1 보일러 정의
- 화기, 연소가스, 고온가스 및 물을 가열해서 대기압을 초과하는 증기 또는 온수를 발생시키고 이것을 다른곳으로 공급하는 일련의 장치
* 3중점 220bar, 370도 이상에서는 액체로 변하지 않아서 초고압 증기를 생성할 수 있음.
- 보일러 본체 외 연소장치, 연소실, 과열기, 절탄기, 공기예열기, 통풍장치, 급소장치, 제어장치, 안전장치등이 포함된다.
- 연료는 노(연소실)에서 연소되고 그 연소가스가 보일러 본체를 통과하는 사이에 물 등을 가열시키고 최종적으로 배기가스가 되어 연통을 통해 배출된다.
- 보일러의 크기는 전열면적 또는 시간당 발열량(kg/hr)로 표시한다.
- 전열면
* 연소가스와 물등 접촉면을 전열면이라하며, 전열면을 크기는 보일러의 효율과 연관된다.
* 보일러의 크기를 나타내는 기준으로 전열면적(m2)이 사용됨.
2 보일러의 종류
1) 순환 보일러
① 자연순환 보일러(natual circual boiler, circulation boiler)
- 절탄기에서 유입된 급수와 드럼에서의 포화수가 관을 통해서 하부헤더를 거치고 수냉벽에서 복사열을 흡수한뒤 다시 드럼으로 순환하는 방식의 보일러
- 보일러수의 순환은 수냉벽 기수(포화증기와 포화수)의 밀도와 강수관 물의 밀도차에 의해 이루어진다.
- 보일러수의 순환을 위한 별도의 설비가 없으므로 구조가 간단하고 운전이 용이하다.
- 연소가스의 흐름 : 연소실-과열기-재열기-절탄기-공기예열기집진기-연돌
② 강제순환 보일러(controlled circulation boiler)
- 보일러수를 순환시키기 위하여 순환펌프(BWCP ; boiler water circulation pump)를 사용
- 드럼에 저장된 물을 흡입하여 하부헤더 및 수냉벽을 거쳐 드럼으로 강제 순환시킴.
- 순환력이 좋아서 자연순환보일러보다 더 많은 증기를 생산할 수 있어서 효율이 높음
* 증기압력이 높아지면 포화수와 포화증기의 밀도차가 적어져서 충분한 순환력을 얻을 수 없음
* 순환력이 커서 증발관이 과열될 우려가 적다. 튜브의 두께가 얇아져 열단달율이 높아진다.
* 지속적인 순환으로 침적이 방지되어 스케일생성이 적다.
* 펌프를 구동하기 위한 전력이 필요하고 펌프의 유지보수 정비가 필요하다.
* 펌프의 축밀봉에 대한 긴밀한 조치가 필요하다.
2) 관류 보일러(once-through boiler)
① 벤슨(Benson) 보일러
- 보일러의 증기 드럼을 없애 보일러 제작비용을 줄임.
- 긴관의 한쪽 끝에서 펌프로 연속적으로 급수를 압송하고 다른 한쪽끝으로 나오기까지 가열, 증발, 과열장치를 설치하여 가열한다.
- 지멘스에서 발전 개발
② 슐처(Sulzer) 보일러
- 전열면을 1회통과하는 벤슨 보일러와 달리, 기수분리장치(water seperator), 보일러수 재순환펌프등의 저부하재순환계통을 갖춘다.
- 아임계압, 초임계압 보일러에 적용되며 대다수의 발전소에서 적용되는 보일러이다.
* 주증기의 압력이 입계압력(22MPa)이하인 아임계압(subcritical)보일러와 초과압은 초임계압 보일러로 구분.
③ 관류보일러의 일반적인 특징
- 절탄기(economizer), 증발관(evaporator), 과열기(superheater)가 하나의 긴 관(single flow tube)로 구성되어 있다.
- 일반적으로 임계압력 이상에서 운전된다.(압력과 온도를 높이면 발전효율이 상승함)
