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  SC Pumping Trap의 개선사항에 궁금증이 있습니다.
  글쓴이 : 미나토자키…   고유ID : tjdxoek     날짜 : 18-08-13 13:59     조회 : 3094    
   공정.JPG (30.7K), Down : 14, 2018-08-13 13:59:22
석유화학공정에서 에너지 절감을 위해 아이디어를 모색중입니다.
현재 공정에서 LS를 열원으로 사용하고 나온 SC를 SC POT에 모은 뒤 Pumping Trap을 이용해서 SC Drum으로 이송시키는 공정이 있습니다. 현재는 SC POT에서 SC를 SC Drum으로 이송시키기 위해 사용하는 동력원으로 Pumping Trap에  MS를 주입하여 이송중인데, 저는 MS를 활용해서 SC를 이송시키는 것은 가격측면에서 비효율적이라고 생각되서 새로운 방안을 생각해 보았습니다.

제 생각은 SC POT에 LIC를 설치해서 응축수가 일정 Level에 도달하면 배출되어 Pumping Trap이 아닌 일반 Pump를 이용해서 SC Drum에 이송시키면 어떨까 생각을 해보았습니다. 또는 일반적으로 열원에 쓰이는 LS는 7KG, 180도 조건으로 Heater에 유입되는 것을 확인하고 MS대신 값이 싼 LS를 온도만 낮춘 뒤 동력원으로 이용하면 안되는가가 궁금합니다. 이러한 저의 생각이 이론적으로 성립이 가능한지 궁금합니다.

그리고 이러한 생각을 하면서 궁금한 것이 생겼습니다.
1. SC POT과 SC Drum의 차이점
2. Pumping Trap은 일반적으로 쓰이는 Steam Trap에서 Pump 기능을 추가한 장치인가?
*대략적인 공정 PFD를 첨부하였습니다.
*Puming Trap의 압력은 4KG이고 CAPA는 4.5ton/h 입니다.

Stefano    18-08-13 14:19
LS, SC, 등 귀하의 공장에서만 사용하는 용어는 일반 독자들도 알아볼 수 있도록 먼저 풀어서 질문해 주세요.
     
미나토자키… tjdxoek   18-08-13 14:22
네, 범용적으로 쓰이는 줄 알았는데 제가 착각한것 같습니다.
LS : Low Pressure Steam
MS : Middle Pressure Steam
SC : Steam Condensate 입니다.
스테파노 Stefano   18-08-13 14:38
(1) 저압스팀(LS)을 사용하고 배출되는 응축수를 Pumping Trap에 모으고 중압스팀(MS)을 동력으로 사용하여 스팀응축수(SC) 회수탱크에 보내주는 장치를 두고 있습니다.  질문에서 MS대신 LS를 사용할 수 있는지의 여부를 묻고 있습니다. 

이는 해당 Pumping Trap의 성능곡선을 찾아봐서  펌핑하려는 응축수의 유량과  동력용 스팀의 압력 및 소요량에 관한 자료를 찾아보면 그 가능성 여부를 알 수 있습니다.    이송을 위한 차압이 많이 걸리면 저압으로 안되고 고압스팀이 필요할 것이고 저압으로 배출유량이 충분해도 배출압력이 부족하면 저압스팀으로는 (용량이 부족하여) 펌핑이 불가할 것입니다.  Maker 자료를 찾아보도록 하세요.

(2) SC Pot와 SC Drum의 차이는 용량의 차이와 용도의 차이가 있는 것으로 보입니다.  Pot는 용량이 작고 SC 응축수를 사용처 가까운데세 모으는 응축수 Steam 수집용기이고 Drum은 용량이 Pot보다 크고 SC를 중앙집중식으로 모으는 드럼으로 봅니다.

(3) 응축수 Pump의 사용가능 여부는 용량과 차압이 충분한지 확인함으로 써 알 수 있습니다.
     
미나토자키… tjdxoek   18-08-13 14:52
답변 감사드립니다.

(3)번 답변에서 "용량과 차압이 충분하다"는 말씀은 스팀을 이용하지 않고도 응축수를 이송시킬 에너지가 충분하다면 Steam Trap 대신 일반 Pump를 사용하여 응축수를 이송시킴으로써 중압스팀(MS)를 사용하지 않아서 공정 효율을 판가름 할만한 idea가 될 수 있다는 말씀이 맞나요? (운전 비용등을 계산해서 비교를 통해)
이종석 chemtech   18-08-13 14:55
1. SC POT과 SC Drum의 차이점

통상적으로 POT는 아주 작은 SIZE의 용기를, DRUM은 그보다는 큰 SIZE로 명명을 하는데 귀사의 경우 두개의
역할이 동일 하므로 위의 방법대로 명명을 했거나 아니면 SC가 모인다고 해서 POT로 SC를 보관 한다고 해서
DRUM으로 명명 하거나 두가지중 하나일 것으로 판단이 됩니다

2. Pumping Trap은 일반적으로 쓰이는 Steam Trap에서 Pump 기능을 추가한 장치인가?

펌핑트랩은 그냥 트랩 입니다 (BALL FLOAT TYPE) 즉 액이차면 볼이 올라가면서 볼 위치의 배관이 개방되어
배출이 되고 액 레벨이 작으면 도로 닫히는 형태 입니다 펌프기능이 추가되었다고 볼수도 있으니 명명을 그렇게
했을것 입니다 어찌 되었든 그냥 트랩 입니다

HOT WATER DRUM 이 상압 또는 4kg/cm2 보다 많이 낮다면 MS는 필요하지 않습니다 다만, 트랩에서 응축수가
빠져 나가는 배압보다 트랩내 압력이 적은경우 MS 가 들어가서 압력을 높여 펌핑이 되는 구성 입니다

만약에 HOT WATER DRUM 의 압력이 낮다면 SC PORT에서 ON-OFF 밸브나 CONTROL VALVE를 이용하여 응축수를
배출할수 있으나 이경우는 현재 트랩이 있으므로 이 조건에서는 MS 가 열리지 않고 작동이 되므로 MS 사용량이
없으니 CONTROL VALVE나 ON-OFF VALVE가 필요하지 않지요

첨부의 그림으로 봐서는 HOT WATER DRUM에는  압력이 없을 것으로 보이므로 아마도 트랩은 항상 트랩모드로
운전이 될것이며 펌핑모드(MS가 들어가는 경우)로는 운전되지 않을 것이므로 MS는 항상 잠겨져 있을 것으로 보이네요
MS 밸브가 열리는지 확인이 필요 합니다

만약에 MS 가 열리는 펌핑모드로 운전이 된다면 HOT WATER DRUM에 압력이 있거나 펌핑트랩 보다 HOT WATER
DRUM의 ELEVATION에 따른 HEAD 및 배관손실로 배압에 문제가 생기는 경우 이므로 이때는 말씀하신 대로
펌프를 사용해서 응축수를 이송하는 것도 가능 합니다

위에서 말씀하신대로 트랩이 4kg/cm2 운전 이라면, LS 가 7kg/cm2 의 압력을 갖는다면 MS대신 LS를 쓰셔도
되겠네요
     
미나토자키… tjdxoek   18-08-13 15:18
답변 감사드립니다.
HOT WATER DRUM의 Spec을 말씀드리면 CAPA는 3.4m3, Press는 1.8KG, TEMP는 120도씨 입니다.
그리고 MS가 열리는 펌핑모드로 운전되고 있습니다. MS를 사용하는 것으로 보아선 말씀해주신대로 트랩내에 압력이 적어서 MS를 공급함으로써 트랩내에 압력을 높혀주고 있는것 같습니다.

말씀해 주신 것처럼 Pumping Trap과 MS활용한 응축수를 이송할때의 비용과 Pump와 LIC, CONTROL Valve를 설치해서 응축수를 이송할때 드는 비용을 비교해보겠습니다.

*다른 단위 공정에서 LS가 7kg/cm2g, 180도 조건으로 사용되고 있는데, 180도의 스팀을 응축수 이송 동력원으로 사용한다면 높은 온도에 의해서 응축수가 증발하는 상황이 발생하는 경우는 없을까요? 만약 그렇다면 LS를 Cooling Water 등을 통해서 온도를 낮추고 트랩에 공급해야 할까요? 온도를 낮추면 압력이 줄어들거 같은데 가능한지 궁금합니다.
이종석 chemtech   18-08-13 15:45
HOT WATER DRUM이 1.8kg/cm2로 운전되고 트랩의 운전압력이 4kg/cm2 인데도 불구하고 MS가 들어가는
펌핑모드로 운전이 된다면 응축수 배관의 선정이 잘못 되어 압력손실이 너무 많거나 HOT WATER DRUM의
위치보다 트랩의 위치가 많이 낮아서 생기는 현상 이네요
트랩위치가 HOT WATER DRUM보다 많이 낮지 않다면 배관 SIZE만 키워도 될것 입니다

차압이 2.2kg/cm2 나 되는데도 불구하고 MS가 들어가는 상태 이므로 7kg/cm2의 LS는 180도 (본래는 169.8도
가  포화온도인데 과열스팀임)  이며 4kg/cm2 SC는 142.9도 입니다 따라서 응축수를 가열할수도 있지요
스팀이 얼마가 들어가느냐에 따라 달라 지겠지요 하기는 LS 공급량에 따른 운전상태 입니다

LS 500 kg/h 일때 혼합온도 142.9도, 재증발증기 10% 발생
    300                              142.9                      6.4
    100                              142.9                      2.2
이는 응축수 4kg/cm2 일때고 이것이 HOT WATER DRUM 으로 들어가면 1.8kg/cm2로 낮아지므로 더 증가 됩니다

중요한 것은 MS  스팀은 LS 스팀보다 온도가 높을 것이고 지금 현재 MS가 들어가고 있는데 문제가 없으므로
LS가 들어 간다고 해서 문제가 발생됭수는 없겠지요?
MS가 들어갈때 보다 재증발 증기의 양은 훨씬 적을 테니까요
     
미나토자키… tjdxoek   18-08-13 16:10
감사합니다. 여러 요소를 따져봐야 됨을 느끼면서 많이 배웠습니다.
위 답변에서 재증발증기를 %값으로 구하셨는데 이를 계산하는 식이 존재하나요??
재증발증기 회수를 통해 다른공정에 씀으로써 공정효율을 높혀보고자 하는데 어떻게 계산 하는지 궁금합니다.
이종석 chemtech   18-08-13 16:21
또한가지의 경우를 설명 드리면, 트랩이 4kg/cm2로 운전되고 HOT WATER DRUM의 압력이 1.8kg/cm2 이므로
응축수 배출 부위(트랩후단) 에 VENT나 DRAIN이 있다면 압력계기를 연결해서 압력을 재 보세요
트랩에서 가까울수록 좋겠네요

응축수 배관이 너무커서 트랩후단에 압력이 낮게 형성되고 있다면 이경우 재본 압력이 만약에 2kg/cm2 라면
트랩의 설정압력을 4kg/cm2에서 2.5kg/cm2로 낮추면 MS 사용량도 줄것 이구요
궁극적으로는 이경우 즉 트랩후단의 압력이 낮다면 아예 MS를 막고 운전해도 문제 없을것 입니다
처음부터 트랩선정을 잘못 했을수도 있으니까요 (타입을)

우선 트랩후단의 압력을 재 보시구요 압력이 낮지않고 높아서 실제로 차압이 발생되고 있는 경우라면 MS 대신
LS 공급을 검토 하시면 되구요
     
미나토자키… tjdxoek   18-08-13 16:42
P&ID 상에서는 트랩 배출 부위에 Franged Joint와 Check Valve 그리고 Gate Valve가 표시되어 있는데 한번 현장에가서 확인해봐야겠습니다. 배출 부위의 압력이 낮을 수록 Trap에 걸어야하는 압력이 작아짐으로 이로인해서 운전비용을 줄일수 있겠네요.
트랩 종류도 디스크 트랩, 메커니컬 트랩등 여러 종류가 있던데 각각 어느 상황에서 선정하는지도 공부해봐야겠습니다.
감사드립니다!
이종석 chemtech   18-08-13 16:27
재증발 증기 발생량 계산은 간단 한데요
높은 압력에서 낮은 압력으로 변하는 경우 높은압력의 응축수의 앤탈피 값과 낮은압력에서의
응축수의 엔탈피 값을 빼고 이를 유량 x 엔탈피차이  = 총 열량
총열량을 낮은압력의 증기(스팀)에 대한 잠열 로 나누면 이것이 재증발 증기의 발생량 이지요
공정모사 프로그램을 이용하면 훨씬 간단히 계산할수 있구요
     
미나토자키… tjdxoek   18-08-13 16:48
하니웰사의 Unisim Design 공정모사기 라이센스가 있는데 한 번 찾아보겠습니다.
감사드립니다.
스테파노 Stefano   18-08-13 18:33
(0) 무언가 질의응답과 관련 주제가 엉뚱한 데로 흘러가고 있다는 생각이 ... 시스템을 잘못 이해하고 나누는 대화인 것으로 봅니다.

(1) 질문과 관련된 Pumping Trap은 응축수(SC)를 모아 Hot Water Drum을 거쳐 SC Drum으로 회수하기 위해 우선 Hot Water Drum으로 이송하는 Pump에 해당합니다. 

Trap 들은 이미 Steam을 사용하고 배출되는 곳에 각각 달려있고 SC Pot는 User들의 Trap에서 배출하는 Condensate를 모아 주는는 Pot (조그만 용기 해당)이고 여기에 흘러들어온 SC를 Pumping Trap이 Hot Water Drum으로 보내주는데  사용하는 Driving Gas를 MS를 사용하고 있다는 것인데..

18/8/13 14:52 재질문에서  < "용량과 차압이 충분하다"는 말씀은 스팀을 이용하지 않고도 응축수를 이송시킬 에너지가 충분하다면 Steam Trap 대신 일반 Pump를 사용하여 응축수를 이송시킴으로써 중압스팀(MS)를 사용하지 않아서 공정 효율을 판가름 할만한 idea가 될 수 있다는 말씀이 맞나요? >라고 질문하였었는데 미처 Stefano가 이에 대한 답변을 하지않은 상태에서 이야기가 엉뚱한대로 흘러갔습니다.

이에 대한  필자의 답변을 먼저 하자면 <Pumping Trap에 MS를 사용하고 있는데  SC POt와  Hot Water Drum 간의 1) (드럼간)압력차와  2) (드럼간) Head 차  및 3)(필요한 유량을 이송하기 위한) 배관의 압력차를  7KG 저압스팀(LS) 으로 공급할 수 있다면  그보다 높은 압력의 MS가 필요없다는 것이지요.

(3) 필자는 "Hot Water Drum"의 용도에 의문을 가지고 있는데  이 Hot Water Drum이라는 것이 혹시 "Deaerator"를 의미하는 것입니까?  그렇지 않다면  Pumping Trap에서 직접 SC Drum으로 보내면 되디 굳이 Hot Water Drum을 거쳐 보내야 할 이유가 없겠지요. 

(4)  18/8/13 15:45 Chemtech님의 답글중 중간부분 <..배압보다 트랩내 압력이 적은경우 MS 가 들어가서 압력을 높여 펌핑이 되는 구성...>이부분은 맞는 설명이었지만  <..HOT WATER DRUM 이 상압 또는 4kg/cm2 보다 많이 낮다면 MS는 필요하지 않습니다...>라고 설명하고 있는데 이는 맞지 않습니다.    위의 (2)에서 설명한 내용을 보았다면 이미 눈치채셨겠지만 드럼간 압력차가 없더라도 Head차나 (배출유량 이송을 위한 차압이 필요하다면  LS, MS 혹은 PA(압축공기)로 Boostup 해 주어야 할 것입니다.

(5) 참고로.. Pumping Trap은 Ball Trap과 유사한 구조와 원리도 동작하지만 별도의 Drivin Gas(여기서는 Steam)이 연결되는 구조의 Trap인데 Trap에 가깝다기 보다는 Pump로 간주되는게 맞습니다.  Pump Trap보다 더 큰 구조이고 SC Pot를 포함한 하나의 System으로 갖추고 있는 Spirax Sarco의 "Ogden Pump"와 같은 경우는 아예 이름도 Pump로 불리워 집니다.

(6) 질문의 대상기기장치의 경우 MS로 연결하는 것으로 되어있지만  LS의 압력도 7 KG나 되는 경우 굳이 MS를 동원할 필요는 없다고 봅니다.  Pump Trap은 Condensate를 배출하여 Condensate 회수장치로 보내기엔 Head도 부족하고 유량도 많지 않고,  별도의 드럼과 (모터구동)펌프를 두기에도 탐탁하지 않는 곳에 작은 Pot를 두고 여기에 Pump Trap을 달아두는 것이라서...

Flashing되는 Steam의 양도 대개 무시할 만한 정도의 양입니다.  따라서 Flashing 되는 Live Steam은 압력도 낮아 별 쓸모가 없기 때문에 고려할 가치가 별로 없는 경우가 대부분입니다.  (설령 만일 Live Steam이 많아 문제가 된다고 해도 이를 Deaerator로 연결하여 이용하는 방법이 권장됩니다. )

(7) 결론적으로 MS 대신 LS 혹은 PA로 대체가 가능하다고 필자는 추정하지만 Driving Steam(혹은 Gas)이 전혀 불필요하다고 생각되지 않습니다.  또(3)에서 언급했지만 Hot Water를 경유해서 SC Drum으로 이송해야할 사유를 점검해 보시기 바랍니다.
     
미나토자키… tjdxoek   18-08-13 20:16
감사합니다 스테파노님.
답변해 주신 부분 중에 확인해야 될 사항들을 확인해 본 뒤 내일 다시 질문을 해보겠습니다.
늦은시간까지 감사드립니다.
이종석 chemtech   18-08-14 09:31
SC POT 내에 압력이 전혀없다면 또는 압력이 낮아 펌핑이 않되는 경우라면 트랩에서 펌핑용 스팀의 공급은 반드시
필요 합니다. 그런경우 스테파노님의 의견이 맞습니다
이경우 무조건 MS 공급이 필요 합니다

SC POT로 들어오는 SC에 압력이 있다면 굳이 POT에서 트랩을 거치지 아니하고 바로 HOT WATER DRUM으로 보내는
것이 맞으며 HOT WATER DRUM 에서 발생되는 재증발 증기는 난방용 이나 기타 재이용 하면 됩니다
물론 이경우 재증발 증기의 양은 무시할 정도로 작습니다

SC POT로 들어오는 SC의 압력에 따라 달라지므로 압력이 낮아 HOT WATER로 바로 보낼수 없는 경우라면 이는
검토할 필요도 없는 것이며 다만, MS를 LS로 교체 하는 것에대한 검토는 필요 합니다
펌프로도 이송이 가능하나 펌프의 투자비(감가상각 고려) 와 전력사용량이 MS에 비해 경제성이 있다면요

저는 SC POT에 압력이 있다고 판단하여 의견을 드린것 입니다
스테파노 Stefano   18-08-14 11:27
(0) 원래의 질문에서 명확히 설명되지 않은 점들이 많아서 chemtech님의 답변에서 혼선이 빚어진 것으로 보입니다.  아직도 시스템상에 의문이 많이 남아 있어서 보충설명하지 않고는 필자도 명확한 답글을 올릴 수 없습니다.  명확하지 않는 사항들은 바로 아래 나열한 내용들입니다. 

(1) SC POT에서 Pump Trap에 흘러들어도록 하기 위해서는 Pump Trap에 (Vent Line이 있어서)압력이 결려있지 않거나 SC POT와 Equalizing이 되어 있어야 합니다. 

따라서 Pump Trap에 (LP 혹은 MP Condensate 수준의) 압력이 걸려있는지 그렇지 않은지 명확하지 않습니다.  LP Condensate Pump Trap에 응축수가 흘러들어와 MP로 Pumping해 보냈다고 하더라도 Pump Trap내 압력을 배출하거나 SC Pot와 Equalizing 시키지 않으면 다음 Sequence에서 Condensate가 Pump Trap에 흘러들어올 수 없습니다. 

이렇기 때문에 SC POT는 Pump Trap과 Equalizing Line이 필요하고 만일 그렇다면 Pump Trap을 구동하는 Steam은 LP이건 MP건 관련이 없습니다.  (LP 압력만 거론 한 것으로 봐서 SC가 LP의 Condensate 이고 압력도 7KG라면 별도의 MS를 끌어와 연결할 필요가 없을 것이고 SC가 MP의 Condensate라 해도  Pump Trap은 반드시 SC Condensate와 Equalizing 한 후 MS가 Pump Trap에 연결되면 될 것입니다.) 

Pump Trap과 SC가 Equalizing이 필요하다는 것을 더우 절실히 느끼는 경우에는 SC POT가 진공이 걸리는 경우입니다.  흔히 부하가 많이 걸리지 않는 공장에서 Sc를 배출한 후 겨울철 SC의 Live Steam이 응축되어 SC Pot가 진공이 걸려있는 경우도 발생합니다.  이런경우라고 해도 Equalizing이 되어 있으면 Pump Trap은 Condensater를 Pumping하는데 지장이 없습니다. 

(2) Sketch 만으로 설계자의 의도를 판단하기 어렵지만 앞의 Equalizing Line 없이 단순히 <LP Condensate이니까 MS로 연결한다>고  생각했다면 설계자의 착오일 것입니다.  LP의 압력도 충분히 높기 때문에 Pump Trap을 구동하는데 지장이 없어 보입니다.   

과연 그런지 의문이 남습니다.    (Hot Water Drum이 설치되는 높이와 압력이 알려지지 않았기 때문이고 더욱 정확히는 이송량과 이솔관의 정보가 없기 때문입니다.  대부분의 Condensate Line은 Two-Phase Line이라서 Hydraulic 계산이 까다롭습니다. Flashing 되는 Steam량을 알 수없으면 계산이 안됩니다.)

(3) Hot Water의 용도가 궁금합니다.  SC의 온도가 높아서 열을 이용하기 위해 사용하는 온수순환용 탱크인지 아니면 다른 목적의 탱크인지 ?  압력이 남아있는 탱크인지 대기압탱크인지?  압력이 남아있다면 여기서 발생되는 Live Steam을 어디에 쓰려는건지?  아니면 앞서 언급한 Deaerator인지... 

SC를 굳이 Hot Water Drum을 거쳐 SC Drum으로 이송하려는지?

(4) SC Pot에 흘러들어오는 SC는 반드시 각각의 Steam Trap을 거쳐 나오리라고 보지만 혹시 각 Line에 Trap이 달려있지 않고 전 시스템에 Trap이라고는 Pumping Trap 하나만 달려있는것은 아닌지?  (만일 그렇다면 Pump Trap은 Vent 시켜 Condensater가 흘러들어오도록 하고 MS(혹은 LS)로 Pumping해 배출 할 수 있도록 해야 하므로 Pumping 이송 직후 Pump Trap은 거의 대기압 상태로 운전될 것입니다. )

원래의 질문에 설명되지 않았던 위의 사항들을 먼저 확인한 후라야 답변들이 명확해 질 수 있습니다.
미나토자키… tjdxoek   18-08-14 20:55
(1) SC POT으로 들어오는 Steam Condensate는 LS(Low Pressure Steam)으로 부터 생성된 응축수 입니다.
SC Pot은 대기압으로 운전중이며, Hot Water Drum과 Head 차이 및 배관의 압력차이 때문에 MS를 사용중이였습니다.
PA의 경우에는 PA로 공급시  Hammering 현상이 더 잦아서 PA는 쓰지 않는다고 합니다.
그리고 LS는 7KG가 아닌 3.51KG였습니다..

(3) Hot Water Drum의 용도는 온수순환용 탱크였습니다. Pipe에 흐르는 유체의 체적을 막기 위해서 Pipe를 감싸준 Jacket들에 HW를 공급해주기 위해 존재 하는거였습니다. 그리고 Hot Water Drum은 대기압으로 유지되고 Sot Pot과 Head 차이도 존재해서 MS를 Driving Gas로 이용중이 였습니다.

(4) SC POT으로 유입되는 SC는 이전에 열원으로 쓰이고 Steam Trap을 거쳐나온 Steam이 맞습니다.

결론적으론 SC POT에서 Hot Water Drum으로 SC를 이송시키기 위해서는 MS가 가장 최적화된 유틸리티임을 알 수 있었습니다.
Chemtech님과 스테파노님께 감사드립니다. 다른 개선사항으로 궁금증을 가지고 올태니 그때도 관심가져주시면 감사드립니다!
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