* 보일러의 수질관리 및 분석기법 7 1. 보일러 처리 약품 보일러의 처리 유무에 관계없이 플랜트를 장기간에 걸쳐 운전을 하면 스케일과 부식 장해에 밀접한 관계가 있는 여러 가지 물질의 혼입을 피할 수가 없다. 보일러 약품은 이러한 장해발생 물질에 의한 피해를 억제 또는 무해화 시키기 위해 사용하는 것으로 보일러 본체뿐만 아니라 급수계통, 증기․복수 계통 등 보일러 전 계통에 대해 사용되는 약품이다. 1.3 슬러지 분산제 급수에 의해 보일러에 혼입된 경도성분과 실리카는 청관제 작용에 의해서 하이드록시아파타이트, 수산화마그네슘 또는 규산마그네슘 등의 슬러지가 된다. 이들 슬러지의 대부분이 부유성이어서 블로우에 의해 계 외로 배출된다. 그러나 소량의 부유성 슬러지는 전열면과 흐름이 완만한 부분에 침적될 수 있다. 이 때문에 하이드록시아파타이트와 같은 슬러지를 보일러수 중에 분산시켜 드럼 하부에서의 슬러지 퇴적과 전열면에 스케일 부착을 방지하는 목적으로 슬러지분산 제가 사용된다. 슬러지분산제로 과거에는 탄닌, 리그노술폰산, 전분 등의 천연 고분자화합물이 사용되었으며, 이들 천연 고분자화합물에 의한 슬러지 분산효과는 정량적 이론이 불 충분하여 적용 예가 많지 않았다. 그러나 최근 합성 고분자화합물의 정량적 이론이 확립되면서 적용 예가 광범위하게 확대되었다. 1.4 탈산소제 탈산소제는 수중의 용존하는 산소를 환원하여 용존산소에 의한 부식을 억제하는 약제이다. 탈산소제의 기본 조건은 ① 산소를 환원하는 작용이 강할 것 ② 탈산소제와 산소와의 반응생성물 또는 탈산소제 자신의 열분해 생성물이 보일러 또는 증기․복수 계통 배관에 악영향을 주지 않을 것 등을 들 수 있다. 대표적인 탈산소제는 주로 아황산나트륨(Na2SO3)과 히드라진(N2H4)이다. < 대표적 탈산소제의 반응식 및 특징 비교>
(1) 아황산나트륨 2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4 < 아황산나트륨의 탈산소반응에 대한 pH의 영향> 또한 미량의 동이나 코발트 등을 병용하게 되면 촉매작용에 의해 탈산소 작용이 촉진된다. 아황산나트륨은 1mg/ℓ의 산소를 환원하는데 7.9mg/ℓ 필요하며, 반응생성물인 황산나트륨(Na2SO4)은 8.9mg/ℓ이 된다. 이 때문에 보일러수의 용해 고형물이 증가한다. 예를 들면 급수 중에 8mg/ℓ 용존하는 산소를 제거하기 위해 아황산나트륨 63.2mg/ℓ이 필요하다. 이 반응 후 황산나트륨 71.2mg/ℓ 생성된다. 이 황산나트륨이 보일러수 중에서 10배로 농축되면 712mg/ℓ가 되고(보일러수 중의 전기전도율은 920㎲/㎝ 상승) 수중의 황산이온을 증가시켜 부식속도를 증가시키게 된다. 아래 그림은 용존산소 존재 하에서 황산이온과 부식도의 관계를 도식화한 것이다. < 황산이온의 부식 영향 > 아황산나트륨계 탈산소제의 경우 첨가량이 부족하면 강재질의 부식을 촉진할 수 있다. 따라서 실제 적용할 경우 보일러수 중에 아황산이온이 충분히 잔류하도록 이론적인 계산치보다 과잉으로 첨가하는 것이 바람직하다. 아울러 일상 수질관리에서 보일러수 중의 아황산이온 농도를 측정하고, 관리기준 하한치 이하로 농도 저하가 발생하지 않도록 약주관리를 철저히 해야 한다. 4Na2SO3 → Na2S + 3Na2SO4 Na2SO3 + H2O → 2NaOH + SO2
< 아황산나트륨의 열분해 곡선 > 분해생성물의 경우 황화나트륨(Na2S), 아황산가스(SO2) 등으로 보일러 본체와 증기․복수 계통 관의 부식을 유발할 수 있다. 따라서 압력 65kgf/㎠ 이상의 보일러에서는 아황산나트륨계의 탈산소제를 적용할 수 없다. 아황산나트륨계 탈산소제로는 아황산수소나트륨(NaHSO3)이나 피로아황산수소나트륨(Na2S2O3)등이 있다. 최근에는 용해탱크 내에서의 아황산나트륨의 농도저하를 방지를 위한 안정제가 사용된다. (2) 히드라진 히드라진과 산소와의 반응은 일반적으로 아래의 식과 같이 나타내며, 실제 보일러의 경우 불균일반응이 우선적으로 발생한다. [직접반응] N2H4+ O2→ N2 + 2H2O [불균일반응] 6Fe2O3+ N2H4 → 4Fe3O4+ N2+ H2O 4Fe3O4+ O2→ 6Fe2O3 상기 반응의 경우 모두 용해고형분의 생성은 없다. 따라서 히드라진은 고압 보일러에 적용하는 경우가 매우 많다. 히드라진의 탈산소 반응은 아황산나트륨에 비해 완만하지만 촉매를 첨가할 경우 반응은 촉진되며, 특히 유기계 촉매의 효과가 우수한 것으로 나타나 있다. 고 pH, 고온의 조건에서 첨가량의 증가는 반응을 더욱 촉진시킨다. 히드라진 1mg/ℓ에 의해 용존산소 1mg/ℓ의 탈산소 작용이 가능하나 실제 처리에 있어 안전율을 고려하여 투입량을 결정한다. 과거에 히드라진이 증기로 이행하기 쉽다고 생각하여 주입점을 탈기기 출구로 하였으나, 현재는 급수 배관이나 탈기기에 대한 부식방지 목적으로 급수탱크 출구에서 급수 펌프 토출 측에 주입하고 있다. 히드라진의 열분해는 온도나 체류시간 등의 영향을 받으며 주로 220℃ 이상에서 발생한다. 3N2H4 → 4NH3 + N2 2N2H4→ 2NH3 + N2 + H2 3N2H4→ 2NH3 + 2N2 + 3H2 이와 같이 히드라진의 열분해가 발생하면 암모니아가 발생하여 증기, 복수 계통의 동재질에 부식의 영향이 있으므로 과잉 주입되지 않도록 주의하여야 한다. 상기의 히드라진은 일반적으로 수화히드라진을 말하며, 기타 히드라진계 탈산소제로는 황산히드라진, 인산히드라진 등이 있다. 이 약제는 수화히드라진과 비교하여 다음과 같은 특징이 있어 거의 사용되지 않는다. • 보일러수의 pH를 저하 유도 • 보일러수의 고형분 농도를 증가 • 약품비용의 증가 (3) 기타 탈산소제 아황산나트륨과 히드라진 이외의 탈산소제로는 탄닌(Tannin)이 사용되어 왔다. 그러나 현재에는 탈산소제로서의 환원작용이 약하고 보일러수를 착색시키는 문제로 인하여 식품공장 등, 안정성을 고려한 인체와 밀접한 개소에서 주로 적용하고 있다. ===> 출처 : 인터넷 자료 정리 |
아 황산나트륨 탈산 소제 - a hwangsannateulyum talsan soje
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