Ⅰ. 화학세관
1. 화학세관 방법
① 산 세관방법
사용약품 : 염산, 황산, 인산, 기타 부식억제제 첨가
② 알칼리 세관방법
사용약품 : 수산화나트륨, 탄산나트륨, 인산소다, 암모니아, 기타 질산나트륨 첨가
③ 유기산 세관방법
사용약품 : 구연산, 의산, 초산, 옥살산, 설파민산
2. 화학세관처리
(1) 산세관
① 산의 종류
㉠ 염산 (HCl)
㉡ 황산 (H₂SO₄)
㉢ 인산 (H₃PO₄)
㉣ 질산 (HNO₃)
② 세관처리
일반적으로 염산을 물속에 5~10% 용해시켜 온도를 60±5℃ 정도로 유지하고 5시간 정도 보일러 내부를 순환시켜 관석을 제거시킨다. 그러나 염산의 약성에 의해 부식이 촉진되므로 부식억제제인 인히비터(Inhibitor)를 0.2~0.6% 혼합하여 함께 처리한다.
③ 부식억제제의 종류
㉠ 수지계 물질
㉡ 알콜류
㉢ 알데히드류
㉣ 머컴탄류
㉤ 아민유도체
④ 스케일 용해 촉진제
황산염, 규산염 등의 경질스케일은 염산에 잘 용해되지 않아 용해 촉진제를 사용하여야 하며 용해 촉진제는 불화수소산(HF)이다.
⑤ 부식 억제제의 구비조건
㉠ 부식 억제능력이 클 것
㉡ 물에 대한 용해도가 클 것
㉢ 점식발생이 없을 것
㉣ 세간액의 온도, 농도에 대한 영향이 적을 것
㉤ 시간적으로 안정할 것
⑥ 염산의 특징
㉠ 취급이 용이하며 위험성이 적다.
㉡ 부식억제제의 능력이 크며 가격이 싸서 경제적이다.
㉢ 스케일의 용해능력이 크며 물에 대한 용해도가 커서 세척이 용이하다.
⑦ 산세관 방법
㉠ 순환법 : 가압펌프로 강제 순환시키는 방법이다.
㉡ 침적법 : 일정시간 동안에 약물이 첨가된 용액에 침적시킨다.
⑧ 중화방청처리
산세척 후 청소에 사용한 물이 pH5 이상이 될 때까지 중화나 방청처리를 한다.
㉠ 사용약품은 탄산나트륨(Na₂CO₃), 수산화나트륨(NaOH), 인산나트륨(Na₃PO₄), 아황산나트륨(Na₂CO₃), 히드라진(N₂H₄), 암모니아(NH₃) 등이 있다.
㉡ 방법은 pH9~10 정도로 하여 약액의 온도를 80~100℃로 가열하여 약 24시간 정도 순환시킨 후 서서히 냉각하여 배출한다.
(2) 알칼리 세관
① 알칼리 세관약품
암모니아(NH₃), 가성소다(NaOH), 탄산소다(Na₂CO₃), 인산소다(Na₃PO₄) 등
② 세관처리
물 속에 알칼리를 0.1~0.5% 넣고 물의 온도를 70℃ 정도로 하여 순환시킨다.
③ 가성취화 방지제
알칼리 세관을 하면 알칼리액이 수소이온 농도가 pH13이상의 보일러수에 의해 가성취화가 일어난다. 이것을 방지하기 위하여 가성취화방지제를 첨가하는데 가성취화방지제는 질산나트륨(NaNO₃), 인산나트륨(Na₃PO₄)이 사용된다.
(3) 유기산세관
① 유기산
㉠ 구연산
㉡ 옥살산
㉢ 설파민산
② 세관처리
중성에 가까운 구연산 등을 물속에 약 3% 정도 용해사켜 그 수용액을 90±5℃ 정도로 하여 오오스테나이트계 스테인레스강을 세관한다.
Ⅱ. 보일러 화학세정 및 스케일제거
1. 화학세정의 목적
① 최근 보일러는 고온, 고압, 고효율화와 더불어 보일러 내면의 각종 부착물에 의한 사고가 발생되는 경향이 있어서 화학세정의 목적은 보일러내 부착물에 의한 부식과 열전달률 저하로 인한 과열, 파열사고를 미연에 방지하고, 보일러의 효율과 성능을 유지하기 위해서이다.
② 중·저압 보일러는 튜브클리너(Tube Cleaner) 등에 의한 기계적인 방법에 의해서도 가능하지만 보일러가 대형화하고 구조가 복잡하여 기계적인 방법만으로는 충분한 효과를 거두지 못함으로써 화학세정이 반드시 필요하다.
2. 신설 보일러 및 보일러 보수시 화학세정
(1) 플러싱 (Flushing)
① 플러싱은 알칼리 세정과 소다 끓임을 하기 전처리 조작이다.
② 물로 플러싱을 하는 경우에는 깨끗한 물을 펌프로부터 고속으로 분사시켜 세정 출구수가 깨끗해질 때까지 실시하여야 한다.
③ 플러싱을 효과적으로 또 내부에 물이 남아있지 않도록 실시하기 위해서는 세정계통의 배수 가능한 곳을 몇 구역으로 나누어 가장자리 구역에서 플러싱을 실시하여 효과가 나타난 다음에 인접구역으로 진행해야 한다.
④ 배수가 가능하지 않은 구역은 수증기나 물에 히드라진 약 100ppm을 첨가한 세정수로 플러싱을 하면 효과적이다.
(2) 알칼리 세정
① 고압 순환 보일러나 관류보일러의 급수·복수계통은 플러싱이 끝난 다음에 유지 제거를 위하여 알칼리 세정을 실시하는 경우가 많다.
② 세정액은 다음의 알칼리 약품과 계면활성제를 녹인 물이 사용되며 약품으로는 다음과 같다.
㉠ 계면활성제
㉡ NaOH (또는 Na₂CO₃)
㉢ Na₃PO₄
③ 전농도는 0.2~0.5% 정도이다.
④ 세정액의 적정온도는 60~80℃로 유지하여 세정 계통을 순환시키고, 세정출구에서 세정액의 탁도 또는 농도가 일정하게 유지되면 세정액을 배출하고, 수세수가 pH9 이하로 유지될 때까지 수세를 하여야 한다.
(3) 소다끓임
① 소다끓임의 목적은 수관식 보일러나 절탄기(연도에서 급수가열기) 내부의 유지나 모래, 먼지 등을 제거하기 위한 것이다.
② 약액의 조성
약액은 미리 농도를 맞추어 조제하여야 한다. 약액의 조성은 보일러 내부에 있는 오염물의 종류나 양에 따라 가감되며 약액 조성약품으로는 다음이 있다.
㉠ NaOH
㉡ Na₂CO₃
㉢ Na₃PO₄ · 12H₂O
㉣ Na₂SO₃
3. 스케일과 부식생성물 제거
보일러에서 산세척이라 함은 보일러 내부 스케일과 부식생성물 등을 산액으로 용해, 분해시켜 제거하는 산액처리와 중화, 방청처리를 중심으로 하는 일련의 처리공정을 조합시킨 화학세정이다.
① 산세척의 처리공정
소다끓임 조작이 끝난 후 신설보일러 재부에 남아 있는 부식물은 밀(Mill) 스케일과 녹 등의 철산화물로 되어 있기 때문에 산액처리만으로도 제거될 수 있다. 산세척의 제1처리 공정으로서 전처리를 행하여야 하며 산세척의 처리공정은 다음과 같다.
사용되는 산액으로는 염산, 황산, 인산, 구연산 등의 수용액이 사용된다. 일반적으로 가격이 저렴하고 산화철과 대부분의 스케일에 대한 용해력이 강한 염산을 5~10%의 농도로 하여 약 5시간 정도 순환시켜 관석을 녹이거나 단순히 채워두는 방법이 있다.
Ⅲ. 보일러의 보존
보일러를 사용 중지하고 방치하면 내·외면에 부식이 촉진되어 안전도 저하, 수명단축 등의 영향을 받는다. 그러므로 이러한 영향을 줄이기 위해 적절한 보존 기술이 필요하다.
1. 목적
① 보일러 휴지시 보일러 내면, 외면 부식 방지
② 보일러 휴지시 수명단축 방지
③ 보일러 휴지기간 부식으로 인한 보일러 강도 저하 방지
2. 보일러 보존방법
① 만수보존법(습식보존법)
② 건조보존법(밀폐식)
③ 페인트 도장법(특수보존법)
④ 기체보존법(질소보존법)
(1) 만수보존법(단기보존법)
만수보존법은 2~3개월 정도 보일러 휴지기간 동안 보존하는 방법이며, 보일러 내에 물을 가득 채운 후 0.35㎏/㎠ 정도의 압력으로 물을 끓여 용존산소나 탄산가스를 제거시킨 후 수산화나트륨(NaOH)의 농도를 300ppm으로 한 보존법이다.
① 주의사항
㉠ 건조보존이 어려운 경우에만 실시한다.
㉡ 동결 염려가 있으면 사용할 수 없다.
㉢ 보일러 동내부에 물을 가득 채운 후 누수가 없도록 밀폐시켜 보존한다.
㉣ 2~3개월 이상은 효과가 없다.
㉤ 10~20일 정도 지난 후 pH를 조사한다(pH12)
② pH12정도의 약품을 사용하며 물 1ton에 대한 사용약품은 다음과 같다.
㉠ 가성소다(NaOH) 0.3㎏ : 저압보일러용
㉡ 아황산소다(Na₂SO₃) 0.1㎏ : 저압보일러용
㉢ 히드라진(N₂H₄) 0.1㎏ : 고압보일러용
㉣ 암모니아(NH₃) 0.83㎏ : 고압보일러용
(2) 건조보존법(장기보존법)
보일러 휴지기간이 6개월 이상될 때 사용한다. 특히 겨울에 동결 우려가 있거나 급수에 부식성 성분이 있을 때에는 만수보존법보다 우수하며 특징은 다음과 같다.
① 보존기간이 6개월 이상인 경우
② 1년 이상 보존시에는 내부스케일을 완전히 제거한 후 방청도료를 도포할 것
③ 고압 대용량은 질소를 봉입해 둘 것
④ 약품은 1~2주마다 상태점검을 할 것
⑤ 동내부의 산소제거는 숯불을 용기에 넣어서 태운다.
⑥ 습기방지 물질(흡습제)
㉠ 생석회(산화칼슘) 0.25㎏
㉡ 실리카겔(규산겔) 1.2㎏
㉢ 염화칼슘(CaCl₂) 1.2㎏
㉣ 흡습제 교환은 2~3개월마다 한다.
보일러 동내부에 질소가스를 0.6㎏/㎠ 정도로 가압시켜 밀폐 건조시킨다. 질소의 순도는 99.5% 이상이 요구된다(보일러 동내부 산소를 제거하기 위하여).
(4) 페인트 도장법
① 보일러에 도료를 칠하여 보존한다.
② 도료의 주성분은 흑연, 아스팔트, 타르 등이 사용된다.
③ 주의사항
㉠ 작업 중 휘발성으로 인한 인화 위험에 주의한다.
㉡ 작업시 환기에 주의한다.
㉢ 보일러를 재사용할 때에는 알칼리 세관을 실시한다.
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