Tower)의 바닥 분진을 실제 채취하고 있는 모습입니다.
 

 

발전소에서 실제 채취된 분진의 폭발 특성

1.아래 결과물은 화력발전소에서 직접 채취된 Coal과 Wood pellet 분진 시험체의 폭발 특성치입니다.
2.다음 기고에는 아래 특성치가 미하는 위험특성이 무엇인지 알아보고 위험 대책과 기준을 수립하는 방법에 대하여 알아보겠습니다.
 

Median(μm) : 입자 크기

MEC(g/㎥) : 최소폭발농도

MIE(mJ) : 최소점화에너지

Pmax(bar) : 최대폭발압력

Cmax(g/㎥) : 최대폭발압력이 발생하는 분진 농도

dP/dt(bar/s) : 최대폭발압력상승속도

Kst(m.bar/s) : 폭연지수

Vf (m/s) : 폭연 화염 전파 속도

Temp limit(℃) : 최소점화온도

Ignition sensitivity(I.S.) : 점화감도 지수

Explosion severity(E.S.) : 폭발강도 지수

Index Explosibility(I.E.) : 폭발 지수

Explos. Class : 폭발등급

 

구분

Coal

Coal

Coal

Wood

Pellet

Wood

Pellet

Wood

Pellet

Coal +

 Wood Pellet

시료 채취

KOSHA

P-41

사업장1

사업장2

사업장3

사업장4

사업장5

사업장6

Median(μm)

24

68%<75㎛

23%<75㎛

60%<75㎛

54%<75㎛

95%<75㎛

15%<75㎛

MIE(mJ)

 

300

1000

300

300

300

1000

MEC(g/㎥)

60

40

60

30

50

40

40

Cmax(g/㎥)

 

2,000(추정)

2,000(추정)

N/A

N/A

N/A

N/A

Pmax

(bar)

9.2

7.6

6.6

7.5

6.7

6.6

6.5

(g/m3)

 

500

750

833

584

751

332

dP/ dt(bar/s)

 

461

228

396

203

433

195

Kst (m.bar/ s)

129

125

62

107

55

55

107

Vf(m/s)

 

16.65

9.48

14.49

8.44

17.8

8.23

분진운 발화점()

 

440

660

590

610

560

590

분진층 발화점()

 

200(12.5mm)

280(5mm)

260(12.5mm)

260(12.5mm)

300(5mm)

260(12.5mm)

LOC (Vol%)

 

12.5

11.5

11.5

12.5

11.5

12.5

Temp limit – cloud(℃)

 

293.33

440

393

406

373

393

Temp limit – layers(℃)

150

175

205

235

235

225

235

Ignition sensitivity(I.S.)

 

0.66

0.1

0.66

0.38

0.52

0.15

Explosion severity(E.S.)

 

0.92

0.39

0.78

0.35

0.76

0.33

Index Explosibility(I.E.)

 

0.61

0.03

0.51

0.13

0.39

0.05

Explos. Class

ST 1

ST 1

ST 1

ST 1

ST 1

ST 1

ST 1