캐리오버 방지대책

[그림자]

캐리오버 방지대책

캐리오버는 기수공발로도 불린다. 보일러수 중에 용해 또는 부유하고 있는 고형물이나 수적(水滴. 액적)이 보일러에서 발생한 증기에 혼입하여 보일러 밖으로 운반되어져 나오는 것을 말한다. 일반적으로 이 현상을 캐리오버라고 말한다. 증기의 사용장소에 악영향을 미치기 때문에 발생되지 않도록 주의를 기울여야 한다.
캐리오버는 기계적 캐리오버와 실리카만 운반되어 나오는 실리카의 선택적 캐리오버로 나뉘어진다. 캐리오버 현상의 개요에 대하여 설명한다.

1. 캐리오버의 종류

(1) 기계적 캐리오버

①프라이밍 증기유량이 급증했을 경우 기타 드럼 수면이 변동했을 때 보일러수가 액적의 상태에서 증기측으로 캐리오버 하는 현상을 말한다. 일반적으로 어느 정도 연속하여 발생한다. ② 포 밍 수면에 안정한 기포가 발생하고 더군다나 기포가 증가하여 드럼내 전체로 퍼지는 현상이다. 증기로 수분이 혼입하여 캐리오버 하는 것이다. 거품은 보일러수에 용해고형물 등이 과도하게 농축하였거나 유기물 등이 존재할 경우에 일어나기 쉽다.

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(2) 실리카의 선택적 캐리오버  

***보일러수 중에 들어있는 각종의 고형물 중에서 실리카는 선택적으로 증기중에 용해된 상태로 운

***반된다. 이 현상을 실리카의 선택적 캐리오버라고 한다. 실리카의 포화증기에 대한 용해도는 증

***기압력 및 보일러 수중의 실리카 농도가 높을수록 증가한다.

2. 캐리오버의 장해

캐리오버의 장해는 다음과 같은 것을 들 수 있다. (1) 증기의 순도를 저하시킨다. (2) 보일러수 전체가 현저하게 요동하여 수면계의 수위를 확인하기가 어려워진다. (3) 안전밸브가 오염된다거나 압력계의 연락구멍에 스케일이나 이물이 낀다거나 또는 수면계의 통기 구멍에보일러수가 들어온다거나 하여 이것들의 성능을 저해한다. (4) 증기과열기에 보일러수가 들어가고 증기온도나 과열도가 저하한다. 또한 과열기를 오염시켜 부식을     초래한다(캐리오버에 의한 과열기의 알칼리 부식을 <그림 1>에 나타낸다). (5) 자동제어관계의 검출단 (차압식 증기 유량계, 수위 조절기, 압력제한 및 조절기, 기타)의 개구부 및 연락배관의 폐쇄 또는 기능장해를 가져온다. (6) 증기와 함께 보일러수에서 나온 수분이 배관 내에 고이거나 워터해머를 일으켜 배관, 밸브, 이음, 증기기관 등에 손상을 주게된다. (7) 포밍이나 프라이밍이 급박하게 일어나면 보일러 내의 수위가 급속하게 저하하여 저수위사고를 일으키기도 한다. (8) 식품공장 또는 제품가공 공장처럼 직접 증기와 접촉하는 제품의 경우는 제품의 오염, 기타 냄새 등의 악영향을 일으킬 수도 있다. (9) 실리카는 고온, 고압이 될수록 증기 중으로의 용해도가 증대하여 터빈에 실리카 스케일로서 석출하고 터빈의 이상진동이나 효율저하를 초래한다.

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3. 캐리오버의 원인

(1) 운전관리에 의한 것
***① 증기부하의 과대, 급박한 증가
***② 고수위 운전(수면과 증기 취출구의 거리가 근접하고 수면이 좁게 된다).
***③ 증기역류방지밸브를 급하게 여는 경우

(2) 수질관리에 의한 것
***① 보일러수가 과도하게 농축된 것
***② 보일러수에 부유물, 유지, 불순물을 많이 포함하고 있는 것
***③ M알칼리도의 표준치가 전 증기잔유물에 대하여 높은 것
***④ 보일러수 중의 실리카 농도가 표준치보다 높은 것

(3) 기계구조에 의한 것
***기수분리기의 부조화

4. 캐리오버 방지대책

**캐리오버의 방지방법은 다음과 같다.
(1) 보일러 수위를 너무 높게하지 않는다.
(2) 보일러수의 농축을 방지하기 위해 적절한 브로다운을 행한다.
(3) 유지분이나 불순물이 많은 물을 사용하지 않는다.
(4) 무리한 연소를 하지 않는다.
(5) 증기밸브를 급격하게 열지 않는다.
(6) 심한 부하변동 발생요인을 제거한다.
(7) 기수분리기(스팀 세퍼레이터)를 이용한다.
(8) 응축수를 회수하여 사용할 경우에는 설비결함에 의해 이물이 혼입하기 때문에 특별히 주의한다.

5. 캐리오버

<사례 1>

**급격한 부하의 증대에 의한 보일러수의 캐리오버

(1) 설비의 개요
***① 보일러 형식:노통연관 보일러
***② 최고사용압력: 10㎏/㎠｛1MPa｝
**********상용압력:  5∼8㎏/㎠｛0.5∼0.8MPa｝  
***③ 최대증발량(환산):18T/H
***④ 급수:연화수(수동식)
***⑤ 운전상황: 급수량 13∼21t/h
 *****블로우량: 12∼40㎏/h

(2) 사고의 상황

① 발견의 경위:보일러의 블로우량이 적어졌음에도 불구하고 보일러수의 농도가 저하하고 있다는 것을 알게되어 원인의 **조사를 행했다. ② 조사결과:보일러의 부하변동이 크고 급수량이 보일러의 정격출력을 대폭적으로 상회했다.  또한, 보일러의 고수위경보**장치가 빈번하게 작동하였다.   보일러수의 수질과 드레인의 수질이 대체로 같은 값이 되었다.

(3) 원인

캐리오버의 주요 원인은 부하의 급격한 증대에 의해 압력저하를 초래하고 기수면이 급격히 상승하여 고수위가 되었기 때문이다.

(4) 대책

캐리오버는 다음과 같은 상태가 되었을 때 발생하기 때문에 이와 같은 상태가 되지 않도록 보일러를 운전하지 않으면 안*된다. ① 부하의 급격한 증대 부하의 급격한 증대가 일어나면 보일러의 압력은 급격하게 저하한다. 그 압력저하에 상당하는 양 만큼 보일러수의 비등***점이 낮아진다.  보일러수의 실제온도는 이 비등점보다도 높기 때문에 보일러수는 과열상태가 되며 평형상태보다도 여분**의 열에너지를 보유하게 된다. 이 여분의 열에너지는*보일러수의 기화에 사용되어지기 때문에 보일러수는 급격하게 증발**한다. 그 때 현저하게 다량의 기포를 발생하여 기수면은 급격하게 상승하고 캐리오버가 일어나게 된다. ② 저압력 보일러수가 증기가 되었을 때의 비용적의 증가비율은 저압인 경우가 고압인 경우보다도 크다.  때문에 캐리오버는 저압인* 경우에 있어서 현저하다. ③ 고수위 고수위인 경우는 증기실 부하가 높아지거나 캐리오버를 일으키기 쉽다.

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<사례 2>

***사진은 압력 10㎏/㎠인 보일러에 있어서 기수분리기의 보조화에 의해 보일러수 중의 전 증발 잔류물이 과열기관      에 부착하여 파열에 다다른 것을 보여주고 있다.
***(註) 증기실 부하:노통연관보일러 등의 구조에 있어서 기수분리성능을 나타내는 한가지 목적으로,
***L = W·V″/Vd
*******L.:증기부부하 ㎥/(㎡·h)
*******W.:증발량 ㎏/h
*******V″:증기의 비용적 ㎥/㎏
*******Vd:증기부의 용적 ㎥
   저압증기는 비용적이 크기 때문에 프라이밍을 일으키기 쉽다. 냉난방용 보일러의 기동시, 상용압력보다 낮은 압력    으로 송기를 개시했을 때 잘 프라이밍을 일으키는 것은 이것 때문이다.