(사)한국에너지기술인협회/이대철 교수
제3장 : 응축수 회수
2. 응축수 회수
스팀을 사용하는 이유는 아래의 2가지 중 하나이다.
•발전소나 열병합 발전소 같은 곳에서 전력을 생산하기 위해.
•난방이나 공정 시스템에 열에너지를 공급하기 위해.
1kg의 스팀이 응축되면, 동일 압력과 온도의 응축수 1kg이 생성된다. 스팀 시스템을 효율적으로 관리하기 위하여 이 응축수를 잘 이용해야 한다. 이 응축수를 이용하지 못하면 경제적, 기술적 및 환경적인 관점에서 좋지 못한 결과가 발생한다. 가열을 목적으로 사용되는 스팀은 보유하고 있는 전열 중에서 큰 부분을 차지하는 잠열만 피가열체에 주고, 나머지 열량은 응축된 물속에 남아 있다. 응축수는 열량을 가지고 있을 뿐만 아니라, 증류수이기 때문에 보일러 급수로 사용하는데 이상적이다.
효율적인 배관 설치를 통해 응축수를 모아 탈기기(deaerator), 보일러 급수 탱크로 회수하거나 다른 공정에 사용할 수 있다. 응축수를 보일러로 회수하면 안되는 경우는 오직 응축수가 오염되었을 가능성이 있을 때이다. 그러나 이 경우에도 응축수를 모아 뜨거운 공정수로 사용하거나, 폐수처리 시설로 보내기 전에 응축수가 가지고 있는 열량을 열교환기를 통해 회수할 수 있다.
응축수는 스팀 트랩을 통해 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 배출된다. 이 압력강하의 결과로, 응축수 중 일부분이 증발하여 재증발 증기가 발생한다. 재증발되는 비율은 시스템의 증기 측과 응축수 측의 압력 차에 의해 결정된다. 일반적으로 재증발 증기 발생률은 질량을 기준으로 10~15% 정도이다. 그러나 부피의 변화율은 상당히 더 클 수 있다.
7barg 응축수가 대기압에서 재증발할 때 질량을 기준으로 응축수 중 약 13%가 재증발하지만, 생성되는 스팀은 재증발 전의 응축수보다 약 200배 이상 큰 공간을 필요로 한다. 스팀 트랩 출구 배관이 작게 선정되었을 경우, 이 큰 부피의 재증발 증기로 인해 배관을 통한 응축수 배출능력이 저하되는 결과를 가져오기 때문에, 스팀 트랩 출구 배관을 선정할 때는 재증발 증기를 고려해야 한다.
생성된 재증발 증기의 열량은 응축수가 가지고 있는 전체 열량의 약 50%를 차지하기 때문에, 재증발 증기의 회수는 효율적인 에너지 시스템을 위해 필수적이다. 응축수와 재증발 증기가 버려진다는 것은 보충수 및 연료의 사용이 증가되어 운전비용이 높아진다는 것을 의미한다.
2.1 응축수 회수의 필요성
가) 금전적인 가치
응축수는 적은 양을 회수하더라도 금전적인 가치가 큰 자원으로서, 비록 1개의 트랩에서 배출되는 응축수라도 회수할 가치가 있는 경우도 있다.응축수를 회수하지 않으면 찬 보충 수가 더 공급되어야 하기 때문에, 수처리에 추가적인 비용이 요구되며 낮은 온도의 물을 가열하기 위해 더 많은 연료가 소모된다.
나) 용수 비용 절감
응축수를 회수하지 않는 경우에는 보충수를 공급해야하므로 시 당국에 용수 비용을 지불해야 하는 경우가 발생한다.
다) 폐수 비용 절감
우리의 환경법에는 40℃ 이상의 물은 환경파괴와 땅속에 묻혀있는 배관에 손상을 입히기 때문에 하수도에 방류할 수 없다. 이보다 높은 온도의 응축수는 버리기 전에 냉각되어야 하기 때문에 추가적인 에너지 비용을 초래한다. 이에 따르지 않을 경우 용수 공급업체에 의해 폐수 비용이 부과된다.
중량...
월간 에너지관리 2025년 1월호 게재
(사)한국에너지기술인협회/이대철 교수
제3장 : 응축수 회수
2. 응축수 회수
스팀을 사용하는 이유는 아래의 2가지 중 하나이다.
•발전소나 열병합 발전소 같은 곳에서 전력을 생산하기 위해.
•난방이나 공정 시스템에 열에너지를 공급하기 위해.
1kg의 스팀이 응축되면, 동일 압력과 온도의 응축수 1kg이 생성된다. 스팀 시스템을 효율적으로 관리하기 위하여 이 응축수를 잘 이용해야 한다. 이 응축수를 이용하지 못하면 경제적, 기술적 및 환경적인 관점에서 좋지 못한 결과가 발생한다. 가열을 목적으로 사용되는 스팀은 보유하고 있는 전열 중에서 큰 부분을 차지하는 잠열만 피가열체에 주고, 나머지 열량은 응축된 물속에 남아 있다. 응축수는 열량을 가지고 있을 뿐만 아니라, 증류수이기 때문에 보일러 급수로 사용하는데 이상적이다.
효율적인 배관 설치를 통해 응축수를 모아 탈기기(deaerator), 보일러 급수 탱크로 회수하거나 다른 공정에 사용할 수 있다. 응축수를 보일러로 회수하면 안되는 경우는 오직 응축수가 오염되었을 가능성이 있을 때이다. 그러나 이 경우에도 응축수를 모아 뜨거운 공정수로 사용하거나, 폐수처리 시설로 보내기 전에 응축수가 가지고 있는 열량을 열교환기를 통해 회수할 수 있다.
응축수는 스팀 트랩을 통해 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 배출된다. 이 압력강하의 결과로, 응축수 중 일부분이 증발하여 재증발 증기가 발생한다. 재증발되는 비율은 시스템의 증기 측과 응축수 측의 압력 차에 의해 결정된다. 일반적으로 재증발 증기 발생률은 질량을 기준으로 10~15% 정도이다. 그러나 부피의 변화율은 상당히 더 클 수 있다.
7barg 응축수가 대기압에서 재증발할 때 질량을 기준으로 응축수 중 약 13%가 재증발하지만, 생성되는 스팀은 재증발 전의 응축수보다 약 200배 이상 큰 공간을 필요로 한다. 스팀 트랩 출구 배관이 작게 선정되었을 경우, 이 큰 부피의 재증발 증기로 인해 배관을 통한 응축수 배출능력이 저하되는 결과를 가져오기 때문에, 스팀 트랩 출구 배관을 선정할 때는 재증발 증기를 고려해야 한다.
생성된 재증발 증기의 열량은 응축수가 가지고 있는 전체 열량의 약 50%를 차지하기 때문에, 재증발 증기의 회수는 효율적인 에너지 시스템을 위해 필수적이다. 응축수와 재증발 증기가 버려진다는 것은 보충수 및 연료의 사용이 증가되어 운전비용이 높아진다는 것을 의미한다.
2.1 응축수 회수의 필요성
가) 금전적인 가치
응축수는 적은 양을 회수하더라도 금전적인 가치가 큰 자원으로서, 비록 1개의 트랩에서 배출되는 응축수라도 회수할 가치가 있는 경우도 있다.응축수를 회수하지 않으면 찬 보충 수가 더 공급되어야 하기 때문에, 수처리에 추가적인 비용이 요구되며 낮은 온도의 물을 가열하기 위해 더 많은 연료가 소모된다.
나) 용수 비용 절감
응축수를 회수하지 않는 경우에는 보충수를 공급해야하므로 시 당국에 용수 비용을 지불해야 하는 경우가 발생한다.
다) 폐수 비용 절감
우리의 환경법에는 40℃ 이상의 물은 환경파괴와 땅속에 묻혀있는 배관에 손상을 입히기 때문에 하수도에 방류할 수 없다. 이보다 높은 온도의 응축수는 버리기 전에 냉각되어야 하기 때문에 추가적인 에너지 비용을 초래한다. 이에 따르지 않을 경우 용수 공급업체에 의해 폐수 비용이 부과된다.
중량...
월간 에너지관리 2025년 1월호 게재