석유화학공장에서 원부원료나 제품으로 속하는 인화성액체, 가연성가스 및 인화성액체가스의 화재는 ①높은 연소열, ②빠른 열방출속도, ③유동성의 3가지 특성으로 인해 다른 일반화재에 비해 그 위험성이 더욱 높으며, 다음과 같은 화재 또는 폭발 중에 한가지 또는 두가지 이상이 복합되어 일어날 수 있다.
1. Pool fire(개방용기의 액체화재)
- 대기상에 액면이 노출된 개방탱크 또는 방유제 내의 액체에 착화되었을 때의 화재
- 열방출 속도는 노출된 액체 표면적에 좌우
- 액 표면적 1㎡당 27,000 ㎉/min 정도의 열이(완전연소 가정시) 방출
- 매분 액체 표면적 1㎡당 3.78 ℓ의 액체가 소진되고, 또한 매 7분마다 약 1"정도 높이로 감소 되며(시간당 22 cm) 소진됨.
2. Unconfined spill fire(자유공간 유출 화재)
- 개방공간 지표면상에 방출된 액체는 지표면에 두루 퍼져서 엷은 막을 형성
- 화재는 방출된 액체량과 방출된 지표면 형태에 좌우
- 방출이 수반된 화재도 액체 표면적 1㎡당 27,000 ㎉/min 의 열을 방출할 수 있으며, 화재지속시간은 유출 양에 달려 있다.
3. Jet fire와 Spray fire(가압의 가스 또는 액체 분출 화재)
- 가압상태의 가스 또는 액체가 분출될 때 착화된 화재 유형을 Jet fire라 함.
- 특히 유압유배관 또는 액체 이송배관과 같이 인화성액체가 가압된 상태에서 연무상태로 누출될 때 착화된 화재를 Spray fire라 하며, 스프레이 상태(작은 방울의 액체 연무)에서는 인화점 미만의 온도에서도 쉽게 점화된다.
- 스프레이된 액체는 그것이 방출되어 Pool fire 또는 Spill fire가 일어났을 때 보다 훨씬 큰 열방출속도로 신속하게 연소한다.
- 밀폐공간 내에서 대기압하에서의 비점보다 과열된 상태에 있는 액체가 그 수용용기의 파열로 갑자기 가압상태에서 풀어질 때 일어나는 급속한 기화로 인한 물리적 폭발로 볼 수 있다.
- 에너지는 팽창증기와 비등액에 의해 생성되며, 증기가 인화성이 있고 점화되는 경우 Fire ball(화구)가 생겨난다.
- 증기는 공기와 미리 혼합되어 있지 않기 때문에 점화가 즉각 이루어지는 경우 연소의 주된 효과는 폭발력(과압 효과)이라기 보다는 화재와 복사열의 조합이다.
- BLEVE는 불연성 액체에서도 발생할 수 있다.
5. Unconfined vapor cloud explosion(자유공간 증기운 폭발)
- 증발이 용이한 가연성 물질이 다량으로 급격하게 대기중에 유출되면 증기운을 형성하여 확산되며, 물질의 연소하한계 이상의 상태에서 착화원과 접촉시 발생하는 폭발사고를 자유공간 증기운 폭발(UVCE : Unconfined Vapor Cloud Explosion) 또는 증기운 폭발(VCE : Vapor Cloud Explosion) 이라 한다.
- 증기운 폭발(VCE)에 의한 피해는 충격파에 의한 것이며 최대과압(Peak overpressure)은 15 PSI이다.
- 석유화학공장에서 일어날 수 있는 최악의 사고로 74년 영국 Flixborough Nypro사에서 발생한 폭발사고는 이러한 유형의 대표적인 사고이다.
- 30년간 세계 100대 석유화학공장의 사고통계(M&M Protection 컨설턴트사)에 의하면 사고발생 빈도가 36%로 화재(31%)나 다른 폭발(29%)사고 보다 높고 한 사고당 피해액도 11,090만 달러로 화재나 다른 폭발사고에 비하여 약 2배정도 많다.
1. Forth Over 는 유류저장탱크의 내부에 고온의 물질, 즉 아스팔트 등이 들어갈 경우 유류 표면에서 액체가 끓어 외부로 넘치는 현상이다.
2. 이러한 Forth Over 는 유류가 외부로 넘침 현상에 의해 팅크 외부로 튀어나가게 되어 위험 물질의 누출과 관계가 있는 위험성이다.
Slop Over
1. Slop Over 는 유류저장탱크의 표면화재시 물(소화약제)이 액체 표면에 방사될 경우 높은 온도로 인하여 물이 증발과 함께 액면에서 튀기게 됨으로써 화염과 유류물질이 같이 탱크 외부로 튀겨 분출되는 현상이다.
2. Slop Over 발생시 화재의 확산과 더불어 주변의 설비에 영향을 미치기 때문에 특히 주의해야 한다.
Boil Over
1. Boil Over 는 유류탱크 내부의 물이 들어가 탱크 하부에 체류하게 되고 외부로부터 탱크가 열을 받게 될 경우 바닥에 체류되어 있던 물이 비등하여 유류가 탱크 외부로 튀겨 분출되는 현상이다. 여기서 열을 받게 되는 경우란 탱크 아래의 부속설비의 유류 누출과 착화원에 의한 화재에 기인한다.
2. Boil Over 는 유류저장탱크 내부에 물이 침투하지 못하도록 함으로써 발생을 저지할 수 있다.