증기의 주요 어플리케이션
증기는 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 일반적인 증기의 어플리케이션을 예를 들면 플랜트 및 공장에서의 가열 프로세스와 발전소에서의 증기 구동 터빈이지만 산업계에서의 증기 용도는 이 범위를 훨씬 넘어서고 있습니다.
다음은 산업계에서의 대표적인 증기 어플리케이션입니다.
다음 부분에서는 증기의 다양한 어플리케이션에 대해 논의하고 이를 설명하기 위한 증기 사용 장치의 예를 들어보겠습니다.
가열용 증기
양압 증기
일반적으로 증기는 생성되어 양압으로 분배됩니다. 대부분의 경우 이는 0MPaG 이상의 압력과 100℃ 이상의 온도에서 장비로 공급됨을 의미합니다.
양압 증기에 대한 가열 어플리케이션은 식품 가공 공장, 석유 정제, 화학 공장을 예로들 수 있습니다. 포화 증기는 공정 유체 열교환기, 리보일러, 반응기, 연소 공기 예열기, 그리고 기타 유형의 열전달 장비 가열원으로 사용됩니다.
셀&튜브 열교환기
열교환기에서 증기는 열전달을 통해 제품의 온도를 높인 후 응축수가 되어 스팀트랩을 통해 배출됩니다.
스팀 오븐
대기압에서 200 - 800℃로 가열된 과열 증기는 특히 취급이 용이하고 오늘날 시장에서 볼 수 있는 가정용 스팀 오븐에서 사용됩니다.
진공 증기
주로 뜨거운 물을 사용하는 온도 범위인 100℃ 이하의 가열에서, 증기의 사용은 최근 몇 년 동안 급속히 증가했습니다.
진공 포화 증기를 양압 포화 증기와 같은 방식으로 사용할 경우, 압력을 조절하는 것으로 증기의 온도를 빠르게 조절 할 수 있어, 뜨거운 물을 이용한 가열과 달리 정밀한 온도 제어가 가능합니다. 그러나 압력을 떨어뜨리는 것만으로는 대기압 이하로 낮출 수 없으므로 가열장비와 함께 진공 펌프를 사용해야 합니다.
잠열(증기) 가열
온수 가열 시스템과 비교했을 때 이 시스템은 빠르고 균일한 가열을 제공합니다. 설정 온도까지 온도의 편차이 없이 빠르게 도달합니다.
추진/가동 증기
증기는 증기 터빈과 같은 어플리케이션에서 추진력(구동력)을 얻기 위하여 주로 사용됩니다. 증기 터빈은 화력 발전소에서 발전을 위해 필수적인 장비입니다. 효율을 높이기 위한 노력으로 높은 압력과 온도의 증기를 사용하는 방향으로 공정이 만들어져, 25MPa abs, 610℃의 과열, 초임계압 증기를 터빈에 사용하는 화력 발전소가 일부 있습니다.
과열 증기는 응축수의 유입으로 장비가 손상되는 것을 방지하기 위해 증기 터빈에 사용됩니다. 그러나 일부의 원자력 발전소에서는 터빈 장치에 사용되는 재질의 문제로 높은 온도의 과열증기는 사용할 수 없습니다. 대신 높은 압력의 포화 증기를 일반적으로 사용합니다. 포화 증기를 사용해야만 하는 경우, 증기에 동반되는 응축수를 제거하기 위한 목적으로 세퍼레이터를 공급 배관에 설치합니다. 발전 외에 다른 대표적인 추진/가동 어플리케이션은 터빈 구동 컴프레서 또는 펌프, 가스 컴프렛서, 쿨링타워 펌프 등이 있습니다.
터빈 발전기
증기로부터의 구동력은 핀을 회전시키고 부착된 발전기의 회전자를 회전시킵니다. 이 회전이 전기를 발생시키게 됩니다.
구동 유체로써의 증기
증기는 배관에서 액체와 가스 흐름을 이동시키는 직접적인 "구동" 힘으로 사용될 수도 있습니다. 스팀 제트 이젝터는 증류 타워 같은 공정 장비에서 진공압력을 만들어 프로세스 가스를 분리하고 정제하기 위해 사용됩니다. 또한 진공 터빈에서 원하는 진공 압력을 유지하기 위해 Surface Condenser(표면 응축기)에서 에어를 연속적으로 제거하는데 사용됩니다.
Surface Condenser(표면 응축기용) 이젝터
고압 구동 증기는 입구 노즐을 통해 이젝터로 들어가고 나서 확산됩니다. 이는 Surface Condenser(표면 응축기)에서 에어를 끌어들여 저압 구역으로 만듭니다.
비슷한 종류의 어플리케이션인 리시버 탱크, 플래쉬 벳셀 또는 스톨 조건이 발생하는 증기 장치의 응축수를 압송하기 위한 구동용 증기로 사용 됩니다.
분무(Atomization)용 증기
Steam Atomization은 증기가 기계적으로 유체를 분리하는데 사용되는 공정입니다. 예를 들어 일부 버너에서는 연소 효율을 극대화하고 탄화수소 (그을음)의 생성을 최소화하기 위해 스팀이 연료에 분사됩니다. 연료유를 사용하는 증기 보일러와 발전기는 이 방법을 사용하여 효율적인 연소를 위해 점성이 있는 기름을 더 작은 방울로 분해합니다. 플레어는 또한 일반적으로 배기 가스의 오염 물질을 줄이기 위해 Steam Atomization을 사용합니다.
플레어
플레어의 경우 증기는 보통 연소 전에 폐가스와 혼합됩니다.
세척용 증기
증기는 다양한 표면을 세척하기 위해 사용됩니다. 산업계에서한 가지 예로 수트 블로워로 증기를 사용하는 것입니다. 석유나 석탄을 연료로 사용하는 보일러는 용량, 효율성과 신뢰성을 유지하기 위해 노벽을 주기적으로 청소하고 대류 표면에서 연소된 침전물을 제거하기 위해 수트 블로워가 장착되어 있어야 합니다.
수트 블로워로 보일러 튜브 청소
수트 블로워 노즐에서 방출 된 증기가 건조되거나 침전된 재와 슬래그를 벗겨내면 호퍼로 떨어지거나 연소가스로 운반됩니다.
보습(Moisturization)용 증기
증기는 때때로 열을 공급하는 동시에 공정에 수분함량을 더하는데 사용됩니다. 예를 들어, 증기는 종이 생산에서 종이가 롤 위에서 고속으로 이동하여도 미세한 파손이나 찢어짐이 발생하지 않도록 하기 위하여 적정한 보습을 실시합니다. 또 다른 예는 펠릿 밀입니다. 알갱이 형태로 동물 사료를 생산하는 분쇄기는 컨디셔너 섹션에서 직접 분사된 증기를 사용하여 가열과 함께 추가적인 수분 함량을 제공합니다.
펠렛 밀 조절기
사료의 보습은 사료를 부드럽게하고 성분의 전분 함량을 부분적으로 젤라틴화시켜 보다 딱딱한 알약을 만듭니다.
가습(Humidification)용 증기
큰 규모의 많은 상업 및 산업 시설, 특히 추운 기후에서 실내 계절 난방의 주된 열원으로 저압의 포화 증기를 사용합니다. 보통 증기 가습기와 결합 된 HVAC 코일은 실내 쾌적성, 책과 기록물 보존, 그리고 감염 제어를 위해 사용되는 장비입니다. 스팀 코일에 의해 차가운 공기가 가열될 때, 공기중의 상대 습도가 떨어지기 때문에 건조 포화 증기를 공기 흐름의 하류에서 제어 분사를 추가하여 정상 습도로 조정해야 합니다.
에어 덕트의 증기 가습
건물의 다른 지역으로 에어가 분배되기 전에 에어 덕트 안에서 에어를 가습하는데 증기가 사용됩니다.
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