제3장 : 응축수 회수
시작
스팀 사용 설비에서 스팀이 갖고 있는 잠열(일부 현열도 포함)을 사용하면 스팀은 응축수로 변환되고, 이 응축수를 보다 효율적으로 설비에서 배출시켜줌으로써 스팀 사용 설비의 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다. 이 장에서는 스팀 사용 설비에서 발생된 응축수를 효과적으로 배출시켜줄 스팀 트랩 및 응축수 배관에 대한 설명과 실제 스팀 사용 설비에서의 응축수 발생 형태를 알아보고 그로 인한 응축수 배출의 문제점을 이론적 접근과 실무적 접근의 차이와 개선 방법을 설명하여 평상시 스팀 시스템 운영에서 발생할 수 있는 문제점을 짚어보고 해결책을 설명한다. 이론적으로는 문제 없이 응축수를 회수할 수 있으나, 실제 현장에서는 워터 해머링 등 많은 문제점이 발생하여 응축수 회수에 어려움이 있다. 이러한 문제는 동시에 에너지 사용의 비효율화로 스팀 에너지 낭비 요인이 되므로 응축수 회수에 대한 보다 정확한 개념을 갖기를 바란다.
3. 응축수 회수 탱크(급수 탱크)
급수 탱크는 일반적으로 상온의 보충수와 회수되는 고온의 응축수가 만나는 장소라고 인식되고 있다. 보충수와 응축수, 블로우다운으로부터 회수한 재증발 증기가 탱크 수면 아래에 잘 설치된 분사 관(IT하부튜브)을 통해 함께 유입된다면 가장 좋은 상태이다. 분사 관은 스텐레스강 재질로 만들어져야 하며 오랫동안 제대로 운전되기 위하여 적절하게 보강되어야 한다.
3.1 응축수 회수 탱크 (급수 탱크)의 설계
급수 탱크는 여러 가지 면에서 전반적인 보일러실의 운영에 영향을 미친다.(그림 1) 급수 탱크와 관련 시스템에 대한 설계 시 충분하게 검토하면 운전에 대한 안전성을 도모함은 물론 에너지와 수처리 약품비용 모두에서 실질적인 절감을 할 수 있다.
수직과 수평 타입의 원통형 급수 탱크는 특히 소형 크기로는 흔하지 않은 것은 아니지만 대부분 사각형의 탱크가 많이 사용되고 있다. 사각형 탱크는 보통 그것이 차지하는 바닥 면적에 대한 최적의 급수저장량을 제공하고 있다.
가) 대기압식 탈기기
탈기 헤드의 혼합장치(Mixing unit)에 유입되는 응축수, 보충수 및 스팀이 혼합된다. 응축수와 폐열 회수시스템에서 발생하는 재증발 증기를 고농도의 산소를 함유한 차가운 보충수와 혼합시키는 것이다. 용존 산소와 기타 용존 가스는 급수 탱크로 유입되기 전에 보충수로부터 분리되어 자동으로 벤트를 통해 제거되어야 한다.
나) 가압식 탈기기
대형 보일러 플랜트의 경우에 가압식 탈기기를 주로 설치하며 생증기를 이용하여 용존 산소 및 용존 가스를 제거하기 위해 급수를 약 105℃까지 상승시킨다.
가압식 탈기기는 일반적으로 열효율이 높으며 용존 산소를 매우 낮은 농도까지 줄일 수 있다.가압식 탈기기는
• 반드시 탈기기 제어 장치와 안전장치가 설치되어야 한다.
• 압력 용기로 분류되어 정기적인 계속 사용 검사를 필요로 한다.
다) IT 하부 튜브
응축수 회수 탱크(급수 탱크)로 유입되는 고온의 응축수(재증발 증기가 포함된)를 조용하고 효과적으로 회수할 수 있는 설비다. 고온의 응축수(재증발 증기가 포함된)가 단면적이 큰 튜브로 유입되면서 유속이 감소하여 워터 해머링 없이 응축수를 회수할 수 있다.
중략...
(사)한국에너지기술인협회/이대철 교수
제3장 : 응축수 회수
시작
스팀 사용 설비에서 스팀이 갖고 있는 잠열(일부 현열도 포함)을 사용하면 스팀은 응축수로 변환되고, 이 응축수를 보다 효율적으로 설비에서 배출시켜줌으로써 스팀 사용 설비의 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다. 이 장에서는 스팀 사용 설비에서 발생된 응축수를 효과적으로 배출시켜줄 스팀 트랩 및 응축수 배관에 대한 설명과 실제 스팀 사용 설비에서의 응축수 발생 형태를 알아보고 그로 인한 응축수 배출의 문제점을 이론적 접근과 실무적 접근의 차이와 개선 방법을 설명하여 평상시 스팀 시스템 운영에서 발생할 수 있는 문제점을 짚어보고 해결책을 설명한다. 이론적으로는 문제 없이 응축수를 회수할 수 있으나, 실제 현장에서는 워터 해머링 등 많은 문제점이 발생하여 응축수 회수에 어려움이 있다. 이러한 문제는 동시에 에너지 사용의 비효율화로 스팀 에너지 낭비 요인이 되므로 응축수 회수에 대한 보다 정확한 개념을 갖기를 바란다.
3. 응축수 회수 탱크(급수 탱크)
급수 탱크는 일반적으로 상온의 보충수와 회수되는 고온의 응축수가 만나는 장소라고 인식되고 있다. 보충수와 응축수, 블로우다운으로부터 회수한 재증발 증기가 탱크 수면 아래에 잘 설치된 분사 관(IT하부튜브)을 통해 함께 유입된다면 가장 좋은 상태이다. 분사 관은 스텐레스강 재질로 만들어져야 하며 오랫동안 제대로 운전되기 위하여 적절하게 보강되어야 한다.
3.1 응축수 회수 탱크 (급수 탱크)의 설계
급수 탱크는 여러 가지 면에서 전반적인 보일러실의 운영에 영향을 미친다.(그림 1) 급수 탱크와 관련 시스템에 대한 설계 시 충분하게 검토하면 운전에 대한 안전성을 도모함은 물론 에너지와 수처리 약품비용 모두에서 실질적인 절감을 할 수 있다.
수직과 수평 타입의 원통형 급수 탱크는 특히 소형 크기로는 흔하지 않은 것은 아니지만 대부분 사각형의 탱크가 많이 사용되고 있다. 사각형 탱크는 보통 그것이 차지하는 바닥 면적에 대한 최적의 급수저장량을 제공하고 있다.
가) 대기압식 탈기기
탈기 헤드의 혼합장치(Mixing unit)에 유입되는 응축수, 보충수 및 스팀이 혼합된다. 응축수와 폐열 회수시스템에서 발생하는 재증발 증기를 고농도의 산소를 함유한 차가운 보충수와 혼합시키는 것이다. 용존 산소와 기타 용존 가스는 급수 탱크로 유입되기 전에 보충수로부터 분리되어 자동으로 벤트를 통해 제거되어야 한다.
나) 가압식 탈기기
대형 보일러 플랜트의 경우에 가압식 탈기기를 주로 설치하며 생증기를 이용하여 용존 산소 및 용존 가스를 제거하기 위해 급수를 약 105℃까지 상승시킨다.
가압식 탈기기는 일반적으로 열효율이 높으며 용존 산소를 매우 낮은 농도까지 줄일 수 있다.가압식 탈기기는
• 반드시 탈기기 제어 장치와 안전장치가 설치되어야 한다.
• 압력 용기로 분류되어 정기적인 계속 사용 검사를 필요로 한다.
다) IT 하부 튜브
응축수 회수 탱크(급수 탱크)로 유입되는 고온의 응축수(재증발 증기가 포함된)를 조용하고 효과적으로 회수할 수 있는 설비다. 고온의 응축수(재증발 증기가 포함된)가 단면적이 큰 튜브로 유입되면서 유속이 감소하여 워터 해머링 없이 응축수를 회수할 수 있다.
중략...