보일러 프라이밍 현상

보일러 프라이밍 현상

오늘은 2023년 건축기계설비기술사 시험에 출제된
보일러의 이상 현상 중 ‘프라이밍(Priming)’에 대해 정리해보겠습니다.

프라이밍은 보일러에서 증기를 뽑아낼 때 발생하는
물방울 동반 현상 중 하나로,
캐리오버와 유사하지만 보다 갑작스럽고
물리적인 요인에 의해 발생하는 것이 특징입니다.

프라이밍(Priming)이란?

프라이밍(Priming)이란,
보일러 드럼 내에서 증기 발생이 과도하거나 불안정할 때,
물방울이 거품이나 포말 상태로 함께 튀어나와 증기와 함께 배출되는 현상을 말합니다.

즉, 증기 생성이 너무 격렬하여
증기 속에 많은 양의 액상 물질이 동반되는
급성 캐리오버 현상이라고 볼 수 있습니다.

프라이밍의 발생 원인

프라이밍의 발생 원인은 일반적으로 다음과 같습니다.

1. 급격한 부하 증가 (증기 사용량 급변)

• 증기 밸브를 갑자기 개방하거나
• 큰 증기 설비를 동시에 가동하면 드럼 내부 압력이 급감하며 거품이 분출됩니다.

2. 보일러수 수위 과다

• 증기 공간이 부족하여 물이 쉽게 끓어넘침
• 수위계 조정 미흡 또는 센서 이상

3. 보일러수 내 고형물 농도 과다

• TDS가 높으면 증기와 함께 물방울이 쉽게 튐
• 특히 부하가 높은 시점에 거품 형태로 발생

4. 연료 과다 투입 또는 급속한 가열

• 증발이 갑자기 빨라져 내부 압력이 불안정해짐
• 전열면 과열 시 순간적 폭발기포 발생

5. 보일러수 내 약품 과잉 주입

• 탈산제, 인산염, 분산제 등으로 인해 표면장력이 낮아져 거품 형성 가속화

프라이밍 발생 시 문제점

프라이밍 발생 시의 문제점은 다음과 같습니다

• 배관 내 수격현상(water hammer)
• 열교환기, 터빈 손상 : 물방울 유입으로 인한 부식 및 균열
• 압력계·제어계 오작동 : 증기 내 수분 함량 증가
• 스팀 트랩 잦은 고장 : 이물질, 수분 누적

프라이밍 예방 및 해결방안

프라이밍 현상을 예방하고 해결하기 위한 방안은 다음과 같습니다.

1. 부하 변화 완화

• 큰 증기 수요 설비는 단계적으로 작동
• 부하 급변 방지 제어 적용

2. 수위 제어 정확도 향상

• 고수위 방지
• 자동 수위 제어장치 주기적 검교정

3. 보일러수 수질 관리

• TDS, 염분, pH 정기 측정
• 적절한 블로다운 실시

4. 연료 연소 제어 최적화

• 연소량 단계 조절
• 갑작스러운 과열 방지

5. 약품 투입량 점검

• 소포제(anti-foam) 활용 고려
• 분산제, 알칼리 과잉 주입 방지

캐리오버와 프라이밍의 차이점

캐리오버와 프라이밍의 차이점은 다음과 같습니다.

항목	프라이밍	캐리오버
원인	급격한 증기 생성	물리적·화학적 조건
형태	순간적, 거품성	지속적, 혼합성
발생 시점	부하 급변 시	수질 불량, 구조적 문제
대응 방식	부하 조절 중심	수질관리 + 설비개선 중심

 

 

 

결론

프라이밍(Priming)은 보일러에서 증기가 생성될 때 물방울이 과다하게 튀어 나오는 현상으로,  특히 급격한 부하 변화, 수위 과다, 과열 운전 등 물리적 요인에 의해 발생합니다. 프라이밍 현상 발생 시 증기 품질을 떨어뜨리고, 설비 내 부식을 유발하며, 제어계 고장을 일으킬 수 있으므로, 수위, 수질, 연소, 부하 패턴 등을 종합적으로 제어해야 예방할 수 있습니다.

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