스팀 보일러 만들기 (5) – 스팀 순환 시스

이번 보일러 시리즈를 처음부터 읽은 분은 보일러가 액체 상태의 물을 기체 상태, 즉 스팀으로 변환시킨다는 걸 기억할 것이다. 이렇게 변환한 스팀은 잠열이란 형태로 상당한 양의 열에너지를 내장하게 되고, 이 에너지는 나중에 스팀이 물로 바뀔 때 방출된다. 우리가 물의 양과 보일러 버너를 컨트롤 함으로써 스팀을 만드는 방법을 알았으니, 이제 이 스팀을 장비로 전달하고, 스팀이 물로 바뀐 응축수(condensate)를 다시 보일러로 돌려보내는지 알아본다.

스팀 전달 시스템

자, 그럼 드라이클리닝/론드리 플랜트에서 스팀에 무슨 일이 벌어지는지 살펴보자. 스팀이 “셧-오프 밸브(shut-off valve)”(1)를 통해 보일러에서 나와 “모관(steam header)”(2)이라 불리는 커다란 파이프로 들어간다. 셧-오프 밸브는 대개 원형 손잡이가 달렸고, 몇 바퀴 돌릴 수 있는 글로브-타입 밸브인데, 정식 이름은 “스팀 모관 셧-오프 밸브”라고 불린다. 스팀이 모관 안에서 움직이는 속도가 초당 80피트, 또는 시속 55.5마일이나 된다는 게 놀랍지 않은가? 이 스팀 헤더 셧-오프 밸브는 한 달에 한 번 열고 닫아 부드럽게 작동할 수 있게 한다. 물론 모든 보일러 정비 사항이 그렇지만, 이 작업 역시 보일러에 압력이 없을 때 해야 한다.

스팀 모관에서 갈라 나가는 것이 더 작은 “지관(drops)”(3)이며, 이들이 스팀 모관과 각 장비를 연결한다. 각 지관마다 모관과 장비 사이에 자체적인 “셧-오프 밸브”(4)가 있어야 한다. 지관에 설치하는 셧-오프 밸브는 대개 “90도” 또는 “1/4 바퀴” 타입 볼 밸브이다.

자, 이제 스팀이 장비까지 전달됐으니, 프레스 헤드, 프레스 벅 또는 히팅 코일 같은 압력 용기 내에서 어떻게 움직이는지 살펴보자. 스팀은 압력 용기(지금부터는 압력 용기를 그냥 장비라고 부르겠다)의 금속과 접촉하면서 식으면서 다시 액체로 바뀐다 (이 물을 지금부터 응축수라고 부른다). 스팀이 응축수로 변하면서 머금고 있던 다량의 잠열을 방출한다. 이때 스팀과 응축수는 온도와 압력이 같지만 거의 모든 열 에너지가 스팀에 들어있고, 응축수에는 거의 없다.

이렇게 압력 용기 안에 응축수가 모이면서 스팀이 들어와 열에너지를 방출할 공간이 줄어든다. 약간 앞서 가는 느낌이 없지 않지만, 스팀 트랩이 막혔을 때 장비가 뜨거워지지 않는 이유가 바로 여기에 있다.

“스팀 트랩”(5)이라 불리는 장치가 장비 안의 응축수를 제거해, 더 많은 스팀이 들어올 수 있게 해준다. 스팀 트랩의 종류를 여기서 다 열거할 수 없지만, 원통형의 “버킷 트랩,” 그리고 “써모스태틱” 또는 “써모다이내믹” 트랩이라 불리는 하키 퍽 비슷하게 생긴 두 종류의 트랩이 세탁 산업에서 주로 사용된다.

스팀 트랩은 장비에서 가장 낮은 위치에 자리하며, 열렸을 때 장비 안으로 밀고 들어오는 스팀 압력이 응축수를 밀어내 다시 보일러로 돌려보낸다. 이렇게 응축수를 다시 보일러로 돌려보내는 시스템을 응축수 리턴 시스템이라고 불리며, 이는 다음 달에 커버한다.