응축수가 포함한 열 회수방식, 변동식 TVR, 냉동(냉수) 시스템 요소기술

 

4. 변동식 TVR

 

o 일반적인 방법인 개방형 급수탱크로 회수할 경우에는 고온고압의 응축수는 대기압 조건 의 포화온도 상태로 전환되면서 재증발 비산증기가 필연적으로 발생되어 회수된 응축수 열 중 상당한 열이 대기로 방출되게 된다.

 

o 이와 같이 응축수를 회수하는 과정에서 발생되는 열손실을 최소화하고 응축수를 최대한 회수하기 위해서는 각 산업 현장조건에 알맞은 응축수 회수방법으로 응축수 회수시스템 이 요구되어진다.

 

 

 

1) 응축수가 포함한 열 회수방식

가. TVR 활용 재증발조(Flash Vessel) 재증발증기 회수 및 승압 방식

o 응축수조에 발생하는 재증발증기 회수-혼합-승압 장치인 TVR은 고압 생증기(Live Steam) 인 구동증기 MS(Motive Steam)를 TVR 내부 노즐에 의한 챔버내 압력에너지를 음속 영 역에서의 유속인 운동에너지로 전환함으로써 상대적 저압의 응축수 재증발증기를 유입- 혼합-승압 과정을 통하여 재증발증기를 회수하여 공정열 증기로 재활용하는 에너지회수 및 절감을 위한 신기술임.

 

 

 

 

 

 

나. 급수탱크 직접회수 방식 (개방식)

 

o 기존 일반적인 방식으로서 응축수조를 급수탱크로 활용하는 방식으로 응축수조가 대기 로 개방되어 있어 탱크로 회수한 응축수열 중 상당한 열량이 재증발증기 상태로 대기로 열손실 될 수 밖에 없는 방식이다. Ÿ 급수탱크에서 재증발증기 손실를 방지하기 위하여 방출관 라인에 보충수 살수(spray) 장 치를 보완하거나 생산공정 내에서 다른 유체의 가열열원으로 먼저 사용하여 고온의 응축수 온도를 낮춘 후에(100℃이하) 급수탱크로 회수 하는 방법으로 개선하여 급수탱크에 서의 재증발증기에 의한 열손실을 감소시킬 수 있다.

 

o 급수탱크가 지하에 위치하고 있는 경우에 펌프의 최소 흡입수두 미확보로 캐비테이션 발생에 따른 펌핑 장애를 방지하기 위하여 필요량 보다 많은 보충수를 급수탱크에 공급 하여 인위적으로 급수탱크의 저장온도를 낮춤으로서 (보통 80℃ 이하) 저장용수가 잉여 (over-flow) 되어 열손실이 발생하기도 한다.

 

 

 

 

 

 

다. 재증발조(Flash Vessel) 및 급수탱크 이용방식

 

o 고압증기의 응축수로부터 재증발조를 이용하여 저압의 재증발증기(flash steam)를 발생 시켜 저압증기 사용설비에 공급하고, 응축수는 개방형 급수탱크로 송수해서 회수하는 방 식이다. 이 방식 또한 대기압보다 높은 압력상태로 응축수가 개방형 급수탱크로 회수되 기 때문에 개방형 급수탱크에서는 여전히 재증발증기 손실이 발생되게 된다.

 

 

 

 

 

 

라. 재증발조(Flash Vessel) 및 고온수펌프 이용 방식

 

o 재증발조에서 저압증기를 발생시켜 저압증기로 사용하고 응축수는 개방형 급수탱크로 보내는 것이 아니라 고온수 펌프(전기식, 기계식)로 보일러 또는 탈기기로 직접 공급하 는 방식으로서 개방형 급수탱크로 공급하는 방식에 비하여 재증발증기의 열손실이 거의없이 응축수열 대부분을 회수할 수 있는 시스템이다.

 

 

 

 

 

 

 

마. 가압식 압력탱크로 회수하는 방식 (압력식)

 

o 압력용기로 제작된 밀폐형 응축수조인 급수탱크를 보일러보다 높은 위치에 설치하여 트 랩을 거처 나온 응축수 또는 고압의 응축수를 재증발조에서 저압증기를 발생시키고 저 압의 응축수는 밀폐형 급수탱크로 보내는 방식으로서 개방형 급수탱크에서의 재증발증 기 손실의 단점을 해소할 수 있는 방안이며, 급수탱크의 압력조건에 따라 재증발증기의 대기방출 손실이 발생할 수 있다.

 

 

 

 

 

 

바. 드레니지(drainage) 방식

 

o 제지업종의 건조기와 같이 여러 단계의 증기를 사용하는 기기에 주로 채택하고 있는 방 식으로서 고압에서 저압으로 각종압력의 재증발증기를 이용한 후 최종단계의 압력을 대 기압의 응축수로 낮추어(0.5kg/㎤-g 이하) 보일러실 급수탱크로 이송할 수 있게끔 시스템을 구성한 응축수열회수 방식이며 응축수에서 발생되는 재증발증기열은 공정 내부로 대부분 회수할 수 있는 방식이다.

 

o 상기의 TVR과 비교시 응축수 재증발증기의 승압 기능이 없는 장치이다.

 

 

 

 

 

 

 

사. 열교환기를 이용 한 간접 열회수 방식

 

o 응축수가 오염될 위험성이 높은 경우나 이미 오염되어 있을 때 열교환기에 의하여 보일 러의 급수 또는 타 생산 공정유체 등을 가열하는 열원으로 활용하는 방법으로 응축수열 을 회수하는 방식이다.

 

 

 

 

 

 

아. 응축수 여과처리 회수방식 (열병합발전설비)

 

o 열병합발전보일러에서 급수 요구조건이 초순수(Demi-water)에 해당되는 수질을 요구하 기 때문에 중소형 보일러경우와 같이 응축수를 바로 사용하지 않고, 철분, OIL 및 SS 등 제거하기 위한 별도의 수처리 장치를 거쳐 불순물을 제거한 후 사용하고 있다.

 

o 일반적인 응축수 회수방법은 공정에서 회수한 응축수를 M/F(Micro filter)를 거쳐 혼상탑 (MBP)로 공급하여 이온교환 처리 함으로서 불순물을 제거 시킨 후에 급수용수로 사용하는 방법이다.

 

o 열병합설비를 보유하고 있는 일부 업체에서는 응축수를 보일러 급수용수로 회수하지 않 고 응축수 열만 회수하는 시스템으로 구성되어 있다. 즉 응축수를 열교환기에 의하여 급 수(순수, 복수)를 가열하는 열원으로 사용하고, 냉각된 응축수는 폐수처리장으로 버려지 게 되어 있다.

 

 

 

o 또 다른 응축수 회수 방법은 응축수를 IRU(Iron Removal Unit : Ceramic-Filter) 장치에서 여과 처리하여 철분 및 SS 등 불순물을 제거한 후 바로 급수탱크 보내는 방식으로 국내 P 사 등 2 개 업체에 설치되어 있다. 이 방식은 응축수온도가 100℃ 미만일 경우에 처 리하는 방법이다. 대기압이상의 고온응축수의 경우는 PP, PE 수지류 계통의 카트리지로 구성되어 있는 여과장치로서 여기서 여과 처리한 후 곧바로 탈기기로 보내는 방안으로 서 국내 H 사(응축수온도 : 133℃)에서 채택하고 운용하고 있다.

 

o 이와 같은 응축수 여과 처리방식은 응축수 본래의 상태에서 여과 처리하기 때문에 응축 수를 냉각하거나(혼상탑의 수지 운전조건 : 보통 60℃ 이하) 응축수 열만 간접으로 회수 하는 일반적인 방식에 비하여 훨씬 효율적인 열회수 이용 시스템이라고 볼 수 있다.

 

 

 

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