스팀트랩에서 스팀이 많이 새는 것 같은데, O-TRAP으로 교체 시 투자비와 회수기간이 궁금합니다.

스팀트랩에서 스팀이 많이 새는 것 같은데, O-TRAP으로 교체 시 투자비와 절감량이 궁금합니다.

▷설비는 제지공장 초지기 드라이어 :

사용 증기압력: 0.6MPa·G, 소비 열량(열교환능력): 1,650,000 kcal/hr (증기소비량≒3,300kg/h)

▷초지기 드라이어용 스팀 트랩의 열화상 사진에서(아래),

1차측 온도 161.1℃, 스팀트랩 2차측 온도는 137.2℃ [증기누출(大)에 해당] 로 측정 되었기에, 생증기가 매우 심하게 누출되고 있는 것으로 보입니다.

제지공장 초지기 드라이어 스팀 트랩 사진	열화상 카메라로 촬영한 스팀트랩 온도분포 사진

 

◆ 증기소비량이 많은 장치/설비 용 스팀트랩에서, 2차측 온도가 포화온도(100℃) 이상으로 측정될 경우에, 어느 정도의 생증기가 누출 되고 있을까? 를 추정하여 금액으로 환산/산출을 해 보겠습니다.

개방 고장된 스팀트랩 1개가 1년간 얼마 만큼의 생증기를 누출 시키고 있을까요? 에 대한 개념을 정립하게 될 것입니다.

▶ 트랩 상태의 온도분포별 구분 및 누설량 가정

-증기누출(小)는, (2차측포화온도＜2차측배관표면온도 < 2차측포화온도 +5℃) 100℃+~105℃ 5% 누출 가정

-증기누출(中)는, (2차측포화온도+5℃＜2차측배관표면온도< 2차측포화온도 +10℃) 105℃+~110℃ 10% 누출 가정

-증기누출(大)는, (2차측포화온도+10℃＜2차측배관표면온도) 110℃~+ 이상 20% 누출 가정

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▶ 증기누출량의 시산

스팀트랩 2차측 온도는 137.2℃ 로 측정되었습니다.[증기누출(大)에 해당]

증기누출(大)는, (2차측포화온도+10℃＜2차측배관표면온도) 110℃~+ 이상의 경우 20% 누출에 해당하므로, 일반적인 트랩의 드레인 배출구(오리피스)는 보통 φ5 ｍｍ 이상이기 때문에, 이번에 측정한 스팀트랩의 드레인 배출구 구경을 φ5 ｍｍ 로 가정하여, 증기누출량을 아래와 같이 계산하였습니다.

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φ5 ｍｍ 오리피스로 부터의 단상유체통과 가능량 (⊿P: 0.6Mpa 의 경우) ;

- 단상 드레인 최대통과량 : 1,455.0 kg/h

- 단상 증기 최대 통과량 : 72.4 kg/h (드레인 통과량 비 4.978 %)

스팀 트랩에 단상 유체가 흘러 나오는 것은 생각하기 어렵기 때문에, 2상 혼합 유체로 간주하여(증기+수분미스트)、각 트랩 상태의 누설량을 다음과 같이 가정합니다.

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현재 트랩의 상태가 증기누출(大)의 경우이므로・・・단상증기최대배출량의 20％ ≒ 14.49 kg/h

☞ (72.4 kg/h × 20％ = 14.49 kg/h)

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상기와 같이, 산출된 증기 누출량은 14.49 kg/h

년 가동 시간을 7,200 h/년 이라하면、누출량은 14.49 kg/h x 7,200 h = 104,328 kg/y

증기단가를 가령 60원/kg 이라하면、증기누출에 의한 손실금액은、6,259,680원/년 이라고 추정할 수 있습니다.

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▶ O-TRAP 기종 선정

사용

증기압력: 0.6MPa·G

소비 열량(열교환능력): 1,650,000 kcal/hr (증기소비량≒3,300kg/h)

트랩2차측 배압: 0.05MPa·G (응축수 회수 배관 높이 5m→수평 이동→응축수 회수탱크)

상기 조건의 부하변동에 대응하는 기종은 O-TRAP No.25 입니다.

O-TRAP No.25 는 최대 차압(ΔP) 0.55 MPa·G 에서의 배출능력은 5,028kg/h 임.

 

▶O-TRAP No.25 의 가격은, 설치비 포함 약 350만원

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▶ O-TRAP 투자비 회수기간

3,500,000원 ÷ 6,259,680원/년 = 0.56 → 약 반년이면 투자비 회수가 가능할 것입니다.

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▶ O-TRAP 수명 (내구년한) : 15~20년 이상 (거의 반 영구적)

 

본체 (Body) 사진	플랜지 결합한 모양

 

 

증기로 가열하는 공정의 생산성은 스팀트랩이 지배한다 해도 과언이 아닙니다.

「O-TRAP」은 "증기 누출"없이 연속배출하기 때문에 생산성 향상에 기여할 수 있습니다.

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트랩의 좋고 나쁨을 현장에서 판정하는 경우, 하나 하나의 트랩끼리 비교해도 그다지 의미가 없습니다. 여러 가열장치의 조합으로 구성되는 연속식 공정 (예를 들면 골판지 제조의 콜게이터)는 트랩이 붙어있는 개별 가열 장치의 성능보다, 그 집합체인 생산공정 전체의 생산성이야 말로 더 큰 문제이기 때문입니다.

각각의 가열 장치에 기대하는 성능을 지속적으로 안정하게 최대한 발휘시킬 수 있다면 그 생산 공정의 생산성은 최고 수준이 될 것입니다.

반대로 어느 하나의 가열 장치(유닛)의 조합에서 그 성능이 저하되어 있으면, 그 장치가 걸림돌이 되어 생산공정 전체의 다리를 걸어, 전체적인 생산성도 저하하지 않을 수 없는 상태가 되어 버립니다.

그래서 가열장치의 가열성능은 대부분의 경우 설치되어있는 "트랩의 작동상태"에 좌우 되는 것이며, 더욱이 트랩 출구측은１개의 동일한 응축수 회수관 라인에 연결되어 있는 경우가 많기 때문에 각각의 트랩은 완전한 독립 상태가 아닌 트랩의 드레인 배출상태에 따라 공정의 전체 트랩이 서로 간섭하고 있다는 것을 유의해야 합니다.(즉, 하나의 응축수 환수관(집합관)으로 모아 회수하기에~)

(석유화학공장, 식품제조공장, 음료제조공장 등 모든 공장이 그렇다고 볼 수 있습니다)

⑴트랩 막힘 고장의 경우는 트랩이 달린 가열장치에서 열이 나지않아 지각적으로도 기능저하가 눈에 띄므로 비교적 고장을 빨리 발견하기 쉽고 또 그 고장이 다른 가열 장치의 가열성능 (드레인의 배출상태)에 직접 영향을 주는 일은 거의 없습니다.

⑵증기 분출고장(증기를 내 뿜는 고장의 경우는 단 1개의 경우에도 공정 전체에 많든 적든 직접적으로 나쁜 영향을 미칠 수 있는 것이 매우 많습니다.

증기를 내뿜는 분출고장(증기누출)​이 심해지면서 응축수 회수관 속의 배압이 올라 그 회수관에 연결하는 나머지 모든 트랩의 응축수가 빠지기 어렵게 되어, 결과적으로 제조공정의 생산성이 레벨 다운 하게 됩니다.

특히 고장 트랩이 응축수 탱크에 가까운 하류측에 위치할수록 그 영향은 커서 공정이 불안정하게 됩니다.

그러나, 이러한 상황에서도 증기를 분출하는 고장 트랩이 달려있는 가열 장치의 가열 성능에는 거의 이상이 없는 경우가 많기 때문에 공정 전체의 가열성능이 다소 떨어지더라도 의식적으로 알지 못하고, 무심코 공정을 위협하는 다른 요소들을 조정하여 (예를 들어 물건의 이송 속도를 가감 하는 등) 품질 유지를 도모하고 어떻게든 겉잡을 수 없게 될 때 까지는 생산성이 저하되고 있는 상황을 의식하지 못하고 조업을 계속하고 있는 현장도 있습니다.

증기 분출이 너무 심해지면서 그 영향으로 다른 가열장치(유닛)의 온도가 현저하게 저하하고 품질관리상에 문제가 발생하거나 또는 응축수 회수가 생각하는대로 되지않는 상태로라도 되지 않는 한은, 트랩이 주목 받을 수가 없어 증기분출 고장트랩을 조기에 발견하는 것은 매우 어렵습니다.

현실적으로 기존 트랩들의 경우는 증기분출고장을 완전히 불식할 수 없기 때문에 드레인 회수관 내의 압력이 상승하고 전체적으로 드레인 배출이 더욱 나빠지는 경향이 되고, 드레인의 배출이 간헐적이기 때문에 각 가열 장치의 열 상승이 불안정하여 본래 그 공정이 가져야 할 생산성을 최대한 발휘하지 못하고 그 낮은 수준의 생산성이 당연하다고 인식되는 경우가 많습니다.

고정 오리피스식 트랩(O-TRAP)은 증기분출고장은 발생하지 않으며, 드레인 배출이 연속적이기 때문에 드레인 회수관 내의 압력이 항상 안정되어 있습니다.

각 가열장치의 드레인은 지체없이 효과적으로 배출되는 드레인이 나오는 상태가 크게 영향을 미치므로 가열 성능면에서 공정의 생산성을 지속적으로 최대한 안정적으로 발휘 시킬 수 있습니다.

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이러한 상기 내용에 의해 O-TRAP은 투자비를 1~2년 이내에 모두 회수 가능하며, 그 이후는 모두 이익으로 돌아 온다는 것입니다.

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