열교환을 위한 냉각 Soruce로 가장 많이 사용하는 것은 바로 물 입니다. 플랜트 산업에 포함되어 있는 장치류들을 가동시키고 냉각하기 위해서는 우리가 생각하는 것 이상으로 많은 양의 물을 필요로 합니다. 냉각수를 가장 많이 사용하는 장치류는 무엇이 있을까요? 바로 물 쓰는 하마 Condenser 입니다. Surface Condenser 의 경우는 발전기를 돌리고 나온 Steam을 응축 시키기 위한 하나의 거대한 열교환기 로써 단위 시간당 몇 톤은 우습게 쓰는 어마어마한 녀석입니다. 발전소를 포함한 대형 설비에는 이러한 크고 작은 장치류들이 많이 있고 따라서 이에 필요한 Cooling source 가 반드시 필요합니다. Cooling 을 위한 방법론 적인 것이 몇가지가 있는데 대표적으로 Once through cooling 가 있습니다.
정유소 공장을 포함한 발전소, 화학공장과 같은 거대한 플랜트는 근처에 바다나 호수, 강 근처에 있다는 공통점을 찾아 볼 수 있습니다. 내륙지방에서는 플랜트에 필요한 물의 공급이 원할하지 못하다는 것을 오래전에 깨닫고 필요한 물의 공급을 원할하게 하기 위해 대형 플랜트는 내륙보다는 해안가, 강 근처에 건설되어 있습니다.
Once through cooling 은 Water 를 이용한 열교환 즉 냉각 방식에 대한 하나의 정립된 용어로써 결론부터 예기 하면 물을 끌어와서 쓰고 냉각제로 사용한 후 내보낸다 는 계념입니다. 재 사용(Recirculation) 가 아닌 1회(Once) 가 주 목적입니다.
아래 그림은 Once-Through Cooling 방식을 단편적으로 표현한 그림입니다. 소형 열교환기 부터 Condenser 까지 냉각을 위한 방식은 끌어오고-내보내고 형태가 대부분입니다. Water 를 Feed하기 위해서는 시스템 전단에서 펌프와 같이 유체를 공급해주는 장치가 필요합니다. 이렇게 공급된 Water는 열교환기나, 열교환을 필요로 하는 곳에 냉각 Source 로 사용된 후, 후 공정으로 이동하게 됩니다. 재 사용한 물든은 Fond를 통해 배출되는 형식입니다.
다음 그림을 보면 Once Through Cooling 방식에 대해서 좀 더 명확하게 이해할 수 있습니다. 끌어오고 - 쓰고 - 내보내고 재 사용하지 않습니다. 한 번 사용한 Water 는 내 보냅니다.
서두에 기술한 것처럼 Once-Through Cooling 방식은 가장 대표적이며 많이 사용하는 Cooling water 사용 방법입니다. 플랜트처럼 거대한 설비에 많은 양의 물을 어디서 끌어다 쓰는 것일까요? 유한한 양을 갖고 있지만 무한하게 사용할 수 있는 바닷물이 바로 정답입니다. 중동이나 물이 부족한 국가에서의 발전설비, 플랜트 시설의 경우 물의 사용량이 제한적이고 풍족하지 않을 뿐더러 그 양이 상당하기 때문에 수돗물 사용하 듯 사용할 수 없습니다. 따라서 바닷물이나 호수, 강물은 Cooling source 로 사용하기에는 더 없이 유용한 자원입니다. 발전소가 바닷가나 강 근처에 있것도 이러한 이유중에 하나 입니다.
Once-through Cooling 방식의 가장 큰 장점은 바로 보관이 필요 없다는 것 입니다. 저장 탱크를 사용해서 보관하고 사용하는 것이 아닌 바로 쓰고 바로 내보낸다는 것 입니다. Once through 주의 사항중 하나는 바닷물이나 강물을 사용할 경우 전단에 대형 필터(debris filter) 를 설치해야 합니다. 왜냐면 물 속에 부유물 (물고기, 조개껍질, 기타) 을 걸러줘야 하기 때문이죠. 바닷물이나 강물과 같이 염분이 많은 물의 문제점은 염분이나 오염계수가 높기 때문에 장치류에 내구성을 요구합니다. 예를 들어 열교환기에 Cooling water source 를 바닷물을 사용한다면 Tube 재질을 Titanium과 같이 염분에 강한 재질을 선정해야 하는 것 이지요.
위의 내용을 정리하면 Once-Through Cooling 방식은 하나의 용어로써 사용 빈도수가 가장 많은 Cooling Water 공급 방식이며 바닷물이나, 강물, 호수의 물을 사용해서 사용하고 내보내는 방식으로 재사용하지 않는 다는 것, Check point 는 Feed pump 가 필요하며 전단에 필터가 필요하다는 것, 오염계수가 높기 때문에 3ft/sec. 이상의 유속으로 유체를 이송해야 한다는 것 입니다.
Once through 냉각 시스템
- Source : 강물, 호수, 바다
Once through 시스템을 위한 설비구성
- Intake station
- pump (Vertical type)
- chemical injection
- filter
- piping
- discharge station
Inside Insight 였습니다.
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