개념 한 쪽
보일러의 성능과 안전을 유지하려면 급수와 보일러수의 성질을 관리해야 한다. 연료에 포함된 황으로 인한 저온부식, 경도 성분에 따른 스케일 생성, 그리고 수위 감시를 위한 다양한 액면계 원리를 이해해야 한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「보일러수 관리」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 저온부식 원인 물질 판별 | 1 | 절탄기 등 저온부식의 발생 원인 물질을 고르는 능력을 묻는다 |
| 스케일 발생 조건 판단 | 1 | 급수 경도와 pH 조건에서 어떤 스케일이 생성되는지를 판별하게 한다 |
| 수면계 원리 대응 | 1 | 액면계의 원리 또는 표시 방식으로 장치 종류를 구별하는 능력을 묻는다 |
저온부식은 연료 속 황(S)이 연소하여 생성된 아황산가스(SO2)가 일부 무수황산(SO3)으로 산화되고, 이 SO3가 배가스의 수증기와 결합해 황산(H2SO4) 증기가 되어 저온 부위에서 결로하면 금속을 부식시키는 현상이다. 절탄기·공기예열기 같은 온도가 낮은 부분에서 주로 발생하므로 저온부식의 원인 물질은 아황산가스 계열이라고 정리한다.
보일러수의 경도는 탄산염 경도와 비탄산염 경도로 나뉜다. 탄산염 경도는 가열이나 pH 상승에 의해 탄산칼슘(CaCO3)으로 침전되기 쉬운 반면, 비탄산염 경도는 주로 황산염 형태로 존재해 pH 변화에 크게 영향을 받지 않는다. 비탄산염 경도가 크고 pH 조정이 불충분한 상태에서는 황산칼슘(CaSO4) 스케일이 주로 생성되며, 이는 단단하고 제거가 어렵다.
급수에 용존한 산소(O2)나 이산화탄소(CO2) 등 용존기체는 부식을 촉진하므로 이를 제거하기 위해 탈기법을 사용한다. 탈기법은 급수를 가열·비등시켜 용존 기체를 분리·제거하는 방법이며, 전용 장치인 탈기기에서 스팀을 이용해 수행한다. 폭기법은 공기를 주입하는 방법으로 목적이 반대임에 유의한다.
보일러 내부 수위를 외부에서 확인하는 장치로 여러 종류의 액면계가 있다. 2색식 수면계는 증기부와 수부의 굴절률 차를 이용해 증기부는 적색, 수부는 녹색으로 보이게 하여 고압·대용량 보일러에서 수위를 한눈에 확인하게 한다. 플로트식(부자식) 수면계는 액면에 부자를 띄워 그 상하 이동으로 수위를 검출하므로 보일러 드럼의 수위 경보용으로 널리 사용한다. 편위식(디스플레이서식)은 아르키메데스의 부력 원리를 이용해 액중 실린더가 받는 부력의 변화를 검출하는 방식이다.
문제 유형은 원인과 결과, 또는 원리 대응을 묻는 형태로 자주 출제된다. 예컨대 "절탄기 등에서 저온부식을 일으키는 물질"이라는 지문이 나오면 연소 과정에서 생성되는 아황산가스(SO2→SO3→황산 이슬)를 떠올려 저온부식을 정답으로 선택한다. "비탄산염 경도 크고 pH가 오르지 않는 경우 생성되는 스케일"이라는 조건이 제시되면 탄산칼슘을 배제하고 황산칼슘(CaSO4)이 생성된다고 판단한다.
액면계 관련 문제는 측정 원리 키워드로 빠르게 소거한다. 증기부는 적색, 수부는 녹색으로 보이게 한다는 색 표시가 있으면 2색식 수면계를 고른다. '부자(플로트)가 상하로 움직인다'는 표현이 나오면 플로트식, '부력(아르키메데스 원리)'이 키워드로 나오면 편위식으로 연결한다.
보일러 절탄기 등에서 발생할 수 있는 저온부식의 원인이 되는 물질은?
정답 ② · 문항은 보일러 절탄기 등에서 저온부식을 일으키는 물질을 묻고 있다. 저온부식은 연료의 황성분이 연소되어 SO2→SO3로 변하고 수증기와 결합해 황산을 생성하여 낮은 온도에서 응축·부식시키는 현상과 관련되므로 아황산가스(SO2 등)가 원인이다.
저온부식은 아황산가스(SO2→SO3→황산)가 이슬점에서 일으키는 부식이다.
급수의 비탄산염 경도가 크고 보일러 내처리를 행하지 않거나 행하여도 pH조정제의 투입이 불충분하여 보일러수의 pH가 상승되지 않는 경우에 주로 생성되는 스케일의 종류는?
정답 ① · 문제는 비탄산염 경도가 크고 보일러수의 pH가 상승하지 않을 때 생성되는 스케일 종류를 묻고 있다. 비탄산염 경도, 특히 황산염형 경도가 클 때와 pH가 올라가지 않을 경우에는 황산칼슘(CaSO4)이 주된 스케일로 침전된다.
비탄산염 경도가 크고 pH가 오르지 않으면 황산칼슘(CaSO4) 스케일이 주로 생성된다.
증기부와 수부의 굴절률 차를 이용한 것으로 증기는 적색, 수부는 녹색으로 보이도록 한 것으로 고압의 대용량이나, 발전용 보일러에 사용되는 수면계는?
정답 ① · 문항은 증기부와 수부의 굴절률 차를 이용하여 증기를 적색, 수부를 녹색으로 보이게 하는 수면계를 묻고 있다. 굴절률 차로 색을 구분하는 방식은 2색식 수면계로, 고압 대용량 및 발전용 보일러에 주로 사용된다.
증기부는 적색, 수부는 녹색으로 보이게 하는 굴절률 차 수면계는 2색식 수면계이다.
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