default_top_notch
default_news_top
default_news_ad1
default_nd_ad1

제2장 : 스팀의 사용

기사승인 2020.12.16  04:04:49

공유
default_news_ad2

7. 스팀 시스템에서의 감압

 

7.1 압력 제어의 목적

모든 스팀 사용 설비는 운전 조건 및 설비 조건에 따라 각각 적정한 스팀 압력이 요구되고 있으며, 공정에서 요구하는 압력이 다양 할 경우 모든 운전 조건에 맞는 압력을 공급하기 위해서는 여러 대의 보일러가 필요하게 되고 이로 인한 불필요한 인원 및 에너지의 낭비가 발생 할 수 있다. 이렇게 공정이 요구하는 압력이 다양 할 경우 공정에서 요구하는 압력 중 가장 높은 압력의 스팀을 보일러에서 발생시킨 다음 각각의 공정에 맞게 감압하여 사용 할 경우 보일러 운전비용의 절감 및 보다 효율적인 관리가 압력 제어의 목적이다. 여기서 압력 제어란 감압 시스템을 말하고, Self Acting Control System에 대한 내용이다.

 

7.2 감압의 필요성

가) 에너지 절감

보일러의 최대 효율과 스팀 시스템의 건도 향상을 위해서는 높은 압력의 스팀을 사용처까지 공급하고, 스팀 사용처 근처에서 설비가 요구하는 압력조건 즉, 온도 조건이 허용하는 최소한의 압력으로 운전하는 것이 에너지를 절약하는 하나의 방법이다. 즉 스팀의 압력이 낮을수록 이용 가능한 열량, 잠열이 많으므로 스팀 사용량이 감소하여 보일러에서 공급되는 증기 사용량을 절약할 수 있으며, 스팀트랩에서 배출된 응축수에서 발생하는 재증발 증기의 양도 적어 에너지 손실 및 응축수 손실도 감소하게 된다.

이렇게 낮은 압력의 스팀을 사용하면 실제 공정에서 사용되는 스팀의 잠열이 많아져 실제 스팀 사용량이 줄어들기 때문에 스팀 시스템에서는 가능한 낮은 압력의 스팀을 사용하는 것이 스팀 에너지 절감에서 매우 중요한 의미를 갖는다.
그러면 모든 스팀 시스템에서 낮은 압력의 스팀을 사용하면 에너지 절감에 매우 효과적 일 텐데 실제 공정에서는 다양한 압력의 스팀을 사용하고 있다. 그 이유는 스팀의 온도에 있다. 즉 7.0barg 스팀의 온도는 약 170℃ 인데 반해 1.0barg 스팀의 온도는 120℃ 밖에 되지 않는다. 가열체 인 스팀의 온도가 120℃로 120℃의 피 가열체인 공기를 열 교환기를 통해 가열 한다는 것은 매우 어렵기 때문이다. 그래서 스팀의 압력을 결정 할 경우 피 가열체의 요구 온도를 보고 압력을 결정해야 정확하지 스팀 사용량을 절약한다고 무조건 낮은 압력의 스팀을 공급하는 것은 틀린 생각이다. 모든 공정은 생산이 우선이고, 생산이 매우 정상적이고 효율적으로 운전되는 상태에서 에너지 절감을 같이 이루어져야 한다.

 

나) 스팀의 건도 향상

보일러에서 공급되는 포화 증기가 아무리 건조한 스팀이 공급되더라도 배관에서 발생하는 방열손실에 의해 수분이 발생하여 부하설비에는 항상 습증기가 공급된다. 건도 100%의 스팀을 감압하면 증기의 총 보유 열량은 변동이 없으므로 이론적으로 과열 증기가 된다. 그러나 실제 현장에서 공급되는 대부분의 스팀은 습증기로서 감압 전 스팀의 건도에 따라 함유하고 있던 수분의 일부를 재 증발시켜 스팀의 건도가 증가된다. 결국 감압 후의 스팀은 건도가 증가되어 보다 많은 잠열을 가져 스팀의 사용량을 줄일 수 있다.

다) 온도 조절의 수단

감압 밸브로 스팀 압력을 감압하면 감압 후 스팀의 압력은 항상 일정한 압력을 유지할 수 있으며 포화 증기는 하나의 압력이 결정되면 그에 따라 스팀의 온도가 항상 일정하게 유지된다. 예를 들어 압력이 1.0barg인 스팀의 온도는 항상 120℃압력이 7.0barg 인 스팀의 온도는 항상 170℃가 유지될 것이다.

따라서 스팀을 직접 분사하는 멸균기, 식품기계, 염색 공정 설비 및 제지 실린더 등에서 스팀의 압력을 조정하여 온도를 제어하는데 쉽게 응용할 수 있다. 그러나, 증기 시스템 내에 공기가 포함되어 있을 경우에는 온도 분포가 불균일해 질 수 있으므로, 스팀 시스템에서 공기를 최대한 제거시켜 주어야 한다.

 

라) 배관 비용 절감

보일러에서 발생된 고압의 스팀을 보일러실에서 직접 감압한 후 저압의 스팀을 스팀 사용 설비에 공급하는 경우에는 상대적으로 저압의 스팀을 공급하는데 필요한 배관 구경이 크기 때문에 배관 비용이 많이 들게 되며, 동시에 현장에 공급되는 스팀의 압력도 압력 손실 값에 따라 변동 폭이 크고, 불안정하여 문제가 되는 경우가 많다. 따라서 감압밸브는 증기 사용설비 바로 앞에 설치해야 배관 구경도 작아져 설비비용도 줄일 수 있고 감압된 후 바로 스팀 사용 설비에 스팀이 공급되므로 안정된 압력의 스팀을 공급 할 수가 있다.

마) 생산성 향상

스팀 특성 중의 하나가 열전달이 이루어져 스팀이 응축되더라도, 온도는 항상 일정하게 유지되는 성질로서 열전달 면 전체의 온도가 균일하게 유지되므로 뛰어난 품질의 제품을 생산 할 수 있다. 그러나 스팀의 압력이 변동되면 온도도 동시에 변하게 되므로 뛰어난 품질의 감압 밸브를 이용하여 1차 압력의 변동이나 부하의 급작스런 변화에도 항상 일정한 2차 압력을 유지할 수 있어야 균일한 품질의 생산이 가능하게 되며 생산성 향상을 보장 받을 수 있다.

 

7.3 감압 밸브의 종류

 

한국에너지정보센터 kecenter@hanmail.net

<저작권자 © 한국에너지정보센터 무단전재 및 재배포금지>
default_news_ad5
default_side_ad1
default_nd_ad2

인기기사

default_side_ad2

포토

1 2 3
set_P1
default_side_ad3

섹션별 인기기사 및 최근기사

default_side_ad4
default_nd_ad6
default_news_bottom
default_nd_ad4
default_bottom
#top
default_bottom_notch