보일러의 종류, 주철제 보일러, 노통 연관식 보일러, 수직형 보일러
보일러의 종류와 그 종류 중 주철제 보일러, 노통 연관식 보일러, 수직형 보일러의 원리와 그 특성에 대해 알아보기로 한다.
보일러의 종류
난방용으로 사용되는 보일러는 구조, 사용되는 연료 및 유체의 종류 또는 물의 순환방식에 따라 다음과 같이 구분하여 설명할 수 있다. 주철제 보일러, 원통 보일러(노통 보일러, 연관 보일러, 노통 연관 혼성 보일러, 수직형 보일러), 자연 순환 수관식 보일러(직관식 보일러, 곡관식 보일러, 복사형 보일러), 강제 순환 수관식 보일러(강제 순환 보일러, 강제 관류 보일러), 특수 보일러(폐열보일러, 특수 연료 보일러, 특수 유체 및 간접 가열 보일러), 이상과 같은 여러 봉류의 보일러 중에서 난방에 사용되는 것은 추철제 보일러, 노통 연관 혼성 보일러, 수직형 보일러, 자연 순환 수관식 보일러, 소형 관류 보일러 등이다.
주철제 보일러
주물로서 각 섹션을 제작하여 여러 개 섹션의 조합하에 1개의 보일러가 된다. 주로 난방용 또는 급탕용으로 널리 사용되고 있으나 그 사용목적 및 재질에서 일반 강철제 보일러와는 구조와 형상이 전혀 다르며 모두 조립 보일러로 되어 있다. 종류에는 난방용으로써 증기 보일러와 온수 보일러가 있으며, 용량 3 ton/h 이하이다.
증기 보일러는 최고 사용압력을 1kg/㎠이하로 조립해야 안전성이 있다. 본체는 증기 또는 온수 보일러처럼 변함이 거의 없으나 각 섹션의 살두께는 실제로 8~12mm 정도이다.
온수보일러는 일수장치가 필요하며, 일수관의 내경은 25mm 이상이고 안전밸브 대신 일수조 일수관을 부착시킨다. 온수의 순환펌프와 수고계, 온도계를 설치하며, 수면계와 압력계는 필요로 하지 않는다.
종래에는 난방용 열원으로써 증기가 사용되었으며, 따라서 보일러도 증기 보일러가 많이 사용되었었다. 그 이유는 방열기의 증기 트랩 등에 관계된 손실이 적고 송열에 의한 배관이 가늘어도 되며 100℃ 이하의 비교적 저온까지 열원의 열을 이용할 수 있다. 등의 이점이 있기 때문이다.
주철제 보일러의 특성
주물로 제작하기 때문에 복잡한 구조로 제작이 가능하다.
전열면적이 크고 효율이 좋다.
저압이기 때문에 사고시 피해가 적다.
내식성, 내열성이 좋다.
섹션의 증감으로 용량의 조절이 가능하다.
조립식으로 반입 또는 해체가 용이하다.
내압에 대한 강도가 약하다.
구조가 복잡하여 청소, 검사, 수리가 곤란하다.
열 충격에 약하고, 균열이 생기기 쉽다.
대용량, 고압에 부적당하다.
노통 연관식 보일러
노통 보일러와 연관식 보일러의 장범을 취하고 단점을 보완한 보일러이며, 노벽 방산 열량이 적으며, 전열면적이 크고, 증기 발생시간이 단축되며 효율도 좋다. 증기 발생속도가 빠르기 때문에 비수 현상이 발생되기 쉬워 비수 방지관을 설치한다.
특징으로는 열효율이 좋고 팩케이지형으로 할 수 있으며 수관식에 비하여 제작비가 싸다. 또 노통에 의한 내분식이므로 열손실이 적고 설치 면적이 적으며 증발속도가 빨라 스케일이 부착되기 쉽다. 구조가 복잡하고, 검사 수리가 곤란하며, 급수처리가 필요하다. 구조상 고압. 대용량 제작이 불가능하다 등의 특징이 있다.
수직형 보일러
전열면적이 적고 효율이 나쁘며 청소, 검사, 수리가 비교적 용이하며 내화물 쌓기가 없고 이동설치가 간편하며 증기부가 적고 건증기를 얻기가 힘들다는 특징이 있다.
횡관식 보일러는 횡관설치로 전열면적이 증가하고 화실벽의 강도를 보강하며, 관수 순환을 양호하게 한다. 동은 동판과 경판을 합하여 동이라 하며, 수관식 보일러에는 드럼이라 한다. 동 내부에는 2/3~4/5 정도 물이 들어 있고, 나머지는 증기로 차 있으며, 증기부 수부 수면으로 구분되어 있다. 수부가 크면 부하 변동에 대한 압력변화가 적고 건증기를 얻기 힘들며, 사고 시 피해가 크고 증기 발생시간이 길어진다. 캐리오버 현상도 발생되기 쉽다.
입형 다관식은 다수의 연관을 사용하며 상부 관판이나 연관은 부식도기 쉽고 최근에는 많은 수관까지 연결한 보일러가 제작되며, 효율면에서 많은 영향을 가져왔다.