스팀트랩이란 무엇이며~? 기존 스팀트랩을 O-Trap으로 교환설치하면 메리트는 무엇일까요?
▶스팀 트랩 사용 용도-1
• 스팀트랩이 별것 아닌 것 같지만~, 보일러의 내구성 연장과 연료비를 절감하는 시스템에, 큰 기여를 합니다.
• 보일러에서 만들어진 증기 (포화증기·과열증기)는, 프로세스(증기이용기기)에서 열교환을 하면 증기는 잠열을 빼앗겨 응축수 로 됩니다. 또, 증기 수송 배관내 등에서도 바깥 공기 (외기) 등으로 식혀져, 응축수가 발생합니다. 이 응축수를 프로세스나 배관내에 머물지 않도록 신속히 배출하기 위한 장치가 스팀트랩 입니다.
• 스팀트랩은 1. 응축수의 신속한 배출 2.가능한 한 증기누출을 일으키지 않는 기능이 요구됩니다.
▶스팀 트랩 설치 용도-2
▶ 스팀 트랩 설치 장소
○증기수송배관의 역할은, 질 좋은 증기를 안정하게 공급하는 것입니다. 증기 수송배관 용도에 적합한 트랩은, 증기배관에서 워터해머를 일으키지 않는 것이 가장 중요한 목적이며, 그 때문에 통상 운전에서는, 절대로 드레인을 체류 시키지 않는 기능을 가진 스팀트랩을 선정하지 않으면 안됩니다.
○증기사용기기(장치)는, 각 공장에서 가장 중요한 생산을 하는 설비(장치)이므로, 그 역할은 생산성을 최대로 함과 동시에, 고품질의 제품을 생산하는 것입니다. 단시간에 스타트업 할 수 있거나, 가열 얼룩에 의한 품질 불량을 발생시키지 않을 것이 요구됩니다. 초기에 에어(공기)를 신속하게 배출함과 함께 드레인은 연속적으로 배출 시킬 수 있는 기능을 가진 스팀트랩을 선정하는 것이 필요합니다.
▶ 스팀 트랩 의 종류
| 1. 간헐 배출식 (기계식) | 2. 연속 배출식 |
| 바켓트식, 디스크식, 바이메탈식, 프리플로트식★ 등 | 고정오리피스식, 벤츄리노즐식 |
| ☞ ★ 프리플로트식은 기계식으로 일부 연속식의 요소를 겸비한 방식 |
▶ 스팀 트랩 비교
| 기존 스팀 트랩 | 고정오리피스식 | ||
| 방식 | 간헐식 | 연속식 | |
| 디스크식 | 플로트식 | 고정오리피스식 | |
| 구조 | 밸브의 개폐 동작이 많음 | 거의 없음 | |
| 증기 누설 (구조상의 문제) |
밸브의 개폐시, 동반증기가 발생. 더욱이, 워터 해머 대책으로서, 안전율을 크게 하기 때문에, 증기 누설은 많아 집니다. |
거의 없음 | |
| 워터 해머 ※ | 발생 함 | 발생하지 않음 | |
| 플래시 증기로 인한 현상 | 플래시 증기로 인로 밸브에 부하 발생 | 없음 | |
| 설치초기 최적 토출량의 조정 | ※드레인이 모이면, 배출하는 방법이므로 배관 구경으로 선정 | 최대 드레인 발생량에 맞춰서 오리피스 구경을 선정 | |
| 유지 보수 | 상시 메인테난스를 하지 않으면. 초기 성능 유지가 곤란 | 유지·보수가 거의 불필요 | |
| 응축수의 최적 토출량 조정 | 조정할 수 없음 | 사양에 맞는 엔지니얼링을하여 오리피스 구경을 선정하면 됨 | |
| 고장 유무 | 고장 나기 쉬움 | 거의 없음 | |
| 녹에 의한 막힘 | 때때로 발생 | 거의 없으나, 때로는 스트레너의 막힘 발생할 수 있음(따라서 미리 볼밸브 개방해 스트레너 청소하면 예방 가능) | |
| 경년 열화에 의한 증기 누설 | 있음 (min. 3% 이상 ~ 점점 증가) | 거의 없음 (평균0.3~0.4%이하) | |
| 수명 (내구성) | 약 2년 | 약 3~4년 | 15~20년 이상 |
▶ 기존의 스팀 트랩(간헐식)의 문제점
→ 기존의 트랩은 드레인 배출량의 대응 범위(부하율)이 좁고, 워터햄머 등의 대책으로서 안전률을 크게 취합니다. 이것은 설비 구성 등(저온 상태)의 드레인 배출량에 대응할 수 있도록 큰 배출 구경의 트랩을 설정하는 것이 일반적이기 때문입니다.
→ 안전률이 크게 설정되면 될수록, 증기 누설량은 커지게 됩니다.
기계적 마모에 따른 초기 능력을 상실한 트랩의 증기 누설량은 더욱 커져 갑니다
○ 증기량이 부족(제조설비의 온도 저하로)하게되어, 보일러 측으로부터 새롭게 계속 증기를 보내게 됩니다
○ 제조 설비 자체의 온도가 불안정해지면서 제품 불량 발생 가능성이 나옵니다.
○ 유출된 증기는 2차 측에서 드레인화하여 폐기되거나 급수 탱크로에 순환됩니다.
→ 누설된 증기는 열 교환 매체로 사용되지 못한 불필요한 증기(불필요한 비용)입니다.
→ 추가 증기 제조 비용은 보이지 않지만 연료비ㆍ생산 비용 자신에게 되돌아오게 됩니다.
▶ 고정 오리피스식 트랩(O・Trap) 설명
고정오리피스식 OㆍTrap 은, 오리피스를 통과하는 드레인 량은 차압 및 오리피스 구경에 의해 결정됩니다.
압력이 4 배가되면 구멍에서 배출 가능한 드레인은 2 배가됩니다.(오리피스 이론）
드레인이 오리피스 배출 능력의 절반 이하로 떨어지면 오리피스 구멍을 완전히 밀봉할 수 없게되어 증기가 누출됩니다. 고정 오리피스식과 벤츄리노즐식은 구조가 다릅니다.
1. 고정 오리피스식 트랩은 작동 밸브가 없어 구조가 단순하기 때문에, 고장이나 증기 누출이 발생하지 않고, 대용량의 드레인에도 소 구경으로 대응할 수 있는 것이 특징입니다.
2. 부하변동에 강하다
드레인 부하가 감소하면 압력이 감소하기 때문에、로드가 포물선상으로 내려가, CV에 의해 증기 공급량이 작아 지도록 조이지면서, 공급량에 비례하여 차압이 작아지기 때문에 오리피스의 드레인 부하는 거의 일정 하게 유지 됩니다. 즉, 최대증기소비, 최대차압 조건에 오리피스를 설계하여 증기누설이나 드레인 체류없는 안정된 운전을 할 수 있습니다.
3. 부식, 마모에 강하다
• 작동부분이 없고, 터널상에서 조작하고 있어 유속이 낮아짐으로써 마모 걱정을 할 필요가 없다.
또한 고장을 생각한다면 오리피스가 막히는 경우인데, 이물질을 제거하면, 원래의 성능으로 돌아 온다.
막히는 회수는 년 평균 1% 미만이라고 생각하면 된다. 막히는 현상을 보안하기 위해 Y형 스트레나를
특별히 제작하고 있으며(세트), 그 정밀도는 다른 제품에서는 찾아 볼 수 없이, 매우 우수하다.
• 드레인 배출기 스팀제트의 사용 년수를 15~20년이라 했는데 Nozzle 마모가 많을 것으로 예상되는데 특수한 재질의 금속을 사용하는 가? 에 대하여 설명은 아래와 같습니다.
• 노즐의 재질은 SUS304 또는 316이지만, 응축수만 통과하는 전제하에서는 마모가 발생하는것은 없습니다.
• 또한 오리피스는 두께를 가지고 있고, (구멍지름과 깊이의 관계는 기업 know-how) 이제까지 수십 년간 사용하였어도 마모가 발생한 사례가 없습니다.
• 발전소 등 증기압력이 100kg 을 초과하는 라인에서도 오리피스 노즐에 흠집이 생긴 경우는 있지만, 보통의 증기 압력에서 사용하는 한, 마모에 의한 마모의 걱정은 없습니다.
▶ 오리피스(구멍)의 부식(마모)에 대해서
▶ 스팀 트랩의 증기 누출 과 유지 보수 기간
▶ O-TRAP과 종래형 기존 트랩(디스크)의 동반 증기량 추이
▶ 기존 트랩들 [메카니칼 : 간헐배출형] 의 현상 과제 및 문제
1. 사용 중인 증기가 버려지고 있다
○ 체류 드레인 배출시 (밸브가 작동할 때) 에 생증기가 누출될 가능성이 있습니다.
→ 밸브가 닫힐 때의 지연 • 크게 설정한 안전율 등에 기인합니다.
○ 증기를 새롭게 더 만들지 않으면 안되기 때문에 무단한 연료비가 소요 됨
○ 설비 프로세스 온도 흔들림으로 생산 효율이 떨어 진다
2. 경년열화로 증기 누출이 증가
○ 기계적 소모가 발생하여, 초기능력의 저하, 최종적으로는 능력 상실 • 고장이 납니다.
→ 밸부 부위•실링 부위의 마모, 기계적 결함 등의 요인이 됩니다.
○ 연료비가 상승
○ 고장을 알아차리지 못해 증기가 빠져나가는 상태가 된다
3. 메인테난스 및 교환의 수고
○ 체류 드레인 배출시에 충격•진동이 발생합니다.
→ 트랩 본체 뿐 아니라, 배관설비 결함 요인이 됩니다.
○ 소모품으로 당연히 여기고 있습니다.
→ 통상 2~3년에 초기능력을 잃고, 과도한 생증기 누출 등이 발생할 염려가 있다
○ 시간과 비용 이 소요
드레인 배출 능력을 잃은 경우, 생산 설비에 막대한 영향을 미칠 수 있습니다.
▶ 기존 트랩의 문제점으로부터 O-Trap으로 교환하게 되면 아래와 같이 이득이 됩니다. - Merit
1. 사용되고 있는 증기를 무단히 버려지지 않도록 한다.
○증기를 새로 만들지 않아도 되므로 연료비를 약 20% 절감 할수 있다
○O-Trap 1대당 년간 스팀절감금액 압력에 따라서 수십만~수백만원 가능.
○놀라운 연료비 절감과 함께 CO2 도 15~30% 삭감.
○때문에 투자비 회수가 1~2년 정도에 가능, 그 후 15~20년간 쭈-욱 이득.
○설비 프로세스온도를 안정화시켜 생산효율이 상승
2. 가동부가 없다
○경년열화 및 고장이 거의 없다
○연료비를 절약할 수 있다
3. 유지보수 가 거의 불필요
○볼 밸브를 가끔씩 개방해 주어, 쌓인 이물질 제거해 주는 작업은 필요
▶ 귀사의 트랩을 고정오리피스식 트랩인 O•Trap으로 교환을 제안합니다.[연속배출형 트랩]
① 드레인을 연속적으로 상시 배출합니다.
→ 고정 오리피스로서, 선정된 구멍에 의해 생증기 누출 없이 드레인만을 배출합니다.
② 기계적 소모가 없습니다.
(기계적 동작부가 없어서 고장날 부분이 없습니다.)
→초기 능력을 장기간 유지 할 수 있습니다.
③ 드레인 배출시에 충격•진동이 발생하지 않습니다.
→ 배관설비에 아주 적합 합니다.
④ 소모품이 아니며, 장치(설비) 입니다.
→ 통상 15~20년이상 초기능력을 잃지 않고, 장기간 사용할 수 있기에 장치(설비) 입니다.
▶O-TRAP 의 도입 설치 메리트 !!
O-TRAP 은 각종 산업계에서 사용되는 모든 증기 가열 플랜트에 효과적으로 대응합니다.
기존의 스팀 트랩을 O-TRAP 로 교체하는 것 만으로, 증기 소비량이 감소하고, 게다가 생산성이 향상됩니다. 이 믿기 어려운 효과에 대하여 응축 전열 공학 전문가는 아래와 같이 소개합니다.
① O-TRAP 은 응축수를 연속 배출하기 때문에, 전열면에 응축된 응축수의 흐름이 원활하게 되어, 드레인 경계막의 두께가 더욱 얇아져서, 안정적으로 열 전달하기가 쉬워집니다.
한편, 간헐 배출 형 기존 트랩은, 폐쇄 시 응축수의 흐름이 정체됩니다. 밸브의 개폐에 의해 드레인 경계막의 두께도 증감하여, 평균적으로 O-TRAP 의 경우보다 드레인 경계막이 두껍게 됩니다.
② O-TRAP 의 경우, 트랩에 유입되는 응축수의 흐름 방향의 중심선 상에 배출 구멍이 상시 개방하고 있기 때문에, 드레인이 원활하게 축류(縮流) 하여 구멍을 통과하지만, 기존 트랩들은 전 기종 모두, 트랩에 유입된 응축수의 흐름 방향과 드레인 배출 구멍의 흐름 방향과 일치하지 않고, 트랩내에서 여러번 흐름 방향이 굴절하는 타입도 많고, 또한 배출 구멍의 직전에 구멍을 폐쇄하기 위한 장치가 있기 때문에, 국부적인 소용돌이 흐름 난류가 곳곳에 발생하여, 드레인의 흐름을 방해하고 있습니다.
또한, 아침 출근 후에 가동을 시작하는 상태에서, 증기실 내의 공기 배제(空気排除)의 느리고 빠름이, 아침의 기동 시간을 좌우하는데, 상기와 같이 트랩에로의 드레인 유입 방향과 배출 구멍의 위치 관계가 크게 영향을 끼쳤고, 더욱이 O-TRAP 의 간단 구조가 공기 배제의 측면에서도 매우 적합하다. 라고 할 수 있겠습니다. 이는 대단히 큰 메리트라 할 수 있습니다.
③ 워터 해머 현상 및 스팀 해머 (증기 망치) 현상을 억제할 수 있습니다.
펌프의 기동∙정지 및 에어 벤트를 갑자기 폐지했을 때, 「곤~」 「강~」하는 소리가 있습니다. 물의 관성으로 관내에 충격과 높은 수압이 발생했을 때 일어나는 현상으로 이를 "워터 해머 현상" 이라고 합니다.
워터 해머 현상은 열교환기. 급탕탱크, 자켓가마솥, 증기 라디에이터 등 증기계통에서도 발생합니다.
예를 들어, 냉수가 흐르는 배관 내에 고온 증기가 들어가면 증기가 응축하여 배관 내의 압력이 낮아지고 그곳으로 물이 이동하여 배관을 두 드릴 수 있습니다. 특히 증기 시스템에서 발생하는 워터 해머 현상을 "스팀 해머 현상 =증기 망치 현상"이라고 합니다.
워터 해머 현상은 배관 내에서 10MPa 이상의 압력 변화가 순간적으로 일어나는 현상입니다. 이 충격으로 접합부의 가스켓 및 밸브, 플랜지 등 배관이나 장치를 파괴 될 수 있습니다. 이들이 파괴되면 대량의 증기 나 고온 응축수가 분출하여 큰 사고로 이어질 위험이 있습니다.
고정오리피스식 트랩인 "O-TRAP” 은 드레인을 연속 배출하기 때문에, 배관 내부의 압력을 맥동(脈動)없이 워터 해머를 억제하기 때문에 큰 사고를 미연에 막을 수 있는 메리트가 있습니다.
- END -
O-TRAP 상담 & 문의는 ;
E-mail: tjchung@naver.com,
Tel: 070-7747-8290,
URL: http://k.o-trap.cn
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