화력발전소 - Condenser Tube Cleaning System (CTCS)

발전소의 효율적인 운영을 위해 콘덴서의 열전달 성능은 매우 중요합니다. 또한 대형 발전소는 대량의 냉각수가 필요하므로 해수를 냉각수로 사용합니다. 그러나 해수를 사용하는 콘덴서 튜브는 시간이 지남에 따라 해수의 화학적 성분, 해조류 및 생물 부착물, 먼지 및 기타 오염물질 등으로 인해 오염될 수 있습니다. 이러한 오염물질은 콘덴서의 열전달 효율을 저하시켜 성능을 감소시키고, 유지보수 주기를 단축시킬 수 있습니다. 이를 방지하고 콘덴서의 성능을 유지하기 위해 Condenser Tube Cleaning System (CTCS)이 사용됩니다.

[출처 : Hitachi]

CTCS의 주요 구성 요소

1. Cleaning Ball

 

CTCS의 핵심 요소 중 하나는 Cleaning Ball입니다. 튜브 내경보다 약간 큰 Sponge Rubber Ball이 주로 사용되며, 콘덴서 입구(냉각수 유입 부분)에 주입되어 콘덴서 튜브를 통과하면서 튜브 내부를 청소합니다. Cleaning Ball은 사용 목적에 따라 Soft, Medium Soft, Hard로 구분되며, 일반적으로 Cleaning Ball의 수량은 콘덴서 튜브 수량의 약 10% 정도가 적용됩니다. 다만, 발전소 또는 CTCS 제조사마다 Ball 적용 기준은 상이할 수 있으며, 실제 Cleaning 효과에 따라 Ball 수량이 결정될 수도 있습니다.

 

2. Ball Strainer

 

Ball Strainer는 콘덴서 출구(냉각수 배출 부분)에 설치되어 튜브를 청소한 후 나온 Cleaning Ball을 회수하는 일종의 필터입니다. Ball Strainer 내부에 설치된 Screen은 Cleaning Ball을 걸러내며, 회수된 Ball은 Ball Discharge Port를 통해 Ball Recirculation 설비로 보내집니다. 일반적으로 Ball Strainer에는 차압계가 설치되어 있어, 사전 세팅된 차압 기준에 도달하면 Back Wash 공정을 통해 스크린에 걸린 이물질들을 제거합니다.

 

3. Ball Recirculation Pump

 

Ball Recirculation Pump는 Ball Strainer를 통해 회수된 Ball을 다시 콘덴서 입구로 보내는 역할을 합니다. 이는 Cleaning Ball이 지속적으로 콘덴서 튜브를 통과하여 오염물질을 제거할 수 있도록 돕습니다.

 

4. Ball Collector

 

Cleaning Ball은 콘덴서 운전 중 24시간 계속 주입되지 않으며,  주입된 Condenser Ball은 무작위(Random)로 Condenser Tube를 통과하여 Cleaning 해주기 때문에 한번의 Cleaning Cycle에 전량 회수가 불가능합니다.

따라서 Cleaning Ball을 모두 회수하기 위해 일반적으로 1일 1회 30~60분 Ball Circulation Cycle에 이어서 2시간 정도의 Ball Collection Cycle 모드로 운전됩니다.

즉, Ball Circulation Cycle 동안에는 Ball Strainer로 회수된 Ball을 다시 콘덴서 입구로 보내어 주지만, Ball Collection Cycle에는 회수된 Ball을 저장해두어야 합니다. 이 역할을 수행하는 것이 Ball  Collector이며, 내부에 설치된 스크린 등의 동작을 통해 이를 컨트롤합니다.

 

5. Ball Injection Nozzle

 

Ball Recirculation Pump에 의해 운반된 Cleaning Ball은 Injection Nozzle을 통해 콘덴서 입구에 주입됩니다. Injection Nozzle은 Cleaning Ball이 적절히 분포될 수 있도록 설계 및 설치되어야 하며, 이를 통해 전체 콘덴서 튜브가 고르게 청소될 수 있습니다.

Condenser Tube Cleaning System의 운전 방식 및 특징

CTCS는 콘덴서가 운전 중일 때도 지속적으로 작동할 수 있는 시스템입니다. 이는 콘덴서의 성능 저하를 방지하고, 정기적인 유지보수 주기를 연장시킬 수 있습니다.

 

1. 효율적인 청소 : Cleaning Ball은 무작위로 콘덴서 튜브를 통과하면서 오염물질을 제거하여 열전달 효율을 유지합니다. 2. 연속적인 운전 : 시스템은 콘덴서가 작동 중일 때도 청소를 수행할 수 있어, 발전소의 가동 중단을 최소화합니다.

3. 유연한 적용 : 다양한 재질과 크기의 Cleaning Ball을 사용하여 다양한 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있습니다.

4. 자동 회수 및 재사용 : Ball Strainer와 Ball Recirculation Pump를 통해 Cleaning Ball을 회수하고 재사용할 수 있어 경제적입니다.

결론

Condenser Tube Cleaning System (CTCS)은 발전소의 콘덴서 성능을 유지하고 열전달 효율을 극대화하는 데 중요한 역할을 합니다. 해수를 냉각수로 사용하는 콘덴서 튜브는 다양한 오염물질로 인해 성능이 저하될 수 있으나, CTCS를 통해 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 다양한 구성 요소와 자동화된 시스템을 통해 CTCS는 콘덴서의 청결을 유지하고, 발전소의 전반적인 운영 효율성을 높이는 데 기여합니다. CTCS의 도입은 발전소 운영자에게 많은 이점을 제공하며, 장기적인 관점에서 경제성과 효율성을 동시에 실현할 수 있도록 해줍니다.