보일러 급수 수처리, 보일러 및 스팀시스템 부속설비

증기가 발생하면 보일러 내의 물이 증발되어 수위가 떨어지므로 급수를 펌핑하여 보일러에 보충하여야 합니다. 증기는 증기시스템의 여러 종류의 증기사용공정을 통과하면서 열을 빼앗기면 뜨거운 열수 즉, 응축수로 변하게 됩니다.

공정 자체에서 오염이 발생되지 않는 한, 이 응축수는 보일러 급수로 사용하기에 이상적인 양질의 열수가 됩니다.

그러므로 가능한 한 많은 응축수를 회수하여 재사용하는 것이 경제적입니다. 모든 응축수를 100% 회수하는 것은 거의 불가능합니다. 더구나 가습이 필요한 공정에서는 증기가 직접 분사되어 응축수로 회수되지 않으며, 또한 통상적으로 보일러 자체에서도 블로우 다운 같은 손실이 있게 됩니다. 그러므로 급수탱크의 정상수위를 유지하기 위해 보충수가 시스템으로 유입되어야 하고, 보충수는 화학적으로 처리된 물입니다.

급수에 적용할 필요가 있는 화학적 처리방법은 다음과 같은 많은 요인에 따라 다릅니다.

o 보충수가 원래 가지고 있는 불순물과 경도, 응축수 회수량, pH, TDS 농도 및 경도, 보일러 설계 및 운전조건, 화학적 처리방법과 수처리 시스템 구성은 수처리 전문가와 협의하여 결정해야 할 문제입니다.

 

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보일러수 외처리 방법(동체 외부)

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보일러 급수의 외처리 방법은 크게 다음과 같이 3가지로 구분할 수 있습니다.

­ ① 석회/석회 및 소다 연화법

­ ② 이온교환법 :

a - 염기 교환 연화법(Base exchange),

b – 탈알카리법(Dealkalization),

c – 탈염법(Demineralisation) ­

➂ 역 삼투압법(Reverse Osmosis)

 

 

ㅁ 석회/석회 및 소다 연화법

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수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 중탄산칼슘(Ca(HCO₃)₂) 또는 중탄산마그네슘(Mg(HCO₃)₂)과 반응하여 슬러지로 형성하여 제거하는 방법입니다. 이것은 알카리 경도(일시 경도)를 감소시킵니다. 석회 및 소다(소다회) 연화법은 화학반응에 의해 비알카리 경도(영구 경도)를 감소시킵니다.

 

 

ㅁ 역 삼투압법

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반 삼투막을 통해 깨끗한 물이 빠져 나오도록 압력을 가하고 남아있는 농축된 불순물은 폐수로 버리는 공정입니다.

 

 

ㅁ 이온교환법

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지금까지 가장 광범위하게 사용된 방법입니다. ­

a - 염기 교환 연화법(Base exchange) ­

b - 탈알카리법(Dealkalization) ­

c – 탈염법(Demineralisation)

 

o 이온교환법

이온교환수지는 0.5/1.0mm 직경의 구슬모양 수지로 구성된 비용해성 재질이고, 이들 구슬모양의 수지(비드)는 보통 유리섬유로 보강된 플라스틱 재질의 압력용기 안의 베드위에 조밀하게 채워지게 됩니다. 수지는 다공성이며 친수성이므로 즉, 물을 흡수합니다. 구슬모양의 수지 안에는 서로 반대되는 전하를 가지는 이온 그룹과 교환될 교환기 이온들이 결합되어 있어 교환기 이온은 수지와 접촉되는 물속에 용해된 염들로부터 동일한 전하를 띠고 있는 이온들과 교환됩니다.

 

o 염기교환 연화법(경수 연화법)

이것은 가장 기본적인 형태의 이온교환이며 또한 가장 광범위하게 사용됩니다. 처음에는 7~12% 소금용액(일반소금)을 수지층에 통과시킴으로써 수지층이 활성화되거나 전하를 띠게 되며, 나트륨 이온이 풍부한 상태로 있습니다. 그런 후에 연화할 물을 펌프에 의해 수지층으로 통과시키면 이온교환이 일어납니다. 칼슘과 마그네슘 이온은 수지에 부착되어 있는 나트륨 이온과 교체되고 수지 층을 통과한 물은 나트륨 염이 풍부한 상태로 나가게 됩니다.

나트륨 염은 매우 높은 농도와 온도의 용액에서 용해된 상태를 유지하고 있으며 보일러 내에서 유해한 스케일을 형성하지 않습니다.

나트륨형 이온교환 연화법에서는 총용존 고형물(TDS)이 감소되지 않으며 pH 변화도 없습니다. 이러한 수처리 방법은 유해한 스케일을 형성할 수 있는 잠재력을 가진 한 그룹의 염을 이온 교환하여 스케일을 형성하지 않는 덜 유해한 염으로 바꾸는 것입니다. TDS 농도에 변화가 없기 때문에 수지층의 나트륨 소모량을 전기전도율(TDS)와 전기전도율은 상호 관련이 있음)에 의해 측정할 수 없습니다. 그러므로 수지 재생은 운전 시간이나 체통과수량을 기준으로 실시됩니다. 

 

o 탈알카리법(Dealkalization)

염기교환 연화법의 단점은 TDS와 알카리도가 감소되지 않는다는 것입니다. 이것은 알카리도를 사전에 제거함으로써 보완될 수 있으며, 보통 탈알카리 장치를 이용하여 제거합니다.

여러 가지 종류의 탈알카리 장치가 있지만 대부분 흔히 사용하고 있는 시스템 3개의 단위장치 즉, 탈알카리 장치, 가스배출장치, 염기교환 연화장치(경수 연화장치)로 구성됩니다.

탈알카리 시스템은 일시경도를 제거합니다. 이 시스템은 일반적으로 보충수의 공급비율이 매우 높을때 설치하게 되며 때때로 “분류식” 연화법이라고 불립니다. 탈알카리 장치를 통과한 용액은 산성이고 부식을 일으키며, 영구경도가 보일러로 곧바로 유입될 수 있기 때문에 염기교환 연화장치 없이 탈알카리 장치 단독으로만은 거의 사용되지 않습니다.

 

o 전염 탈염법(순수제조)

이 공정은 모든 이온을 제거합니다. 원수가 양이온과 음이온 교환수지를 모두 통과하며 때때로 두 가지 이온교환수지를 하나의 용기에 채워 넣는 경우가 있고 이런 경우 “혼상식” 전염 탈염법이라고 합니다.

강산성 양이온 교환수지와 약염기성 음이온교환수지 그리고 가스배출장치로 구성하는 탈염법의 경우와 구분하여야 합니다. 탈염수는 실리카가 남아 있습니다.

이러한 수처리 공정은 실제로 모든 광물성 물질을 제거하여 용존 고형물이 거의 포함되지 않는 높은 수질의 처리수를 생산하게 되며, 이것은 발전소 같은 아주 높은 압력의 고압 보일러에 사용합니다.

원수에 부유성 고형물이 매우 많이 있을 경우에는 이온교환수지가 자주 막혀 운전비용을 크게 증가하게 합니다. 이러한 경우에는 침전이나 여과와 같은 원수에 대한 전처리가 필요합니다.

 

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