KR20020070101A - 부식 억제제의 주입방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증기 배관 또는 응축수 배관의 부식 방지에 필요한 부식 억제제를 낭비없이 주입할 수 있으며, 또한 수위 제어에 문제를 일으키지 않는 부식 억제제의 주입방법을 제공하는 것으로, 응축수 배관(5)을 구비한 보일러 설비에 있어서, 증기 배관(3) 또는 응축수 배관(5)에 부식 억제제를 주입하는 것을 특징으로 한다.

Description

부식 억제제의 주입방법 {Method for Feeding Corrosion Inhibitor}
본 발명은 응축수 배관을 구비한 보일러 설비의 증기 배관 또는 응축수 배관의 부식을 억제하는 부식 억제제의 주입방법에 관한 것이다.
종래, 보일러로부터 증기를 부하기기(負荷機器)로 공급하고, 부하기기에서 열 교환후 발생된 증기를 응축수로서 회수하여 이를 보일러 급수에 재이용하도록 한 보일러 설비가 있다. 이러한 보일러 설비는, 도 3에 나타낸 바와 같이,보일러(21)로부터 증기 배관(22)을 통해 부하기기(23)로 공급된 증기는 상기 부하기기(23)에서 열교환되고, 열교환후의 응축수는 응축수 배관(24)을 통해 급수 탱크(25)내에서 원수(原水) 배관(26)으로부터 공급된 원수와 혼합하여 급수 라인(27)을 통해 상기 보일러(21)로 공급하도록 구성되어 있다.
상기 보일러 설비의 증기 배관(22) 및 응축수 배관(24)은 급수에 함유되어 있는 중탄산 이온, 이산화 탄소 등으로 인한 응축수의 pH 저하 작용이나 용존 산소로 인한 산화 작용에 의해, 증기 및 응축수와 접촉하는 부분에 전면 부식 및 점부식(pitting)이 발생할 수 있다.
이 전면 부식 및 점부식의 발생을 방지하는 대책으로서는 일반적으로 화학 약품을 사용하여 부식을 방지하는 화학적 처리가 취해지고 있다. 화학적 처리에는 금속 배관 등으로 피막을 형성시켜 배관의 부식을 방지하는 피막형 부식 방지제를 사용하는 방법이나, 산성 물질을 중화시켜 배관의 부식을 방지하는 중화형 부식 방지제를 사용하는 방법 등과 같은 부식 억제제를 사용하는 방법 등이 있다.
이 화학적 처리에 대해 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 부식 억제제는 통상 주입장치(28)에 의해 급수 탱크(25)로부터 보일러(21)로 공급하는 급수 라인(27)에 주입되고 있다. 여기서 문제가 되는 것은 상기 보일러(21)내에서 부식 억제제가 증기와 보일러수에 분배되는 것이다. 즉, 증기 배관(22) 및 응축수 배관(24)의 부식을 방지하기 위해 주입하는 부식 억제제가 모두 증기 배관(22) 및 응축수 배관(24)으로 유입되지 않고 보일러수에 잔류하는 것도 있어, 증기 배관(22) 및 응축수 배관(24)의 부식 방지에 관여하지 않는 부식 억제제가 존재한다. 이로 인해 상기 보일러수에 잔류하는 부식 억제제를 고려하여 보일러 급수에 주입하기 때문에, 과도한 주입을 하게 된다.
또한, 이 외에도 피막형 부식 방지제를 사용할 경우, 상기 보일러(21)내의 수위를 제어하는 수위 전극(미도시)에 피막을 형성하여 수위 제어에 문제를 일으키는 사례가 보고되고 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여, 증기 배관 또는 응축수 배관의 부식 방지에 필요한 부식 억제제를 낭비없이 주입할 수 있으며, 또한 수위 제어에 문제를 일으키지 않는 부식 억제제의 주입방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 개략적으로 나타낸 설명도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예를 개략적으로 나타낸 설명도.
도 3은 종래의 주입방법을 개략적으로 나타낸 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
3 : 증기 배관5 : 응축수 배관
11 : 증기 헤더
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 청구항 1에 따른 발명은 응축수 배관을 구비한 보일러 설비에 있어서, 증기 배관 또는 응축수 배관에 부식 억제제를 주입하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 청구항 2에 따른 발명은 상기 증기 배관에 설치한 증기 헤더에 부식 억제제를 주입하는 것을 특징으로 하고 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 본 발명은 증기 보일러 등의 응축수 배관을 구비한 보일러 설비에 있어서, 증기 배관 또는 응축수 배관의 부식 방지에 적합하게 실시할 수 있다. 본 발명은 증기 배관 또는 응축수 배관에 부식억제제를 주입하는 것이다.
먼저, 증기 배관에 대해 설명하면 다음과 같다. 이 증기 배관은 통상 보일러 가동중 증기로 가득 채워져 있기 때문에, 부식될 가능성이 적다. 그러나, 보일러의 가동을 정지하면, 상기 증기 배관의 온도가 저하되고, 상기 증기 배관중의 증기가 응축되어 물이 된다. 이 응축된 물에 이산화 탄소 등이 용해됨으로 인해 산성 물질이 생성되어 pH 저하로 인한 부식이 발생된다.
이어, 응축수 배관에 대해 설명한다. 이 응축수 배관에는 스팀 트랩이 형성되어 있어, 이 스팀 트랩에 의해 상기 부하기기에서 사용 응축된 물과 증기를 분리하고 물만을 배출시킨다. 그리고, 이 응축된 물에 이산화 탄소 등이 용해됨으로 인해 산성 물질이 생성되어 pH 저하로 인한 부식이 발생된다.
때문에, 이 산성 물질로 인한 부식을 막기 위해, 부식 억제제가 주입되고 있다. 이 부식 억제제로서는 상기 증기 배관 및 상기 응축수 배관에 피막을 형성하여 부식을 방지하는 피막형 부식 방지제, 증기 및 응축수내에 함유되는 산성 물질을 중화 처리하여 부식을 방지하는 중화형 부식 방지제, 및 피막형 부식 방지제와 중화형 부식 방지제를 조합한 복합형 부식 방지제가 있다.
그리고, 상기 증기 배관 및 상기 응축수 배관의 부식을 방지하기 위해서, 이 부식 억제제를 사용하고 있다. 이 부식 억제제의 주입은 상기 증기 배관의 상류측에서 실시하는 것이 바람직하다. 또, 증기 헤더를 구비하고 있는 보일러 설비에서는 증기 헤더에 주입하는 것이 바람직하다.
먼저, 상기 증기 배관의 상류측에서 부식 억제제를 주입할 경우에 대해 설명한다. 상기 증기 배관은 산성 물질에 의해 부식되기 쉽다. 즉, 이 산성 물질을 함유한 증기가 존재하는 부분은 증기가 응축되었을 때에 부식이 일어난다. 그 때문에, 증기가 통과하는 최초의 위치에서 주입함으로써, 상기 증기 배관 및 그 하류측에 있는 모든 배관의 부식을 억제한다. 즉, 상기 증기 배관 이후의 모든 배관에서의 부식을 억제하기 때문에, 상기 증기 배관에서 가능한 상류측에 부식 억제제를 주입하는 것이 바람직하다.
상기 증기 배관의 상류측에서 부식 억제제를 주입하는 이점은 먼저 상기 증기 배관 이후의 모든 배관의 부식을 방지할 수 있다는 것이다. 즉, 상기 증기 배관 및 상기 응축수 배관의 부식을 방지할 수 있다. 또한, 상기 증기 배관에 부식 억제제를 주입하기 때문에, 수위 전극에 피막을 형성하여 수위 제어에 문제를 일으킬 가능성도 없앨 수 있다. 또한, 상기 증기 배관에 부식 억제제를 주입하게 되기 때문에, 주입하는 부식 억제제 모두를 부식억제인자로서 활용할 수 있으며, 상기 보일러의 증발량에 맞춰 주입할 수 있다. 즉, 증발량에 맞는 주입이 가능해지며, 부식 억제제의 과다 주입을 막을 수 있다.
이하, 상기 증기 헤더에 부식 억제제를 주입할 경우에 대해 설명한다. 이 증기 헤더는 단수 또는 복수의 보일러 증기를 모아 단수 또는 복수의 부하기기로 공급하는 장치이다. 즉, 각 보일러로부터 발생된 증기는 상기 증기 헤더에 모아진다. 그 때문에, 상기 증기 헤더에 주입함으로써, 상기 증기 헤더로부터 복수의 부하기기로 공급하기 위해 사용하는 각 증기 배관의 부식을 한번에 억제할 수 있다. 또한, 상기 부하기기 통과후의 상기 응축수 배관의 부식도 동시에 방지할 수 있다.
상기 증기 헤더에 부식 억제제를 주입하는 이점은 먼저 상기 증기 헤더로부터 급수 탱크까지의 증기 배관 및 응축수 배관의 부식을 모두 방지할 수 있다는 것이다. 즉, 주입장치를 상기 증기 헤더에 한 대 구비하는 것만으로, 상기 급수 탱크로 되돌아갈 때까지의 배관의 부식을 막을 수 있기 때문에, 주입장치의 대수를 줄일 수 있다. 또한, 상기 증기 헤더에 부식 억제제를 주입하기 때문에, 수위 전극에 피막을 형성하여 수위 제어에 문제를 일으킬 가능성도 없앨 수 있다. 게다가, 상기 증기 헤더에 부식 억제제를 주입하게 되기 때문에, 주입하는 부식 억제제 전체를 부식억제인자로서 활용할 수 있으며, 상기 증기 헤더내의 증발량에 맞춰 주입할 수 있다. 즉, 증발량에 맞는 주입이 가능해지며, 부식 억제제의 과다 주입을 막을 수 있다.
이 외에도, 상기 증기 헤더로부터 상기 부하기기로 공급하는 증기배관안으로 주입하는 방법도 있다. 이 경우는 상기 증기 헤더로부터 상기 부하기기까지의 각 증기 배관에 모두 주입장치를 설치하고, 각각 따로 따로 주입한다. 이 방법으로도, 상기 증기 배관 및 상기 응축수 배관의 부식을 막을 수 있다. 또한, 수위 전극에 피막을 형성하여 수위 제어에 문제를 일으킬 가능성도 없앨 수 있다. 그리고, 모든 상기 증기 배관으로 주입하기 때문에, 부식 억제제 전체를 부식억제인자로서 활용할 수 있다. 게다가, 각 부하기기의 사용 증발량에 따라 각각 주입할 수 있기 때문에, 부식 억제제의 과다 주입을 막을 수 있다.
그밖에도, 상기 부하기기 이후의 상기 응축수 배관에 주입하는 방법도 있다. 이 경우는 특히 상기 스팀 트랩의 하류측에서 주입함으로써, 휘발성이 없는 부식억제제를 사용할 수 있다. 이것은 상기 스팀 트랩에 의해 증기가 물로 상태변화되고 있어 부식 억제제에 휘발성이 요구되지 않기 때문이다. 이 방법으로도 상기 응축수 배관의 부식을 막을 수 있다. 또, 수위 전극에 피막을 형성하여 수위 제어에 문제를 일으킬 가능성도 없앨 수 있다. 그리고, 모든 상기 응축수 배관으로 주입하기 때문에, 부식 억제제 전체를 부식억제인자로서 활용할 수 있다. 또한, 각 부하기기의 사용증발량에 따라 각각 주입할 수 있기 때문에, 부식 억제제의 과다 주입을 막을 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 증기 배관 또는 응축수 배관의 부식 방지에 필요한 부식 억제제를 낭비없이 주입할 수 있으며, 또한 수위 제어시의 문제를 미연에 방지할 수 있다. 또, 증기 헤더에 주입할 경우에는 주입장치의 대수를 줄일 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명의 구체적 실시예에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸 설명도이다. 이들은 예시로서, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
먼저, 도 1에 나타낸 바와 같이, 보일러(1)와 부하기기(2)를 증기 배관(3)으로 연결함과 동시에, 상기 부하기기(2)와 급수 탱크(4)를 응축수 배관(5)으로 연결하고, 상기 급수 탱크(4)와 상기 보일러(1)의 하부를 급수 펌프(6)를 구비한 급수 배관(7)으로 연결한다. 또, 상기 상기 급수 탱크(4)내에서, 원수 배관(8)로부터 공급된 보급수와 상기 응축수 배관(5)으로부터 공급된 응축수를 혼합한다. 상기응축수 배관(5)에는 스팀 트랩(9)을 형성하고 있으며, 이 스팀 트랩(9)에서 증기와 물을 분리하고 물만을 배출시킨다. 그리고, 본 발명의 부식 억제제는 주입장치(10)를 이용하여 상기 증기 배관(3)에 주입한다. 여기서, 상기 증기 배관(3)에서의 부식 억제제의 주입 위치는 상기 증기 배관(3)의 상류측이 바람직하며, 상류측에 공급할 수록 부식 억제제가 상기 증기 배관(3) 및 상기 응축수 배관(5) 전체의 부식을 억제할 수 있다.
이어, 본 발명의 제 2 실시예에 대해 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 제 2 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸 설명도로, 제 1 실시예의 증기 배관(3)에 증기 헤더(11)를 형성하고 있다. 이 증기 헤더(11)를 형성한 경우, 부식 억제제는 상기 주입장치(10)를 이용하여 상기 증기 헤더(11)로 주입한다. 그리고, 복수의 부하기기(2, 2, ....)로 증기를 분배 공급할 경우에는 상기 각 부하기기(2)로 공급하는 상기 증기 배관(3, 3, ....) 각각에 상기 주입장치(10)를 설치하지 않아도 되기 때문에 상기 주입장치(10)의 설치 대수를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 각 부하기기(2)측의 용도에 따라, 부식 억제제를 변경할 필요가 있을 경우에는 그 용도에 따라 상기 증기 헤더(11)로부터 상기 각 부하기기(2)로 공급하는 상기 각 증기배관(3)의 각각에 상기 주입장치(10)를 설치하는 구성으로 할 수도 있다.
이어, 상기 응축수 배관(5)으로 부식 억제제를 주입할 경우에 대해 설명한다. 상기 스팀 트랩(9)은 상기 응축수 배관(5)에 설치되어 있으며, 상기 스팀 트랩(9)에 의해 물과 증기가 분리되고 물만이 배출된다. 그 때문에, 상기 스팀 트랩(9)의 하류측은 응축수로서 존재하다. 제 1 실시예의 도 1에서는 상기 스팀 트랩(9)의 직후에 주입하는 것이 바람직하며, 제 2 실시예의 도 2에서는 상기 각 스팀 트랩(9)의 직후에 각각 주입하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 스팀 트랩(9)의 하류측에 각각 상기 주입장치(10)를 설치함으로써, 휘발성이 없는 부식 억제제도 사용가능하게 되었기 때문에 부식 억제제의 선택 범위를 넓힐 수 있다.
이어, 부식억제효과와 관련하여 실시한 제 1 실험예 및 제 2 실험예에 대해 설명하다.
(제 1 실험예)
증발량 500kg/h의 소형 관류 보일러에 연수를 공급하고, 압력 8kg/cm2로 증기를 연속적으로 발생시키면서 운전을 실시하였다. 그리고, 부식 억제제로서 2-아미노-2-메틸-1-프로판올을 증기 배관에 100mg/ℓ(급수 1ℓ당) 주입하였다(급수 1ℓ에 대해 부식 억제제를 증기 배관에 100mg 주입한다). 이 때, 시편(연강 50mm×25mm×1mm)을 응축수속에 담그고, 48시간의 부식 속도(mdd)를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 여기서, 급수에 사용한 물은 일본 에히메현 마쓰야마시의 수돗물을 연수화 처리하여 사용하였다. 또한, 그 수질은 pH:8.1, 전기 전도도:250㎲/cm, M알칼리도:50mg CaCO3/ℓ이다.
(제 2 실험예)
증발량 500kg/h의 소형 관류 보일러에 연수를 공급하고, 압력 8kg/cm2로 증기를 연속적으로 발생시키면서 운전을 실시하였다. 그리고, 부식 억제제로서 2-아미노-2-메틸-1-프로판올을 증기 헤더에 100mg/ℓ(급수 1ℓ당) 주입하였다(급수 1ℓ에 대해 부식 억제제를 증기 헤더에 100mg 주입한다). 이 때, 시편(연강 50mm×25mm×1mm)을 응축수속에 담그고, 48시간의 부식 속도(mdd)를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 여기서, 급수에 사용한 물은 일본 에히메현 마쓰야마시의 수돗물을 연수화 처리하여 사용하였다. 또한, 그 수질은 pH:8.1, 전기 전도도:250㎲/cm, M알칼리도:50mg CaCO3/ℓ이다.
(비교예)
부식 억제제로서 2-아미노-2-메틸-1-프로판올을 증발량 500kg/h의 소형 관류 보일러에 100mg/ℓ(급수 1ℓ당) 주입한 연수를 공급하고, 압력 8kg/cm2로 증기를 연속적으로 발생시키면서 운전을 실시하였다. 이 때, 시편(연강 50×25×1)을 응축수속에 담그고, 48시간의 부식 속도(mdd)를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 여기서, 급수에 사용한 물은 일본 에히메현 마쓰야마시의 수돗물을 연수화 처리하여 사용하였다. 또, 그 수질은 pH:8.1, 전기 전도도:250㎲/cm, M알칼리도:50mg CaCO3/ℓ이다.
[표 1]
부식 억제제 주입량(mg/ℓ·급수) 부식속도(mdd)
제 1 실험예 100 11
제 2 실험예 100 12
비교예 100 30
표 1로부터, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올을 급수에 주입한 쪽이 증기 배관에주입하는 것보다도 부식속도가 빠르고 부식억제효과가 적음을 알 수 있다. 일반적으로 2-아미노-2-메틸-1-프로판올은 보일러에서 증기와 보일러수안으로 약 37:63의 분배비로 분배되고 있다. 그 때문에, 증기 배관 및 응축수 배관에서 부식억제효과를 나타내는 부식 억제제량이 주입시의 약 63% 감소된다. 이로 인해, 부식억제효과가 약해지고 부식 속도가 증가하는 것이다. 즉, 증기 배관에 주입할 경우에는 급수에 주입하는 부식 억제제보다 약 63% 적은 주입량으로 동등한 부식억제효과를 억을 수 있다. 또한, 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서 사용한 부식 억제제가 옥타데실아민과 같은 피막형 부식 방지제이어도, 증기 배관에 부식 억제제를 주입하기 때문에, 수위 전극에 피막을 형성하여 수위 제어에 문제를 일으킬 가능성도 없앨 수 있다. 게다가, 제 2 실시예와 같이 증기 헤더에 주입할 경우에는 주입장치를 1대만 설치하면 되므로 주입장치의 대수를 줄일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 증기 배관 또는 응축수 배관의 부식 방지에 필요한 부식 억제제를 낭비없이 주입할 수 있으며, 또한 수위 제어에 문제를 일으키지 않는 부식 억제제의 주입방법을 제공할 수 있다.

Claims (2)

  1. 응축수 배관(5)을 구비한 보일러 설비에 있어서, 증기 배관(3) 또는 응축수 배관(5)에 부식 억제제를 주입하는 것을 특징으로 하는 부식 억제제의 주입방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 증기 배관(3)에 설치한 증기 헤더(11)에 부식 억제제를 주입하는 것을 특징으로 하는 부식 억제제의 주입방법.
KR1020020008107A 2001-02-27 2002-02-15 부식 억제제의 주입방법 KR20020070101A (ko)

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