고급 냉각수 처리 개념(1부)

여기에 설명된 문제로 인해 기존 냉각수 스케일/부식 처리 프로그램에서 상당한 변화가 발생했습니다.

편집자 주: 이 글은 Buecker & Associates, LLC의 사장인 Brad Buecker가 작성한 여러 부분으로 구성된 시리즈 중 첫 번째입니다.

전력 및 열병합 발전 시설에는 증기 응축, 화학 반응기 온도 제어, 회전 장비 베어링 냉각, 윤활유 냉각 등과 같은 다양한 플랜트 프로세스를 위한 다중 냉각 시스템이 있습니다.

냉각 시스템은 성능을 극대화하고 플랜트 운영을 부분적으로 또는 완전히 중단시킬 수 있는 장애를 방지하기 위해 부식, 스케일링 및 미생물 오염으로부터 보호해야 합니다. 이러한 문제와 상호의존성은 아래에 나와 있습니다.

네 번째로 점점 더 중요해지는 요인은 수처리 화학물질, 특히 공장 배출물에 나타날 수 있는 화학물질과 관련된 잠재적인 환경 영향입니다. 한때 평범했던 치료 프로그램이 더 이상 허용되지 않거나, 퇴원 규정으로 인해 엄격하게 제한될 수도 있습니다.

이 시리즈에서는 원스 스루 시스템, 냉각탑을 갖춘 개방형 재순환 시스템, 폐쇄형 시스템을 포함한 냉각 네트워크에서 이러한 문제를 최소화하기 위한 처리 개념을 검토합니다. 치료 프로그램은 지난 수십 년 동안 크게 발전했으며 추가 연구가 진행되고 있습니다.

가장 복잡한 수처리 문제는 일반적으로 냉각탑 또는 그 하이브리드 버전이 시스템의 핵심인 개방형 재순환 시스템에서 발생합니다. 그림 2는 냉각탑 기반 시스템의 기본 흐름 경로를 개략적으로 보여줍니다.

이러한 시스템의 여러 측면은 강화, 더 나은 표현으로는 악화, 스케일링, 오염 및 부식 가능성을 향상시킵니다. 가장 중요한 것은 타워 내 열 전달의 대부분이 따뜻한 반환수의 소량(아마도 2~3%)의 증발로 인해 발생한다는 것입니다.

(냉각탑 설계 및 기본 열 전달에 대해 더 자세히 알아보고 싶은 분들을 위해 참고 자료 1~3에서 추가 정보를 제공합니다. 이러한 참고 자료를 검토하면 이 시리즈를 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 또한 냉각수 및 냉각 시스템에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있는 훌륭한 리소스입니다. www.cti.org의 냉각 기술 연구소입니다.)

물이 증발함에 따라 용해되거나 부유된 고형물이 농축되어 냉각수의 스케일링/부식 가능성이 증가합니다. 개방형 재순환 시스템에는 일반적으로 농축된 물을 빼내고 새 화장품으로 교체하기 위한 블로우다운 제어 장치가 장착되어 있지만 블로우다운은 일반적으로 스케일/부식 제어에 대한 부분적인 솔루션만 제공합니다.

냉각탑은 또한 매우 효율적인 공기 세정기입니다. 따라서 공기 중의 먼지와 미립자 및 미생물을 제거하며, 이들 중 미생물은 보충수에도 유입됩니다. 적절한 처리가 이루어지지 않으면 냉각 시스템의 따뜻하고 습한 환경으로 인해 미생물이 급속히 성장하여 열 교환기 및 냉각탑 충전재를 포함한 냉각 시스템 구성 요소를 오염시킬 수 있습니다.

스케일과 부식 제어 처리 방법은 대체로 함께 발전해 왔습니다. 이 시리즈의 처음 두 부분에서는 이 역사의 중요한 측면과 보다 효과적인 기술의 출현을 검토할 것입니다. 이 시리즈의 후반부에서는 냉각수 처리의 주요 관심사인 미생물 오염 및 제어를 조사할 것입니다.

지난 세기 중반에 매우 신뢰할 수 있는 스케일/부식 처리 방법이 등장했으며 이제 이를 빠르게 살펴보겠습니다. 첫째, 당시의 많은 시스템에는 호수, 저수지 또는 처리된 도시 용수와 같은 담수원이 있었다는 점을 고려하십시오. 이러한 깨끗한 소스에도 용해된 이온이 여전히 포함되어 있으며, 냉각탑 시스템에 농축되면 스케일이 형성될 수 있습니다. 가장 일반적인 이온 중 두 가지는 칼슘(Ca2+)과 중탄산염 알칼리도(HCO3–)이며, 농도와 온도가 증가함에 따라 스케일 형성 가능성이 증가합니다.

Ca2+ + 2HCO3– + 열 –> CaCO3 + CO2 + H2O Eq. 1