탈탄소화 및 비산 누출 차단 방법

 

누설 감지 및 수리(LDAR) 프로그램은 EPA의 주기적인 누설 감지 및 감독 방법을 모방하려고 노력합니다. 밸브의 경우, EPA는 서면 감사와 더불어 현장 누출 테스트를 시행합니다. 강화된 LDAR 프로그램을 시행하는 플랜트는 주로 다음과 같은 방법을 통해 VOC 누출을 줄이려고 노력합니다.

• EPA 누설 측정 방법인 EPA Method 21을 시행하여 밸브 및 기타 연결구의 현장 테스트를 통해 누설을 식별하는 포괄적인 계획을 마련합니다
• 정의된 기간 내에 누설을 식별, 기록, 수리합니다
• 밸브, 연결구, 펌프의 누설 허용 한도를 낮춥니다

EPA Method 21의 목적은 현재 설치된 밸브의 누설을 찾고 분류하는 데 한정되며, 개별 소스로부터 질량 누출률을 직접 측정하거나, 밸브를 누출 저감(low-E) 제품으로 분류할 수 있는지 검증하는 데 사용하지 않아야 합니다. 또한, EPA Method 21은 비산 누출에 유효한 현장 테스트가 아닙니다.

정유 공장의 누설 감소에 대해 자세히 알아보기

누출 저감(Low-E) 밸브란 무엇입니까?

LDAR 프로그램의 시행과 함께, 앞서 언급한 대로 동의 명령에서 향후 소모성 자재(MRO: maintenance, repair, and operations)뿐 아니라 신규 프로젝트용으로 구매하는 모든 밸브가 누출 저감(low-E) 밸브여야 함이 명시될 수 있습니다. 하지만, 대부분의 EPA 동의 명령에서는 누출 저감(low-E) 밸브의 분류를 결정하는 방법을 플랜트에 맡깁니다. 일반적으로 밸브를 누출 저감(low-E) 밸브로 분류할 수 있는 방법에는 몇 가지가 있습니다. 플랜트는 독자적인 재량에 따라 다음 중 하나를 제공하는 밸브 제조업체를 선택할 수 있습니다.

• 밸브에 5년 동안 100 ppm 이상 누설이 없을 것을 보장하는 서면 보증서
• 밸브를 일반적으로 인정되는 적절한 엔지니어링 실무에 따라 테스트했으며, 누설량이 100 ppm 미만임을 확인했다는 서면 보증서, 인증서 혹은 이와 동등한 문서

누출 저감(low-E) 밸브의 구매를 기록하는 데 있어 간단해 보이는 솔루션은 제조업체에 자사 밸브의 누설량이 5년간 100 ppm을 초과하지 않을 것을 보장하는 서면 보증서를 제공하도록 요구하는 것입니다. 하지만, 플랜트 운영업체는 밸브가 누설될 때 발생될 수 있는 결과를 고려해야 합니다. 밸브가 누설되면 어떻게 보상받을 수 있으며, 보증서의 내용은 누설 밸브의 교체에만 국한되는지, 밸브 교체에 수반되는 비용은 돌려받을 수 있는지 잘 따져봐야 합니다.

제조업체의 보증서만 믿는다면, 좋든 싫든 제조업체로부터 계속 누설량이 100 ppm을 초과하는 밸브를 플랜트에 공급받을 수 있습니다. 대다수 플랜트 운영업체의 관점에서 보면, 밸브가 필요한 누설률을 충족하는지 결정하는 데 활용할 수 있는 테스트 방법이 있다면 제조업체의 보증서만 믿는 것에는 불확실성이 너무 많습니다.

누출 저감 테스트

EPA 동의 명령에 따라 밸브 제조업체는 밸브를 "일반적으로 인정되는 적절한 엔지니어링 실무에 따라 테스트했으며, 누설량이 100 ppm 미만임을 확인했다는" 보증서를 제공할 수 있습니다. 이는 플랜트 및 환경공학자가 ‘일반적으로 인정되는 적절한 엔지니어링 실무’의 의미가 무엇인지, 제조업체가 테스트를 정직하게 실행했는지, 테스트가 공정과 동일한 조건에서 실행되었는지 판단해야 함을 뜻합니다. 제조업체가 개발하고 실행한 테스트는 전문가들이 밸브가 실제로 누출 저감(low-E) 밸브인지 판정하려고 할 때 불확실성을 야기하므로 플랜트를 위험한 상태로 만들 수 있습니다.

다행히 미국석유협회(API: American Petroleum Institute)와 국제표준화기구(ISO: International Standards Organization)가 제공하는 산업 테스트를 통해 밸브를 ‘누출 저감(low-E)’으로 분류해야 하는지 판정할 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

API 624. 이는 메탄을 테스트 매체로 사용하는 라이징 스템 밸브의 테스트를 다룹니다. 밸브는 100 ppm 미만의 메탄 누설률로 310회의 사이클과 3회의 열 사이클(밸브를 상온에 이어 고온, 다시 상온에서 테스트하는 과정)을 통과해야 합니다.

API 641. 이는 메탄을 테스트 매체로 사용하는 볼 밸브의 테스트를 다룹니다. 각 테스트 대상 밸브는 100 ppm 미만의 메탄 누설률로 610회의 사이클과 3회의 열 사이클을 통과해야 합니다.

API 15848-1. 이는 차단 밸브와 제어 밸브의 밸브 스템 씰(또는 축) 및 몸체 조인트의 외부 누설 여부를 평가하는 테스트 절차입니다. 여기에는 밸브를 통해 헬륨 또는 메탄을 펌프로 주입하고 유출되는 가스를 디지털 방식으로 측정하는 작업이 필요합니다. 이는 씰과 조인트에 적용되므로, "전체 밸브" 테스트라고 볼 수 있습니다. 이는 비산 누출의 적절한 측정, 테스트, 인증 절차를 제공합니다. 하지만, 이 테스트는 일반적인 공정 조건에서 실행되지 않으므로, 결과가 오해를 불러일으킬 수 있습니다.

API 테스트는 단순한 합격 혹은 불합격으로 결과를 제공합니다. 따라서, 밸브는 누출 저감(low-E) 밸브 인증 여부만 결정됩니다. 하지만, 밸브 구매자는 ISO 테스트 방법론을 사용하면 테스트 도중 보여주는 성능에 따라 밸브 누설률을 다양한 ‘등급’으로 분류할 수 있다는 사실을 알아야 합니다. ISO 등급에 따라 '누출 저감(low-E)'으로 표기 가능한 밸브라도 EPA의 누설률 '100 ppm 이하' 요건을 충족하지 못할 수 있습니다. 예를 들어, 밀폐 등급 CM(Tightness Class CM)에 따르면 메탄 누설률이 100 ppm 초과, 500 ppm 미만일 때 누출 저감(low-E) 밸브로 분류합니다.

또한, ISO에 따르면 ‘테스트 유체가 헬륨(AH, BH, CH 등급) 및 메탄(AM, BM, CM 등급)일 경우, 밀폐 등급 사이에 의도된 상관관계는 없다’고 명시되어 있습니다. 이는 부분적으로 서로 다른 유체마다 수집되는 테스트 데이터가 달라지기 때문입니다. 메탄이 아닌 헬륨으로 밸브를 테스트하면, 누설률이 스템 직경에 비례하는 결과가 도출됩니다. 이때 유량은 초당 대기 세제곱 센티미터(atm-cm3/s)로 규정되며, 이 척도로 ppm 농도 값보다 누설률을 더 정확하게 정의할 수 있지만, atm-cm3/s 단위를 ppm 관측 농도로 변환하는 방법은 존재하지 않습니다. 이에 따라, 헬륨을 사용하여 테스트할 때는 ‘100 ppm 이하’라고 명시한 EPA 규정을 충족하는지 판단하기가 어렵습니다.

이상적으로 이런 테스트는 밸브 제조업체가 아닌 제삼자 실험실에서 실행되어야만 합니다. 밸브 제조업체가 독립적인 제삼자에게 테스트를 의뢰한다면, 밸브가 테스트 표준 요건을 충족한다는 사실을 공정한 기관이 확인했음을 입증할 수 있습니다. 그러면, 제삼자 실험실의 직인, 테스트 장소 및 결과를 포함한 서류 형태로 밸브 인증서로 밸브 제조업체에 제공할 수 있습니다.

누출 저감(Low-E) 인증 제품 찾아보기

비산 누출 저감의 모범 사례

누출 저감(low-E) 밸브를 선택할 때 위 지침을 따르는 것과 더불어, 시설 내의 누설과 비산 누출 발생 가능성을 줄이는 데 적용할 수 있는 다수의 운영 모범 사례가 있습니다.

 

예방적 유지보수 스케줄에서 패킹 조정하기 예를 들어, 추운 기후일 때는 패킹 간격을 늘려야 합니다.

BV의 유량조절(throttling)과 우발적인 작동을 방지할 수 있도록 락아웃(lockout) 장치를 설치하십시오.

 

핵심 애플리케이션에 우발적으로 설치되는 것을 방지하려면 시설 내에서 사용 가능한 비누출 저감(low-E) 밸브의 수를 줄이십시오.

오래된 밸브를 수리하는 대신 교체하는 것을 고려하십시오. 오래된 밸브를 유지보수하는 데 소요되는 시간과 인력을 고려하면 새로운 밸브로 교체하는 것이 더 저렴할 수 있습니다.

 

안전 목적으로는 더블블록 & 블리드(DBB) 밸브를 사용하십시오.

경질 가스(예: 수소)를 취급할 때는 벨로우즈 씰을 사용하는 것을 고려하십시오.

 

누출 저감(low-E) 밸브를 선택할 때는 소수의 엄선된 제조업체의 몇 가지 모델로 표준화하십시오. 동시에, 어디에서 다른 유체 시스템 부품을 조달할지도 고려하십시오. 한 제조업체에서 설계한 제품은 서로 잘 작동하며, 대개 서로 다른 여러 공급자의 부품보다 높은 수준의 성능을 제공합니다. 

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새로운 시스템을 설계하거나 LDAR 프로그램을 개선하려는 경우를 막론하고, 비산 누출에 대응할 수 있는 누출 저감(low-E) 인증 밸브를 선택하십시오. 환경 규제를 위반하지 않도록 사전에 준비하고 누출 저감(low-E) 인증 밸브를 지정한다면, 현재의 환경 모범 사례를 준수할 뿐만 아니라, 나중에 많은 비용을 들여 부품을 교체하지 않아도 됩니다.

귀사 업무에 적합한 누출 저감(low-E) 솔루션을 결정하려면, Swagelok의 평가 및 자문 서비스를 통해 숙련된 유체 시스템 전문가와 협력하는 것을 고려하십시오. 또한, Swagelok은 일체의 설계 수정 없이 테스트 도중 메탄 누출률이 100 ppm을 초과하지 않으면서 해당 API 누출 저감(low-E) 테스트를 통과한 폭넓은 누출 저감(low-E) 인증 공정 밸브, 계장 밸브, 볼 밸브, 니들 밸브, 라이징 플러그 밸브, 블리드 밸브도 공급합니다. 귀사 유체 시스템에 이러한 제품을 통합할 계획이 있다면, Swagelok 공인 판매 및 서비스 센터에 연락하여 적용 가능한 누출 저감(low-E) 인증 또는 작업 도중 필요할 수 있는 기타 지원을 요청하실 수 있습니다.

유체 시스템 전문가와 상담