1. 보일러의 3대 구성요소 및 용어
1-1. 보일러는 일반적으로 다양한 부품으로 구성되어 있지만, 주요한 구성요소는 크게 다음과 같습니다:
- 버너 (Burner): 버너는 연료를 불태워 열을 생성하는 역할을 합니다. 연료 (가스, 오일, 전기 등)는 버너에 공급되어 연소되고, 그 결과로 발생한 열은 보일러 내의 물이나 열 전달 매체를 가열합니다.
- 히트 익체인저 (Heat Exchanger): 히트 익체인저는 연료에서 발생한 열을 전달하고, 이를 이용하여 물이나 다른 열 전달 매체를 가열합니다. 이렇게 가열된 매체는 건물 내부로 전달되어 난방이나 온수를 제공합니다. 히트 익체인저의 디자인은 보일러의 종류에 따라 다르며, 증기 보일러에서는 주로 튜브나 손잡이 형태로 되어 있을 수 있습니다.
- 컨트롤 시스템 (Control System): 컨트롤 시스템은 보일러의 작동을 제어하고 모니터링하는데 사용됩니다. 이 시스템은 보일러의 온도, 압력, 연소 공기 및 연료의 공급량 등을 조절하여 안전하고 효율적인 운영을 유지합니다. 일부 고급 보일러 시스템에는 자동 제어와 모니터링을 위한 디지털 시스템이 통합되어 있습니다.
이러한 구성요소들은 보일러의 핵심이며, 각각의 역할은 보일러가 효과적으로 열을 생성하고 전달할 수 있도록 합니다.
1-2 .보일러의 용어와 용량표시
⑴ 최고 사용 압력 : 강도상 허용될 수 있는 최고사용압력으로 게이지 압력
⑵ 보일러 최고 사용 압력 : 보일러 각부의 최고 사용압력의 최소치 이하로서, 보일러를 안전하게 사용할 수 있다고 정하는 압력
⑶ 전열면 : 연소열을 관수에 전달하는 면.
⑷ 전열면적 : 한쪽면은 열가스가 접촉하고, 다른면에 관수가 접촉할 때, 열가스가 접촉하는 쪽에서 측정한 면적.
⑸ 상용수위 : 운전중 유지되는 수면.
⑹ 안전수위 : 운전중 유지해야할 최저의 수면 (안전 저수위)
⑺ 보일러 용량 표시 : 최대 연속증발량, 과열 증기온도, 최고사용 압력으로 표시하며, 일반적으로 최대연속증발량으로 표시한다. 최대연속증발량은 환산증발량으로 나타낸다.
◎ 환산증발량= 매시 실제 증발량(증기 엔탈피-급수 엔탈피) / 539 kg/h
(환산증발량이란 시간당 실제 보일러 능력을 100℃의 포화수가 100℃건포화증기로 증발하는 능력으로 환산한 증발량을 말함.)
◎ 보일러 1ton이란 1000 X 539 = 539000 ㎉/h 로써 100℃물 1,000 ㎏을 1시간 동안에 전부 100℃증기 1,000 ㎏으로 만들 수 있는 능력을 가진 보일러이다. 그러나 보통 에너지 관리공단에서 용량산정시에 600,000 ㎉/h를 ton/h로 한다.
2. 보일러 설치 구성품
1. 증기 과열기 (Super Heater)
포화 증기를 과열하여 압력은 일정하게 유지하면서 증기의 온도를 높이는 장치.
2. 재열기 (Reheater)
과열기에서 발생한 과열증기가 고압터어빈에서 팽창이 끝나고 응축하기 직전에 회수하여 재가열, 과열증기롤 만들어 저압터어빈에서 팽창하도록 하는 장치로 주로 발전소, 선박기관 등에 설비한다
3. 공기 예열기 (air Preheater)
연소용 공기를 예열하는 장치이다. 즉 보일러에서 굴뚝으로 나가는 가스의 온도(약 200~400℃)의 여열을 이용하여 화실에 보내는 연소용 공기를 가열하는 장치이다.
4. 절탄기 (Economizer)
배기 가스의 현열을 이용하여 급수를 예열하는 장치로써 보일러에서 배기되는 열손실은 전체 발열량의 약 20%정도인데, 이 현열을 회수하여 보일러 열효율을 높게하고 연료를 절약 시킴.
5. 매연 분출기 (Suit Blower)
전열면의 외측에 부착되는 그을음이나 재를 불어 떼는 장치로서 증기 분사식이나 공기 분사식 또는 물 분사식이 있으나 이것은 극히 드물다.
6. 안전밸브
보일러 내부의 압력이 최고사용압력에 달했을 경우, 자동적으로 작동하여 증기를 취출하여 압력의 상승을 저지하는 밸브로서 가장 많이 사용되고 있는 것이 스프링식 안전밸브이다.
7. 증기 헤드
보일러 주증기관과 부하측 증기관 사이에 설치하여 운용되는 압력용기로서 송기 및 정지가 편리한 장점이 있다.크기는 헤드에 부착되는 가장 지름이 큰관의 2배 크기의 지름으로 한다.
8. 분출장치
관수의 농축을 방지하고 신진대사를 꾀하기 위하여 관수를 배출하는 장치로 단속분출장치와 연속분출장치가 있다.단속분출장치는 수저분출장치로서 침전물이나 농축수를 필요시 배출하고 연속분출장치는 수면분출장치로서 관수를 연속적으로 일정량씩 배출한다.
9. 연소보조장치
저장탱크 : 벙커C유 또는 경유를 저장하기 위한 탱크로 지정수량이 B-C유는 2000L, 경유는 500L이며 용량은 7~15일 분이 적당하다.
써어비스 탱크 : 벙커C유를 일시 저장하는 탱크로 용량은 최대 연료 소비량의 2~3시간 정도가 적당하다.
오일프리히터 (oil preheater) : 연료유의 점도를 내리기 위하여 가열하는 장치.
10. 응축수 회수장치
발생한 응축수는 증기계통에 남아 있음으로서 전달효과를 악화시키고 부식,열량감소,워터 햄머링등을 일으켜 기기에 손상을 주므로 가능한 한 빨리 제거할 필요가 있다.응축수의 발생은 배관계통과 증기사용의 열교환기류에서 발생하나 회수의 대상으로는 거의 후자를 말한다. 가장 많이 사용되는 방법으로 발생된 응축수를 응축수 탱크에 모은 후에 펌프를 이용 압송한다.
11. 급수장치
원수를 끌어 올려 보일러로 공급하는 장치를 급수계통,급수장치라 한다.원수탱크,응결수 탱크, 급수펌프,급수 역정지 밸브, 급수정지 밸브, 급수내관을 말하며 급수처리장치나 자동급수 조절장치도 급수계통에 포함된다.
12. 비수현상 (carry over)
물방울이 수면위로 튀어올라 송기되는 증기속에 포함되어 나가는 현상을 말하며 프라이밍,포오밍,규산 케리오우버 현상으로 구분포오밍 현상(forming): 관수중에 용존 고형물,관수농축, 유지분,부유물등을 다량 함유하고 있으면 증기발생시 거품이 안전한 상태로 유지되어 거품이 없어지지 않는다.
프라이밍(priming):압력의 급강하, 포오밍현상 등으로써 수면위로 물방울이 튀어오르는 현상
규산 케리오우버: 무수 규산은 쉽게 송기되는 증기에 포함되어 송기된다. 또한 무수규산은 압력이 높으면 쉽게 증기속에 포함되어 송기된다.
13. 수격작용 (water hammer)
배관 내부에 존재한 응축수가 송기시에 밀려 배관 내부를 심하게 타격하여 소음을 발생시키는 현상으로 실린더 내에서도 발생되는 경우가 있다.수격작용이 심하면 배관의 파열 현상을 발생한다.