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지역난방용 축열조의 단열재 손상과 외각부식 개선방안
Prevention of Insulation Damage Layer and Shell Corrosion in Thermal Storage Tanks for District Heating 원문보기

플랜트 저널 = Plant journal, v.10 no.4, 2014년, pp.35 - 41  

방용운 (한국지역난방공사) ,  유호선 (숭실대학교 기계공학과)

초록
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축열조는 집단에너지를 공급하는 지역의 고도와 열부하에 따라 높이와 용량이 결정된다. 이는 축열조의 수두를 이용하여 열배관망에 압력을 가하고 배관망내의 비등을 방지하며 온도변화에 따라 체적이 팽창하면 이를 흡수하고 수축 시에는 부족한 중온수를 배관망에 공급하는 기능을 해야 하기 때문이다. 또한, 축열조의 역할은 주로 열수요량의 변화가 심한 계절별 주간 야간 시간대에 적절한 용량을 갖추고 잉여 열량을 저장한 후 필요한 시간대에 지역난방 열원으로 이용하면 열생산 설비의 운전 조건에 영향을 받지 않으면서 독자적으로 지역난방 열수요를 공급할 수 있는 장점이 있다. 본 연구는 지역난방에 건설되어 운영 중인 축열조 27기 중 폴리우레탄 폼의 단열 재료로 시공된 18기의 축열조에 대하여 단열재의 재질과 축열조의 운전방법에 따른 단열재의 손상원인에 대한 고찰과 단열재 손상이 축열조 부식에 어떠한 영향을 미치는지 고찰하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The height and capacity of the thermal storage tank can be decided by the altitude and heat load of the heat supply area. Evaporation in heat pipe can be prevented by pressurizing it with the hydraulic head of the thermal storage tank. In addition, it absorbs the expanded volume from the temperature...

주제어

#축열조   #보온   #폴리우레탄폼  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 1990년부터 2011년까지 축열조 보수건수는 약 17건이었으며 주요 보수 내용은 단열재 손상과 외각 부식에 따른 보온재 교체와 부식철판의 보강이었다. 본 논문은 최근에 건설된 경우를 제외한 18기의 경질 폴리우레탄폼으로 시공된 축열조에서 발생한 단열재 손상과 외각 부식에 대한 원인을 고찰하고 개선방안을 제시하였다.
  • 본 연구는 경질 폴리우레탄폼 단열재로 시공된 축열조에서 단열재의 손상과 부식이 발생됨에 따라 현재 상태와 보수이력을 조사하여 손상원인과 개선방안을 고찰하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
  • 본 연구는 폴리우레탄폼의 단열재로 시공된 축열조 18기에 대하여 단열재 손상상태와 시공 이후의 보수실적을 조사하여 단열재의 손상원인과 부식원인을 고찰하였다. 폴리우레탄폼 단열재 손상에 관해서는 분당지사, 강남지사, 중앙열원, 고양지사 등에서 시행한 단열재 교체 및 외각보수공사자료를 분석하여 고찰하였고, 단열재 개선에 관한 내용은[1] 선행 연구를 참고하였다.

가설 설정

  • 첫째, 폴리우레탄폼의 최고 사용온도는 100℃ 이하이다. 그럼에도 불구하고 지역난방 축열조의 설계는 120℃를 기준으로 하고 있으며 실제운전 또한 120℃까지 운전되므로 고온에 사용할 수 있는 폴리우레탄폼의 물성으로 조정해 축열조 단열재로 사용함이 필요하다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
경질 폴리우레탄폼 단열재로 시공된 축열조에서 단열재의 손상과 부식이 발생됨에 따라 조사한 손상 원인과 개선방안을 고찰하여 얻은 결론은 무엇인가? 첫째, 폴리우레탄폼의 최고 사용온도는 100℃ 이하이다. 그럼에도 불구하고 지역난방 축열조의 설계는 120℃를 기준으로 하고 있으며 실제운전 또한 120℃까지 운전되므로 고온에 사용할 수 있는 폴리우레탄폼의 물성으로 조정해 축열조 단열재로 사용함이 필요하다. 둘째, 축열조의 압력유지를 위한 증기발생 공급장치를 102℃~103℃의 전기 가열기로 교체설치가 필요하며, 축열 시 축열수의 온도가 100℃를 넘지 않도록 응답속도가 빠른 컨트롤밸브의 설치가 필요하다. 셋째, 축열조 지붕 표면에 매트형 단열재를 설치하여 100℃ 이상의 고온에서 폴리우레탄폼이 노출되지 않도록 시공방법을 변경하고 가스벤트홀을 설치하면 버블로 인한 단열재 손상을 방지할 수 있다. 넷째, 축열조 외각과 지붕의 철판부식을 방지하기 위해서는 120℃ 이상 사용 가능한 내열도료로 방청재료를 변경하여야 부식을 방지할 수 있다.
축열조 철판의 부식은 왜 발생하는가? 축열조 철판의 부식은 폴리우레탄폼이 탄화되면서 철판표면의 방청을 손상시켜 철판표면이 공기 중의 산소에 노출되었기 때문이다. 수분유입과 대기접촉은 산소전면부식과 국부부식으로 이어진다.
축열조는 어떤 역할을 하는가? 축열조는 지역난방열원에 설치되는 설비로 잉여열을 저장했다가 필요 시 공급하며, 동절기에는 첨두부하를 담당하여 수요와 공급의 균형을 맞추는 역할을 한다. 또한 일정한 압력으로 열배관내의 지역난방수 비등을 억제하고 배관망내의 온도변화에 따른 중온수의 체적변화를 흡수하며 지역난방순환수 펌프의 일정한 흡입수두를 유지함으로써 캐비테이션을 방지한다.
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