보일러 부속 장치 증기 과열기, 재열기, 공기예열기, 절탄기, 매연분출기

보일러 부속장치 설치도 출처 배관공학

증기 과열기

포화 증기를 과열하여 압력은 일정하게 유지하면서 증기의 온도를 높이는 장치이다. 종류로는 직접식(독립식)과 간접식(부속식)이 있으며 직접식은 과열기의 전용로에 증기 과열기를 설치한다. 간접식은 자체 보일러에 증기 과열기를 설치한다.

열 가스 접촉에 의한 분류

접촉 과열기 : 대류열을 이용(대류형, 방사대류형)

복사 과열기 : 복사열을 이용(방사형)

복사 접촉 과열기 : 복사열, 대류열을 동시 이용

열 가스 흐름에 의한 분류

병류형 : 증기와 열가스 호흡의 방향이 같다. 관의 손상이 적으며 온도차가 적다.

향류형 : 증기와 열가스 흐름의 방향이 반대이다.

혼류형 : 병류형과 향류형의 조합이다.

과열 증기의 장점은 증기 원동기의 이론적 효율증가, 적은 증기로 많은 열을 얻는다. 또 관내 부식, 수격작용 방지와 관내 마찰저항 감소, 응축수로 되기 어렵다는 장점이 있다.

과열 증기의 단점은 가열 표면온도를 일정하게 유지가 관란하고 가열장치에 큰 열응력이 발생된다. 또 직접 가열 시 열손실을 증가시키고 제품의 손상이 우려된다. 과열기 표면에 고온부식이 발생되기 쉽다.

과열증기 온도 조절 방법

과열 증기 온도 조절 방법에는 과열 증기를 통하는 열가스양 조절. 과열 증기에 습증 기나 급수를 분부하는 법. 과열기 전용 화로에 의하는 방법. 연소 가스의 재순환 방법. 연소실의 화염 위치 조절 방법. 과열 저감기를 사용하는 방법 등이 있다.

과열 저감기란 표면 냉각식 분무식 이라고도 하며 고온 과열 증기를 온도가 일정한 저온 과열 증기로 만드는 장치이다.

종류로는 과열증기 일부를 급소와 열교환. 과열기 속에 급수를 분무상으로 분무. 과열증기와 관수의 열교환 등이 있다.

용도로는 발전소, 선박 보일러, 증기난방 시 배관 길이가 길어 쉽게 응축되는 경우에 사용한다.

재열기

증기 과열기에서 발생한 과열증기가 고압 터빈에서 팽창이 끝나고 응축하기 직전에 회수하여 재가열, 과열증기로 만들어 저압 터빈에서 팽창하도록 하는 장치로 주로 발전소, 선바기관 등에 설비하며, 종류와 용도 등은 과열기와 비슷하다.

공기 예열기

공기 예열기는 연소용 공기를 예열하는 장치이다. 즉, 보일러에서 굴뚝으로 나가는 악 200~400도의 가스의 여열을 이동하여 연소실에 보내는 연소용 공기를 가열하는 장치이다.

공기 예열기의 종류로는 크게 증기식 공기 예열기, 급수식 공기 예열기, 가스식 공기 예열기가 있다.  증기식 공기 예열기는 증기에 의하여 공기를 가열하는 식으로써 부식의 염려가 없다. 가스식 공기 예열기는 전열식과 재생식이 있으며 전열식에는 강판형과 강관형이 있다. 강판형은 구조가 튼튼하고 소재가 간단하나 설치공간을 많이 차지한다. 강관형은 강고가 약하고 공작이 불편하나 설치 공간을 적게 차지한다. 재생식은 가스와 공기를 교체로 금속판에 접촉시켜 축열 시킨 후 공기에 얼을 주는 융그리스트롬 식, 일명 축열식이 있다. 참고로 주로 가스식이 사용되며, 가스식은 배기가스 현열을 이용 연소용 공기를 예열하는 장치이다.

공기 예열기의 이점으로는 연소용 공기 예열로 연료 착화열을 감소시키고, 연소실의 온도 상승, 연료의 완전연소와 전열효율, 연소효율을 상승시킨다. 보일러 열효율을 5% 이상 향상하고 수분이 많은 저질탄의 연료도 연소한다. 참고로 연소용 공기 25도 정도 높이면 효율이 1% 정도 향상, 보일러 공기 예열온도는 200~400도이다. 주의사항으로는 전열면의 부식 방지와 철에 회분 부착방지, 적시에 그을음 분출 실시 해야 한다.

절탄기

배기가스의 현열을 이용하여 급수를 예열하는 장치로서 보일러에서 배기되는 열손실은 전체 발열량의 약 30% 정도인데, 이 열을 회수하여 보일러 열효율을 높게 하고 연료를 절약시킨다.

종류

강과제 : 공압용으로 압력에 강하지만 내식성, 내열성이 나쁘다.

주철제 : 저압용으로 내식성, 내열성은 좋으나 고압에 약하다.

집중식 : 여러 대의 보일러 공통용.

부속식 : 각 보일러마다 설치.

비증발식 : 절탄기 출구온도가 포화온도 이하.

증발식 : 출구온도는 포화온도 기수 혼합 상태로 급수.

장단점 

보일러 열효율 향상, 급수와 관수의 온도차 감소로 보일러판 열응력 발생 방지, 급수 중 불순물 일부 제거, 보일러 증발능력 증가. 참고로 급수온도를 10도 상승시키면 보일러의 효율은 약 1.5% 향상된다.

통풍력 감소, 연소가스 마찰 손실에 의한 통풍 손실, 저온부식, 청소 점검이 곤란하다.

주의사항

저온 부식 방지를 위해 배기가스 온도와 급수온도 차를 적게 한다. 배기가스 온도 150도 이상 유지한다. 단속 가동 보일러에 부적당하다. 점화, 소화 시 부연도를 사용한다. 과열, 파열 사고 위험 방지를 위해 절탄기 내의 관수 유동에 유의한다.

탬퍼 조작 순서

댐퍼의 조작은 원칙적으로 출구부터 연다. 닫아야 할 경우에는 입구부터 닫는다.  절탄기 급수 유동.  주연도 절탄기 출구 탬퍼를 연다.  주연도 절탄기 입구 댐퍼를 연다. 부연도 입구 댐퍼를 닫는다. 부연도 출구를 닫는다.

매연 분출기

전열면의 외측에 부착되는 그을음이나 재를 불어 떼는 장치로서 증기 분사식이나 공기 분사식 있으나 이것은 극히 드물다.

종류

종류로는 고온 전열면 블로어(롱 리트랙터블형). 연소 노벽 블로어(쇼트 리트랙터블형). 전열면 블로어, 건타입형 저온 전열면 블로어(로터리형). 공기 예열기 클리너(롱 리트랙터블형), 트래블링 프레임형 등이 있다.

슈트 블로어 사용 시 주의사항

슈트 블로어 사용 시 주의하항 으로는 부하가 50% 이하인 때는 슈트 블로어를 금지하고, 폭발 방지를 위해 소화 후 슈트 블로어를 금지하며, 분출 회수와 시기는 연료 종류, 분출 위치, 증기 온도 등에 따라 결정한다. 또 분출 시에는 유인 통풍을 증가시키고, 분출 전에 분출기 내부에 드레인을 제거시킨다.

 

증기 분사식이 가장 일반적으로 쓰이지만 보급수의 증기를 특히 문제로 할 경우에는 공기 분사식이 편리할 때가 많다. 일반적으로 증기 분사식은 공기 분사식에 비해 설비비와 운전비가 모두 유리할 때가 많기 때문이다. 연소실 등에 사용하는 것은 철포와 같이 증기를 취출 하는 건타입형이 적합하며, 밀집된 관의 수리 중 매연이나 재에는 다수의 가느다란 구멍을 가진 관을 각각 요소에 배치하여 사용할 수 있는 로터리형이 적합하다.