(사)한국에너지기술인협회 / 이대철 교수

제2장 : 스팀의 사용

3. 스팀 배관 실무

3.1 스팀 배관 (Main Steam Piping) 

어떤 스팀 배관에서도 일부의 스팀은 방열 손실에 의해 응축된다. 예를 들어 잘 보온된 100mm 배관이 7barg 스팀을 50m 수송할 때 주변 외기 온도가 20℃라면 약 시간당 26kg의 스팀이 응축된다. 이 양은 아마도 스팀 배관이 수송할 수 있는 스팀 용량의 1% 미만 일 것이다. 그럼에도 불구하고 스팀 주관이 드레인 되지 않고 1시간이 지나면 이제 스팀 주관에는 스팀만 존재하는 것이 아니고 적어도 26리터의 물이 있게 되며 시간이 지날수록 점진적으로 물의 양이 증가한다.

따라서 이 물을 드레인하기 위한 조치를 취해야 한다. 만약 드레인이 효과적으로 이루어지지 않으면 부식, 침식 및 워터해머의 원인이 된다. 증기는 점점 습증기가 되고 그에 따라 열전달 능력을 감소시킨다. 

아주 극심한 조건에서 물이 축적되도록 놓아두면 파이프의 총 유효 단면적이 감소하며 스팀 유속은 추천하는 한계보다 높게 증가하게 만든다.

가능하면 스팀 주관은 스팀의 흐름방향으로 10m당 100mm이상의 경사도를 유지하도록 해야 한다. 만약 스팀 주관이 흐름 방향으로 상승하는 경우에는 응축수는 스팀의 흐름에 의해 상향으로 끌려 올라가게 된다.

대신에 릴레이 점을 설치하여 이들 릴레이 점 사이에서 흐름 방향으로 구배가 되도록 한다. 보다 상세한 사항은 그림 1을 참조한다.

배관을 증기의 흐름 방향으로 구배를 주어 설치하면 증기와 응축수가 서로 같은 방향으로 흐르게 된다. 드레인 점은 각 릴레이의 하단부에 설치하고 증기와 응축수는 이 드레인 점을 향해 같은 방향으로 흐르게 된다.

3.2 스팀 배관에서의 방열 손실 

스팀 주관이 한번 예열되어도 방열에 의해 열이 계속 손실되므로 응축이 계속 이루어진다.이 방열 속도는 증기 온도, 주변 온도 및 시스템의 보온 효율에 따라 다르다. 

만약 스팀 분배 시스템이 최대한 효율적이 되려면 어떤 방열 손실도 경제적으로 최소값이 되기 위한 필요한 모든 수단을 강구해야 한다. 가장 경제적인 보온 두께는 몇 가지의 인자에 따라 결정된다. 

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월간 에너지관리 2023년 11월호 게재