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1) 냉각수 수질관리를 위한 블로우 다운(Blow Down) 방법
냉각탑 운전 중 냉각수는 증발되면서 용존 고형물(TDS), 부유 물질(SS), 미생물 등이 농축됩니다. 이러한 농축은 스케일 형성, 부식, 슬라임 발생 등 냉각탑 효율 저하 및 설비 손상의 원인이 됩니다. 블로우 다운(Blow Down)은 농축된 냉각수 일부를 외부로 배출하고, 새로운 보충수를 공급하여 냉각수 내의 오염 물질 농도를 적정 수준으로 유지하는 방법입니다.
블로우 다운 방법은 크게 수동 블로우 다운과 자동 블로우 다운으로 나눌 수 있습니다.
- 수동 블로우 다운: 운전자가 정기적으로 냉각수 수질(전기 전도도, pH 등)을 측정하여 설정값 이상으로 농축되었을 경우, 밸브를 수동으로 열어 일정량의 냉각수를 배출하고 새로운 보충수를 공급하는 방식입니다. 비교적 간단하지만, 수질 변화에 즉각적으로 대응하기 어렵고 운전자의 관리가 소홀해질 경우 문제가 발생할 수 있습니다. 블로우 다운 시점과 양은 경험이나 수질 분석 결과에 따라 결정됩니다.
- 자동 블로우 다운: 냉각수 전기 전도도 센서 등을 이용하여 실시간으로 수질을 측정하고, 설정된 전기 전도도 값에 도달하면 자동으로 블로우 다운 밸브를 열어 농축된 물을 배출하고 보충수를 공급하는 방식입니다. 수질 변화에 신속하게 대응할 수 있어 효율적인 수질 관리가 가능하며, 인력 소모를 줄일 수 있습니다. 자동 블로우 다운 시스템은 일반적으로 설정값을 조절할 수 있으며, 시간 또는 보충수량에 따라 간헐적으로 작동하도록 설정할 수도 있습니다.
효과적인 블로우 다운 관리를 위한 고려 사항:
- 목표 농축 배수 설정: 보충수 수질 분석을 바탕으로 냉각수 내 특정 성분의 허용 농도를 결정하고, 이를 기준으로 목표 농축 배수를 설정합니다.
- 수질 측정 및 기록: 정기적인 수질 측정(전기 전도도, pH, 경도 등)을 통해 블로우 다운 시점을 결정하고, 관련 데이터를 기록하여 관리합니다.
- 보충수 수질 관리: 보충수의 수질 또한 냉각수 관리에 중요한 영향을 미치므로, 보충수 처리 설비 운영 및 관리에 신경 써야 합니다.
- 약품 처리 병행: 스케일 방지제, 부식 방지제, 생물막 억제제 등 약품 처리를 병행하여 블로우 다운 빈도를 줄이고 효율적인 수질 관리를 도모합니다.
2) 비산방지 방법
냉각탑 운전 중 냉각수 일부가 미세한 물방울 형태로 공기 중으로 날아가는 현상을 비산(Drift)이라고 합니다. 비산은 다음과 같은 문제를 야기할 수 있으므로 적절한 방지 대책이 필요합니다.
- 물 손실: 냉각수 손실을 증가시켜 보충수 사용량을 늘리고 운전 비용을 상승시킵니다.
- 주변 환경 오염: 비산되는 물방울에 포함된 화학 물질이나 미생물이 주변 환경을 오염시키거나 설비 부식을 유발할 수 있습니다.
- 레지오넬라균 확산 위험: 냉각수 내에 존재하는 레지오넬라균이 비산되는 물방울을 통해 공기 중으로 확산되어 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있습니다.
효과적인 비산방지 방법은 다음과 같습니다.
- 드리프트 엘리미네이터(Drift Eliminator) 설치: 냉각탑 상부에 설치되는 특수 설계된 구조물로, 공기 흐름은 통과시키면서 물방울의 이동 방향을 바꾸어 냉각탑 내부로 다시 떨어지게 하는 장치입니다. 다양한 형태와 재질의 드리프트 엘리미네이터가 있으며, 설계 및 설치 시 냉각탑의 공기 속도 및 수량 등을 고려해야 합니다.
- 최적의 팬 속도 유지: 팬 속도가 너무 빠르면 공기 흐름이 강해져 비산량이 증가할 수 있습니다. 냉각 부하에 맞춰 적절한 팬 속도를 유지하는 것이 중요합니다.
- 살수 노즐 관리: 살수 노즐이 막히거나 손상되면 물 분사 형태가 불균일해져 비산량이 증가할 수 있습니다. 정기적인 점검 및 청소를 통해 노즐을 최적의 상태로 유지해야 합니다.
- 수위 조절: 냉각탑 수위가 너무 높으면 비산 가능성이 증가합니다. 적정 수위를 유지하도록 관리해야 합니다.
- 주변 환경 고려: 냉각탑 설치 위치를 선정할 때 주변 건물과의 거리, 풍향 등을 고려하여 비산으로 인한 영향을 최소화해야 합니다.
3) 부분부하 시 냉각탑 운전 방법
냉각탑의 냉각 부하가 설계 용량보다 낮아지는 부분부하 운전 시에는 에너지 효율을 높이고 안정적인 운전을 확보하기 위해 다음과 같은 방법을 적용할 수 있습니다.
- 팬 속도 제어: 냉각 부하 감소에 따라 냉각수 온도 유지를 위해 필요한 공기량이 줄어듭니다. 인버터 등을 이용하여 팬 속도를 낮추면 팬 소비 전력을 크게 절감할 수 있습니다. 냉각수 출구 온도 센서를 이용하여 팬 속도를 자동 제어하는 방식이 효율적입니다.
- 팬 정지: 여러 개의 팬이 설치된 냉각탑의 경우, 냉각 부하 감소에 따라 일부 팬을 정지시켜 운전할 수 있습니다. 팬 정지 순서는 각 팬의 운전 시간 균등화를 고려하여 결정하는 것이 좋습니다.
- 살수 펌프 제어: 냉각 부하 감소 시 순환수량을 줄여 살수 펌프의 소비 전력을 절감할 수 있습니다. 유량 조절 밸브나 인버터 제어를 통해 펌프 유량을 조절할 수 있습니다. 다만, 최소 살수 밀도를 유지하여 냉각 효율 저하를 방지해야 합니다.
- 바이패스 운전: 일부 냉각탑에는 바이패스 배관이 설치되어 있어, 냉각 부하가 매우 낮을 경우 냉각수를 냉각탑을 거치지 않고 직접 순환시키는 바이패스 운전을 통해 팬 및 펌프의 운전을 최소화할 수 있습니다.
- 셀 분할 운전: 다수의 셀로 구성된 냉각탑의 경우, 냉각 부하에 따라 필요한 셀만 운전하고 나머지 셀은 정지하여 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.
- 냉각수 온도 설정 최적화: 외기 온도 변화에 따라 냉각수 목표 온도를 조정하여 불필요한 과냉각을 방지하고 에너지 효율을 향상시킬 수 있습니다.
부분부하 운전 시 주의 사항:
- 냉각 효율 저하 방지: 과도한 팬 속도 감소나 펌프 유량 감소는 냉각 효율 저하를 유발할 수 있으므로, 필요한 냉각 성능을 확보하면서 에너지 절감을 추구해야 합니다.
- 동결 방지: 겨울철 부분부하 운전 시에는 냉각탑 내 물의 동결을 방지하기 위한 대책(히터 설치, 순환수량 확보 등)을 마련해야 합니다.
- 레지오넬라균 증식 방지: 낮은 유량 또는 정체된 물은 레지오넬라균 증식의 원인이 될 수 있으므로, 주기적인 순환 및 소독 관리가 필요합니다.
효율적인 냉각탑 운전 관리는 에너지 절감, 설비 수명 연장, 안전하고 쾌적한 환경 조성에 기여합니다. 따라서, 운전 상황에 맞는 적절한 관리 방법을 적용하는 것이 중요합니다.
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