증기압력을 내렸을 때의 에너지 절약 효과를 구하는 방법은?

「증기의 건조도를 구하는 방법」편에서 설명한 대로, 증기를 열교환기 등에 의해 간접적으로 이용하는 경우, 열적으로 이용되는 것은 증발 잠열입니다. 증발 잠열은 압력이 낮은 증기일수록 크고, 압력이 높아짐에 따라 작아지고, 마침내 임계압력(22.06MPa) 으로 증발 잠열은 0 이 됩니다. 일례로서, 절대압(주1)이 0.2, 0.4, 0.6 및 0.8MPa일 때의 포화온도, 포화수, 증발잠열과 포화증기의 비엔탈피를 아래 표에 나타냅니다(주2).

이제, 현재 보일러의 절대압을 P1, 증기량을 W1, 포화 증기의 비엔탈피를 H1, 증발 잠열을 L1, 보일러 급수의 비엔탈피를 H0로 했을 때의 필요 가열량 QD1은 QD1=W1×( H1-H0)로 표시됩니다. 또, 압력 재검토(저압화) 후의 보일러의 절대압을 P2, 증기량을 W2, 포화 증기의 비엔탈피를 H2, 증발 잠열을 L2, 보일러 급수의 비엔탈피를 H0로 했을 때의 필요 가열량 QD2 는 QD2=W2×(H2-H0)로 표시됩니다.

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현상과 ​​재검토 후 열효율은, 실용상 동일한 열효율이라고 생각해도 좋기 때문에, 열효율을 η로 하면 각각의 필요연소량 QF1과 QF2는 QF1=QD1÷η, QF2=QD2÷η로 표 됩니다.

 

한편, (간접 가열의 경우) 가열에 유효한 열량은 증발 잠열이며, 가열량은 변하지 않기 때문에 W1×L1=W2×L2의 관계가 성립합니다.

 

QF1과 QF2는 연소량이며 연료 소비량 그 자체 때문에, (QF1-QF2)÷QF1이 에너지 절약 효과를 나타냅니다.

 

이상을 정리하면

 

에너지 절약 효과 = 1—{(H2—H0)÷(H1—H0)}×(L1÷L2)・・・(1) 이 됩니다.

 

예를 들면, 현재의 절대압력이 0.80MPa로 재검토 후의 절대압이 0.40MPa로, 보일러 급수의 비엔탈피를 209kJ/kg(드레인 회수 등에 의해 50℃에서 공급)으로 했을 때의 에너지 절약 효과는 (1)식 에 상기 표의 비엔탈피를 대입해,

 

에너지 절약 효과=1—{(2739—209)÷(2769—209)}×(2048÷2134)=0.052

 

로 구해지며, 5.2%의 에너지 절약 효과를 기대할 수 있음을 알 수 있습니다.

 

요약

증기를 열교환기 등에 의해 간접적으로 이용하는 경우, 열적으로 이용되는 것은 증발 잠열입니다. 그리고, 증발잠열은 압력이 낮은 증기만큼 커서, 예를 들면, 현재의 절대압력이 0.80MPa에서 재검토한 후의 절대압이 0.40MPa로, 보일러 급수를 50℃로 공급했을 때의 에너지 절약 효과는 5.2%입니다.

 

주1: 진공을 기준으로 나타낸 압력. 「절대압」에 대해, 「게이지압」이라고 하는 표현도 있습니다. 일반적으로 사용되는 증기 보일러의 압력은 압력계로 표시되므로 게이지 압력으로 표시됩니다. 절대압과 게이지압의 관계는【절대압＝게이지압＋대기압】이 됩니다. 또, 절대압과 게이지압을 구별하기 위해, 압력단위(예를 들면 MPa)의 뒤에 절대압이면 A(예를 들면 MPaA

), 게이지압이면 G(예를 들면 MPaG)를 붙여 표현하는 경우도 있습니다.

 

주2：증기가 가지는 열량등의 정보를 나타낸 것에 「증기표」가 있습니다. 증기표는 압력을 기준으로 한 것과 온도를 기준으로 한 것이 있으며, 그것도 절대압으로 표시되어 있습니다.

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