재증발 증기(플래시 증기)의 회수 목적

재증발 증기(플래시 증기)의 회수 목적

 1) 개요 

   응축수란, 증기가 물로 상(相) 변화 한 것으로, 일반적으로는 증기가 가압 상태이기에, 응축수 온도는 100 ℃ 이상입니다. 이 응축수가 대기 중으로 방출되면, 대기중의 포화수 온도인 100 ℃가 되도록 일부가 다시 자기 증발합니다. 이 증기를 플래시 증기 (재증발 증기)라고 합니다.

   증기는 응축시에 피가열체에 에너지를 전달한다, 이때 전달되는 에너지는 보일러에서 증기를 발생 시키기 위해 공급되는 에너지의 약 75 % 정도로서 나머지 25 % 정도는 응축수에 남아있게 된다.

일정량의 에너지를 갖고있는 응축수는 순수한 물로서 보일러 급수로서는 매우 이상적이다. 따라서 효율적인 응축수 회수 설비를 갖춘다면 모든 응축수를 회수하여 탈기 장치나 보일러 급수탱크 또는 공정유체로 회수하여 경제적으로 사용할 수 있다.

응축수는 스팀트랩을 통하여 높은 압력에서 낮은 압력으로 이동한다. 이때 압력차에 의해 응축수의 일정량이 다시 증발하게 되는데 이때 발생하는 증기를 재증발증기라 한다.

재증발증기 발생율은 증기측 과 응축수 측의 압력차이에 따라 다르지만 일반적으로 10~15% 정도가 된다. 

따라서 응축수 회수 시스템에 재증발 증기를 회수하는 장치가 없다면 앞에서 언급한 에너지의 약 절반 정도 (즉, 보일러에 공급되어진 에너지의 약 12.5%) 가 재 증발증기의 상태로 낭비가 된다.

따라서 재 증발증기의 회수는 효율적인 에너지 시스템에서 필수불가결 한 요소가 된다.

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2) 왜 응축수를 회수하는가?

효율적인 응축수 회수 시스템은 증기를 사용하는 설비로부터 고온의 응축수를 회수하여 보일러 급수 시스템으로 회수한다. 이러한 시스템은 빠른 시간 내에 보일러 연료비를 절감한다.

예로써, 7 barg 압력의 포화증기라고 가정하면 ;

증기의 전열량 (포화증기표 참조)                         = 660 Kcal/kg

증기 응축시 피가열체에 전달된 열량                    = 489 Kcal/kg

응축수에 남아있는 열량                                    = 171 Kcal/kg

보일러실 로 회수되는 종에너지 %                       = 171.53/660.85

                                                                  = 26 %

2.1 금액적인 가치

응축수는 적은 양을 회수하더라도 금전적인 가치가 큰 자원으로서 비록 1 개의 트랩에서 배출되는 응축수도 회수할 가치가 있습니다.

앞에서 본 예는 응축수의 에너지 가치를 충분히 보여 주고 있으며, 만일 응축수가 보일러 급수탱크로 회수되지 않는 경우에는 낮은 온도의 보충수를 공급한 후, 보일러 급수온도로서 바람직한 온도인, 응축수의 온도 즉, 90 ℃ 까지 상승시켜야만 한다.

만일, 응축수가 회수 된다면 에너지 비용은 절감 됩니다.

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2.2 용수비용 절감

응축수가 회수되지 않는 경우에는 반드시 보충수를 공급하여야 하므로 시 당국에 용수 비용을 지불해야만 하는 경우가 발생한다.

만일 응축수가 회수된다면 이와 같은 용수비용은 절감할 수 있다

 

2.3 폐수량 감소

고온의 폐수는 환경파괴와 땅속에 묻혀있는 토기배관에 손상을 입히기 때문에 하수도에 방류해서는 안되며. 응축수 시스템에서 회수되는 물은 온도가 훨씬 높으므로 재활용하거나 버리기 전에 반드시 처리를 하여야 한다. 또 응축수를 회수하지 않는 경우, 폐수장에서 처리해야 할 폐수부하가 높아짐에 따라 폐수처리 비용은 당연히 상승된다.

만일 응축수가 회수된다면 이와 같은 폐수처리비용은 절감된다

2.4 보일러 효율의 증대

 낮은 온도의 물이 보일러 급수로 사용된다면 보일러의 증기생산능력에 좋지않은 영향을 미치는 것은 사실이다.

보일러의 증기발생효율은 여러가지 방법으로 나타날 수 있지만 보통 “상당증발량(From and At)” 을 많이 이용한다. 이 방법은 보일러 급수를 100 ℃ 로 가정했을 때의 증기발생량을 kg 으로 나타낸 것이며, 급수온도가 낮을수록 증기의 발생량은 적어진다.

 

2.5 이상적인 보일러 급수

응축수는 순수한 물이므로 총 용존 고형물(TDS) 이 거의 존재하지 않는다.

응축수를 회수하여 보일러 급수로 사용하는 경우, 보일러 블로우다운 량이 줄어든다.

블로우다운은 용융 고형물의 농축을 낮추기 위하여 사용하는 것으로서 블로다운량을 줄이면, 보일러에서의 에너지 손실을 줄일 수 있다.

만일 응축수를 회수하여 보일러 급수로 사용한다면, 수처리 약품의 사용량도 출일수있다.

 

응축수 회수 시스템을 채용하는 경우에 Orifice Trap(O-Trap) 도입으로 더 큰 효과를 얻을 수 있습니다.

사례1) 식품 공장에서의 사례를 들어 보겠습니다.

HACCP 대책은 물론, 최첨단 기계를 도입하여 Full 생산 상태의 해당 공장에서는 고정 오리피스식 트랩(O-Trap) 도입 시험전 까지는 【기계 하부의 응축수 회수 라인】 모두가 절단되어 있었습니다.
이유는 "트랩이 손상되면, “생 증기”가 회수 라인에 들어가 회수 펌프를 손상시키기" 때문이라는 것이었습니다.
고정Orifice Trap(O-Trap) 도입 후, 【드레인 배출의 안정성】을 확인하여, "다시 회수 라인을 연결”하기로 결정되었습니다

사례2)  일본의세계적인 타이어 제조 업체(BG)에서의 사례를 들어 보겠습니다

고정Orifice Trap(O-Trap) 도입 검토시의 성능 비교 시험에서, 기존 트랩에 비해 30 %~50 %의 누출 증기 를 줄일 수 있었습니다.
【응축수 회수 라인】을 갖고있기 때문에, 타이어 제조의 심장부인 1 라인 모든 트랩을 고정Orifice Trap(O-Trap)으로 바꾸어 1년간의 시험 운전을 실시.

【응축수 회수 라인】에서도 10 % 이상의 누출 증기 절감 효과를 확인하여, 전사적 [추천 상품] 으로 지정 받아 일본 국내 공장은 물론 · 해외에 진출해 있는 전세계 공장으로 전개 중에 있습니다.

종합) ▶O-Trap은 [응축수 회수 시스템]에서도 큰 메리트가 있다는 것입니다. 

◆ 【응축수 회수시스템】을 채용하고있는 공장들에게서, 첫 방문시들은 내용은 모두 아래와 같았습니다.
 
① 기존 트랩이 손상된 것을 눈치 채지 못하고, 고온의 생 증기가 점점 분출하여, 고액의 응축수 회수 펌프를  (자주) 손상 시키고있습니다.
② 고온의 드레인 (고온의 누출 증기 섞여)이 돌아 오므로, 물을 대량으로 추가 사용하여 식혀서 회수/이용 하고 있습니다.
③ 공장 전체의 회수 시스템이 상당히 고압으로 설계되어 있기 때문에, 공장 말단의 증기 사용 설비에서는, 예를 들면 155 ℃에서 증기를 사용하여 135 ℃ 로 돌아오기 (2 차 측의 온도를 높게 유지하고 있기) 때문에, 상당히 에너지 손실이 있을 것으로 여겨지고 있습니다.
등의 소리를 들었습니다.
 
★ 고정Orifice Trap(O-Trap) 도입으로 【일정 온도에서 응축수의 안정 배출】 및 【고온의 생 증기 누출 차단】에 의해 이러한 문제는 해결 됩니다.

【응축수 회수 시스템】을 채용하고 있어도, 기존 트랩의 2 차 측에서 증기 누출을 일으키고 있다면, 정도는 몰라도 "열을 낭비하고 있는 것" 과 차이는 없습니다.
 
【세계 톱 메이커의 1년간에 걸친 장기 테스트】를 성공적으로 통과하여, 고정Orifice Trap(O-Trap) 도입에 의해서 【응축수 회수 시스템】내에서도【2자리% 이상의 증기 비용 절감 효과】가 입증 되었습니다.

상담 문의 :   Tel : 070-7747-8290

            E-Mail : tjchung@naver.com 

     홈페이지: http://k.o-trap.cn