(사)한국에너지기술인협회/이대철 교수

제3장 : 응축수 회수

다) 기계식 스팀 트랩 : 볼후로트식 스팀 트랩

1) 볼후로트식 스팀 트랩 작동 원리

다른 모든 기계식 트랩과 같이 볼후로트식 스팀 트랩은 스팀과 응축수 사이의 밀도차를 이용하여 작동한다. 응축수가 트랩에 유입되면 후로트가 떠오르면서 레버에 연결된 밸브를 시트에서 들어 올려 응축수를 배출한다. 그림에서 보이는 것과 같이 밸브는 항상 물속에 잠겨있어 스팀과 공기가 통과할 수 없다. 따라서 초창기의 볼후로트식 스팀 트랩에서는 몸체의 상부에 수동 코크 밸브를 달아 공기를 벤트시켰다. 최근의 트랩에는 그림8과 같은 온도 조절식 자동 에어벤트를 사용하여 가동초기에 공기를 원활하게 배출시키면서 응축수도 배출하고 있다.

사용하는 에어벤트는 온도 조절식 스팀 트랩의 압력평형식 캡슐 엘리먼트와 동일한 엘리먼트를 사용하며 응축수 수위보다 위쪽의 스팀 공간에 설치되어 있다. 초기에 공기를 배출하고 나면 정상 운전 중에는 이 공간에 다시 공기나 가스가 축적되어 다시 열릴 때까지 닫혀 있게 된다. 온도 조절식 에어벤트를 사용하는 부가적인 이점은 초기 가동 시에 응축수의 배출용량을 현저하게 증가시킨다는 점이다. 

과거에는 온도 조절식 엘리먼트가 워터해머에 약했고 볼후로트 역시 강한 워터 해머에 파손되는 경우도 많았다. 그러나 최근의 볼후로트식 스팀 트랩은 에어벤트가 컴팩트하고 매우 견고한 스텐레스강 캡슐로 제작되고, 볼후로트 및 전체적인 볼후로트식 스팀 트랩이 견고하게 제작되어 워터해머 상황에서도 신뢰성 있게 작동하게 되었다. 여러가지 이유에서 온도 조절식 에어벤트가 내장된 볼후로트식 스팀 트랩이 가장 이상적인 스팀 트랩에 가깝다고 할 수 있다. 이 트랩은 응축수가 발생하는 즉시 스팀 압력의 변동에 관계없이 배출할 수 있다.

<그림 7> 볼후로트 스팀 트랩.

<그림 8> 볼후로트 스팀 트랩 작동 순서.

2) 볼후로트식 스팀 트랩 장, 단점

장점

• 볼후로트식 스팀 트랩은 포화 스팀 온도에서 응축수를 연속적으로 배출한다. 따라서 열전달을 많이 필요로 하는 설비에서 열전달 면적을 최대한 크게 제공한다.

• 이 트랩은 응축수 부하에 관계없이 항상 동등하게 응축수를 처리할 수 있으며 압력이나 유량의 급격한 변동에도 큰 영향을 받지 않는다.

• 자동 에어벤트가 설치되어 있어 공기를 자유롭게 배출할 수 있다.

• 구경에 비해 배출용량이 크다.

• 증기 장애 해소장치를 설치하면, 증기 장애 현상이 발생하는 설비에 유일한 해결책이다.

• 워터해머에 강하다.

단점

• 비록 버켓트 트랩에 비해서 영향이 적지만 심각한 빙결에 손상을 입을 수 있으므로 외부에 설치한 경우에는 몸체를 보온해야 한다. 그렇지 않은 경우 소형 온도 조절식 스팀 트랩을 보조로 설치해야 한다.

• 여러가지 작동 압력에 따라 서로 다른 내부 부품을 사용해야 한다.

중략...

월간 에너지관리 2024년 11월 게재