응축수의 회수와 응축수 회수펌프
응축수의 회수를 위해서는 응축수를 회수 할 수 있는 압력이 필요합니다. (일반적으로 응축수 회수 탱크 또는 회수라인) 스팀트랩의 1차측 압력이 배압보다 높은 경우에는 자압 을 이용한 회수가 가능 하지만, 많은 경우에 있어서 펌프를 필요로 하게 됩니다.
스팀트랩의 1차측 압력을 이용한 회수
스팀트랩의 1차측압력과 배압의 차(차압)가 항상 유지되는 곳 이라고 한다면 자압을 이용한 회수가 가능 합니다. 이 방법은 가장 비용이 적게 들며 간단한 방법 입니다. 특별한 기기가 필요한 것이 아니기 때문에 일반적으로 널리 사용되고 있습니다.
자압을 이용한 응축수 회수방법의 배관설계는 크게 2가지 방식이 있습니다.
- 자연유하 회수배관
- 차압을 확보한 상태에서의 입상배관 회수배관
자연유하 회수배관
자연유하를 이용한 방법으로 대기개방형 탱크 혹은 벳셀까지 응축수가 흘러 갈 수 있도록 배관을 구성해 주는 것과 스팀트랩만 있으면 구성이 가능합니다.
응축수 회수에 스팀트랩의 1차측 압력을 이용
차압을 확보한 상태에서의 입상배관 회수배관
입상배관의 수두압+배압을 넘는 압력이 스팀트랩의 1차측에 존재 하는 곳에서 가능하며, 주로 증기의 메인라인에서 발생하는 응축수들이 이에 해당합니다.
수직배관이나 수평배관이 길어 질수록 배압또한 커지게 됩니다. 차압을 유지하지 못하게 되면 스팀트랩은 작동을 하지 못하며, 이 러한 경우에는 펌프 혹은 펌핑트랩이 필요합니다.
펌프를 사용하여 배압을 극복
펌프를 사용한 시스템은 배압이 높은 곳에서도 스팀트랩의 1차측 압력을 신경쓰지 않아도 됩니다. 배압은 아래의 3가지 요소의 합으로 만들어 집니다.
- 스팀트랩, 펌프 또는 펌핑트랩의 후단 입상배관
- 유송배관에서의 압력손실
- 회수 배관 혹은 회수탱크(벳셀)의 내부 압력
응축수 회수 시스템에서 배압의 합은 보통 전양정(TDH)과 연관이 많습니다.
일반적으로 펌프가 필요한 경우 입니다. 펌프의 양정은 배압의 합보다 커야 응축수의 압송이 가능합니다.
- 높은 곳에 설치된 회수탱크에서 부터의 배압
- 응축수 회수 배관 거리에 따른 배관내의 압력손실
- 압력이 있는 탱크로 회수
- 응축수의 보일러에 직접 회수
전동원심펌프 또는 터빈 응축수 펌프
응축수를 회수하기 위해서는 응축수가 발생되는 곳에서 사용되는 곳으로 압송해야 하는데, 이 과정에서 압력이 필요하게 됩니다. 펌프를 이용하여 멀거나 높은 위치및 압력이 높은 곳에 응축수를 보내는 것이 가능합니다. 일반적으로 응축수는 먼저 응축수 회수 탱크로 모아 펌프를 이용하여 필요한 장소까지 보내게 됩니다.
전동 펌프를 사용할 때에는 2가지 주의점이 있습니다. NPSHA(허용 유입 수두)와 TDH(전양정)입니다. 펌프를 잘 사용하기 위해서는 수두와 양정을 잘 파악하여 TDP(합계 토출압력)을 선정할 필요가 있습니다. 고압의 펌프의 경우 보일러에 직접 회수를 하는 것이 가능한 경우도 있습니다.
그러나 펌프의 능력, 전기규격등의 설계뿐 아니라 한가지 더 주의해야할 부분이 있습니다. 그것은 케비테이션이라고 하는 문제가 발생할 수 있다는 것 입니다.
케비테이션
케비테이션은 펌프의 임펠러 부분에서 발생하는 기포가 원인입니다. 이것은 일반적으로 높은 RPM의 모터와 80°C를 넘는 온도의 고온수, 그리고 NPSHA(허용유효 유입수두)보다 낮은 NPSHR(유효 요구 유입수두)의 상황에서 자주 발생합니다. 케비테이션은 펌프의 수명에 악영향을 미칩니다.
펌프에서 발생하는 케비테이션을 방지하기 위해서는 NPSHA(허용유효 유입수두)를 확보해야 합니다. 한가지 방법으로 높은 위치에 응축수 회수 탱크를 두는 것 입니다. 필요 높이는 3~5미터 정도이며 물의 온도와 펌프의 NPSHR(유효 요구 유입수두)에 충족 해야합니다.(응축수 배출 개소의 배압으로 작용되므로 주의)
원심펌프를 이용한 응축수 회수
전기를 사용하지 않는 증기 또는 에어 구동의 응축수 회수 펌프
메카니컬 펌프는 전동 펌프가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 개발 되었습니다. 예를들어 케비테이션이 발생하는 장소라고 한다면 메카니컬 펌프의 사용으로 큰 효과를 볼 수 있습니다.
메카니컬 펌프는 임펠러가 없어 케비테이션이 발생하지 않습니다. 그리고 선정의 폭이 비교적 넓어 선정이 힘들지 않습니다. 또한 전기를 사용하지 않기 때문에 방폭지역 혹은 전원이 멀리 떨어진 지역에서도 사용이 가능합니다. 선정이 간편한 점과 위의 장점들로 최근 설치가 늘어나는 추세 입니다.
메카니컬 펌프를 이용한 응축수 회수
응축수 회수 전용 원심펌프의 사용
응축수 전용 회수 펌프는 케비테이션이 발생하지 않습니다. 펌프에 에젝터를 설치하여 임펠러 부분에서 발생하는 압력의 저하를 줄였기 때문입니다.
이 에젝터의 설치 구성으로 케비테이션의 발생 원인인 압력 저하를 해결해 NPSHA(허용유효 유입수두)를 1m까지 낮출수 있습니다. 요구되는 유입수두가 낮아지는 것은 전체적인 설치 비용이 적어지는 것과 배압으로 작용되는 높은 위치의 응축수 탱크가 필요 없어져 일반적인 급수 펌프와 비슷해 졌습니다.
고온 고압에서 사용이 가능한 에젝터가 부착형 원심펌프는 응축수를 보일러에 직접 급수하는것 또한 가능하게 되었습니다.
응축수 회수에 사용되는 응축수 전용 회수 펌프
| 응축수 회수란 | 응축수 회수: OPEN회수 vs CLOSED회수 |