Bolt-on Jacket을 이용한 배관의 온도유지 기능 향상

-(주)맥스이앤지
Thermal Process Solution

 

Controls Southeast Inc. (CSI)

Controls Southeast Inc.(CSI) 는 글로벌 첨단기술 제품의 제조기업인 AMETEK 의 자회사로 50년 넘게 Industrial tracing 과 Heating solution 을 산업현장에 제공해 왔다. CSI의 Design Engineering 과 제품은 3차원적 설계 분석과 정확한 열계산을 통해 전세계의 플랜트에서 광범위한 Heating 문제들을 해결할 수 있는 솔루션을 제공한다.  Jacketed Pipe 를 시작으로 Tracing 과 Heating 솔루션을 위한 다양한 제품을 생산하고 있다.

그림1. Bolt-on Jacket(Contro Trace, ControHeat)

 

CSI Bolt-on Jacket
Bolt-on Jacket은 파이프, vessels, 탱크를 위한 Contro Trace와 밸브, 펌프, 미터 등 구성품들을 위한 ControHeat 로 이루어진다.

 

 

 

1. Contro Trace
√ 자켓파이프의 대체품
√ 배관의 외관에 부착하는 제품
√ 배관의 모양이나 사이즈에 영향을 받지 않고 설치 가능
√ SA178 Grade A boiler tubing
√ 정확한 열계산을 통한 디자인 및 제작으로 최적의 히팅/쿨링 솔루션 제공
√ 설치가 용이하며 경제적임

2. ControHeat
√ 밸브, 펌프, 미터, 플랜지 등 배관 구성품의 온도유지를 위한 히팅/쿨링 솔루션.
√ 기성품 밸브, 펌프, 플랜지 등 구성품에 대한 수천개의 패턴 보유
√ 3D 스캔을 통한 새로운 패턴 제작 – 모든 종류 및 디자인의 구성품에 대한 패턴 제작가능
√ copper-free aluminum (ASTM B179 Grade A 356)
√ 최고 압력 : 600psig, 최고 온도 : 399℃ (700℉)
√ 비용절감, 제조기간 단축, 설치 및 유지보수 용이, 교차오염 예방

 

프로세스 라인에서 까다로운 핫 케미칼을 다루는데 있어 가장 중요한 이슈는 적절한 온도 유지이다.
제품의 완성도, 처리량, 간섭으로부터의 자유, 프로세스 유체와 열매체 사이의 교차오염에 대한 솔루션이 온도유지 시스템의 주요 관건이다.
플랜트 엔지니어들은 아래 3가지의 주요 히팅 옵션을 가지고 있다.
1. Tracing 트레이싱
2. Jacketed Piping 자켓 파이프
3. Bolt-on Jacketing 조립식 자켓

 

Key Concept

자켓의 목적은 온도를 올리는 것이 아니라 유지하는 것이다.

Bolt-on 자켓은 초기비용과 유지비용이 적게든다.

자켓은 프로세스 유체를 교차 오염 시키지 않아야 한다.

어떤 옵션을 선택하는 것이 최소의 비용으로 최상의 퍼포먼스를 내게 할 것인가?
온도유지 시스템이 제대로 작동하지 않으면 연간 비용이 자켓비용의 몇배가 될 수도 있다. 한 개 라인의 동결문제만 발생하더라도 제품의 유실, 유지보수, 제품의 손상으로 인한 막대한 비용손실을 초래할 수 있다.

프로세스 유체의 온도가 높은 경우, 특히 200F(93.3℃) 이상으로 온도를 유지해야 하는 배관은 세심한 주의를 요구한다. 프로세스 유체와 열 매체 사이의 교차오염이 허용되지 않는 경우에는 더더욱 그렇다.
명심해야 할 것은 배관에서 자켓의 목적은 프로세스의 온도를 올리는 것이 아니라 유지하는 것이다. 온도를 올리는 것과 유지하는 것에는 큰 차이가 있고 그렇기 때문에 온도유지 시스템을 사용하는 것이다.

 

배관의 온도를 일정하게 유지하기 위해서는 시작단계에서 열을 올릴 때 보다 훨씬 적은 양의 열이 공급되어야 한다.
너무나 많은 엔지니어들이 이 사실을 간과하고 온도유지 대안을 평가할 때 Melt-out time을 지나치게 강조한다. 그들은 셧다운 후 자켓이 배관의 온도를 즉시 올려주어야 한다고 주장한다.
시스템이 startup/melt-out 기능을 가지고 있어야 하지만 효율성이 중요하다.
자켓 파이프, ControTrace, 튜브 트레이스 모두 셧다운 후 다시 melt-out 되지 않는 경우는 드물며 단지 시간의 문제일 뿐이다.

그림 2. Contro Trace는 유지보수를 위해 분리하기가 쉽고 자켓 파이프보다 비용이 적게 듦

Contro Trace와 ControHeat는 까다로운 물질에서 온도유지 기능이 자켓 파이프와 동일함이 증명 되었다.
이것은 또한 초기비용을 25% 정도 낮출 수 있고, 구성품들의 유지 보수 비용을 낮출 뿐만 아니라 교차오염의 위험이 없다.
저가의 전기 또는 스팀 튜브 트레이싱은 동결방지와 같이 넓은 온도범위와 중간정도의 온도유지가 필요한 물질에는 적합하지만, 높은 온도에서는 열팽창의 차이로 트레이싱 라인을 휘게 하거나 배관에서 떨어지게 할 수 있고, 콜드스팟을 만들 수 있다.

 

민감한 프로세스는 고강도 자켓이나 Contro trace, 또는 이 둘의 혼합을 통해 점진적을 열을 올려주어야 한다.
그러나 대부분의 어려운 케이스에는 Contro Trace 가 적합하다. 자켓파이프와 Contro Trace 중 선택은 비용과 교차오염의 위험을 고려하여 행해져야 한다.
Contro Trace는 직사각형 모양으로 한쪽면이 굴곡되어 원통형인 파이프나 Vessel의 외관에 딱 맞는다. (그림2)

 

 

ControHeat는 알루미늄 케스팅으로 만들어 지고 알루미늄 내에 스틸 프레셔 챔버가 내장된다.
열은 프레셔 챔버의 열매체에서 구성품에 완전밀착 된 ControHeat로 전달된다.

지난 10년간 까다로운 핫 프로세스 배관에 기존 자켓 파이프 대신 Contro Trace를 적용한 건수는 2배 이상으로 늘었다.  조립을 통해 설치되는 Contro Trace는 자켓 파이프(fabricated jackets) 보다 설치가 쉽고 비용이 적게 들며 밸브나 펌프 등의 구성품들의 유지보수나 교체를 위해 제거하기가 쉽다. 또한 프로세스 유체와 열매체 사이에 독립적인 벽이 있어 교차오염에 대해 안전성을 제공한다.


Contro Trace는 모든 모양 및 크기의 배관, 탱크, Vessels에 적용 가능하고, ControHeat는 산업용 밸브, 펌프, 미터 등 수천개의 다른 모델의 구성품에 대한 맞춤 제작이 가능하다.

 

 

 

비싸고 영구적인 밸브, 펌프 자켓을 사용하는 대신 ControHeat를 사용하면, 적은 비용으로 기준 구성품들을 재고로 가지고 있으면서 필요시 간단하게 교체할 수 있다.
높은 온도의 프로세스를 다루는 현장에서는 밸브, 펌프 미터 등 구성품들의 교체가 빈번하게 요구되기 때문에  Contro Trace 와 ControHeat의 사용은 비용과 수고를 50%까지 절감하게 해줄 것이다.