에너지관리기능사 압력용기 — 압력 발생·축열기·방출관 기준

고압보일러가 압력용기로 다루어지는 까닭은 밀폐된 용기 안에서 물이 증발해 기체로 상변화하기 때문이다. 물이 증기로 바뀌면 부피가 수백 배 이상 커지고, 이 팽창이 용기 벽을 밀어붙여 압력을 만든다. 물기둥의 높이 때문에 생기는 압력은 작아 주원인이 아니며, 연료를 많이 쓰는 일이나 격렬한 화학변화도 압력 발생의 원리가 아니다.

증기 축열기는 보일러 옆에 두는 큰 압력탱크다. 증기 수요가 적은 저부하 때 남는 증기를 고온·고압의 물 상태로 저장해 두었다가, 수요가 급증하는 과부하 때 저장해 둔 증기를 방출해 부족분을 보충한다. 보일러의 최대 출력 자체를 늘려 주는 장치가 아니며, 증기를 한 번 더 가열하는 과열기와도 다르다.

액상 열매체 보일러는 물 대신 열매체유를 순환시킨다. 유가 가열되며 늘어난 부피를 받아 주는 팽창탱크는 시스템의 가장 높은 위치에 설치한다. 높은 곳에 두어야 순환펌프 흡입측 압력이 확보되어 공동현상과 유의 기화를 막을 수 있다. 탱크에는 액면계와 압력계를 부착하고, 유가 공기 중 산소와 접촉해 산화·노화하는 것을 막도록 공간부에 질소를 봉입한다.

팽창탱크의 물이 한계 수위를 넘어 흘러넘칠 때를 대비해 오버플로우관을 설치한다. 넘치는 물을 안전하게 밖으로 내보내 침수와 이상 압력 상승을 막는 관이다. 점검할 때 물을 일부러 빼는 배수관, 늘어난 물이 탱크로 들어가는 팽창관과 역할이 다르다.

수압시험은 실제 사용압력보다 높은 압력의 물을 넣어 누설을 확인하는 검사다. 강철제 증기보일러는 최고사용압력의 1.5배로 시험하므로 최고사용압력이 2MPa이면 시험 압력은 3MPa이 된다.

액상식 열매체 보일러의 방출밸브는 지름 20mm 이상으로 한다. 사고가 났을 때 고온의 열매체를 빠르게 내보내 과열과 파열을 막기 위한 최소 기준이다. 온수를 발생하는 보일러의 방출관은 전열면적이 10㎡ 미만이면 안지름 25mm 이상, 10㎡ 이상이면 32mm 이상으로 한다.