1. 탈기기 소개
1) 기 능
대형발전소 뿐만 아니라 산업용 열병합 발전소 및 산업 PLANT의 보일러 급수 계통에 설치되어
급수에 용존되어 있는 비 응축성 기체를 제거하면서 급수를 가열 시키는 역할을 동시에 수행하는 일종의
직접 접촉식 열교환기이다.
2) 구 성
가) 탈기기
탈기기 내부에서 비응축성 기체를 제거할 수 있는 분위기를 제공할 수 있도록 SPRAY VALVE와 TRAY로
구성되어 있으며, 탈기기 내부로 유입된 CONDENSATE는 SPRAY VALVE를 통해 HOLLOW CONE 형태로
분사되고 TURBINE에서 추기된 증기가 1차적으로 CONDENSATE의 온도를 포화온도 가까이 상승시키면서
탈기 작업을 수행한다.
또한 분사된 CONDENSATE는 TRAY층을 ZIG-ZAG로 통과하면서 충분한 탈기를 이루게 되며 운전 압력의
포화온도까지 온도를 증가시킨다.
나) 저장용기
탈기기 완료된 급수를 저장하여 전체급수 계통의 안정적 운전을 위한 역할을 수행한다.
2. 탈기 작용의 원리
1) Henry’s Law(용해도 법칙)에 따라, 용존 가스의 분압을 낮춤으로서 용해될 수 있는 가스의
양을 줄일 수 있게 된다.
2) STEAM을 공급하여 상대적으로 용존 GAS의 분압을 떨어뜨린다.
3) 온도변화는 GAS 제거에 다른 방법으로 도움을 준다. 왜냐하면 대부분의 GAS의 용해도는 온도에
반비례하여 온도가 증가하면 용해도는 떨어지고 용액(WATER)으로부터 쉽게 이탈된다.
4) 또한 온도가 상승하면 용매의 점성이(Viscosity) 감소하기 때문에 물 분자의 접촉면 사이의 전단 응력이 작아진다. 이러한 현상은 Tray에 의한 교반을 통해, Surface Area에 증기와 물의 접촉을 증가 시키면 시킬수록 계가 평형 상태에 도달하는 시간은 단축된다.
3. 탈기기의 종류
현재 전세계적으로 널리 쓰이고 있는 탈기기는 모두 탈기용 가열기와 저장 탱크의 2 부분으로 구성되어 있으며 탈기기의 종류도 탈기용 가열기의 형태에 따라 아래와 같이 분류된다.
1) 수직형 탈기기 : 수직 원통형 탈기용 가열기가 저장 탱크 위에 설치되어 있다. 보통 보일러 급수 용량이 시간당 100톤 이하에서 사용된다.
2) 수평형 탈기기 : 수평 원통형 탈기용 가열기가 저장 탱크 위에 설치되어 있다.보통 보일러 급수 용량이 시간당 100톤 이상에서 사용된다.
4. 탈기기의 구조
탈기기는 탈기용 가열기와 저장 탱크의 2 부분으로 구성되어 있다.
첫째단은 탈기기 내로 들어오는 용수의 입구와 균일한 분사 막을 형성시키는
분사 밸브 및 가열 스팀으로 가득찬 응축부로써 구성된다.
분사 밸브를 통해 탈기기 내로 들어온 용수는 주위에 가득차 있는 스팀 속으로 균일하게 분사되며 이때 용수와 스팀의 직접 접촉에 따라 곧 스팀의 잠열이 용수로 전달되게 된다.
용수의 온도는 스팀의 포화 온도의 약 2℉ 이내로 상승하게 된다.
따라서 거의 대부분의 용존 기체들이 이곳에서 분리된 기체들과 함께 대기로 방출된다.
둘째단은 용수와 스팀의 접촉 시간 및 면적을 크게 해주는 트레이 및 이들 트레이를 쌓을 수 있도록 해주는 트레이 벽판으로 구성된다.
첫째단에서 이미 가열되었고 거의 탈기된 상태의 용수는 트레이를 거치면서 지그재그식
운행을 하게 된다. 그리고 가열 스팀과 접촉하면서 나머지 용존 기체들을 제거한다.
이때 스팀은 약간만이 응축되며 대부분의 스팀은 탈기된 기체들을 이끌고 첫째 단의 응축부로 올라가게 된다. 이곳에서 스팀은 응축된다.
수직형 탈기기 & 수평형 저장탱크
- 중,소용량에 적합 (220 ton/hr 미만)
수평형 탈기기 & 수평형 저장탱크
- 대용량에 적합 (220 ton/hr 이상)
탈기기의 원리
탈기는 크게 세가지 과학적 원리에서 기초합니다.
첫째는 헨리의 법칙으로 기체의 용해도는 용매와 평형을 이루고 있는 기체의 분압에 비례한다는 것과
둘째는 돌턴의 분압법칙으로 두가지 이상의 서로 다른 기체를 하나의 용기속에 혼합시킬 경우 혼합기체의 압력은 각 성분기체 압력의 합과 같다는 것입니다
마지막은 가스용해도와 온도 사이의 관계입니다. 간략히 설명하면, 용액의 가스용해도는 온도가 상승하고 포화온도에 가까워짐에 따라 감소하게 됩니다.
탈기기는 이러한 두가지 원리를 적용하여 탈기된 (용존 산소,이산화탄소 및 기타 비응축성 가스를 제거) 물을 보일러에 공급하게 됩니다.
탈기기내의 급수는 스프레이 노즐(Spray nozzle)을 통해 분사되어 기기내의 가열 증기에 의해 빠르게 포화온도까지 가열됩니다. 얇은막 형태로 분사된 물은 증기와 접촉하는 표면적을 증가시켜 급속한 산소제거 및 가스농도를 낮춰줍니다. 이러한 공정으로 모든 용존가스를 줄이거나 제거하게 되며, 방출된 가스는 벤트 노즐을 통해 배출됩니다.
이런 시스템은 용존산소농도를 0.005 cc/liter (7 ppb) 미만으로 감소시키고 이산화탄소를 완전 제거합니다.
화력 발전소는 열에너지가 전력으로 변환되는 발전소입니다.
터빈은 증기 구동 식입니다. 물은 가열되고 증기가 되어 발전기를 구동하는 증기 터빈을 돌립니다. 터빈을 통과한 증기는 복수기에서 응축되고 가열된 곳으로 가서 재사용 됩니다. 화력 발전소 설계의 가장 큰 차이점은 핵 에너지와 태양열 에너지 또한 사용 되기는 하지만 다른 열원 즉 화석 연료가 가장 중요한 열원이기 때문입니다.
또한 특정 화력 발전소는 지역 난방이나 물의 담수화 및 전력 생산과 같은 산업 목적의 열에너지를 생산하도록 설계되었습니다.