반응형
보일러에서 증기를 생산할 때, 정상적인 증기 외에 보일러 수(缶水)의 일부 또는 불순물이 증기와 함께 보일러 밖으로 빠져나가는 현상을 통틀어 이상 현상이라고 합니다. 이는 증기 품질을 저하시키고 후단 설비에 문제를 일으킬 수 있습니다. 그중 대표적인 용어들은 다음과 같습니다.
1) 캐리오버(Carry Over)
- 정의: 보일러 드럼 내의 보일러 수 또는 보일러 수에 포함된 용존성/부유성 고형물 등이 증기와 함께 보일러 밖으로 실려 나가는 현상을 통칭합니다. 프라이밍이나 포밍과 같은 특정 이상 현상의 결과로서 나타나는 일반적인 용어입니다. 즉, 프라이밍이나 포밍이 발생하면 캐리오버가 일어납니다.
- 발생 원인: 주로 프라이밍이나 포밍에 의해 발생하며, 이 외에도 보일러 수위가 너무 높거나, 증기 인출량이 과도하게 많아 증기 속도가 지나치게 빠를 때 증기 분리 장치의 성능 한계를 넘어 보일러 수가 증기와 함께 배출될 수 있습니다.
2) 프라이밍(Priming)
- 정의: 보일러 운전 중 급격한 부하 변동이나 압력 강하로 인해 보일러 드럼 내의 수면이 갑자기 크게 솟아오르면서 많은 양의 보일러 수가 증기와 함께 덩어리(Slug) 형태로 급격하게 배출되는 현상입니다. 캐리오버의 한 형태이며, 특히 돌발적이고 격렬한 물의 분출을 특징으로 합니다.
- 발생 원인:
- 급격한 증기 부하 증가: 사용처에서 갑자기 많은 양의 증기를 사용하면 보일러 압력이 급격히 떨어지고, 이에 따라 보일러 수의 일부가 순간적으로 증발(재증발 증기 또는 플래시 증기)하면서 수면이 요동치고 물 덩어리가 증기 토출구로 빨려 들어갑니다.
- 높은 보일러 수위: 보일러 드럼 내 증기 공간이 충분하지 않을 때, 수면 요동 시 물이 증기 토출구까지 쉽게 도달하게 됩니다.
- 급격한 압력 강하: 증기 밸브 급개방 등으로 보일러 압력이 갑자기 떨어질 때 발생합니다.
- 보일러 수의 급격한 순환: 보일러 내부 수 순환이 비정상적으로 빠를 때 수면이 불안정해집니다.
3) 포밍(Foaming)
- 정의: 보일러 수면에 안정된 거품(Foam)이 형성되어 쉽게 꺼지지 않고 쌓이는 현상입니다. 이 거품층이 두꺼워지면 증기와 물의 분리를 방해하고, 거품 속에 갇힌 미세한 물방울들이 증기와 함께 보일러 밖으로 빠져나가게 됩니다. 캐리오버의 주요 원인 중 하나입니다.
- 발생 원인: 주로 보일러 급수 및 보일러 수의 수질 불량과 관련이 깊습니다.
- 높은 용존 고형물 농도: 보일러 수 중에 염류(NaCl, Na₂SO₄ 등)나 알칼리분(NaOH, Na₂CO₃ 등)의 농도가 높으면 물의 표면 장력이 증가하여 거품이 잘 형성되고 안정화됩니다.
- 높은 부유 고형물 농도: 보일러 수 중에 슬러지나 침전물과 같은 부유 물질이 많으면 거품 형성을 촉진하고 거품을 안정화시키는 핵 역할을 합니다.
- 유기물 함유: 기름 성분(Oil)이나 특정 화학 물질 등의 유기물이 보일러 수에 포함되면 거품 형성을 매우 쉽게 만듭니다. (보일러에서 가장 흔하고 심각한 포밍 원인 중 하나입니다.)
- 높은 알칼리도: 보일러 수의 pH가 너무 높아 알칼리도가 높을 때 포밍 발생 가능성이 커집니다.
- 높은 보일러 수위: 수면이 높으면 거품층이 형성될 수 있는 공간이 줄어들어 포밍이 더 쉽게 캐리오버로 이어집니다.
- 과도한 증기 부하: 증기 발생량이 많아 수면에서의 증기 속도가 빠르면 거품 형성을 물리적으로 촉진할 수 있습니다.
세 현상 간의 관계:
- 포밍은 보일러 수면에 거품이 쌓이는 현상이며, 이 거품으로 인해 보일러 수의 미세 입자가 증기와 함께 실려 나가는 캐리오버를 유발합니다.
- 프라이밍은 수면이 갑자기 솟아올라 물 덩어리가 증기와 함께 배출되는 현상이며, 이 또한 캐리오버의 한 형태입니다.
- 결론적으로, 캐리오버는 프라이밍이나 포밍 등에 의해 보일러 수가 증기와 함께 배출되는 결과 또는 일반적인 현상을 의미합니다. 프라이밍은 돌발적인 물의 분출, 포밍은 지속적인 거품 발생이 특징입니다.
이러한 이상 현상은 증기 품질 저하(증기 내 불순물 함유), 과열기 및 증기 터빈 손상, 제어 밸브 막힘, 열교환 효율 저하 등을 야기하므로, 적절한 보일러 수질 관리, 운전 부하 조절, 그리고 보일러 내부 증기 분리 장치 관리가 매우 중요합니다.
반응형