KR20200133714A - 증기의 응축 방법 - Google Patents
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Abstract
증기를 열교환기에 도입하고, 그 열교환기 내의 냉각체에 접촉시킴으로써 액화 응축하는 방법에 있어서, 적상 응축 촉진제를 열교환기에 도입되는 증기 또는 열교환기에 직접 첨가한다. 피막성 아민 등의 적상 응축 촉진제를, 열교환기에 도입되는 증기 또는 열교환기에 직접 첨가함으로써, 적상 응축 촉진제에 의한 적상 응축 촉진 효과를 충분히 발휘시켜, 적상 응축에 의해 응축 효율을 높일 수 있다.
Description
본 발명은, 증기를 열교환기에 도입하고, 그 열교환기 내의 냉각체에 접촉시킴으로써 액화 응축하는 방법에 관한 것이다.
증기를 포화 상태보다 낮은 온도의 고체벽에 접촉시켜 액화 응축하는 방법에는, 응축액이 벽면 상에 연속하여 액막을 형성하는 막상 (膜狀) 응축과, 응축액이 벽면 상을 적시지 않고 다수의 액적이 되는 적상 (滴狀) 응축이 있다. 막상 응축에 비해 적상 응축은 그 열전열률이 수 배 내지 수십 배 높으므로, 증기의 적상 응축화법에 대해, 여러 가지 검토가 이루어지고 있다 (예를 들어, 비특허문헌 1).
적상 응축을 실현하는 것에 의한 응축 효율의 향상으로, 프로세스 효율의 개선, 열교환기의 냉각 표면적의 저감을 도모할 수 있고, 설비의 소형화에 의한 이니셜 코스트의 삭감이나 기존 설비의 효율 개선에 의한 증기량의 삭감, 생산성의 향상이 전망된다.
특히, 발전 플랜트에서는, 복수기의 전열 효율이 향상되면, 진공도의 개선을 기대할 수 있고, 발전 효율의 향상도 기대할 수 있다. 이것은, 터빈이나 복수기의 설계·사양에도 의존하지만, 많은 경우에는 수온 변동이나 오염 등에 의해 개선의 여지가 있어, 큰 에너지 절약으로 이어진다.
증기계의 방식제로서 사용되고 있는 피막성 아민은, 증기계 내의 금속면에 흡착하고, 서로 이온 결합하고, 소수 결합에 의해 금속면에 강고하게 밀착됨으로써, 보호 피막층 (방식 피막) 을 형성하여 금속과 물의 접촉을 방지한다. 이 때문에, 피막성 아민의 적용으로 적상 응축을 실현할 수 있다고 생각된다.
피막성 아민은 보일러수계 등의 방식제로서 사용되고 있기 때문에, 계내 전체에 방식 작용이 미치도록, 보일러 급수에 첨가되고 있다 (예를 들어 특허문헌 1).
종래법에서는 피막성 아민을 첨가해도, 적상 응축을 충분히 실현할 수는 없고, 증기의 응축 효율의 추가적인 개선이 요구된다.
적상 응축·실용화에 대한 길 (타나자와 이치로, 생산 연구 1978년 6월, P209-220)
본 발명은, 증기를 열교환기에 도입하고, 그 열교환기 내의 냉각체에 접촉시킴으로써 액화 응축하는 방법에 있어서, 적상 응축을 실현하여 효율적으로 증기를 응축시키는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자는, 피막성 아민 등의 적상 응축 촉진제를, 열교환기에 도입되는 증기 또는 열교환기에 직접 첨가함으로써, 적상 응축 촉진제에 의한 적상 응축 촉진 효과를 충분히 발휘시켜, 적상 응축에 의해 응축 효율을 높일 수 있는 것을 알아냈다.
본 발명은 이하를 요지로 한다.
[1] 증기를 열교환기에 도입하고, 그 열교환기 내의 냉각체에 접촉시킴으로써 액화 응축하는 방법에 있어서, 적상 응축 촉진제를, 그 열교환기에 도입되는 증기 또는 그 열교환기에 직접 첨가하는 것을 특징으로 하는 증기의 응축 방법.
[2] [1] 에 있어서, 상기 적상 응축 촉진제가, 휘발성 아민 화합물 및 휘발성 비아민 화합물에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상인 것을 특징으로 하는 증기의 응축 방법.
[3] [1] 또는 [2] 에 있어서, 상기 증기에 추가로 유화제 및/또는 중화성 아민을 첨가하는 것을 특징으로 하는 증기의 응축 방법.
[4] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 상기 냉각체의 재질이, 연강, 저합금강, 합금강, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 증기의 응축 방법.
[5] [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서, 상기 증기에 상기 적상 응축 촉진제를 첨가하는 약주점 (藥注點) 과 상기 열교환기 사이에, 온도 상승 및/또는 압력 상승을 수반하는 기기를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 증기의 응축 방법.
[6] [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 있어서, 상기 열교환기가 증기 터빈, 복수기, 공랭식 복수기, 건조 장치, 농축 장치, 또는 승온 장치인 것을 특징으로 하는 증기의 응축 방법.
본 발명에 의하면, 증기를 열교환기에 도입하고, 그 열교환기 내의 냉각체에 접촉시킴으로써 액화 응축하는 방법에 있어서, 적상 응축을 실현하여 효율적으로 증기를 응축시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 적상 응축을 실현하는 것에 의한 응축 효율의 향상으로, 증기의 사용량의 삭감, 프로세스 효율의 개선, 열교환기의 냉각 표면적의 저감을 도모할 수 있고, 설비의 소형화에 의한 이니셜 코스트의 삭감이나 기존 설비의 효율 개선에 의한 증기량의 삭감, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
특히, 발전 플랜트에 있어서는, 복수기의 전열 효율의 향상으로, 진공도의 개선, 발전 효율의 향상을 도모함으로써, 에너지 절약화가 가능해진다.
도 1 은, 실시예 및 비교예에서 사용한 시험 장치를 나타내는 계통도이다.
도 2a 는, 실시예 2 의 응축 상태 확인 시험에 있어서의 냉각 튜브의 외관 사진이다. 도 2b 는, 비교예 2 의 응축 상태 확인 시험에 있어서의 냉각 튜브의 외관 사진이다.
도 2a 는, 실시예 2 의 응축 상태 확인 시험에 있어서의 냉각 튜브의 외관 사진이다. 도 2b 는, 비교예 2 의 응축 상태 확인 시험에 있어서의 냉각 튜브의 외관 사진이다.
이하에 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.
본 발명의 증기의 응축 방법은, 증기를 열교환기에 도입하고, 그 열교환기 내의 냉각체에 접촉시킴으로써 액화 응축하는 방법에 있어서, 적상 응축 촉진제를 그 열교환기에 도입되는 증기 또는 그 열교환기에 직접 첨가하는 것을 특징으로 한다.
종래, 피막성 아민을 방식제로서 보일러의 급수에 첨가하는 것은 실시되고 있지만, 보일러 급수에 첨가된 피막성 아민은, 그 일부가 보일러 블로수 중에 함유되어 계 외로 배출되고, 보일러의 후단의 열교환기에까지 도달하지 않고, 열교환기 내에 있어서의 적상 응축 촉진에는 거의 기여하지 않는다. 보일러로부터의 증기에 포함되어 보일러로부터 배출되는 피막성 아민도, 열교환기에 도달할 때까지의 배관이나 기기 내에서 소모된다. 증기 중의 피막성 아민은, 보일러와 열교환기 사이에 과열 장치 등의 고온 설비나 고압 설비가 형성되어 있는 경우에는, 이들 설비 내에서 분해되고, 열교환기의 냉각체 표면에 발수 피막을 형성할 수 있는 정도의 양의 피막성 아민은 열교환기까지는 도달할 수 없거나, 열교환기 내에서 발수 피막을 형성하려면, 장시간을 필요로 한다.
이 때문에, 종래법과 같이, 보일러 급수에 피막성 아민을 첨가해도, 열교환기에 있어서의 적상 응축의 촉진을 도모하는 것은 곤란하였다.
본 발명에서는, 피막성 아민 등의 적상 응축 촉진제를 열교환기에 도입되는 증기 또는 열교환기에 직접 첨가함으로써, 첨가한 적상 응축 촉진제를 열교환기 내의 냉각체 표면의 발수 피막의 형성에 유효하게 기능시킬 수 있고, 첨가량에 맞는 적상 응축 촉진 효과를 안정적 또한 신속히 얻을 수 있다.
「열교환기에 도입되는 증기에 적상 응축 촉진제를 첨가」하려면, 적상 응축 촉진제의 약주점을 열교환기의 입구측에 형성하도록 하면 된다. 구체적으로는, 약주점과 열교환기 사이에 온도 상승 및/또는 압력 상승을 수반하는 기기가 존재하지 않는 약주점에서 적상 응축 촉진제를 첨가하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 복압식의 증기 터빈을 갖는 기기이면, 습증기가 되는 저압 터빈 앞 (중압 터빈으로부터의 오버헤드 배관이나 저압 보일러로부터의 증기) 에 적상 응축 촉진제를 첨가하는 방법을 들 수 있다.
「열교환기에 적상 응축 촉진제를 직접 첨가」하려면, 예를 들어 열교환기에 적상 응축 촉진제의 수용액을 주입하는 방법이 있다. 또는, 열교환기가 복수기이고, 이 복수기에 보급수가 공급되어 있는 경우, 이 보급수에 적상 응축 촉진제를 첨가하여 적상 응축 촉진제 함유 보급수를 열교환기인 복수기에 첨가하는 방법을 들 수 있다.
어느 경우라도, 적상 응축 촉진제의 약주점으로부터 열교환기에 도달할 때까지의 계로 (系路) 에, 적상 응축 촉진제가 열분해되기 쉬운 온도, 예를 들어 350 ℃ 이상의 온도가 되는 배관이나 기기가 존재하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명이 적용되는 열교환기의 냉각체의 재질로는 특별히 제한은 없고, 사용하는 적상 응축 촉진제에 의해 발수 피막의 형성으로 적상 응축을 실현할 수 있는 재질이면 된다. 예를 들어, 연강, 저합금강, 합금강, 구리, 구리 합금 (황동, 큐프로니켈 등), 티탄, 티탄 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 등을 들 수 있다.
열교환기의 형식이나 종류에도 특별히 제한은 없지만, 본 발명이 적용되는 열교환기로는, 예를 들어 증기 터빈, 저압 터빈 등 (중압 터빈 이후의 증기 터빈), 복수기, 공랭식 복수기, 건조 장치, 농축 장치, 승온 장치 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용하는 적상 응축 촉진제로는, 휘발성이며 또한 계면 활성 작용을 갖고, 적상 응축 촉진 효과를 발휘하는 것이면 되고, 종래, 방식제로서 사용되고 있는 휘발성 아민 화합물 (피막성 아민) 이나 휘발성 비아민 화합물을 들 수 있다.
휘발성 아민 화합물의 구체예로는, 모노아민으로서, 도데실아민, 트리데실아민, 테트라데실아민, 펜타데실아민, 헥사데실아민, 헵타데실아민, 옥타데실아민, 노나데실아민, 에이코실아민, 도코실아민 등의 장사슬 포화 지방족 아민, 올레일아민, 리시놀레일아민, 리놀레일아민, 리놀레닐아민 등의 장사슬 불포화 지방족 아민, 야자유 아민, 경화 우지 아민 등의 혼합 아민 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
하기 일반식 (1) 로 나타내는 폴리아민도 바람직한 것으로서 들 수 있다.
R1-[NH-(CH2)m]n-NH2 … (1)
식 중, R1 은 탄소수 10 ∼ 22 의 포화 또는 불포화 탄화수소기를 나타낸다. m 은 1 ∼ 8 의 정수이다. n 은 1 ∼ 7 의 정수이다. n 이 2 이상인 경우, 복수의 NH-(CH2)m 은 동일해도 되고 상이해도 된다.
R1 의 포화 또는 불포화 탄화수소기로는, 직사슬형이어도 되고, 분기를 가져도 되고, 고리형이어도 된다. R1 로는, 알킬기, 알케닐기, 알카디에닐기, 알키닐기 등을 들 수 있지만, 바람직하게는 직사슬 알킬기, 직사슬 알케닐기이다. R1 의 탄소수는 바람직하게는 15 ∼ 22 이다.
m 은 1 ∼ 8 의 정수이고, 부식 억제의 관점에서 바람직하게는 2 ∼ 6 의 정수이다. (CH2)m 기로는, 메틸렌기, 에틸렌기 (디메틸렌기), 프로필렌기 (트리메틸렌기) 또는 부틸렌기 (테트라메틸렌기) 를 들 수 있지만, 바람직하게는 프로필렌기이다.
n 은 부식 억제의 관점에서 바람직하게는 1 ∼ 3 의 정수이다.
이와 같은 폴리아민의 구체예로는, 도데실아미노메틸렌아민, 도데실아미노디메틸렌아민, 도데실아미노트리메틸렌아민 (N-스테아릴-1,3-프로판디아민) 이나, 이들 폴리아민에 대응하는 테트라데실, 헥사데실 및 옥타데실 화합물, 옥타데세닐아미노트리메틸렌아민, 옥타데세닐아미노디-(트리메틸아미노)-트리메틸렌아민, 팔미틸아미노트리메틸렌아민, tallow alkyldiamine ethoxylate 등을 들 수 있지만, 충분한 순도로 용이하게 입수 가능한 N-올레일-1,3-프로판디아민 (즉, N-옥타데세닐프로판-3-디아민) 이 바람직하다.
Akzo 사의 상품명 「Ethiduomine」(Tris(2-hydroxyethyl)-N-tallowalkyl-1,3-diaminopropane 과 di(2-hydroxyethyl)-N-tallowalkyl amine 의 7 : 3 혼합물) 도 바람직하게 사용할 수 있다.
휘발성 비아민 화합물로는, 폴리에틸렌 (20) 소르비탄모노스테아레이트, 소르비탄모노스테아레이트, 소르비탄모노라우레이트 등을 들 수 있다.
이들 적상 응축 촉진제는 1 종만을 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
적상 응축 촉진제의 첨가량은, 열교환기에 있어서의 적상 응축의 촉진 효과가 얻어지는 정도이면 되고, 적상 응축 촉진제의 종류나 열교환기의 형식 등에 따라서도 상이하다. 적상 응축 촉진제의 첨가량은, 수 (水) 환산의 증기량에 대해 0.001 ∼ 10 ㎎/ℓ, 특히 0.01 ∼ 2.0 ㎎/ℓ 정도로 하는 것이 바람직하다.
적상 응축 촉진제는 간헐 첨가여도 연속 첨가여도 되는데, 열교환기 내의 냉각체 표면에 응축에 의한 발수 피막을 안정적으로 유지하는 관점에서는, 연속 첨가로 하는 것이 바람직하다.
적상 응축 촉진제는, 물 외에, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등의 용매에 용해시켜 증기 또는 급수에 첨가해도 된다. 적상 응축 촉진제는, 유화제를 사용하여 수성 에멀션으로 하고, 이것을 증기 또는 급수에 첨가해도 된다. 유화제로는, HLB (친수성 친유성 밸런스) 값이 높은 것이 좋다. 유화제의 HLB 는 12 ∼ 16 이 바람직하고, 보다 바람직하게는 13 ∼ 15 이다.
유화제로는, 예를 들어 폴리옥시에틸렌알킬아민 등을 들 수 있고, 바람직하게는 알킬기의 탄소수가 10 ∼ 18 인 폴리옥시에틸렌알킬아민이다.
이것 이외의 유화제로는, 지방산 알칼리 금속염, 특히 탄소수 8 ∼ 24 특히 탄소수 10 ∼ 22 의 포화 또는 불포화의 지방산 알칼리 금속염을 바람직하게 사용할 수 있고, 구체적으로는, 카프르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라크산, 베헨산, 올레산, 에루크산, 리놀레산, 리놀렌산 등의 포화 또는 불포화의 지방산의 나트륨염이나 칼륨염을 들 수 있다. 지방산 알칼리 금속염으로는, 식용 유지로부터 제조되는 지방산의 나트륨염이나 칼륨염도 바람직하게 사용할 수 있다. 지방산 알칼리 금속염으로는, 특히 탄소수 14 ∼ 22 의 불포화 지방산, 예를 들어 올레산, 에루크산, 리놀레산, 리놀렌산에서 선택되는 적어도 1 종을 25 중량％ 이상 함유하는 지방산의 알칼리 금속염이 바람직하다. 유화제로는, 그 외에, 글리세린과 전술한 지방산의 에스테르도 바람직하게 사용할 수 있고, 특히 스테아르산과의 에스테르를 바람직하게 사용할 수 있다.
이들 유화제는, 1 종만을 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
지방산 알칼리 금속염 등의 유화제를 사용하여 수성 에멀션으로 하는 경우, 적상 응축 촉진제와 유화제의 배합 비율은 중량비 (적상 응축 촉진제/유화제) 로 40/1 ∼ 1/1 특히 20/1 ∼ 2/1 정도가 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 적상 응축 촉진제와 함께, 다른 약제를 병용해도 된다. 예를 들어, pH 조정 기능을 갖는 중화성 아민을 병용해도 된다. 중화성 아민의 병용으로 계 내의 부식성을 저감시키는 효과를 얻을 수 있다.
중화성 아민으로는, 암모니아, 모노에탄올아민 (MEA), 시클로헥실아민 (CHA), 모르폴린 (MOR), 디에틸에탄올아민 (DEEA), 모노이소프로판올아민 (MIPA), 3-메톡시프로필아민 (MOPA), 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 (AMP), 디글리콜아민 (DGA) 등의 휘발성 아민 등을 사용할 수 있다. 이들은 1 종만을 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
중화성 아민 대신에, 이하의 탈산소제의 열분해에서 유래되는 암모니아로 pH 조정해도 된다.
중화성 아민을 병용하는 경우, 중화성 아민의 첨가량은, 적상 응축 촉진제의 사용량, 열교환기의 형식 등에 따라서도 상이한데, 수환산의 증기량에 대해 0.1 ∼ 50 ㎎/ℓ, 특히 1 ∼ 30 ㎎/ℓ 로 하는 것이 바람직하다.
적상 응축 촉진제와 함께 탈산소제를 병용해도 된다. 탈산소제의 병용으로 중화성 아민과 동일하게 계 내의 부식 저감 효과를 얻을 수 있다.
탈산소제로는, 하이드라진이나 카르보하이드라지드 등의 하이드라진 유도체를 사용할 수 있다. 비하이드라진계 탈산소제로서, 카르보하이드라지드, 하이드로퀴논, 1-아미노피롤리딘, 1-아미노-4-메틸피페라진, N,N-디에틸하이드록실아민, 이소프로필하이드록실아민, 에리소르브산 또는 그 염, 아스코르브산 또는 그 염, 탄닌산 또는 그 염, 당류, 아황산나트륨 등을 사용할 수도 있다. 이들은 1 종만을 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
탈산소제를 병용하는 경우, 탈산소제의 첨가량은, 적상 응축 촉진제의 사용량, 열교환기의 형식 등에 따라서도 상이한데, 수환산의 증기량에 대해 0.01 ∼ 3 ㎎/ℓ, 특히 0.05 ∼ 1 ㎎/ℓ 로 하는 것이 바람직하다.
상기 병용 약제는, 적상 응축 촉진제와 동일 지점에 첨가해도 되고, 상이한 지점에 첨가해도 된다. 2 종 이상의 약제를 동일 지점에 첨가하는 경우, 첨가하는 약제를 미리 혼합하여 첨가해도 되고, 각각 따로 따로 첨가해도 된다.
실시예
이하에 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[시험 장치]
이하의 실시예 및 비교예에서는, 도 1 에 나타내는 시험 장치를 사용하여, 약주 지점이 응축 효율에 영향을 미치는 실험을 실시하였다.
이 시험 장치는, 용량 6.8 ℓ 의 SUS316L 제 테스트 보일러 (10) 에서 발생시킨 증기를 배관 (2) 을 거쳐 과열 장치 (20) 에서 추가로 가열한 후, 과열 증기를 배관 (3) 을 거쳐 감압 냉각기 (30) 에 보내고, 여기서 감압, 냉각시킨 후, 배관 (4) 으로부터 열교환기 (서피스 콘덴서) (40) 에 보내고, 열교환기 (40) 에서 응축시키고, 응축수를 배관 (5) 으로부터 냉각기 (50) 에 보내어 냉각시킨 후, 배관 (6) 으로부터 분석 장치 (60) 에 보내어 분석하는 것이다.
과열 장치 (20) 는, 과열 온도를 안정적으로 조절하기 위해서, 과열기, 감온기 및 과열기를 직렬로 배치한 구성으로 하였다.
증기 발생을 위한 초순수는 배관 (1) 으로부터 테스트 보일러 (10) 에 공급된다. 보일러 (10) 에는, 가열 튜브 (11) 가 삽입되어 있고, 보일러 (10) 내에 순환 수류가 형성되어, 보일러 (10) 내의 물이 가열되고 증기가 발생한다. 발생한 증기는 배관 (2) 으로부터 과열 장치 (20) 에 송급된다.
테스트 보일러 (10) 에 온도 센서 (12), 수위 센서 (13) 가 형성되어 있다.
보일러 (10) 의 블로수는 배관 (7) 으로부터 감압 냉각기 (70) 에 송급되고, 감압, 냉각된 후, 배관 (8) 으로부터 분석 장치 (80) 에 송급되어 분석된다.
열교환기 (40) 는, SUS304 제의 냉각 튜브 (41) 내에 냉각수를 유통시켜, 튜브 외표면에서 증기를 냉각시켜 응축시킨다. 감압 냉각기 (30) 로부터의 증기를 열교환기 (40) 에 송급하는 배관 (4), 및 초순수를 테스트 보일러 (10) 에 공급하는 배관 (1) 에는, 각각 약주점 (A, B) 이 형성되어 있고, 약주 배관 (21, 22) 으로부터 약제가 주입되도록 구성되어 있다.
어느 시험에 있어서도, 청관제로서 인산나트륨 (Na3PO4) 을 보일러수 중의 인산 농도 (PO4 환산) 로서, 2.0 ㎎/ℓ 첨가하였다.
각각의 시험 실시 후에는, 장치나 배관 내를 디에틸렌글리콜을 포함하는 세정액에 의해 순환 혹은 닦아 내고, 금속 표면에 촉진제가 잔존하지 않는 조건에서 다음의 시험을 개시하였다.
[실시예 1, 비교예 1]
시험 장치의 테스트 보일러 (10) 에, 질소를 사용하여 충분히 탈기한 초순수 (온도 : 65 ℃, 용존 산소 농도 : 2 ∼ 10 ㎍/ℓ) 를 급수하고, 표 1 에 나타낸 조건에서 운전하여, 증기를 발생시켰다. 과열 장치의 히터는 사용하지 않고, 포화 증기에서 시험을 실시하였다.
촉진제로는 N-올레일-1,3-디아미노프로판을 사용하고, 0.1 중량％ 수용액으로서, 증기 혹은 급수에 대해, 0.1 중량％ 수용액의 첨가 농도로서 1000 ㎎/ℓ 가 되도록 연속으로 첨가하였다. 증기에 첨가하는 경우에는, 증기량에 대응하는 물에 대한 첨가 농도로서 1000 ㎎/ℓ 가 되도록 연속으로 첨가하였다. 촉진제 수용액은 분리가 일어나지 않도록 항상 스터러로 교반하면서 첨가하였다.
실시예 1 에서는, 이 촉진제 수용액을 약주점 (A) 으로부터 열교환기 (40) 에 도입되는 증기에 대해 첨가하였다.
비교예 1 에서는, 촉진제 수용액을 약주점 (B) 으로부터 테스트 보일러 (10) 에 도입되는 초순수에 대해 첨가하였다.
시험 개시 후 2 시간, 48 시간, 96 시간 후에, 테스트 보일러 (10) 의 블로수와, 냉각기 (50) 로부터의 증기 응축수를 각각 샘플링하고, 분석 장치 (80, 60) 에서 촉진제의 농도를 로즈벵갈을 이용한 측정법에 의해 구하고, 하기 식에 따라서 검출률을 산출하였다. 결과를 표 2 에 나타냈다.
검출률 (％) = 실검출 농도 (㎎/ℓ)/이론 검출 농도 (㎎/ℓ) × 100
(0.1 ％ × 1000 ㎎/ℓ = 1 ㎎/ℓ as 촉진제가 이론 검출 농도)
표 2 로부터, 촉진제를 테스트 보일러 (10) 의 급수에 첨가한 비교예 1 에서는 일부 블로수 중에 촉진제가 함유되어 계 외로 배출된다. 이에 대하여, 열교환기 (40) 에 도입되는 증기에 촉진제를 첨가한 실시예 1 에서는 이와 같은 문제가 없다.
테스트 보일러 (10) 의 급수에 촉진제를 첨가한 비교예 1 에서는, 열교환기 (40) 에 도달할 때까지 촉진제의 흡착, 소모로 응축수 중 촉진제 농도가 실시예 1 보다 낮고, 적상 응축의 형성을 충분히 실시할 수 없는 것을 알 수 있다.
[실시예 2, 비교예 2]
과열 장치를 사용하고, 표 3 에 나타내는 조건에서 운전을 실시한 것 이외에는, 각각 실시예 1 (촉진제를 약주점 (A) 으로부터 첨가), 비교예 1 (촉진제를 약주점 (B) 으로부터 첨가) 과 동일하게 시험을 실시하였다.
실시예 1, 비교예 1 과 동일하게, 시험 개시 후 2 시간, 48 시간, 96 시간 후에, 테스트 보일러 (10) 의 블로수와, 냉각기 (50) 로부터의 증기 응축수를 각각 샘플링하고, 분석 장치 (80, 60) 에서 촉진제의 농도를 로즈벵갈을 이용한 측정법에 의해 구하였다. 검출률의 산출 결과를 표 4 에 나타냈다.
시험 후, 열교환기 (40) 로부터 냉각 튜브 (41) 를 꺼내고, 이 냉각 튜브 (41) 내에 20 ℃ (튜브 입구 온도) 의 냉각수를 24 ㎖/min 으로 통수시킴과 함께, 튜브 하부로부터 포화 증기 (대기압) 를 튜브의 길이 약 7 ㎝ 의 범위에 공급하고, 그 때의 응축 상태를 관찰함과 함께, 튜브의 냉각수 출구 온도를 측정하였다.
각 예에 있어서의 튜브의 외관 사진을 도 2a (실시예 2), 도 2b (비교예 2) 에 나타낸다.
냉각수의 튜브 출구 온도와, 입구 온도의 차를 표 5 에 나타낸다.
표 4 로부터 분명한 바와 같이, 테스트 보일러 (10) 의 급수에 촉진제를 첨가한 비교예 2 에서는, 첨가한 촉진제의 일부가 블로수 중에 포함되어 계 외로 배출됨과 함께, 열교환기 (40) 에 도달할 때까지의 고온, 고압 조건에서 분해된다. 또, 장치에 대한 흡착이나 소모로, 열교환기 (40) 에서의 촉진제 농도는 실시예 2 에 비해 상당히 낮아진다. 비교예 2 는, 과열 장치 (20) 를 작동시킨 것에 의해, 비교예 1 보다 더욱 촉진제의 분해가 진행되고, 증기 응축수 중의 촉진제 농도는 현저하게 낮다. 이와 같은 촉진제의 저농도 조건하에서는 적상 응축을 위한 피막을 냉각 튜브 표면에 형성하는 것은 불가능하다.
실시예 2 에서는, 증기 응축수 중에 충분량의 촉진제가 포함되어 있고, 적상 응축을 위한 촉진제의 피막을 냉각 튜브 표면에 형성할 수 있다.
이 결과, 도 2a, 도 2b 로부터도 분명한 바와 같이, 실시예 2 에서는, 비교예 2 에 비해, 냉각 튜브 표면은 발수성이 있고, 적상 응축 상태에 있다.
냉각수의 튜브 출구 온도도 비교예 2 보다 실시예 2 가 높고, 냉각수의 튜브 출구 온도와 입구 온도의 차는, 비교예 2 에서는 4 ℃ 인 것에 대해, 실시예 2 에서는 11 ℃ 로, 약 250 ％ 의 상승이 확인되고, 적상 응축의 실현으로 냉각, 응축 효율을 대폭 높일 수 있었던 것을 알 수 있다.
본 발명을 특정한 양태를 사용하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능한 것은 당업자에게 분명하다.
본 출원은, 2018년 3월 14일자로 출원된 일본 특허출원 2018-046833호에 기초하고 있고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.
10 : 테스트 보일러
20 : 과열 장치
30, 70 : 감압 냉각기
40 : 열교환기
50 : 냉각기
60, 80 : 분석 장치
20 : 과열 장치
30, 70 : 감압 냉각기
40 : 열교환기
50 : 냉각기
60, 80 : 분석 장치
Claims (6)
- 증기를 열교환기에 도입하고, 그 열교환기 내의 냉각체에 접촉시킴으로써 액화 응축하는 방법에 있어서,
적상 응축 촉진제를, 그 열교환기에 도입되는 증기 또는 그 열교환기에 직접 첨가하는 것을 특징으로 하는 증기의 응축 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 적상 응축 촉진제가, 휘발성 아민 화합물 및 휘발성 비아민 화합물에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상인 것을 특징으로 하는 증기의 응축 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 증기에 추가로 유화제 및/또는 중화성 아민을 첨가하는 것을 특징으로 하는 증기의 응축 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각체의 재질이, 연강, 저합금강, 합금강, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 증기의 응축 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증기에 상기 적상 응축 촉진제를 첨가하는 약주점과 상기 열교환기 사이에, 온도 상승 및/또는 압력 상승을 수반하는 기기를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 증기의 응축 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열교환기가 증기 터빈, 복수기, 공랭식 복수기, 건조 장치, 농축 장치, 또는 승온 장치인 것을 특징으로 하는 증기의 응축 방법.
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