스팀트랩의 응축수 배출에 대한 이해, Understanding of condensate discharge from steam traps

스팀트랩의 응축수 배출에 대한 이해. 

Understanding of condensate discharge from steam traps.

 

요즘 들어서 O-Trap의 응축수 배출에 대한 이해를 돕기 위한 질문들이 부쩍 많아 아래에 정리해 봅니다.

 

스팀트랩에서의 응축수 배출원리는 차압(△P)에 의한 응축수 배출입니다.

 

스팀트랩의 배출능력(Capacity 배출용량)은 트랩입구(트랩1차측) 와 트랩출구(트랩2차측) 사이의 압력차(△P)에 의해 결정되므로, 트랩입·출구의 압력을 중요하게 고려하여야 합니다. 즉, 배압조건 등을 잘 파악하여야 합니다.

배압조건으로는 응축수 배출라인에서의 압력강하, 응축수 회수라인내의 압력(재증발증기 회수 유무 및 회수 방법), 응축수회수관의 높이에 따른 정압 수두압력(1m 상승시 0.1)등을 고려하여야 한다는 것입니다.

O-Trap의 경우, 차압(△P) 1kg/㎠이면, 입상 10m 이동(상승) 시킬 수 있다는 설명입니다. 차압(△P) 1kg/㎠이면, 수평으로는 100m 이동 시킬 수 있을 것입니다. 즉, 사용증기압력 2㎏/㎠일 때, 응축수(드레인)을 입상 5m 높이의 응축수 회수관으로 보내려 할 때, 배압이 0.5 ㎏/㎠ 존재하게 되므로, 차압(△P)은 1.5 ㎏/㎠ 이 됩니다. 차압(△P) 1.5 ㎏/㎠ 이 존재하므로 입상 5m 높이 방향으로 충분히 응축수를 배출시킬 수 있는 것으로 설명이 되겠습니다. 

즉, 별도 장치로 원압의 증기를 공급하여 차압(△P)을 더욱 크게 할 필요성이 없다는 것입니다. [= 응축수 배출용량(배출능력)을 더 크게할 필요가 없다는 것이며, 현재의 차압(△P)인 1.5 ㎏/㎠ 만으로도 응축수 배출능력이 충분하다는 것입니다.]

따라서, 위와 같은 환경에 O-Trap을 설치한 곳은, 파워 트랩(=오그덴펌프=펌핑트랩=메카니컬펌프=트랩펌프) 가 필요하지 않습니다. 

 

기존의 기계식 스팀트랩 의 경우를 설명 드리자면, 차압(△P)에 의해 응축수를 배출 시키는데 있어서, 회수 탱크까지의 양정에 의한 수두 압과 장치에의 공급 증기 압력과의 차압 (△P)이 매우 작은 경우, 보통 기존의 스팀 트랩은 응축수 밸브를 열 (개방할) 수 없는 경우가 발생할 수 있을 것입니다. 이런 경우가 발생할 수 있기 때문에, 이럴 경우 기존의 스팀 트랩 대신에 파워 트랩(=오그덴펌프=펌핑트랩=메카니컬펌프=트랩펌프 라 불리어 지는 원압의 증기를 공급해, 스팀트랩 기능을 해주는 제품)에 의존 한 증기 원압 공급에 의해, 드레인을 강제 배출시키고 있습니다.

증기를 사용하는 열교환기에서, 항상 물이 쌓이는 듯한(=정체 되는 듯한) 운전이라면, 원래 온도가 올라가지 않기 때문에 (드레인→온수라면 열 관류율이 낮음), 보통은 그런 것은 아닐 것으로 판단 됩니다.

응축수가 고이는 수가 있어도, 그것은 증기 공급이 중단했을 때의 것이고, 워터해머는 증기 공급 재개 시에 발생하는 것으로 추측합니다.

파워 트랩(=오그덴펌프=펌핑트랩=메카니컬펌프=트랩펌프 라 불리어 지는 원압의 증기를 공급해, 스팀트랩 기능을 해주는 제품)은 아시다시피, 드레인(응축수)이 흘러 들어 와서 비로소 작동하는 장치이기 때문에, 차압(△P)이 작아져서 드레인이 들어오는 속도가 늦어지면, 당연히 기능 부전에 빠져 듭니다.

즉, 고가인 파워 트랩(=오그덴펌프=펌핑트랩=메카니컬펌프=트랩펌프라 불리어 지는 원압의 증기를 공급해, 스팀트랩 기능을 해주는 제품)은 내부 밸브 주변의 패킹, 가스켓 교환을 정기적으로 실시하지 않으면, 오히려 구동 용 증기에 의한 드레인 체류가 발생할 수 있어、워터 해머 현상의 원인이 되기도 합니다.

파워트랩(=오그덴펌프=펌핑트랩=메카니컬펌프=트랩펌프 라 불리어 지는 원압의 증기를 공급해, 스팀트랩 기능을 해주는 제품)은 투자비가 고가이면서, 매년 정기적으로 유지보수 비용, 증기의 사용량도 약 3kg/hr (1대당: 년간 약26톤, 8,760h/y x 3k/h=26,280㎏/y)이 소비되는 것으로 추정됩니다.

더구나, 원압의 구동용 증기가 파워 트랩 내부로 누출되면、2차측 압력이 상승하여、코일에서 응축수가 흘러 나가기(배출) 더욱 어려울 수가 있습니다. 이런 원인으로 응축수가 체류하면 워터해머 현상의 원인이 됩니다.

※ 트랩입구(트랩1차측) 와 트랩출구(트랩2차측) 사이의 압력차(△P)가 전혀 확보되지 않는 곳에서는 파워트랩(=오그덴펌프=펌핑트랩=메카니컬펌프=트랩펌프 라 불리어 지는 원압의 증기를 공급해, 스팀트랩 기능을 해주는 제품)을 사용해야 할 것입니다.

문제가 되는 부분은 공정온도가 100 ℃ 미만인 경우로서 이들 공정에는 대부분 저압증기(LPS)를 공급하고 있습니다. 이런 공정의 경우, 통상적으로 사용 증기 공급 압력(Steam Pressure) 이 2 ㎏/㎠ 이하이면서, 배압은 항상 0.5~0.7 bar·g가 걸리고 있는 현장이 많으므로, 기존의 기계식 스팀트랩을 사용하는 곳은 항상 응축수 배출정지 문제가 발생하게 됩니다. 

그 점에 비해, 고정 오리피스식 스팀트랩인 O-TRAP 은 코일 측이 2차 압력 이하가 되는 순간까지 드레인(응축수) 배출이 계속되기 때문에, 드레인이 쌓여서 정체되는 것은 없을 것입니다.

또한 온-오프 밸브(On-Off valve)의 경우는, 비례 제어 밸브(C.V)처럼 세세한 동작이 불가능하므로, 작은 압력(극소압)을 계속 공급하는 것과 같은 동작 자체가 발생하기는 어렵다고 생각합니다. 즉, 밸브가 열리면 코일 내압은 원래의 압력(원압) 가까이 상승하고, 닫으면 즉시 압력이 내려간다는 것입니다(=온-오프 밸브 On-Off Valve). 

이것을 아시면 O-TRAP 이든, 기존의 기계식 트랩 이든, 모든 스팀 트랩 들의 전체적인 응축수 배출에 대해서 이해 하실 수 있을 것입니다.

 

※ 파워트랩(=펌핑트랩=트랩펌프=오그덴펌프=메카니컬펌프)를 사용하는 시스템↓

"O-Trap"의 도입가격은 기존 기계식 트랩의 약2~3배 정도이지만, 증기에너지 절감, AHU 코일의 내구성이 높아지고(응축수 정체가없고, 워터해머가 없어져서 수명이 길어짐), O-Trap 자체의 수명이 반영구적이어서, 투자비 회수가 1~2년 내에 이루어 지므로, 고정 오리피스식 스팀트랩인 「O-Trap」 도입 효과는 매우 높다는 것입니다. 파워트랩(트랩펌프=펌핑트랩=오그덴펌프)의 도입 비용은 「O-Trap」보다 훨씬 고가이면서, 매년 발생하는 메인테난스 비용도 만만치 않기 때문에 최근에는 이런 파워트랩(=펌핑트랩=오그덴펌프)를 추천하지 않습니다.

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Tel: 070-7747-8290,  

URL: http://k.o-trap.cn