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제1장 : 스팀의 발생5. 보일러 관수 관리

5. 보일러 관수 관리

 

5.1 보일러에서의 수질 관리

보일러에서의 수질 관리는 보일러 운전에서 가장 중요한 부분을 차지한다. 잘못 된 보일러 수질 관리는 보일러의 부식, 스케일 및 캐리오버의 원인으로 작용되고 많은 관련 서적에서 이 문제에 대해 언급하고 있어서 여기서는 별도의 수질 관리에 대해서는 언급하지 않겠다.

다만, 보일러에서 스팀이 발생될 때 보일러 급수 내에 존재하는 모든 불순물은 스팀과 함께 배출되지 않고 보일러 관수에 농축된다. 보일러 관수에 녹아있는 불순물을 우리는 총 용존 고형물(TDS :Total Dissolved Solid)이라고 한다.

보일러 관수에서 불순물의 농축이 가속화 될수록 스팀의 기포는 더욱 안정되면서 보일러 수면으로 올라오게 되나 터지지는 않는다. 그대로 기포 상태를 유지하고 결국 보일러 내부의 스팀 공간을 기포로 채워지고 스팀 배관을 통해 배출하게 되는데 이것을 우리는 보일러에서 캐리오버가 발생되었다고 한다.

이런 현상은 보일러 운전에 바람직하지 않은 현상으로 보일러에서 배출되는 스팀의 건도가 떨어지는 습증기화로 스팀 시스템 내의 모든 설비 오염의 원인으로 작용한다. 캐리오버가 되면 스팀의 열량을 떨어뜨려 효율을 저하시킬 뿐 아니라 스팀을 오염시킨 오염 물질로 인하여 증기관, 과열기와 터빈에 스케일이 부착되어 튜브 과열에 의한 파열 현상과 터빈의 Unbalance에 의한 진동을 초래하여 공정 트러블 및 손상을 초래하게 된다. 이런 이유로 국가 표준(KS) KS B 6209 “보일러 급수 및 보일러 수의 수질“에서 적정 TDS 관리 포인트를 지정하여 관리하도록 명시되어 있다.

TDS의 관리를 위해서는 적정 블로우 다운을 실시하여 불필요한 관수의 배출을 줄여 에너지 절감을 할 수 있다.

 

5.2 보일러 관수 TDS 관리

보일러 관수 TDS 관리를 위해서는 적정 블로우 다운을 실시해야 한다. 보일러 블로우 다운은 상부 블로우 다운과 하부 블로우 다운으로 구분하며, 가가의 블로우 다운은 그 목적이 다르다.

상부 블로우 다운의 목적은 보일러 관수의 TDS 관리이고, 하부 블로우 다운의 목적은 물에 녹지 않는 이물질을 제거하기 위함이다. 따라서 하부 블로우 다운의 경우 신속한 밸브 개,폐가 필요하다. 예전에는 보일러 블로우 다운 자동 제어 시스템에 대한 인식이 안되어 하부 블로우 다운으로 TDS 관리 및 녹지 않는 이물질 제거를 동시에 실시하여 불필요한 관수의 낭비, 즉 에너지 손실이 발생하였다. 보일러 관수의 적정 TDS를 관리하기 위해서는 보일러 블로우 다운 자동 제어 시스템을 도입하고, 보일러 블로우 다운 수의 폐열을 회수하는 보일러 블로우 다운 폐열 회수 시스템을 같이 설치하여 불필요한 관수의 낭비를 줄여 보일러 효율 개선에 효과를 볼 수 있다.

 

5.3 보일러 블로우 다운 수 폐열 회수 시스템

보일러 관수 TDS 관리를 위한 적정 블로우 다운 자동 제어 시스템을 설치하면 블로우 다운은 연속으로 일어나고, 블로우 다운 수도 연속으로 발생하게 된다. 이때 발생되는 보일러 블로우 다운 수는 보일러 관수로 많은 량의 현열이 존재하므로 회수하여 보일러 급수의 온도를 올리는데 사용하면 그 효과가 더욱 클 수 있고, 이 폐열 회수 시스템에 의해 에너지를 절감 할 수 있다.

보일러 블로우 다운 폐열 회수 시스템은 후레쉬 베셀과 열교환기로 되어있으며 각각의 기능은 후레쉬 베셀에서 저압의 재증발 스팀을 발생시켜 보일러 급수 탱크의 탈기기에 공급하여 보일러 급수 탈기용으로 사용하고, 후레쉬 베셀에서 배출된 응축 수에서는 가능한 많은 열량을 열교환기를 통해 회수하여 보일러 급수 또는 보충수 온도 상승에 사용합니다.

블로우 다운 량에서 회수 가능한 폐열을 계산하면 (예제 1 운전 조건 참고)

 

5.4 보일러 블로우 다운 수 폐열 회수로 절감되는 에너지의 경제성 검토

5.5 과잉 보일러 블로우 다운으로 낭비되는 에너지의 절감

KS B 6209에 의해 위 예의 보일러의 경우 적정 TDS 관리치는 2,000ppm이다. 그러나 실제 보일러 관수의 TDS가 1,500ppm이라면 과잉 블로우 다운으로 불필요한 관수가 배출되고 있으므로 보일러 블로우 다운 자동 제어 시스템을 설치하여 불필요한 관수 배출을 줄여 에너지를 절감 할 수 있다.

여기서 만약 블로우 다운을 적정 블로우 다운량 보다 적게 실행 할 경우 발생되는 문제점은

 

가) 보일러에서 캐리오버 현상이 발생하여 스팀 질이 떨어지고 스팀 설비에서 스팀 사용량이 증가한다. (참고 : 스팀의 건도와 전열. 2월호)

나) 관수의 캐리오버로 스팀 설비에 스케일 및 수막이 형성되어 열효율이 떨어지는 현상이 발생한다.

다) 스팀 배관에 워터 햄머링 현상이 발생 할 수 있다.

 

즉 이러한 문제점이 있기 때문에 보일러 관수의 TDS 농도는 항상 적정 관리 수준으로

관리해야 된다.

 

한국에너지기술인협회 이대철 교수

 

 

이대철교수  dcl5756@naver.com

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