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– 연속 공정 플랜트의 효율을 결정짓는 핵심 설비
냉각탑은 플랜트에서 발생하는 저온 폐열을 효율적으로 외기로 방출시켜 주는 핵심 설비입니다.
단순한 구조처럼 보이지만, 이 시스템 하나로 전체 공정의 열평형과 에너지 효율이 결정되며, 설비의 수명과 안정성에도 지대한 영향을 미칩니다.
이번 뉴스레터에서는 OTS(Operator Training Simulator)의 **“Cooling Tower 시뮬레이션 모델”**을 통해 냉각탑 시스템의 주요 구성, 작동 원리, 계장 제어 방식까지 함께 살펴보겠습니다.
출처 : ipieca
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냉각탑 본체(CT-101) : 수조(Sump)에 냉각된 물이 저장되며, 상부 팬(FM-101)이 공기를 흡입하여 수직 방향으로 공기 흐름을 형성
펌프(P-101A, P-101B) : 냉각수를 수조에서 취수해 공정 열교환기로 공급
공정 열교환기(E-201, E-211, E-221) : 서로 다른 열부하를 처리하며, 냉각수와 고온 프로세스 유체 간의 열교환이 이루어짐
여과기(F-101), 순환펌프(P-102) : 냉각수 내 불순물을 제거하여 시스템 신뢰도를 향상시킴
냉각된 물은 냉각탑 하부 수조에서 펌프 P-101을 통해 공급 헤더로 이송
공급된 물은 세 개의 공정 열교환기(E-201, E-211, E-221)를 순차적으로 통과하며 열을 흡수
가열된 냉각수는 복귀 헤더를 통해 다시 냉각탑 상부로 유입되어, 내부 충전재(Packing)를 통해 낙수되며 공기와 접촉해 냉각
일부 냉각수는 증발하며, 이 증발 효과가 냉각 효율의 핵심
| Makeup Water 제어 | • 냉각탑 배수조로 유입되는 보충수는 FIC-104에 의해 제어됨 • 보충수 온도는 대기온도와 동일한 것으로 가정 • 배수조 수위는 LI-101로 계측 | | --- | --- | | 필터 시스템 | • 유량: FI-102, 압력 강하: PDI-103 | | 약품 주입 | • 산 주입: FIC-105, 염기 주입: FIC-106 • 주입 위치: 필터 시스템의 환수 라인 • 주의: 필터가 작동 중일 때만 주입해야 국소적인 pH 불균형 방지 가능 | | 냉각수 공급 압력 제어 | • PIC-101: 공급 헤더 압력 제어, 과잉 냉각수는 다시 냉각탑으로 되돌림 • 설정값: 50 PSIG • 전체 공급 유량: FI-101, 공급 온도: TI-101 | | 블로우다운 제어 | • 냉각수 펌프 토출 라인에서 취수 • 제어 밸브: FIC-107 | | 환수 정보 계측 | • 압력: PI-102, 온도: TI-102 • 분기 밸브: HIC-103 (냉각탑 상부), HIC-102 (배수조 우회) | | 루버 제어 | • HIC-108: 냉각탑 루버 개도 조절 • 100% 개도 시 최대 풍량 / 0% 시 최소 (단, 팬 정지 방지를 위해 airflow는 완전 차단되지 않음) • 추운 날에는 공급온도 제어가 어려워 일부 환수수를 HIC-102 통해 냉각탑을 우회시킴 |
세 개의 열교환기(E-201, E-211, E-221)는 동일한 계측 구성으로 되어 있음
| 항목 | 기능 설명 |
|---|---|
| FIC-201/211/221 | 튜브측 공정 유체 유량 제어 |
| TIC-202/212/222 | 공정 출구 온도 제어 (냉각수 밸브 조절, 10% 기계 최소 개도 유지) |
| FI-202/212/222 | 냉각수 유량 표시 |
| TI-201/211/221 | 공정 유체 유입 온도 |
| TI-203/213/223 | 냉각수 유출 온도 |
여름철 대비 : 외기 온도가 높을수록 증발 냉각 효율이 낮아지므로 루버 개도(HIC-108)를 조절하여 최대 공기 흐름 확보
정기 점검 권장 : 여과기(F-101) 압력차(PDI-103)와 수조 수위(LI-101), pH(AI-101)를 주기적으로 확인하여 오염과 부식을 예방
효율 분석 : 각 열교환기에서 발생한 ΔT(입출구 온도차)와 유량을 바탕으로 열부하를 추산 ➡️개선 대상 명확해짐