⚠️보일러 효율 저하의 주범: 기수분리기 문제, 완벽 해결 가이드!⚙️

⚠️보일러 효율 저하의 주범: 기수분리기 문제, 완벽 해결 가이드!⚙️

 

목차

1. 기수분리기란 무엇이며, 왜 중요한가요?
2. 기수분리기 문제의 주요 원인과 증상
   • 주요 원인 분석
   • 대표적인 문제 증상
3. 기수분리기 문제 해결을 위한 구체적인 방법
   • 수위 조절 및 관리의 중요성
   • 보일러수의 수질 관리
   • 효율적인 블로우다운(Blowdown) 실시
   • 분리 성능 향상을 위한 설비 개선
4. 지속적인 관리와 예방책: 장기적인 효율 유지

---

기수분리기란 무엇이며, 왜 중요한가요?

보일러 기수분리기(Steam Separator)는 보일러에서 발생한 증기 속에 섞여 있는 물방울(습분)을 제거하여 순수한 건증기(Dry Steam)를 얻기 위한 핵심 장치입니다. 보일러에서 물이 끓어 증기가 될 때, 증기 내부에는 미세한 물방울들이 필연적으로 함께 발생합니다. 이 습분은 증기를 사용하는 설비나 공정으로 이동할 경우 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, 터빈 날개에 부식을 유발하거나, 열교환기 표면에 물이 응축되어 열전달 효율을 저하시키고, 증기 파이프라인에 워터 해머(Water Hammer) 현상을 발생시켜 설비 손상을 초래할 수 있습니다. 따라서 기수분리기는 보일러 시스템의 효율성, 안전성, 그리고 후속 설비의 수명을 보장하는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 기수분리기가 제대로 작동하지 않으면 습증기가 발생하여 보일러 전체의 효율이 급격히 떨어지게 됩니다.

---

기수분리기 문제의 주요 원인과 증상

주요 원인 분석

기수분리기 문제가 발생하는 주된 원인은 보일러의 운전 조건과 수질 관리에 있습니다. 가장 흔한 원인으로는 과부하 운전과 부적절한 수위 관리가 있습니다. 보일러가 설계 용량을 초과하여 증기를 발생시키려고 할 때, 증기 속도는 빨라지고 기수분리기가 습분을 효과적으로 제거할 시간이 부족해집니다. 또한, 보일러 수위가 너무 높으면 증기 드럼 내부의 수면적이 좁아져 물방울이 증기와 함께 끌려 올라가는 프라이밍(Priming) 현상이 발생하기 쉽습니다.

또 다른 중요한 원인은 보일러수의 수질 문제입니다. 보일러수에 포함된 고형물이나 용해된 염류의 농도가 너무 높으면, 수면에서 거품이 과도하게 발생하는 포밍(Foaming) 현상이 일어납니다. 이 거품층이 기수분리기를 통과하면서 제대로 분리되지 않고 습분 함량이 높은 증기가 배출되게 됩니다. 특히, 유지나 기름 성분과 같은 유기물이 보일러수에 유입될 경우 포밍을 더욱 악화시킬 수 있습니다.

대표적인 문제 증상

기수분리기에 문제가 발생했다는 대표적인 증상은 증기의 건도 저하(High Moisture Content)입니다. 이를 확인하는 방법은 다음과 같습니다. 첫째, 증기 사용처(예: 스팀 트랩, 열교환기)에서 잦은 워터 해머 소리가 들리거나 비정상적인 진동이 발생합니다. 이는 습증기에 포함된 물이 배관 내에서 급격히 응축되면서 충격을 주기 때문입니다. 둘째, 열교환기의 열전달 효율이 감소하고 공정 온도가 목표치에 도달하지 못하거나 유지되지 않는 경우가 생깁니다. 습분이 열교환기 표면에 응축되어 열전달을 방해하기 때문입니다. 셋째, 증기를 사용하는 터빈과 같은 장비에서 부식이나 침식이 비정상적으로 빠르게 진행될 수 있습니다. 넷째, 증기 배관이나 밸브 등에서 응축수가 과도하게 발생하는 것을 육안으로 확인할 수도 있습니다.

---

기수분리기 문제 해결을 위한 구체적인 방법

기수분리기 문제를 해결하고 건증기 생산을 최적화하기 위해서는 운전 조건 개선, 수질 관리 강화, 그리고 설비적 개선이 동시에 이루어져야 합니다.

수위 조절 및 관리의 중요성

가장 즉각적인 해결책은 보일러 운전 수위를 적정하게 유지하는 것입니다. 보일러 제작사가 제시하는 정상 운전 수위(Normal Water Level)를 벗어나지 않도록 세심하게 관리해야 합니다. 수위가 과도하게 높으면 프라이밍이 발생하고, 수위가 너무 낮으면 증기 발생량이 급변하며 기수분리기에 부담을 줄 수 있습니다. 자동 수위 조절 시스템(Automatic Water Level Control System)의 감도와 작동 정확도를 주기적으로 점검하고, 필요한 경우 조절 밸브의 교체 또는 센서의 청소를 통해 반응성을 높여야 합니다. 특히 급격한 부하 변동 시 수위 변동 폭을 최소화하기 위해 노력해야 합니다.

보일러수의 수질 관리

기수분리기 성능에 가장 큰 영향을 미치는 요소 중 하나가 수질입니다. 총 용존 고형물(TDS) 농도와 알칼리도를 지정된 범위 내로 유지하는 것이 필수적입니다. TDS 농도가 높으면 포밍 현상이 심화되므로, 수질 분석을 통해 농도를 정기적으로 확인해야 합니다. 포밍을 유발하는 유지류나 기타 유기물질이 응축수 회수 라인 등을 통해 보일러로 유입되지 않도록 원인을 찾아 차단해야 합니다. 필요한 경우 소포제(Antifoaming Agent)와 같은 수처리 약품을 투입하여 거품 생성을 억제할 수 있습니다. 또한, 보일러에 공급되는 급수(Feedwater)의 전처리 시설(예: 연수기, 탈기기)이 제대로 작동하는지 점검하여 급수 자체의 품질을 높이는 것이 근본적인 해결책입니다.

효율적인 블로우다운(Blowdown) 실시

보일러수 내의 불순물 농도를 낮추기 위한 가장 효과적인 방법은 블로우다운(Blowdown, 물빼기)을 적절하게 실시하는 것입니다. 블로우다운은 크게 연속 블로우다운(Continuous Blowdown)과 간헐 블로우다운(Intermittent Blowdown)으로 나뉩니다. 연속 블로우다운을 통해 표면 장력이 높은 포밍 유발 물질이 포함된 수면 근처의 물을 지속적으로 배출하고, 간헐 블로우다운을 통해 보일러 바닥에 침전된 슬러지를 주기적으로 제거해야 합니다. TDS 측정기를 활용하여 보일러수의 농도를 실시간으로 모니터링하고, 농도가 설정치를 초과하지 않도록 블로우다운 밸브를 제어하는 자동화 시스템을 구축하면 기수분리기 문제 발생을 현저히 줄일 수 있습니다.

분리 성능 향상을 위한 설비 개선

기존 기수분리기의 성능이 운전 조건에 비해 부족하다고 판단될 경우, 설비 자체의 개선을 고려해야 합니다. 일반적으로 보일러 드럼 내 기수분리기는 사이클론형(Cyclone), 베인형(Baffle), 또는 이들을 조합한 형태로 구성됩니다. 습분 제거 성능이 떨어지는 구형 보일러의 경우, 더 효율적인 증기 분리 메커니즘을 가진 신형 분리기 엘리먼트로 교체하거나, 증기 드럼의 압력을 미세하게 조정하여 증기 속도를 분리 효율이 극대화되는 범위로 유지하는 방안을 검토해야 합니다. 또한, 증기 드럼 내에 스크린(Screen)이나 매시(Mesh) 패드와 같은 추가적인 분리 장치를 설치하여 미세한 물방울까지 포집할 수 있도록 설계를 보완하는 것도 좋은 방법입니다.

---

지속적인 관리와 예방책: 장기적인 효율 유지

기수분리기 문제는 단발성 해결보다는 지속적인 감시와 예방을 통해 관리해야 합니다. 정기적인 보일러 내부 검사를 통해 기수분리기 엘리먼트에 스케일이나 슬러지가 침착되지는 않았는지 확인하고, 필요 시 화학 세정 또는 물리적 청소를 실시해야 합니다. 운전 일지에 증기 압력, 온도, 수위, TDS 농도 등을 기록하여 비정상적인 변화를 조기에 감지할 수 있도록 하는 것도 중요합니다. 무엇보다, 보일러 기술자 및 운전원을 대상으로 수질 관리와 기수분리기 작동 원리에 대한 정기적인 교육을 실시하여 문제 발생 시 신속하게 대처할 수 있는 능력을 키우는 것이 장기적인 효율 유지의 핵심입니다. 효율적인 기수분리기 관리는 보일러 시스템의 안정적인 운영과 에너지 비용 절감으로 이어지는 가장 중요한 지름길임을 명심해야 합니다.