[스크랩] 보일러 세관 관련 자료

1. 인간 과 물 인류가 탄생된 이래 지구에 있는 물의 총량 은 변하지 않았다. 측정 된바로는 지구상의 물은 모두 13억 5천만 ㎦ 정도가 된다, 그가운데 97.2% 는 바닷물로, 2.15% 는 양극 지방과 고산 지대의 얼음으로 존재해 있고 그 나머지인 0.65%만이 지하 5㎞ 깊리에서 지상 11㎞ 높이까지 퍼져있다. 인간이 이용할수 있는 민물의 양은 총량에 비한다면 너무나 적은 비율이다. 하천에 담긴 물이 0.0001%(12만 5.000㎦)에도 못미치고 지하에도 0.006%(800만㎦)밖에없다. 호수에 담겨 있는 민물까지 합치더라도 미미하기 짝이없다. 인간이 사용해서 소실되는 민물을 보충해 주는 것은 대기중의 물이다. 대기 중에는 약 1만 3천㎦의 물이 들어 있다. 그물이 한꺼번에 모두 쏟아져 내리는 경우에는 지구 전체표면에 25㎜의 비를 내리는 효과를 가져오게된다. 대기중의 물은 증발된지 12일 가량 되면 비나 눈이 되어 땅에 떨어지게 되고 새로 증발된 수분이 그 자리를 다시 메우게 된다. 땅에 떨어진 비나 눈의 대부분은 하천이나 호수로 흘러들고 6분의 1만 이 땅속으로 스며든다. 이러한 순환으로 얻어진 민물의 양이 지구 전체의 물총량에 비해선 엄청나게 적은 것이긴 하나 50억 이 넘는 지금의 세계인구가 4배로 늘어나는 미래에도 그이용에 모자람이 없을것이라는 게 전문가들의 진단이다. 문제는 물의 순환이 필요한 곳과 때에 이루어지지 못하고 있다는 데 있다. 2. 경수 와 연수 물의 종류는 두가지로 나뉘어서 경수와 연수로 분리 시킬 수 있다. 경수라고 하는 말의 기원은 여러 가지 설이 있으나 일설에는 콩을 삶을 때 쌘 물을 쓰면 콩이 굳어지는 물이라고 하고 또 명주실을 뽑을 때 실이 굳어지는 물이라고 하는 데서 나온 말이라 한다. 이것은 재미있는 말로서 경수는 물질을 굳게 하는 성분이 함유되어 있다는 것을 의미하는 것이다. 그 한 예로서 90 PPM 이상의 물로서 콩을 삶으면 너무 딱딱하게 삶아지고 900PPM의 경수로서는 아무리 삶아도 조금도 연하여지지않고 그대로이다. 이와 같은 작용을 하는 성분을 경도 성분이라고 하는데 보통 물에 함유되어 있는 성분 가운데 양적 으로 많은 것은 칼슘(Ca) 마그네슘(Mg) 그밖에 철분(Fe) 망간(Mn)알루미늄(Al) 구리(Cu)아연(Zn) 등이 물속에서 경도 성분으로 작용을 한다. 이와 같은 경도 성분을 과학적으로 정확히 정의하면 비누와 결합해서 물에 잘녹지 않는 고형 물을 만드는 성분이라고 하겠다. 이 경도 성분의 단위는 P.P.M. 으로 표시되는데 이것은 100만 분지1의 단위를 말하며 물1ℓ중에 함유된 선분의 ㎎(g의1/1000) 수를 말한다. 그 외의 경도를 도로 표현하는 방법도 있으나 독일경도, 영국경도, 등 여러 가지 경도 단위가 있어 혼잡할 뿐이 아니라 다른 성분의 량과 비교하기에 불편하므로 1950년부터 는 P.P.M. 단위로 통일되었다. 하천 물이나 호수에는 일반적으로 연수가 많다. 경수가 많은 유럽에는 하천 물이나 호수물도 60% 이상이 경수로서 수돗물의 수원도 연수는 20%밖에 없다고 한다. 그러나 하천 물이나 호수의 물을 쓰는 경우가 적고 대체적으로 많이 쓰이는 지하수는 경수이므로 안심할 수 없다. 우리들은 대개의 수돗물이라면 다 좋은 물인 것으로 알고 있다. 그러나 수도 물이란 경도가300P.P.M.까지 허용되고 있는 것이나 상수도라면 공업용수로 좋다고 생각한다면 큰오산이다. 경도 성분도 일시 경도 와 영구 경도로 구분되는데 경수가 공기와 접촉하거나 끓였을 때에 물이 흐려지는 경우와 그렇지 않은 경우가 있다. 이와 같이 끓임으로서 불용성의 침전이 형성되어 침전 시키거나 여과 하면 물의 경도가 그만큼 제거되어 경도가 낮게 되는 물이 있다. 이와 같이 하여 감소되는 경도를 일시 경도라고 한다. 이와 반대로 끓여도 침전이 되지않고 남아 있는 성질의 경도를 영구 경도라고한다. 이 일시경도와 영구 경도를 합친 것을 총경도(Total Hardness)라고한다. 그러므로 경도가 동일하여도 일시 경도가 많으면 물을 끓일 때 흐리기 쉽고 영구 경도가 많으면 물이 흐르는 일이 없고 고로 물을 끓였을 때에 그 흐리는 정도만으로 경도가 높은지 낮은지를 판단할 수 없다. 또한 경도를 표현할 때 총 경도라고 사용되는 것은 모든 경도 성분을 합하여 총칭되고 있다. 따라서 총경도= 일시경도＋영구경도 와같으며 대부분의 경도가 칼슘과 마그네슘으로 형성되어 있기 때문에 총경도=칼슘경도＋마그네슘 경도 라고도 표시되며, 수질 분석 때에도 표현 방법은 같다. 우리의 일상 생활에서 경수를 사용하면 여러 가지 장해가 일어난다. 그 중에서도 대표적인 것을 몇 가지만 열거해보면 다음과 같다. 1. 보일러나 파이프에 물때(스케일)가 생겨 열전도를 나쁘게 하거나 파이프의 막힘을 가져온다. 2. 염색 용수에서는 과도한 염료의 소비를 가져오며, 미색(엷은 색), 백색도 등에 장 해가 온다. 3. 한약을 끓일 때 재탕을 하여야 한다. 이것은 약제의 모든 성분을 녹이지 못하기 때문이다. 4. 두부 공장에서는 두부의 수율이 떨어진다. 5. 머리를 감거나 샤워할 때에 부드럽지 못하고 때가 생긴다. (불용성 염류) 6. 미역을 끓여도 갈잎 같이 딱딱하다. 7, 분유를 탈 때도 얼마간의 침전물(두부 비슷한 것)이 생긴다. 8. 흰색 옷을 세탁해도 오래 사용하면 노랗게 변색된다. 3.보일러에 대한 급수의 장해 (1) 보일러 의 부식 보일러의 부식 현상을 건식(乾蝕)과 습식(濕蝕) 의 두가지로 대별할 수가 있으나 이들은 모두 전기 화학 작용, 순화 작용, 생물 작용, 기계 작용, 등으로 이루어지나 이중에서도 화학적인 작용이 많으므로 주로 보일러 용수와 관련시켜 부식의 현상을 살펴보면 부식의 종류는 전면 부식과 국부 부식으로 나눌 수 있는데 전면 부식은 보일러 내부전반적으로 일어나는 현상으로 부식 현상이 원만히 진행되므로 이것으로 인한 피해는 미연에 관찰하기 용이하나 국부 부식은 어느 부분에서 부식현상이 이루어지며 그부식 현상은 속도가 매우 빨라지므로 대단히 위험한 현상을 초래할 수 가 있다. 재질 표면의 성분이 균일 하지 못하거나 보일러 제작 때 재질이 팽창하거나 수축된 부분에서 부식 현상이 흔히 일어난다. 특히 보일러에 있어서 부식 현상이 잘 나타나는 부분은, 1. 보일러 물이 잘 순환되는 부분 2. 침전물의 유적이 심한부분 3. 과열되기 쉬운부분 4. 소제하기에 곤란한 부분 5. 수면선 부분 6. 급수관 부분과 같이 열응력을 받는 부분 등이다. ① 용존 산소의 영향 보통의 천연수 중에서 철의 부식은 물과 산소의 공존 작용으로 이루어진다. 즉 물이 일부 해리하여 수소이온과 수산 이온으로 된 가운데 철 조각을 넣으면 철의 일부분은 양이온이 되어 용해 하고 모체(철)는 음으로 대전한다. 이때 수소이온 음으로 대전할 철 조각을 향하여 움직인다. 거기서 전기를 잃어버린 철 의 표면에 생성된다. 한편 물에 용해된 철 이온은 수중에 남아 있는 수산 이온과 결합하여 수산화 제1철을 만든다. 철조각 에 만들어진 수소화 제1철은 알칼리성을 가지고 철의 주변에서 안정되어 그 이온화를 억제하게된다. 그런데 여기서 산소가 존재하면 철의 표면에 생성된 수소의 피막이 산소와 결합하여 본래 의 물로 환원하여 철의 표면이 물에 노출되므로 철은 다시 이온화로 시작하게된다. 또 용해되어 있는 산소의 일부는 수산화 제1철과 결합하여 수산화 제2철로 되어 침전하여 버리기 때문에 물의 알칼리성을 잃어버리게 된다. 그러므로 다시 철이 용해되는 현상을 반복하게되는 것이다. 하지만 보일러 물에 적당한 알칼리성을 보유한다면 수중에서 수산 기가 생성되는 원인이 되기 때문에 철과 수산 기가 결합하여 수산화 제1철을 생성 이것으로 철의 이온화를 억제시킬 수가 있다. 부식의 작용은 온도의 영향도 있어 70℃ 까지는 부식량이 증가하지만 70℃ 이상이 되면 급감되어 100℃에서 는 20℃의 때와 같은 정도가 된다. ② 탄산 의 부식 및 복수계통의 부식 급수 중에는 중탄산 칼슘이 존재하면 음극 면에 탄산칼슘의 피막이 형성되게 되는 것으로 중탄산 염을 존재시킴에 필요한 탄산가스의 존재는 관계없겠으나 필요이상 여분의 탄산가스 또는 유리 탄산은 부식을 증가시키는 것으로 각별히 주의하여야한다. 그러므로 복수와 같은 연수 중에 용해되어 있는 탄산가스는 심한 부식성을 나타나게 한다. 탄산가스 즉 유리 탄산은 용존 산소에 비하여 부식의 영양이 크지않지만 앞서 용존 산소의 영향에서 말한바와 같이 복극 작용으로 철에 대한 수소의 과 전압은 없어지지만 철 이온을 많이 발생시킴으로서 부식이 현저하게 나타나기도 한다. 또 수중에 존재하는 CO₂(탄산가스)의 작용은 CO₂가 수중에 용해되면 탄산을 발생시키고 이탄산이 전리하여 수소 이온의 농도를 증가시키므로 P.H가 저하하게 되는경우가있다. 또한 원소 중에 중탄산 칼슘은 가열되어 CO₂를 발생하는 원인이 되고 연수 중에 중 탄산 소다는 분해되어 탄산소다와 탄산가스를 발생시키고 이 탄산소다는 다시 가성소다와 탄산가스를 다시 발생시킨다. 탄산가스가 물에 용해되었을 때, 철과 반응하여 수소와 중 탄산철을 생성한다. 이 반응은 P.H가5.9의 경우는 급속히 진행되었지만 반응 생성물인 중 탄산철은 용해성 물질로서 응축수 중에서 P.H를 상승시키는 경향이 있으며 P.H가 5.9이상이 되면 반응의 속도가 저하하는 경향이 있다. 만약에 압력이 저하하여 증기 중에 CO₂가 감소하면 중 탄산철은 산화철로 용액중에 침전한다. 이때 용존 산소가 공존하는 경우 반응은 촉진되어 산화철의 침전을형성하게된다. 또 어떤 경우에는 중 탄산철이 분해되어 탄산철로 변하는 경우도 있다. 이상의 반응에서 생성된 FeO₃.FeCO₃등의 침전물은 복수의 배관, 급수가열기, 에코노마이자, 등에 부착되어 열 교환의 효율을 저하시키는 외에 부식의 진행을 조장하는 역할을 하게되는 것이다. 또한 침전물이나 철의 용액이 보일러에 들어와 보일러 내에 부착되어 드럼이나 수관의 부식 또는 과열의 원인이 되는 것이다. 이러한 장해의 원인이 되는 CO₂는 급수중의 HCO₃또는 CO₃가 알칼리도의 분해에 의해서 생성되는 것이지만 알칼리도 I.P.P.M에 대해서 HCO₃에서는 0.79 P.P.M. CO₂ 에서는 0.35P.P.M의CO₂가 생성된다. 그렇기 때문에 CO₂가 용해되어 있으면 관수(罐水)의 P.H를 저하시키기 때문에 부식이 심하게된다. 특히 물속에 알카리성 물질을 함유하고 있다면 보일러보다는 복수 계통에 심한 부식을 일으키게 되는 것이다. (2) 가성 취화 및 기수공발 일반적으로 강한 알카리성에서 부식 현상은 드물지만 액체의 온도가 상승하는 보일러중에서 가성소다의 영향에 의해서 철강조직의 입자간에 침식 또는 구열을 일으키는 경우가 있다. 이러한 현상은 가성 취화라고 하고 기수 공발이란 급수중에 불순물이 보일러 내에 들어가던가 혹은 보일러 내에서 생성되어 증발 농축되어 이 불순물을 함유한 물이 미립자로 증기에 흡입되어 공발하는 현상을 말하는 것으로서 이 공발의 현상은 수포립(水泡立:Priming) 과 포립(泡立:Foming) 두가지 경우가 있다. 이것을 Na 연수와 적용시켜가며 설명 하겠다. 그러면 먼저 경수연화 장치부터 간단히 설명되어야 하겠다. 경수 연화 장치란 원소 중에 경도 성분인Ca, Mg, AI 등을 강산성 양이온 교환 수지는 어느 한계를 지나면 교환능력을 상실하게된다. 이때는 다시 식염으로 재생시켜 줌으로써 다시 원상으로 기능을 재생시킬 수가있다. 이렇게 식염으로 재생된 양이온 교환수지를 통과한 물을 연수 중에서 Na 연수라고한다. 그이유는 식염(NaCI)으로서 이온 교환 수지를 재생하게 되면 수지 자체가 Na 형을 가지게된다. 그리하여 이온 교환수지가 자신이 가지고 있던 Na를 빼앗기는 대신에 그 자리에 Ca,Mg.Fe.등을 흡수함으로써 NaHCO₃. Na₂SO₄,2NaCI 등과 같은 물을 내어 보낸다. 그러므로 경수 연화장치를 통한 물은 Na 이온을 가지고 있는 물이라하여 Na 연수라고 한다. 특히 이 Na 연수중에서 NaHCO₃ 는 중조수(중탄산소다)로서 이것은 관내에서 가성소다(NaOH)로 변화하게된다. 즉 중탄산소다는 다시 가수분해하여 약90%가 가성소다로 변한다. 이렇게 생긴 가성소다는 보일러내에서 가성 취화하거나 기수 공발의 원인이 된다. 이현상은 Na 연수뿐아니라 알칼리도가 높은 물은 모두 같은 현상이 생긴다. 앞에서 말한바와 같이 희박한 알카리성 수용액은 철 표면에서 산화 막의 형성을 조장하는 작용이 있으나 농도가 높은 용액은 산화막의 구열을 일으키는 경향이 있으므로 고압고온의 경우 이러한 작용은 더욱활발하여 철의 알칼리 철산염으로서 관이 부식될뿐만 아니라 이때생기는 수소는 관의 벽에서 원자상(原子狀)으로 발생하여 점차 철판의 결정입계(結晶粒界) 에 침투하여 가성취화를 일으키는 원인이 되는 것이다. 또한 철은 고온 고압에서 가성소다와 작용하여 4.3산화철과 수소를"발생시킨다. 이 발생기의 수소는 철의 내부에 침입하여 철의 결정입계에 석출된 산화물을 환원하여 (일반적으로 철 중에 있는 불순물의 대부분 결정입자는 경계에 모여있다.) 물을 생성하지만 이물은 고온에서는 용적이 큰 수증기로 되어 발생한다. 이결과 수소 작용은 결정입과 결정입간에 인리(引離)하여 구열을 일으키게 되며 과대한 내력이 존재하는 경우 이 구열부에 집중하는경향이 일어나 구열은 결정입계의 내부에까지 진행하여 가성 취하의 현상을 일으키게도된다. 또한 앞에서 말한 바와 같이 철이 알칼리의 철산 염으로 용해하여 이때 생성하는발생기의 수소도 역시 같은 작용으로 가성 취화를 일으키는게 한다. 또한 NaOH는 나트륨을 형성하여 이 나트륨이 나트륨 화합물을 생성할 때 구열을 일으키는 취화가 되기도 하는 것이다. 이상 몇가지 예를 들어 Na연수는 가성취화의 작용을 일으킴을 알게되었다. 그 외에도 Na 연수는 기수공발을 일으키는 원인도 가져온다. 즉 보일러의 발생 증기 중에 수증기 이외의 불순물이 함유되어 있을 때 일어나는 현상으로서 두가지 경우가 있다. 그 하나는 보일러 물의 미세 입자가 증기와 같이 운반되어 지는 경우와 보일러 내의 용해염류가 압력,온도의 상승 에반해 증기로 인해 용해도를 증가시켜 발생 증기에 용해하여 보일러로부터 운반되는 경우를 들 수 있다. 기수 공발의 장해는 기계류나 제품의 오염 등의 장해를 초래하나 특히 수립의 이상 상승이나 자기증발에 의해 관속에 물이 끓어올라 물과 증기가 분리되지 않고 수반되므로 증기와 같이 관수로 따라나가게 되며 관내에 물의 이상 상승으로 외부에서 관내의 수면을 측정하기 어렵다. 보이러 발생 증기 중에 기수 공발로 운반되어 진 미세한 물방울은 과열기 중에서 포화온도보다 비상히 높은 온도로 과열되어 대부분 의 물은 증발하여 농도가 높은 염류 용액으로 된다. 보일러 물 중에는 NaCI. NaOH. Na₂SO₄등이 용해 염으로 존재하여 있으나 과열기에 운반된 농축염류 용액은 공존 염류의 농도에 영향되는 개개의 염류의 용해도와 온도상승에 의해염류용액의 증기에 의한용해도 증가의 관계로 NaOH, NaCI은 증기에 다시 용해하지 않고 Na₂SO₄로 과열기관 내에 석출유적한다. 4. 보일러 의 관리 1) 세관 스켈을 제거하는 방법은 여러 가지가 있다. 그것은 수관식 보일러라면 튜브 크리나로서, 또한 연관식 보일러라면 샌드부라스트를 사용한다. 그러나 현대에는 화학 세관법이 매우 발달되어있다. 우리나라의 경우 보일러를 화학 세관한다는 것은 스켈을 제거하느데 주목적이 있겠다고 하겠으나 외국의 경우는 화학세관을 함으로써 보일러 의 부식된 부분, 보수하여야 할부분을 찾아내기 위해서 세관을 행하는 것이다. 스켈이 부착하고 있는 철강을 산(酸)용액으로 세척하면 용이하게 스켈을 제거할수 있지만 철강 재의 부식을 억제할수 있는 산부식억제제의 출현을 보게됨으로써 기관의 부식에 대하여는 조금도 염려하지 않아도 되게 되었다. 산 세척제에 의한 스켈 제거에는 희석 염산을 사용하는 것이 보통이다. 유산 칼슘 규산염 등은 염산에 잘 용해되지 않으나 염산에 의해 용해하기 쉬운 부분이 용출하면 불용의 부분도 스스로 붕괴하여 세척에 의해서 제거하기 쉬운 상태가 된다. 유산이나 염산에 용해되지 않는 규산질을 주성분으로 한 관석인경우엔보통 불화 물을 촉진제로서 산용액에 첨가한다. 유산 칼슘이나 규산 질의 관석이 주체를 이루고 있을 경우엔 탄산소다나 가성소다로 끓여전 처리한 다음 산 세척을 하는 것이 효과적이다. ※ 화학적 세관의 이점(장점) ① 기계적으로 소제가 곤란한 고온 고압 보일러의 스켈 제거도 완전하게된다. ② 어떤 보일러라도 2.3일 간의 단 시일 내에 화학적으로 세관 할 수 있다. ③ 작업하기 위하여 장치의 부분을 해체할 필요가 없고 따라서 보일러 등의유 지 기간을 극도로 단축시켜조업을향상시킨다. ④ 관속을 닦는 경비가 기계적방법보다 적으며 산 용액을 이용한 방법은 기계 내의 구석구석까지 침투하여 스켈을 제거할 수 없는 부분까지 완전 제거되 므로 열효율이 높아져 연료가 절약된다. ⑤ 화학적 방법으로 관을 닦기 전에 부식되었던 개소와 구열이 관석의 제거로 명확하게 나타나므로 수리를 할 수 있고 기관의 안전을 유지한다. 2) 청관제 보일러는 외부에서 강한 열을 받아서 이열을 물에 전달하기 위한 장치이므로 열 전달은 될 수 있는대로 빨리 그리고 완전히 전달할수록 능률(효률)이 좋은 것이다. 따라서 능률이 좋게 노력하고 있는 것이다. 대개, 청관제 하면 스켈을 방지할 수 있는 약제인 것으로만 알고 있으나 그렇지 않다. 보일러의 안전을 유지하기위하여서도 청관제를 사용한다. 일반적으로 청관제라면 단일품인 것으로 알고 있으나 청관제를 사용하려면 자신이 쓰고 있는 물이 어떠한 물인지 수질검사를 행하여 판단한후에 그수질에 알맞는 적절한 청관제를 조제하여 사용하여야할 것이다. 청관제의 주요작용을 보면 첫째 알카리도 조정작용, 둘째 연화작용, 셋째 스라지 조정 작용, 넷째 탈산소작용, 다섯째 기수 공발 방지 작용, 여섯째 가성 취화 방지 작용등 여러 가지 중요 작용이 포함되어 있어야한다. ①알칼리도 조정 작용 이것은 급수 및 알칼리 도를 조정함으로써 관석의 부착과 보일러의 부식을 방지하는데 목적이 있다. ※ 사용 약품 수산화나트륨(가성소다)(NaOH) 헥사 메타 인산 소다(Na6 P6 O18) 탄산 나트륨(소다회)(Na₂CO3) 제3 인산소다(Na₃PO₄) 제1 인산 소다(NaH₂PO₄) 인산(H₃PO₄) 급수의 PH 는 7.0 이상 유지하여야 하며 관수 의 경우 10.5∼11.3정도 조정할 필요가 있다. 특히 인산 염에의한 제경(除硬)(경도제거) 에 대해서는 PH에 유의하지 않으면 안된다. 이것은 불용성의 제3 인산칼슘〔Ca-(PO₄)₂〕이 생성하기 때문이다. 또CaCO₃라든지 Mg(OH)₂는 어느정도 알카리를 보유하지 않고는 경도가 제거되지 않는다. 그러기 때문에 보일러의 M-알칼리도는 80PPM전후한 것이좋다. 또한 일반적으로 P-알칼리도는 M-알칼리도의 60∼80%를 유지시켜주는 것이 좋다. ② 연화 제에 의한 스켈 방지 작용 이는 보일러 물 중에 경도 성분을 관석으로 부착되지 않게 방지하고 동시에 불용성의 침전물을 만들어 부로우로 배출하게한다. ※ 사용 약품 가성 소다 (NaOH) 제2 인산소다(Na₂HPO₄) 제3 인산 소다(Na₃PO₄) 소다회(Na₂CO₃) 중합 인산염〔(NaPO₃)６〕 Na₂CO₃는 비 탄산염 즉 Ca경도에 쓰이고 NaOH는Mg경도에 사용한다. Na₃PO₄는 양자에 대하여 유효하지만 NaOH는 가성 취화와 같은 악 형성을 일으키기 때문에 위험성이 있어 일반적으로 Na₃PO₄을 중심으로 한 인산염 처리와 Na₂CO₃를 이용하여 탄산염 유기물 처리에 쓰인다. ③스라지 조정제 스라지를 보일러물 중에서 분산시켜 현탁하게 하여 부로우 에 의해서 배출을 용이하게 하므로 관석의 부착을 방지함에 목적이있다. 다시 말하면, 보일러 안을 처리하므로 생성된 Ca₃(PO₄)₂라든가 CaCO₃ 등은 직접 수열 면에서 연질 스켈로 부착하거나 상호 응집하여 스켈을 형성하는 율이 극히 많다. 그러므로 이들의 침전물을 결정 형태로 변화시켜 상호의 응결을 방지하여 주지않으면 안된다. 탄닌, 전분(CaH10O5)ｎ 등 고분자 유기 합성 화합물이 이의 약제로 쓰인다. 이들의 유기물의작용은 물리 화학적이어서 그양을 정확히 계산하기는 곤란하나 일반적으로 5∼20PPM범위 안에서 사용한다. ④ 화학적 탈산법 이것은 급수중에 용존 산소를 제거하여 부식을 방지함에 목적이 있다. ※ 사용 약품 아류산 소다(Na₂SO₃) 중 아류산 소다(NaHSO₃) 하이드라진(N₂H₄) 탄닌 일반적으로 용존 산소를 충분히 제거하려면 30PPM 의 Na₂SO₃가 필요하지만 반응을 완전히 하기 위하여 Ca, Co, Ni 등의 염류를 사용한다. ⑤ NEO-SOF 청관제 의 특성 이 청관제는 다년간의 연구와 현장 사용을 통하여 개량하여 만든 앞의 여러 조건을 충족시켜주는 최상의 청관제다. 사용되는 원료는 거의가 수입품에 의하여 조합제조된 것이다. 또한 장기 휴관 때에는 보관 제로서 병용하여 사용될수도 있다. 그사용량은 다음과 같다.(표준 숫자로써 가감될수도있다) 1. 기초 투입량450-500gr/급수 톤당(보유수량임) 2. 보조 투입량 120-150gr/증발량(보일러용량) 3. 휴관때에사용량 ㉮ 최초의 500gr/보유 수량 톤당 ㉯ 3개월 후 보충 량200gr/톤당 3) 수질 분석 (경도 측정) ① 시약 1. EBT 지시약(Eriochrome Black T) 0.5g 과 염산 히도록살아민(Hydroxylamine Hydochrolic Acid,, NH₂OH, HCI) 4.5g을 (99.5ⅴ/ⅴ%) 메칠알콜(CH₃OH)(99.5ⅴ/ⅴ)100cc에 용해한다.(이 지시약은 1개월 이상 보관하지 않음) 2. 완충 용액(Buffer Solution) 염화 암모늄(NH₄CI)67.5g을 암모니아수(NH₄OH)570cc에 용해시켜 순수를 이용하여 1ℓ로 하여 준다.(수용액(水溶液)은 밀전(密栓)하여 보관하도록한다.) 3. E.D.T.A. 표준 용액(標準溶液) EDTA(Ethylene Diamine Tetra Acetate Disodium)(CH=OO₂, N₂CH₂CH₂(CH₂(OO)₂,H₂Na 2H₂O)Na Type 4g을 순수에 용해시켜 전량을 1ℓ로 하여주고 역가하(力價下)를 측정한다. ②조작(操作) 1. 시수(試水)50cc를 정확히 백색 자기 비이커 에 넣는다. 2. 여기에 완충용액2∼3적을 가한후에 3. EBT 지시약2∼3 적을 가하면 홍색(紅色)을 뛰우게 된다. 4. 이것을 위의 EDAT 용액으로 적정(滴定)한다. 반응의 종말 점은 감색이 청색으로 변할 때이며 정확하게 측정하여야 한다. ③ 계산 (計算) 전경도(全?度)(PPM) =a×f×20 : a=EDTA 의 소비cc 전경도(dHо)=PPM×0.056 : F=EDTA 의역가(力價) 4) 기타 참고 사항 철분이 다량함유되어 있는 물의 경도를 측정할 때, 완충용액을 넣은후 검푸르게 변색 되는 경우도있고, E.B.T.지시약을 넣은 후에 탈색되는 경우도 있다. 이런 경우에는 5% KCN용액을 5㎖ 가량 넣은후 측정에 임하여야 하며, 종말 점의 색깔이 청색이 아니고 무색으로 변하는 경우도 있으니 참고해야 한다. 또한 독일식 경도 를 P.P.M. 으로 환산할때는 다음과 같이 한다. P.P.M.=dH×17.9 수질의 분석(알칼리도) 1. 알칼리 도에는 P-알칼리 도와 M-알칼리도로 구분된다. 2. P-알칼리도의 측정(조작) ㉮Sample 50㎖을 취하고 ㉯ 지시약으로 Phenolphtaline 2∼3 방울을가한다. ㉰ 적색을 띄우면 1/50N H₂SO₄ 용액으로 적정하여 무색으로 변할 때가 가 종말점이된다. 3. M- 알칼 리도 ㉮ P- 알칼리도 측정 후 Methy 1 orange2-3방울을 가한다. ㉯ 1/50-N H₂SO₄용액으로 적정하여 무색으로 변할 때 끝낸다. 4. 계산 알칼리도 = 1/50-N H₂SO₄ 소비CC×20×역가(P.P.M.) 5. 보일러 길들이기 이것은 자동차 의 최초 1,000㎞ 길들이기와 마찬가지로 중요한 요소가됩니다. 보일러를 신설했을 경우 에는 최초 3-6 개월간의 운전기간이 보일러수명에 큰영향을 미치게 된다. 반드시 유의해야 하기 때문에 열거하기로한다. 1) 제작 때에 물처리 보일러 제작 설치 과정에 있어 수압 시험 건조 (불을 가하여)조정 운전 등에 사용되는 물과 시운전 때의 보일러 물의 수질에 대하여는 대형 산업용 보일러의 경우를 제외하고 종래 그다지 관심을 보이지 않았다. 그러나 최근에 자가 발전용 보일러를 비롯하여 산업용 보일러도 압력온도와 높은 효율의 보일러가 채용케 되어 보일러 전열 면에서 열 부하의 상승과 함께 건설할 때의 보수 및 초기 운전 때 물처리가좋고 나쁨에 따라 이후의 운전과 유지 보수에 큰영향을 주기 때문에 건설 때의 물 처리와 관련하여 보수 등의 문제가 신중하게 취급하게 되었다. 이러한 경향은 보일러 보수 면에서도 반가운 일이며 일반 보일러에서 구조 및 사용에도 적정한 처리를 하게 된 것은 바람직한 일이다. 2) 제작때에 관 재료의 보관(철판과 파이프) 고압 보일러에서는 급수 계통의 알칼리 세척, 보일러의 소다 끓임(Boiling out). 산세정, 등의 화학 처리를 하여 계통 및 보일러 내부의 유지 분이나 밀 스케일을 제거하여야한다. 관재의 수송이나 건설현장에서 보관 상태가 나쁘면 관내 면에 녹이 생기기도 하고, 모래 및 먼지가 들어가기도 하므로 상기 화학 세정이나, 스팀 후랏싱을 실시하여도 이와 같은 이 물질이 완전하게 제거하기가 어렵고, 운전에 들어간 후에 여러가지 장해를 일으키는 일이있다. 강관 제조 과정에서 생길 우려가 있는 내면 피막이 갈라지는 것(스트렛차 스트렌마크)이나 보일러 제작과정에서 굽은 관(曲管) 작업을 할 때 생기기 쉬운 긁히거나 다른 흠집은 새로운 녹을 발생케 하는 원인이 된다. 또한 보일러 제조 공장에서 보관 상황(상태) 부분 조립 후의 수압시험과 그후의 방청처리를 하지않을때와 현장에 수송 및 하역과 현장에서 보관 상황 〔파이프를 막는 커버의 분실등으로 인한 방청제(질소 가스 충진되어 있음)의 소실 결로나 빗물, 바닷가 의 바람, 모래, 먼지 등의 흡입〕등으로 인한 부식이나 이물질이 쌓이는 원인이 되기쉽다. 3)수압 시험에 사용하는 물 현수형 과열기를 갖춘 고압 보일러 에서는 수압 시험을 완료하면 보일러 본체의 물은 배출되지만, 과열기 안에 물은 배출할수없다. 따라서 점화하여 증발시키기까지 대기와 접촉하여 부식의 원인이 됨과 동시에 배출되지 못한 수중에 불순물은 연소되는데 따라많이 구부러진 부분에 축적되어 (추적) 과열 팽창 에 원인이 된다. 때문에 수압시험할 때 사용하는 물은 이런 점을 고려하여 다음과 같이한다.(한가지예이다.) ① 하드라진100-150ppm의 순수탈염수 ② 기상 방청제(VPI)를 0.05-0.1% 첨가한 탈염수 ③ 휘발성 방식 아민을 0.5% 정도 첨가한 탈염수 또한 현수형 과열기에만 위의 어느것이나 집어넣고 보일러 본체에는 PH 11 전후의 알칼리용액을 넣는 방법도 취할 수 있다. 그러나 이때에 물을 넣은후 약품을 더 첨가하여 농도를 조절하는 일은 어렵고 과열기에 약품을 첨가 하면서 집어넣을수 있도록 보일러본체부터 설치가 지연되기 쉬운 보일러와 처리장치 및 보일러 안에 처리장치의 정비를 필요로 하는 건설때에 물처리에 지장이 없도록 할 것이다. 4) 보일러 및 부속 기기에 화학 세정 대형 보일러 에서는 보일러의 사용 목적 증기 조건에 따라서 수압 시험을 완료한후 부하를 얻기까지 급수와 증기 계통을 포함하여 다음과 같이 화학세정이 적절하게 행하여야 한다. ① 급수계통에 알칼리세정 급수 가열기, 탈기기를 포함한 급수계통(터빈과 같이 조립된 보일러의 경우는 복수기를 포함한 복수계통도 동시에실시) 중에있는 유지성분,녹,모래 등이물제거를 위한(목적)것으로 온수에 의한 예비 세정을 계속하며 계면 활성제를 가한(목적) 알칼리 액을 80℃ 전후로 순환시켜주고 다시 용수에 의한 순환세정을 되풀이한다. ② 건조 불때기(Drying Out) 실내에 건조를 목적으로 하는 것이다. ※보일러 안에 물을 넣지않고 불을땐다.(가마니 등을 넣고) ③ 소다 끊임(Boiling Out) 건조 불때기에 이어서 보일러 안에 부착 혹은 들어간 유지 성분, 긁어내기 쉬운녹. 모래같은 잡 물질을 제거하기 위하여 행하여 지는것이며 보일러의 형식, 용량 등에 구별 없이 꼭 실시 해야 하는 화학 세정이다.(자세한 것은 소다 끓임 화학 세정에서 자세히 설명함) 5) 산 세정(Acid Cleaning) 고압 보일러의 경우 밀 스케일 등 부식 인자를 제거하기 위하여 행해지는 것인데 실시시기에 대해서 소다 끓임에 이어서 실시하는 경향이 많으나 급수 계통으로부터 더러움이 한차레(일차)운반되어 들어간 다음에 하는 편이좋다는 설도있다. 그러나 고농도 의 알칼리로서 소다 끓임을 실시한후 기간으로 짧다고 하지만 보일러에 부하를 걸어서운전하는 것은 앞에서 말한바와 같이 스트링 마크(내면 피막이갈라지는것)등에서알칼리 부식이진행할 염려도 있어 최근에는 후자의 경우를 거의 취하지않는다. 6) 증기 계통의 후랏싱 터빈 등 원동기를 갖춘 보일러에서 과열기. 증기기관, 재열기 및 재열기관등(기관) 증기계통 안에 밑 스케일이나 용접 가스 등 이 물질을 완전히 제거해 두지 않은 원동기에 대하여 중대한 장애를 일으킨다, 때문에 보일러에서 증기가 얻어지는 단계에서 이런계통의 증기에 의한 후랏싱이 행하여지는데 이시점 혹은 보일러의 안전밸브봉쇄등 시운전이나 조정운전의 기간에서 보일러물과 급수의 수질을 정상적 운전때와 같은 상태로 보호할것이며 보일러를 비롯 보기와 제어계 시운전과 조정에 바쁜 때에도 항상 수질에 대한 관심을 잊어서는 안된다. 더욱이 증기에 의한 계통의 후랏싱은 저압 플랜트에서 이물질의 배제에비상한 효과가 있다. 7) 시리카 퍼지 고압 보일러에서 보일러 물의 시리카 농도는 곧 증기의 시리카 농도에 반영되기 때문에 시운전 과정에서 시리카 농도의 조정과 승압의 진행 방법은 원동기를 오손하지 않기 위하여 특히 신중을 기하여야 한다. 건설직후 에 시운전 단계에서 앞서말한 화학 세정에 의해서도 완전히 급수 계통이나 보일러안에 모래, 먼지 등의 시리카 원인을 제거하기 어렵고 시리카의 캐리 오버를 막기위해 보일러 압력을 제안하며 시리카 농도가 높은보일러 물을 부로(배출)하면서 허용 시리카 농도의범위에서 승압과 부로를 반복하며 규정의 보일러압력까지 승압하여 간다.(5장 참조 급수 및 보일러 물의표준치) 8) 청관제 사용량 결정 ①기초 투입량 관수 용량×500gr ② 보조 투입량 관수 용량×150gr 보일러 5톤/HR(연관식)일 때에 예 관수 용량 5톤/HR×500gr=4.500gr 보조 투입 5톤/HR×150gr=750gr 계5.250gr 6. 화학 세관의 유래 산업혁명 이후 급격한 산업발달로 인하여 대용량과 고압의 증기 기관이 필요하게 되었으나 물로 발생하는 스케일 제거가 필수적으로 대두 되었다. 입형 보일러에서 횡 보일러로 수관식 보일러로 발전하는 과정에서 절대적 필요성은 스케일 제거였기에 화학 세관이 탄생되었다고 하는데, 주로 사용하는 산(Alkali) 의 부식성을 축소하는 부식 억제제(Inhibitor) 의 연구가 진행되었고 화학 세척 기술이 완성되는 결과가 되었다. 1) 화학 세관의 분류(Chemical Cleaning) 어떤 성분의 이물(異物)을 화학적으로 세척하는 데 크게3가지로 구분하여 생각한다. ①피크링(Acid Pickling) ②화학 세척(Chemical Cleaning) ③후라싱(Flashing) 그 외에 방청 처리 공정 까지 포함시키는 경우도있다. 2)적용 대상 ① Pickling ㉮ 냉간 압연 전에 스케일 제거 ㉯ 파이프 환봉의 일반 공정 ㉰ 주조 품의 산기 제거 ㉱ 용접 가공 때에 변색부분제거 ② Cleaning ㉮ 보일러 및 열교환기 ㉯ 운전 전에 관내 청소 ㉰ 석유화학 및 각종Plant ㉱ 각종 공장 배관 ③ Flashing ㉮ 고압배관Line ㉯ 유압기기 ㉰ 기타 3) 화학 세관 의 특징 ㉮ 기계적으로 불가능한 것도 가능하다. ㉯ 세관 시간의 단축으로 공장 가동율 증가. ㉰ 기계 세관보다 적은 부식율 ㉱ 비용 절감. 4)세관의 필요성 ㉮ 열손실 방지로 보일러의 효율증대 ㉯ 사고 미연 방지 와 안전 점검 및 검사준비 ㉰ 에너지의 절약 효과와 경쟁력 제고 5) 세관 공정 그림 참조 6) 세관 방법 ㉮ 약품을 넣고 순환시킨다. ㉯ 매30분마다 산 농도를 측정한다. ㉰ 산세 - 중화 - 수세 - 방청 - 조립 ㉱ 종료는 산 농도가 일정할 때 완료한다. ㉲ 산 농도 측정 방법 ① 세관 공정은 다음의 3개의 공정 즉 세관의 시행, 시험, 종료로 나눈다. 화학 세척의 시간은 스케일의 두께,성분,반응 온도에 따라 좌우되기 때문에 어느정도의 시간이 소요된다고 단언할수 없기 때문에 반드시 산 종도 측정을 시행하여 그래프를 작성하여야한다. 산도는 매20∼30 분마다 특정하여 기록하고 그래프에 옮겨 놓으면 일정한 곡선이 되고 반응이 정지되었을 때는 일직선으로 나타나는데 2회 이상같은농도일 때 종료하면된다. ② 시험분석 및 참고 자료 산 농도뿐 아니라 온도도 함께 측정하는데 이것은 산 부식 억제제의 부식율과 밀접한 관계가 있으므로 매우 중요하다. 대형 보일러(발전소) 의 경우는 용출되는 철분 때문에 철분도 측정하여야한다. 그외의 참고 사항으로는 기계의 이력, 작업인원, 소요약품, 소요시간 등도 기록되어야 한다. ③ 산 농도 측정 전문가(화학 분석공) 일 경우에 중화 적정 법을 이용하여 산농도를 측정하며 현장 처리일 경우에 보메도 로도 할 수 있으나 오차가 심하다. 참고로 염산의 경우를 소개하면 ㉮ 시료5㎖를 비이커에취하고 ㉯ M.O.2∼3 방울을 가한 후 ㉰ 1.37N - NaOH 용액으로 적정한다. ㉱ 종말 점은 무색 또는 흑색으로 될 때까지한다. ㉲ 계산은 NaOH 소비 cc가 % 로한다. ④ 알카리 처리(소다 끓임) ㉮ 개론 최근 보일러의 고온 .고압. 효율화에 따라 보일러 내면의 각종 부착물에 의한 사고가 발생하는 경향이 많아졌다. 부착물에 의한 부식이나 열전도율의 저하와 그에 따르는 과열, 파손 사고를 미연에 방지하며 보일러의높은 성능을 유지 함과 동시에 보일러의 내면을 깨끗하게 보지(保持)하는 일이중요하다. 옛날에는 중 저압의 보일러 세관은 튜브 클리너 등에 의한 기계적 방법이 불가능한 때에 충분한 효과를 대할 수 없는 경우가 많아졌다. 이와 같은 경우에 화학 세정이 가장 유효하다. 산성 약품으로 금속 표면의 이물을 제거하는 방법은 오래 전부터 알려져 있었으나 금속 자제가 산 (Acid)에 의해 부식되는 결점이 있었다. 이런점을 보완하기 위하여 산과 이물질의 반응을 해치지 않고 산에의한 금속의 부식을 방지하는 (산 부식억제제) 가 개발되어 안심하고 산세정(산세척)을 하게되었다. 최근에는 우수한 인히비타의 사용에 따라 기계적 방법보다도 산 세정을 하는 것이 상식화 되었다. 부착물의 성분에 따라 산만으로 충분한 세정을 할 수 없는 경우는 산 이외의 약품을 단독, 혹은 다른약품과 혼합 사용하여 보다 높은 세정 효과를 올리게되었다. 따라서 화학 세정 이라는 말은 산세정의 별명이 아니고 산세정은 화학 처리의 여러공정 중에 첫 번째 공정이다. 보일러 의 화학 세정의 시간 사용 약품의 종류와 양 처리 조건 등 상세한 것은 부식물의 성분 보일러의 형식 구조 압력 운전조건 1차 2차 처리의 방법등의 조건에 의하여 같은 형식의 보일러라도 틀리는 것이 있으므로 개개 의 보일러에 대하여 세정전의 점검에서 충분히 조사하여 전문 업체에 의뢰하여 신중하게 결정해야 한다. ㉯ 알카리 처리(소다 끓임) 보일러를 신설하던가 수리를 한후 첫 운전하기 전에 보일러 안팎을 청소하여야 한다. 특히 내면은 보일러의 물이 접촉하는 곳이므로 이 부분의 이물을 제거하는 일은 보일러에 알맞게 처리된 급수를 사용하고 운전중에도 보일러물이 적당한 상태를 유지하게 하기 위해 꼭필요한 일이다. 보일러와 부착 설비의 내면 청소는 운전후의 보일러의 경우도 연구에 따라 여러 가지 방법이 있다. 소다 끓임은 원래 신설 보일러 본체의 내면을 세정하기 위한 것으로 보일러 내면에 붙어있는 스케일, 기름 등을 제거 하는테 주목적이있다. 산 세척(酸洗滌)은 대형 보일러에서 신설 또는 보수작업 직후에 알칼리 처리와 함께하는 수도 많고 중소형 보일러 경우에도 특별히 필요한 경우에 이 방법을 쓴다. 이 경우 소다 끓임은 산세정의 전처리인 것이다. 보통 화학 세정이라 함은 산세정을 말하지만 산대신 더러워졌거나 스케일의 상태에 따라서 알카리를 사용하게 되면 알칼리 세정이고 넓은 의미에서 이것도 화학 세정 이다. 때문에 소다끓임 방법도 알카리 처리의 일종이며 화학 세정의 일부라 말할 수 있다. 가열한 알칼리 수용액을 보일러 본체 배관 기타 의 부속 설비와 차례로 혹은 일부 펌프에 의하여 순환시키는 방법을 알칼리세정이라고 하고 보일러에 점화하여 알칼리수용액을 가열승압하여 자연순환 보일러에서는 펌프에 의하여순환시키는 방법을 소다 끓임이라고 말하고 있다. 이와같은 화학 세정의 한단계로써 소다 끓임 방법이지만 이것만으로 운전전의 보일러 내면의 청소를 완료하는 때도 많으므로 이 소다 끓임 방법은 대단히 중요하며 또한 유용한 세정방법이다. 보일러 설비의 내면에는 제작중에 사용하던 공구에 묻어 있던 기름이 묻어있다. 소다 끓임 방법을 쓰면 이런 종류의 기름과 기타의 더러운 이물을 제거한다. 가성소다. 탄산소다 등의 알칼리를 주로사용 하는테 이러한 알칼 리가 기름을 용해유화시키는 것은 다 아는 사실이다. 아울러 용액의 유동에 의해 먼지와 스케일 벗겨지기 쉬운 녹등도 씻겨내린다. 보일러 설비가 간단하여 그리 더럽지 않아 사람의 손으로 쉽게 청소되거나 수세, 증기, 후랏싱 으로 청소가 된다면 소다 끓임 방법은 채택하지 않는다. 또 어느정도 운전한 후에 휴관하고 다시 운전할 때도 보통 소다 끓임은 하지 않는다. 그러나 신설하던가 내면에 큰변화가 생길 보수를 했다면 가급적이면 소다 끓임을 해서내면을 청소해야한다. 소다 끓임을 한후에 철의 표면은 검은 녹이라 하는 산화 철을 주성분으로 한 보호 피막으로 덮어져 양호한 운전을 한것과 같은 보일러 내면을 유지한다. 이하에 수관 보일러를 대상으로 중소형 보일러와 대형보일러를 나눠서 소다 끓임의 실시방법을말하지만, 이런 것은 하나의 예로서 모든경우에 공통되는 방법은 아니다. 보일러의 형식, 부속 설비의규모, 부하측 기기의 종류 등 플랜트 전체의 상황 및 그와 같은 때의 종류, 양에따라서 그 방법은 다소 달라지므로 일정한방법으로모든경우에 실시하면 시간적, 경제적 으로 헛일이 되기도 하고 반대로 불충분한 일이 되기도 하기 때문이다. 중소형,대형으로 나누는것도 보일러의 대소보다 오히려 압력의 높고 낮음, 설비의 정도에 따라 간단한 방법과 보다 복잡한 방법과를 분류하는 것이라고 생각하여도좋다. ㉰ 중, 소형 보일러의 소다 끓임 요즈음의 원동기 등은 극도로 진애(먼지)를 싫어하고 증기의 질도 아주좋지않으면 안되는 장치를 부하로 하는 보일러가 아니고 배관도 아주 대규모가 아니고 보일러 본체만 혹은 절탄기가 있을때에는 그것을 포함한 부분만이 소다끓임을 하면 되는 경우로 자연순환 보일러에 대하여 설명하기로한다. 약액이나 펌프나(등)세정 장치는 필요없으며 모두가 보일러 설비 그것만으로 조작할 수 있으며 그손질 방법을 차례로 열거하면 ㉠ 드럼:손이나 간단한 도구로청소할수 있는곳은 더러움을 씻어낸다 .(걸레등으로 흠쳐낸다) ㉡ 드럼 내의 기수 분리기 등 표준 수위보다 위에 붙어 있는 장치는 뜯어 내 드럼 안에서 액에 적셔놓은 후 그것도 액의 순환을 방해하지 않는 장소에 둔다. ㉢ 수면계는 유리가 알칼리에 침범되어 투명도가 나빠지는 수가 있으므 로 소다끓임용의 다른 수면계를 부착하느 것이 좋다. ㉣ 기계류의 도압관(導壓管)에 액이 침입하지 않도록 메인 밸브를 닫아둔 다. 콘텐샤가 붙어 있는 센서(검출기 말단)에서 보일러 측에 주밸브가 없는 것은 운전에 들어갈 때 부로우하여 드레인을 배출하는 것이좋다. ㉤ 보일러 드럼에 부착된 압력계는 소다 끓임조작 중 사용하므로 그대로 이지만 이것을 별로 걱정 할것이 없다. ㉥ 바킹류 는 수압 시험 때의것을 그대로 사용하고 운전 전에 새것으로 바꾸면 된다. ㉦ 소다 끓임에 사용하느 약품은 다음과 같은 것으로 맑은 물과 같이 각각 일정한 량을 넣어서 알칼리 용액으로 한다. 보일러 에 투입할 때에는 약품을 녹이는데 충분한 양의 온수로 진한 알칼리 용액을 미리 만들어 두었다가 보일러에 있는 양의 청수를 급수하였을 때 이 용액을 넣고 최후에 규정 위치까지 급수하여 필요한 알칼리액으로한다. 가성소다(NaOH) 탄산소다(Na₂CO₃) 제3 인산소다 ｛(Na₃PO₄)12H₂O｝아류산소다(Na₂SO₃) 위의 약품을 단독으로 사용 할 때도 있고 두가지 이상 혼합하여 사용 하기도 한다. 다만 아류산소다(Na₂SO₃)만은 단독으로 사용되지 않고 다른 약품에 1/10 정도 섞어서 사용한다. 그러고 다른 계면 활성제를 병용 하는 일도 있으며 효과는 있지만 이것은 다만 다른 약품과 혼합하여 사용하는 것은 아니며 어느 단계 뒤에 사용하는 것이 좋음으로 1회의 승압 으로 끝나는 간단한 때에는 이것을 쓰는 일은 별로 없다. ㉧약품의 량은 그종류와 함께 보일러 형식과 보일러 메이커에 따라 여러 가지 로 달라진다. 소다 끓임 때 조작시간, 기타의 조건에 따라 다른 것은 당연하다. 따라서 그 양은 어떤 조작 방법에 대하여 약품 종류와의 관계로서 정해지지만 대체로 보일러의 보유 물의 량 1,000㎏에 대해서 각 약품 0.1∼6㎏이다. ㉨ 드럼의 Air Vent를 과열기가 있을 때 그 출입관(出入管)등 AirVent밸브 및 배수관을 열고 기타의 밸브는 모두닫는다. 절탄기가 있는 보일러도 드럼과 의 사이에 밸브가 있을 경우 이것을 열고 보일러의 다른 부분 은 물을넣을 수 있도록 해둔다. ㉩ 드럼의 맨홀을 열고 급수 펌푸를 가동시키고 급수를 시작한다. 이때 조작한 보일러용 급수 밸브는 필요할 때 이외에는 닫아두고 맨홀의 아래 부분가까이 까지 급수한다. 따로 만들어 놓은 진한 알칼리용액을 투입하고 나서 맨홀을 닫고 재차 급수한다. 두 개 이상 맨홀이 있을 때 되도록 균등하게 하기위하여 맨 밑의 드럼부 터 적당히 나누어 용액을 넣으며 점차 상부 드럼으로 옮긴다. 수면계 의 하부에 수면이 보이면 급수를 마친다. 절탄기는 만수가 되지않아야 한다. ㉪ 불을 넣는다. 노재(爐材)만 있는 재소가 많은 보일러는 불가능하지만. 거의가 수냉벽 일 때 보일러의 건조불때기를 겸할수 있으며 이때에 보통 땔감 나무로 가열한다. 이때 건조가 끝날 때까지 승압하지않는 것이 좋다고 말한다. 일반적으로 보일러 부속 연소기에 의하여 가열하는테 천천히 하는 것은 건조 불때기할때와 같다. ⑤ 세관에 사용하는 약품 일반적으로 황산. 염산 등의 무기산이 사용되는데 각각의 특징이 있다. 용해도나 가격면에서 단연 황산이 좋다. 작업상 염산을 사용하고 있다. 유기산으로 는 Sulfamic Acid 등이 사용된다. 용해촉진제로는 불화물이 사용된다. ㉮ 방청제로 고분자 물질과 탈산소제가 병용되고 인산 염을 함께 사용한다. ㉯ 부식 억제제는 Rault 염이 주성분이다. ㉰ 중화제는 가성소다 또는 제3 인산소다가 사용된다. ㉱ 철분 환원제는 SnCI₂가사용된다. ㉲ 색깔 변화용 탈청제 -m-(P-aniline phenylazo)benzen salfonic Acid ㉳ 기타 -3 Diethylthio urea ⑥ 기타 세정 ㉮ Boiler 스케일이 아닌 다른 성분의 세정일 때 ㉯ 모체의 재질이 알미늄이 주성분일 때 ㉰ 세척하고자 하는 것이 메라닌 수지의 경우 그 외에 많은 세척 작업이 현대에 요구된다. 7. 가동 중에 보일러 의 화학 세정 시기 가동 중인 보일러 관 안에 더러워진 상태는 대상 보일러의 부식 경력, 급수나 보일러 물의 관리 상황, 운전 기간, 기동 정지 회수, 급수 걔통의 주요 재질 등에 의하여 다르며 보일러 각 부위에 따라 스켈이나 스랏지의 부착량이 다른 것과 같이 부착 스케일 이나 스랏지의 성분 및 경도 등 의 성상도 달라진다. 미국에서는 개개의 보일러 마다 내부 점검 결과 와 사고 경력에도 운전 기간마다 화학 세정을 계획적으로 실시 하고 있는 예가 허다하다. 내부 점검용으로 절단한 관 내면의 부착물 상태를 조사한다. 이런 자료를 계속 비치하여 같은 종류의 다른보일러의 자료와 비교 참조하여얻은 결과로서 보일러 마다 9,000∼26,000 시간(정검(定檢)기간으로 하며1-3점검기간)을 두고 실시하는 예라던지, 특히 부식 경력이 현저한 보일러에서 년2회실시하는 예도 볼 수 있다. 증발관 내에 부착 스랏지 량이나, 두께와 화학 세정 필요성의 관계에 대하여 190㎏/㎠ 급의 보일러에도 부착량으로서 10∼40㎎/㎠ 두께로 0.25㎜가 한계값으로 되어있다. 일본에서는 보일러압력190㎏/㎠ 짜리는 2-4년에 1회 130㎏/㎠ 짜리느 3-5년에 1회 100㎏/㎠짜리는 5-7년에 1회 로 화학 세정을 계획하여 실행하는 전력회사가 대부분이다. 한편 소형 관류 보일러와 같이 보일러메이커의 지시 에 의하여 년 1회 반드시 화학 세정을 하여 실시시기를 정하는 것이 바람직하다. 우리나라에서는 매년 1회 또는 2회 실시하는 것이 에너지 절약 면에서 바람직 하다. 그외에 열 교환기나 반응 장치 냉각수 계통도 실무자의 소신에 따르는 실정이다. 8. 물 처리 방법 과 필요성 자연계의 물은 결코 순수한 상태의 H₂O는 아니다. 빗물. 하천수. 지푯. 지하수. 등에서 여러 가지 성분들(불순물)을 함유 하게된다. 물은 태양열에 의하여 지구의 표면에서 증발하여 지구표면과 분리된 대기중에 응결된다. 이렇게 생성된 물방울은 거의 순수한 상태의 물이된다. 분진이나 매연등이 용해되어 현탁물이 되고 박테리아나 미생물 등도 흡수하게된다. 지상으로 낙하된 빗물은 토양이나 암석 지층을 통과 하면서 광물질이나 유기 물질을 용해시켜 혼탁하게 되며 생활 하수,농업폐수,산업폐수, 등에 의해서 오염된다. 지하에서 모여진 물은 자갈 층이나 모래층에 의하여 1차 여과되어 무색투명하게되지만 그주위에 있는 무기물 유기물질을 상당량 용해시켜 지하수가된다. 이렇게 얻어진 자연계의 수자원은 모든 불순물을 함유하게 되므로 음료수나 산업용수로 사용하기에는 적당하지않다. 그러므로 사용 목적에 따라서 적당한 방법을 선정해서 물 처리를 행하여야 한다. 이런 처리법을 크게 나누면 물리적 처리와 화학적 이다. 현재는 물리 화학적 방법을 병행시키는 방법이 많이 행해지고 있으며 물리적 처리법으로 기폭 침전 여과이고 화학적 처리법 은 이온 교환법 에어레숀( 공기 접촉법) 등이 있다. 현재 국내에서 물 처리분야에 많은 발전을 보아 이온 교환수지를 이용한 각종 이온교환 장치, 여과 장치, 급속제철, 제망간 장치 등이 개발되어 널리 이용되고 있으며 수자원 이용에 관한 여러 가지 상담과 새로운 기술을 개발하려고 노력하는 상황이다. 1) 경수 연화 장치(SOFTENER) 강산성 양 이온 교환수지를 이용하여 경수를 연수화 시키는 대표적인 이온 교환 장치이다. 원수 중에 경도 성분(Ca,Mg,Fe)등을 제거하는 제일 간단한 수 처리로서 저압 보일러급수, 냉각용수, 목욕용수, 가정생활용수, 화학공업용수, 식품공업용수, 염색 공업 용수, 등에 널리 사용되고 있다. 사용되는 이온 교환 수지는 강산성 양이온 교환 수지로서 대표적인 것으로 국내에 알려진 것은 Amberlit 1R-120, Lewatite S-100, Imac C-12, 10NAC C-240, Dowex HCR-S,Deoulite C-20, Diaion Sk-1B 등이 있고 현재 삼양사에서 나오는 삼양SK-1B가 사용되고 있으나, 86년 7월부터는 이온 교환수지가 수입되어 수요자가 원하는 이온 수지를 선정해서 사용할수 있게 되었다. 강산성 양이온 교환 수지를 식염수로 재생하여 나트륨형으로 치환시켜 수지 탑에 원수(경수)를 통과시키면 아래와 같이 반응하여 연수가 된다. R(-SO₃Na)₂＋Ca(HCO₃)₂→ R(-SO₃)₂Ca＋2NaHCO₃ R(-SO₃Na)₂＋MgSO₄→ R(-SO₃)₂Mg＋Na₂SO₄(연수화 공정) Ca형의 이온 교환수지가 경도 성분을 흡착하면 우변은 포화 상태에 도달하므로 이것을 재활성화 하기 위하여 통상 식염으로 재생을 하게 된다. R(-SO₃)₂Ca＋2NaCI → R(-SO₃Na)₂＋CaCI₂ R(-SO₃)Mg＋2NaCI → R(-SO₃Na)₂＋MgCI₂(재생공정) 이와 같이 경수연화 장치는 연수 채수과정과 재생 과정으로 구분된다. 일반적으로 이온 교환수지는 반영구적으로 사용되는 것으로 인식되어 있으나 사용 조건에 따라 일년에 10 % 정도 보충하여 경험치로서는 3년 정도 사용하면 이온교환 수지 능력이 현저하게 감소되어 경제성이 떨어진다. 우선 가장 중요한 것은 장치의 운전 유지 관리가 가장 중요한 요소라 생각한다. 2) 탈 알칼리 경수 연화 장치 탈 알칼리 경수 연화 장치는 원수 중에 경도 성분(Ca,Mg,Fe,Al) 등을 제거함과 동시에 원수 중에 알칼리도 성분(중탄산염,황산염) 등을 제거하는 수처리 장치로서 중고압 보일러급수, 염색용수, 세척용수, 냉각용수,기타화학공업용수 등에 사용되어 지고 있다. 탈알칼리 경수 연화 장치는 연화장치보다 일보진보된 물처리법이다. 예를 들면 보일러급수의 경우 경수 연화 장치에서 얻어진 연수는 중조수 상태이므로 보일러 관내에서 NaHCO₃→ Na₂CO₃→ NaOH 의과정을 거쳐 가성소다화 되어서 가성 취화를 일으켜서 사고를 일으키는 원인이 되기도 하고 이때 발생되는 탄산가스는 파이프라인을 부식시키는 원인이 되지만 탈 알칼리 경수 연화는 가성 취화와 파이프라인의 부식의 원인이 되는 원수의 알칼리도를 제거하므로 이런 문제점을 해결하게된다. 탈 알칼리경수연화 장치 의 종류 ① H,Na, 양 싸이클 병렬법 ② N, Na, 양싸이클 직렬법 ③ H, Ca, 싸이클 과 약품 중화법 ④ CI,Na 양 싸이클 대표적인 탈 알칼리 경수 연화법은,원수중화형 H Na 양 싸이클 직렬식에 의한 방법이 제일 많이 채택된다. 현재 널리 사용되고 있는 중고압 보일러의 내부적인 부식현상은 물 자체의 부식인자에 원인이 있지만 관외 처리 설비인 경수연화장치에 의한 연수가 상온에서는 중성 상태이므로 별문제가 없지만 일단 보일러 관내에 투입되면 고온 고압하에서 연수가 가수분해되어 가성 소다화 된다. 이과정중에 CO₂ 가스를 배출하게 되므로 부식진행속도를 배가시킨다는 사실을 보일러 실무 제위 께서는 인식하고 앞으로 시설 자체를 탈알칼리 경수 연화장치로 개선해 나가는 것이 바람직하며 또한 관내 처리제인 적정한 청관제를 선택하여 보일러를 깨끗한 상태로 유지 관리햐야하며 제일좋은 방법이라고 생각한다. 3) 순수 제조(純水製造)장치 이장치는 이온 교환수지가 발명되기 전에는 스팀을 냉각시켜서 얻는 소위 증류수를 현대 공업에서는 이온 교환수지를 이용하여 값이 싸고 대량으로 순간적으로 얻을 수 있는 방법이다. 사용되어지는 용도는 다양하다, 예를 들면 도금용수, 고압보일러용수, 식품용수, 제약용수, 사진공업,전자공업 등실로 현대 사회에서의 용도는 그야말로다양하다. 물 속에서 전리되어 존재하는 양 이온 불순물(칼슘,철분 등) 과 음 이온 불순물(염화물,유산이온등)을 양 이온교환수지나 음 이온 교환 수지를 사용하여 순수한물을 만드는 장치이다. 그방법에는 한탑형(Monobed Type) 또는 혼상식 이라고 하며 두탑형 혹은 복상식도 있으며 순도를 높이기 위하여 탈기법을 추가 하는 3탑형도 있다. 그러한 형식은 처리용량이나 최종 순도에 의하여 결정하기도 하며 전처리 과정 이나 후처리 과정 저장 방법 등이 약간씩 다르게 제작 사용할 수 있다.

출처 : 삼진종합설비 에너지마스타 안산대리점

글쓴이 : 삼진종합설비 원글보기

메모 :