스팀 컴프레셔

스팀트랩이 응축수를 배출할 때, 응축수 회수 라인의 저압조건에서 액상인 응축수는 "재증발 증기"라 불리는 기상으로 되돌아 갑니다. 이 재증발 증기는 귀중한 열에너지입니다. 효율적으로 재사용이 가능하다면, 플랜트 전체의 에너지 효율 증대와 에너지 소비 개선효과를 크게 볼 수 있습니다. 재증발 증기는 사용처가 없어 때때로 대기로 방출되어 버려지게 되지만, 이 열 에너지를 활용하는 방법 2가지가 있습니다. 바로 '재증발 증기 회수'와 '증기 압축 기술'입니다.

플래시 탱크 또는 재증발 회수 시스템은 열 에너지를 회수하는 가장 일반적인 방법입니다. 플래시 탱크는 스팀트랩으로부터 배출된 응축수를 받아, 발생하는 재증발 증기를 재사용하기 위해 저압라인으로 흘려보냅니다.

그러나 재증발 증기 회수 시스템은 후단압에 따라 결과가 달라집니다. 스팀트랩이 계속해서 작동할 수 있도록 전단압과의 필요 차압을 유지하는데 상당한 주의를 요합니다. 플래시 탱크에서 회수되는 증기는 중/저압 증기를 필요로하는 타 시설에 사용 할 수 있습니다만, 회수된 재증발 증기의 압력이 타 장비에 재사용하는데 있어서 최소 온도와 압력에 미치지 못하는 경우가 있습니다. 이러한 경우에는 스팀 컴프레셔로 효과적인 해결책을 제시할 수 있습니다.

재증발 증기의 압력은 재사용하기에 너무 낮을 때가 있습니다.

증기 사용장비와 스팀트랩의 응축수 배출량의 관계조건을 고려하였음에도 불구하고 때론 재증발 증기의 최대압력과 재사용에 필요한 최저압력이 서로 맞지 않을 때가 있습니다. 예를들어, 만약 탱크에서 발생하는 재증발 증기의 압력이 최대 1barG이고, 활용가능 최저 압력이 2barG인 경우에, 공정에 사용하기에 충분한 압력이 아니기 때문에 대기로 방출할 수 밖에 없습니다. 만약 압력이 1barG가 아닌 2barG였다면, 버려지는 증기를 유용하게 사용할 수 있을 것입니다.

스팀의 승압

에어는 일반 에어 컴프레셔를 사용해 쉽게 승압할 수 있습니다. 그러나 증기에 사용하는 메카니컬 스팀 컴프레셔는 응축수 발생 때문에 일반적이지 않습니다. 게다가, 간단히 열을 가함으로써 승압하는 것은 불가능합니다. 왜냐하면 보일러와 같이 내용물이 닫힌계에 존재하지 않고서는 압력의 증가없이 과열증기가 되어 파이프를 따라 팽창만 하기 때문입니다. 그렇다면 어떻게 스팀의 압력을 증가시킬 수 있을까요?

저압증기와 고압증기의 흐름을 합치는 것이 한가지 방법이 될 수 있습니다. 두 기상의 흐름을 간단히 파이프로 연결하게 됩니다. 하지만 고압증기가 저압증기의 방향으로 역류하며 상류측에 설치된 스팀트랩에 영향을 주게 될 것입니다. 이러한 역류현상을 억제하기 위해서 이젝터를 사용합니다.

저압증기와 고압증기를 혼합시키기 위한 스팀 이젝터의 사용.

스팀 이젝터는 역류를 방지함과 동시에 상류 압력의 편차를 제어하며, 저압증기를 고압증기의 흐름으로 끌어들이기 위해 사용합니다. 스팀 이젝터는 고압(Motive)증기를 좁은 통로(Nozzle)로 보내어 증기를 가속시킵니다. 이때 압력에너지가 속도에너지로 변환합니다. 이 높은 속도 에너지는 흡입효과를 만들어내어 저압의 스팀이 Mixing Chamber로 끌어당겨져 고압(Motive)증기와 섞이게 됩니다. 혼합된 스팀의 증가한 질량은 유속을 낮추고 다시 한번 팽창과 확산을 진행하며 속도에너지는 다시 압력에너지로 전환됩니다.

이젝터 메커니즘

저압증기와 고압증기의 혼합

스팀 이젝터는 압력이 다른 두 기체를 열압축을 이용해 혼합하는데 사용하고, 결과물은 고압도 저압도 아닌 중간수준의 압력이 형성됩니다. 이것이 저압의 재증발 증기를 타 기기에 적용가능한 수준의 압력으로 만드는 방법입니다.