(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 스팀의 고유한 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.
8.4 감압 밸브의 병렬 설치
대부분 감압 밸브의 선정 시 설비의 최대 부하를 기준으로 설계하게 되나 최대 부하는 단시간 또는 주기적으로 나타나게 되며 나머지 시간의 스팀 부하는 감소하게 된다.
스팀의 부하 변동이 심한 경우 스팀의 최소 부하가 최대 용량의 5%이하로 떨어지는 경우도 있다. 이때 밸브는 거의 닫혀 있게 되고 밸브의 침식 및 마모 현상이 극심해지며 동시에 2차 압력이 흔들리게 된다.
일반적으로 밸브가 최대용량의 25%이상 열린 경우에는 안정된 2차 압력이 유지될 수있고, 그 이하에서는 압력이 불안정하게 되는 경우가 많다. 이와 같은 경우 병렬 배관이 필수적으로 응용되어야 하며 병렬 배관에 의해 밸브의 수명이 연장되고 정비 횟수도 감소될 뿐만 아니라 하나의 밸브가 고장 또는 정비 등 유사시에 예비용 감압 밸브로도 응용할 수 있다.
가) 감압 밸브 병렬 설치 시 구경 선정
※ 정상운전 부하가 최대 부하의 50%정도일 경우에는 2개의 같은 용량의 밸브를 선정한다.
※ 부하 변동이 15~20%에서 최대 부하까지 변동되는 경우에는 구경이 틀린 밸브를 2~3개 이상 선정한다.
나) 구경 선정 예
예제 2) 현재 2.0barg로 운전되는 흡수식 냉동기의 부하가 300kg/hr에서 4,500kg/hr까지 변동되고 있다. 1차 압력이 8.0barg인 경우의 감압 밸브를 병렬배관하기 위해서는 3개의 감압밸브를 선정하는 것이 좋다.
A 감압밸브는 3/4” DP17로서 용량이 약 520kg/hr, B 감압밸브는 1 1/2” DP17로서 용량이 약 1,800kg/hr, C 감압밸브는 2” DP17로서 용량이 약 2,900kg/hr 따라서, 3개의 감압밸브 용량을 합치면 약 5,200kg/hr이 되며, 이 값은 요구되는 용량보다 약 10%정도 많게 선정되었다.
다) 감압밸브 병렬 설치 시 2차측 압력 세팅 방법
여러 개의 감압밸브를 병렬배관으로 설치할 경우에는 감압밸브 별로 2차 압력의 세팅값을 약간씩 차이를 두어 자동적으로 모든 감압밸브가 개폐될 수 있도록 한다. 이 때 정상 운전 부하를 처리하는 감압밸브의 세팅 압력을 가장 높게 설정한다. A 밸브는 2.2barg, B 밸브는 2.0barg, C 밸브는 1.8barg로 2차측 압력을 세팅함으로써 부하 변동에 따라 단계적으로 A, B, C 밸브가 A, B, C 순서대로 자동적으로 열리고 닫힌다.
정리
스팀 시스템에서 압력 제어는 매우 중요한 의미를 갖는다. 압력 제어를 위한 감압밸브가 적정 사이즈로 선정이 안되면 시스템에 많은 문제를 야기한다. 감압 밸브는 여러 종류의 Type이 있고 구경도 여러 종류가 있는데 각 공정의 특성에 맞는 Type과 구경을 선정하는 것이 매우 중요하다. 처음 감압밸브의 Type 선정, 구경 선정 및 설치할 때 전문가의 도움을 받는 것이 바람직하다. 부하 변동이 심한 공정에서의 감압밸브 선정은 병렬 배관을 고려하는 것이 시스템 운영에 많은 도움이 된다.
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월간 에너지관리 2024년 5월호 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 스팀의 고유한 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.
8.4 감압 밸브의 병렬 설치
대부분 감압 밸브의 선정 시 설비의 최대 부하를 기준으로 설계하게 되나 최대 부하는 단시간 또는 주기적으로 나타나게 되며 나머지 시간의 스팀 부하는 감소하게 된다.
스팀의 부하 변동이 심한 경우 스팀의 최소 부하가 최대 용량의 5%이하로 떨어지는 경우도 있다. 이때 밸브는 거의 닫혀 있게 되고 밸브의 침식 및 마모 현상이 극심해지며 동시에 2차 압력이 흔들리게 된다.
일반적으로 밸브가 최대용량의 25%이상 열린 경우에는 안정된 2차 압력이 유지될 수있고, 그 이하에서는 압력이 불안정하게 되는 경우가 많다. 이와 같은 경우 병렬 배관이 필수적으로 응용되어야 하며 병렬 배관에 의해 밸브의 수명이 연장되고 정비 횟수도 감소될 뿐만 아니라 하나의 밸브가 고장 또는 정비 등 유사시에 예비용 감압 밸브로도 응용할 수 있다.
가) 감압 밸브 병렬 설치 시 구경 선정
※ 정상운전 부하가 최대 부하의 50%정도일 경우에는 2개의 같은 용량의 밸브를 선정한다.
※ 부하 변동이 15~20%에서 최대 부하까지 변동되는 경우에는 구경이 틀린 밸브를 2~3개 이상 선정한다.
나) 구경 선정 예
예제 2) 현재 2.0barg로 운전되는 흡수식 냉동기의 부하가 300kg/hr에서 4,500kg/hr까지 변동되고 있다. 1차 압력이 8.0barg인 경우의 감압 밸브를 병렬배관하기 위해서는 3개의 감압밸브를 선정하는 것이 좋다.
A 감압밸브는 3/4” DP17로서 용량이 약 520kg/hr, B 감압밸브는 1 1/2” DP17로서 용량이 약 1,800kg/hr, C 감압밸브는 2” DP17로서 용량이 약 2,900kg/hr 따라서, 3개의 감압밸브 용량을 합치면 약 5,200kg/hr이 되며, 이 값은 요구되는 용량보다 약 10%정도 많게 선정되었다.
다) 감압밸브 병렬 설치 시 2차측 압력 세팅 방법
여러 개의 감압밸브를 병렬배관으로 설치할 경우에는 감압밸브 별로 2차 압력의 세팅값을 약간씩 차이를 두어 자동적으로 모든 감압밸브가 개폐될 수 있도록 한다. 이 때 정상 운전 부하를 처리하는 감압밸브의 세팅 압력을 가장 높게 설정한다. A 밸브는 2.2barg, B 밸브는 2.0barg, C 밸브는 1.8barg로 2차측 압력을 세팅함으로써 부하 변동에 따라 단계적으로 A, B, C 밸브가 A, B, C 순서대로 자동적으로 열리고 닫힌다.
정리
스팀 시스템에서 압력 제어는 매우 중요한 의미를 갖는다. 압력 제어를 위한 감압밸브가 적정 사이즈로 선정이 안되면 시스템에 많은 문제를 야기한다. 감압 밸브는 여러 종류의 Type이 있고 구경도 여러 종류가 있는데 각 공정의 특성에 맞는 Type과 구경을 선정하는 것이 매우 중요하다. 처음 감압밸브의 Type 선정, 구경 선정 및 설치할 때 전문가의 도움을 받는 것이 바람직하다. 부하 변동이 심한 공정에서의 감압밸브 선정은 병렬 배관을 고려하는 것이 시스템 운영에 많은 도움이 된다.
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월간 에너지관리 2024년 5월호 게재