(사)한국에너지기술인협회 / 이대철 교수
제2장 : 스팀의 사용
시작
스팀은 단위 중량당 가장 많은 열량을 가지고 있는 열매체이며, 압력이 일정한 상태에서 공정에 열을 전달할 때는 일정 온도에서 열을 전달하는 장점이 있다. 이러한 스팀의고유한 성질은 스팀을 사용하는 공정이 안정적으로 이루어질 수 있도록 해준다.
제2장에서는 가상의 플랜트를 설정하고 스팀 사용량 계산과 스팀 배관 사이즈 선정 방법 등 스팀을 보다 효율적으로 사용하는 방법을 알아본다. 또한 스팀이 공급되는 각 공정 설비(스팀 유량계, 감압 시스템, 온도 조절 시스템, 열교환기)의 보다 효율적인 운전을 위한 이론적 설명과 함께 공정 설비 선정 방법을 설명한다.
2. 스팀 배관 구경 선정
2.1 스팀 배관
스팀 배관 시스템은 스팀 공급처와 스팀 사용처 사이를 연결하는 중요한 연결 고리이며, 스팀 공급처는 대부분 보일러 또는 다른 공장 보일러일 수도 있다. 스팀 공급처는 반드시 양질의 스팀을 필요한 양만큼 필요한 압력으로 공급해야 하고, 열량 손실이 최소가 되도록 보온이 되어야 하며, 정비에 대한 문제도 적은 상태로 공급해야 한다.
보일러에서 발생된 스팀은 배관을 따라 열에너지를 필요로 하는 장소로 이동하게 되는데 일반적으로 주증기관이라 불리는 하나 또는 그 이상의 배관을 통하여 사용처로 수송되며, 이 주증기관으로부터 분리된 지관을 통하여 각각의 증기 사용 설비로 연결된다.
스팀 배관 선정은 유속에 의한 방법과 압력 손실에 의한 방법이 있다. 압력 손실에 의한 방법은 계산이 복잡하고 까다로워 여기서는 주로 유속에 의한 방법으로 배관 구경을 선정한다. 스팀의 성질 중 압력에 따른 비용적 즉 단위 중량당 부피를 보면 압력이 증가하면 비용적은 작아지는 것을 알 수 있다. 이 의미는 같은 양의 스팀이 같은 속도로 배관을 통과할 때 압력이 높으면 배관 사이즈가 작아지는 것을 의미한다.
아마도 전 세계에서 배관의 표준으로 사용되고 있는 규격은 API일 것이며 API에서는 배관의 두께를 스케줄(Schedule / Sch.) 번호로 분류하고 있다. 이 스케줄은 배관의 허용 압력 정도와 관련이 있으며 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140과 160까지 11단계가 있다. Sch. 번호는 숫자가 클수록 배관 두께가 더 커진다.
스팀 배관 구경을 속도에 따라 선정하려면 스팀의 부피와 배관의 단면적으로 계산한다. 건조한 포화 증기의 경우 실무적인 경험으로 볼 때 속도가 25-40m/sec가 적정하나 40m/sec의 속도를 최대로 해야 한다. 속도가 이 이상이 되면 특히 습증기의 경우에는 침식과 소음이 심해지며, 압력손실의 영향이 매우 커진다. 배관 거리가 멀고, 스팀 압력이 1.0barg 이하인 경우에는 큰 압력 손실을 피하기 위해 속도를 15m/sec로 제한하기도 한다.
중략...
월간 에너지관리 2023년 10월 게재
(사)한국에너지기술인협회 / 이대철 교수
제2장 : 스팀의 사용
시작
스팀은 단위 중량당 가장 많은 열량을 가지고 있는 열매체이며, 압력이 일정한 상태에서 공정에 열을 전달할 때는 일정 온도에서 열을 전달하는 장점이 있다. 이러한 스팀의고유한 성질은 스팀을 사용하는 공정이 안정적으로 이루어질 수 있도록 해준다.
제2장에서는 가상의 플랜트를 설정하고 스팀 사용량 계산과 스팀 배관 사이즈 선정 방법 등 스팀을 보다 효율적으로 사용하는 방법을 알아본다. 또한 스팀이 공급되는 각 공정 설비(스팀 유량계, 감압 시스템, 온도 조절 시스템, 열교환기)의 보다 효율적인 운전을 위한 이론적 설명과 함께 공정 설비 선정 방법을 설명한다.
2. 스팀 배관 구경 선정
2.1 스팀 배관
스팀 배관 시스템은 스팀 공급처와 스팀 사용처 사이를 연결하는 중요한 연결 고리이며, 스팀 공급처는 대부분 보일러 또는 다른 공장 보일러일 수도 있다. 스팀 공급처는 반드시 양질의 스팀을 필요한 양만큼 필요한 압력으로 공급해야 하고, 열량 손실이 최소가 되도록 보온이 되어야 하며, 정비에 대한 문제도 적은 상태로 공급해야 한다.
보일러에서 발생된 스팀은 배관을 따라 열에너지를 필요로 하는 장소로 이동하게 되는데 일반적으로 주증기관이라 불리는 하나 또는 그 이상의 배관을 통하여 사용처로 수송되며, 이 주증기관으로부터 분리된 지관을 통하여 각각의 증기 사용 설비로 연결된다.
스팀 배관 선정은 유속에 의한 방법과 압력 손실에 의한 방법이 있다. 압력 손실에 의한 방법은 계산이 복잡하고 까다로워 여기서는 주로 유속에 의한 방법으로 배관 구경을 선정한다. 스팀의 성질 중 압력에 따른 비용적 즉 단위 중량당 부피를 보면 압력이 증가하면 비용적은 작아지는 것을 알 수 있다. 이 의미는 같은 양의 스팀이 같은 속도로 배관을 통과할 때 압력이 높으면 배관 사이즈가 작아지는 것을 의미한다.
아마도 전 세계에서 배관의 표준으로 사용되고 있는 규격은 API일 것이며 API에서는 배관의 두께를 스케줄(Schedule / Sch.) 번호로 분류하고 있다. 이 스케줄은 배관의 허용 압력 정도와 관련이 있으며 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140과 160까지 11단계가 있다. Sch. 번호는 숫자가 클수록 배관 두께가 더 커진다.
스팀 배관 구경을 속도에 따라 선정하려면 스팀의 부피와 배관의 단면적으로 계산한다. 건조한 포화 증기의 경우 실무적인 경험으로 볼 때 속도가 25-40m/sec가 적정하나 40m/sec의 속도를 최대로 해야 한다. 속도가 이 이상이 되면 특히 습증기의 경우에는 침식과 소음이 심해지며, 압력손실의 영향이 매우 커진다. 배관 거리가 멀고, 스팀 압력이 1.0barg 이하인 경우에는 큰 압력 손실을 피하기 위해 속도를 15m/sec로 제한하기도 한다.
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월간 에너지관리 2023년 10월 게재