증기압 저감에 수반하는 증기 배관으로부터의 방열 효과에 대해서

「증기압력을 내렸을 때의 에너지 절약 효과를 구하는 방법은?」과 「증기 수송관으로부터의 방열에 대해」와 같이, 보일러에서의 제조 증기압을 낮추는 것과 증기 수송관을 보온하는 것은 에너지 절약에 직결 됩니다.

 

보일러에서의 제조 증기압을 낮추는 것으로 포화 증기 온도도 내려가기 때문에, 증기 수송관에서의 방열량은 저감합니다. 따라서 증기압 저감에 따른 에너지 절약 효과는 증기 수송관에서의 방열량도 가미할 필요가 있습니다. 그래서 양자의 에너지 절약 효과의 정도에 대해 아래의 검토 조건을 설정하여 평가를 실시합니다.

 

1. 설비 사양

▶보일러 연료종류와 정격 열효율(저위 발열량 기준): 도시가스 13A×90%

▶보일러 공급수: 50℃로 공급

▶보일러 배관: 100A×40mm 보온 두께×150m 상당 길이

 

2. 현재의 운전 조건

보일러에서의 발생 증기 압력: 0.80MPa-A

필요 증기량：3,000kg/h

 

3. 현재의 시간당 연료 사용량과 증기 수송 배관으로부터의 방열량

3.1 연료 사용량

▶증기표로부터, 0.80MPa-A의 포화 증기의 비엔탈피는 2,769kJ/kg로, 보일러 공급수의 비엔탈피는 209kJ/kg

▶13A의 저위 발열량은 40.6MJ/Nm3(입법 미터)

▶연료 사용량은 (2,769-209)×3,000×1÷0.9÷40,600=210.2Nm3(입방미터)/h

 

3.2 증기 수송 배관으로부터의 방열량과 상당 연료 사용량

▶증기표로부터, 0.80MPa-A의 포화 증기 온도는 170℃

▶「증기 수송관으로부터의 방열에 대해서」 아래의 그림 2로부터, 100A의 관 사이즈로 보온 두께가 40mm일 때의 단위 길이, 단위 온도차당의 방산 열량은 0.55W/m/K

▶증기 수송 배관으로부터의 방열량은, 0.55 × (170-20) × 150 × 1× 3.6KJ/Wh = 44,600kJ/h

▶연료 사용량은 44,600÷0.9÷40,600=1.2Nm3(입방미터)/h

4. 검토 후 운전 조건

보일러에서 발생 증기 압력: 0.40MPa-A

 

5. 검토 후 시간당 연료 사용량과 증기 수송 배관으로부터의 방열량

5.1 연료 사용량

▶「증기 압력을 낮췄을 때의 에너지 절약 효과의 구하는 방법은?」대로, (간접 가열의 경우) 가열에 유효한 열량은 증발 잠열이며, 0.80MPa-A의 증발 잠열이 2,048kJ/kg로, 0.40MPa-A의 증발 잠열이 2,134kJ/kg이기 때문에, 0.40MPa-A로 압력을 낮출 때의 필요한 증기량은 3,000×2,048÷2134=2,879kg/h

▶증기표로부터, 0.40MPa-A의 포화 증기의 비엔탈피는 2,739kJ/kg로, 보일러 공급수의 비엔탈피는 209kJ/kg

▶연료 사용량은 (2,739-209)×2,879×1÷0.9÷40,600=199.3Nm3(입방미터)/h​

 

5.2 증기 수송 배관으로부터의 방열량과 상당 연료 사용량

증기표로부터, 0.40MPa-A의 포화 증기 온도는 144℃

증기수송배관으로부터의 방열량은, 0.55×(144-20)×150×1×3.6KJ/Wh=36,800kJ/년

연료 사용량은 36,800÷0.9÷40,600=1.0Nm3(입법 미터)/h

 

 

6. 제조 증기압 저감에 의한 에너지 절약 효과

▶보일러 본체

0.80→0.40MPa-A:210.2→199.3Nm3(입법미터)/h,삭감량은10.9Nm3(입법미터)/h

▶방산열량

0.80→0.40MPa-A：1.2→1.0Nm3(입방미터)/h, 삭감량은 0.2Nm3(입방미터)/h

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제조 증기압 저감에 의한 에너지 절약 효과는, 보일러 본체에서의 에너지 절약 효과가 50배 정도나 크고(=10.9÷0.2), 개선 전후의 압력차가 클 때는 「증기압력을 내렸을 때의 에너지 절약 효과를 구하는 방법은?」에서의 식으로 구하는 것만으로 충분할 것 같습니다. 단, 이하의 경우는 방열량이 상대적으로 높은 비율을 차지하게 됩니다.

 

▶필요 증기량이 상대적으로 적은 경우나 증기 수송 배관의 방열 면적이 상대적으로 큰 경우(보일러의 부하율이 보일러 설치시에 비해 저하하고 있을 때 등)

▶증기 수송 배관을 보온하지 않은 경우(미보온시의 방열량은 보온시의 10배 정도).​

 

 

요약

보일러에서의 제조 증기압을 낮추면, 포화 증기 온도도 낮아지므로, 증기 수송관에서의 방열량은 저감됩니다. 단, 방열량 저감 효과에 대해, 보일러 본체에서의 에너지 절약 효과가 50배 정도나 크고, 개선 전후의 압력차가 클 때는 블로그 제목 「증기 압력을 낮췄을 때의 에너지 절약 효과를 구하는 방법은?」에서의 식으로 구하는 것만으로 충분할 것입니다. https://blog.naver.com/tjchung/223363906812

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