4-1. 흡수식냉동기의 세관작업에 대하여 설명하시오.
흡수식 냉동기는 물의 증발 잠열을 이용한 냉각 방식과 흡수제(주로 리튬 브로마이드 용액)의 물 흡수 특성을 활용하여 냉방을 수행하는 장치입니다. 증기, 온수 또는 가스 등의 열원을 사용하여 구동되며, 주요 구성 요소인 발생기(Generator), 응축기(Condenser), 증발기(Evaporator), 흡수기(Absorber)에는 열 교환을 위한 다수의 튜브(Tube)가 내장되어 있습니다.
세관작업의 필요성:
흡수식 냉동기의 열 교환기 튜브는 냉각수, 냉수 또는 가열원(증기/온수) 등 유체가 흐르면서 유체 내의 미네랄 성분, 스케일, 녹, 슬라임(미생물 덩어리), 침전물 등의 이물질이 튜브 표면에 침착되어 파울링(Fouling)을 유발합니다. 이러한 파울링은 다음과 같은 문제점을 발생시킵니다.
- 열전달 효율 저하: 튜브 표면의 이물질 층은 단열 효과를 일으켜 열 교환기에서의 효율적인 열 전달을 방해합니다.
- 냉방 능력 감소: 열 전달이 원활하지 않으면 필요한 만큼의 냉방 용량을 생산하지 못하게 됩니다.
- 에너지 효율 감소 및 연료비 증가: 동일한 냉방 능력을 얻기 위해 더 많은 열원(증기, 가스 등)을 소모하게 되어 에너지 효율이 떨어지고 운영 비용이 증가합니다.
- 장비 수명 단축 및 고장 유발: 파울링은 국부적인 온도 상승이나 부식을 유발하여 튜브 손상이나 누설로 이어질 수 있으며, 장비의 전반적인 수명을 단축시킵니다.
- 운전 상태 불안정: 정상적인 열 교환이 이루어지지 않아 운전 압력이나 온도가 비정상적으로 상승하는 등 운전 상태가 불안정해질 수 있습니다.
따라서 흡수식 냉동기의 성능을 유지하고 장비 수명을 연장하며 에너지 효율을 높이기 위해서는 정기적인 세관작업(Tube Cleaning)을 통해 튜브 표면의 파울링을 제거하는 것이 필수적입니다.
세관작업 대상 부위:
주로 물이 흐르는 열 교환기 튜브의 내/외부 표면이 세관 작업 대상이 됩니다.
- 증발기 (Evaporator): 냉수 튜브 내부 (냉수가 흐름)
- 응축기 (Condenser): 냉각수 튜브 외부 (냉각수가 흐름)
- 흡수기 (Absorber): 냉각수 튜브 외부 (냉각수가 흐름)
- 발생기 (Generator):
- 직접 가열식: 연소 가스가 지나는 연관 내부 (그을음 등 제거)
- 증기/온수 가열식: 증기 또는 온수가 지나는 튜브 내부 (스케일 등 제거, 발생기 자체의 특수성으로 인해 외부 세관은 드물고, 내부 세관은 필요 시 수행)
세관작업 방법:
세관 작업은 주로 물리적인 방법과 화학적인 방법을 조합하여 사용합니다.
- 기계적 세관 (Mechanical Cleaning):
- 브러싱 (Brushing): 튜브 내부를 튜브 크기에 맞는 브러시를 사용하여 물리적으로 문질러 스케일이나 슬라임 등을 제거합니다. 물 또는 압축 공기를 이용해 브러시를 이동시키거나, 전동 또는 공압 구동 장치를 사용합니다.
- 워터젯 (Water Jetting): 고압의 물을 분사하여 튜브 내부의 강력한 이물질을 제거하는 방법입니다.
- 튜브 클리너 (Tube Cleaner): 스케일 등을 긁어내는 날이 달린 기구를 튜브 내부에 통과시켜 제거하는 방법입니다.
- 화학적 세관 (Chemical Cleaning):
- 튜브 재질과 스케일 성분에 맞는 화학 약품(산성 세관제, 알칼리성 세관제, 스케일 제거제, 슬라임 제거제 등)을 물에 희석하여 해당 열 교환기의 물 순환 계통에 투입하여 일정 시간 순환시켜 스케일 등을 용해하거나 불립니다.
- 화학 약품 사용 후에는 반드시 충분한 양의 물로 플러싱(Flushing)하여 약품 잔류물을 제거하고, 필요한 경우 중화 작업을 수행해야 합니다.
- 약품 취급 시 안전 수칙을 철저히 준수해야 하며, 폐수 처리에도 유의해야 합니다.
일반적인 세관작업 절차:
- 준비 단계:
- 흡수식 냉동기 운전을 정지하고 전원 및 열원(증기, 가스 등) 공급을 차단 및 잠금 조치합니다.
- 세관할 열 교환기(증발기, 응축기, 흡수기 등)의 냉각수 및 냉수(증발기의 경우) 계통을 격리시키고 물을 완전히 배수합니다.
- 해당 열 교환기의 수실 커버(Water Box Cover)를 개방합니다.
- 튜브 내부의 오염 상태를 육안으로 확인하고 세관 방법을 결정합니다.
- 세관 실시:
- 선택된 방법(기계적 또는 화학적)으로 튜브 내부 또는 외부를 세관합니다. 기계적 세관 시에는 튜브 손상에 주의해야 합니다.
- 후처리 단계:
- 세관 작업 후 튜브 내부 및 수실을 충분한 물로 플러싱하여 제거된 이물질과 세관 약품 잔류물을 깨끗이 씻어냅니다.
- 세관 상태를 확인하고 미흡한 부분은 재작업합니다.
- 화학적 세관 시에는 중화 작업을 수행하고 발생한 폐수를 적법하게 처리합니다.
- 개방했던 수실 커버의 패킹(가스켓)을 교체하고 커버를 다시 조립합니다.
- 배관 내 물을 채우고 에어 벤트(Air Vent)를 통해 공기를 완전히 배출합니다.
- 냉동기 운전을 재개하고, 세관 작업 전후의 운전 상태(압력, 온도, 능력 등)를 비교하여 성능 개선 효과를 확인합니다.
세관작업의 기대 효과:
정기적인 세관작업은 흡수식 냉동기의 고유 성능을 회복시키고 유지하는 데 필수적이며, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있습니다.
- 정상적인 냉방 능력 확보
- 에너지 소비량 감소 및 운영 비용 절감
- 장비 효율 및 수명 연장
- 고장 예방 및 안정적인 운전 유지
흡수식 냉동기의 세관 주기는 운전 시간, 사용 환경(냉각수 수질 등), 장비의 종류 등에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 냉각수 계통은 연 1회 이상, 냉수 계통은 필요에 따라 또는 수년 주기로 수행하는 것이 권장됩니다.