개요
o 폐열보일러는 가열로, 용해로, 시멘트 킬른 등에서 배출되는 고온의 폐가스의 열을 이용 하여 증기를 발생시키는 것입니다. 자연 순환식 뿐만 아니라 강제순환식으로도 제작되고 있으며, 보일러 본체 등은 본질적으로 일반 보일러와 차이는 없으나, 폐가스에는 다량의 더스트(Dust)나 부식성 가스를 포함한 것이 많기 때문에 경우에 따라 폐가스의 속도, 전열면의 위치, 더스트의 처리 등에 특별히 주의가 필요합니다.
o 일반보일러는 온수나 증기를 발생하기 위한 열원으로서 보일러 자체 연소실 에서 연료를 연소시켜 발생한 열을 이용하지만, 폐열이용보일러는 열원으로서 보일러이외의 연소 장치에서 발생한 폐가스의 폐열을 이용하는 경우와 디젤기관이나 가스터빈의 폐열을 이용하는 경우 및 생산플랜트에서 발생된 열가스의 폐열을 이용하는 경우가 있습니다.
o 폐열이용보일러는 생산플랜트에 지장을 주지 않으면서 시스템의 효율향상을 위하여 일반적으로 이용됩니다. 또 폐열보일러에서 생산플랜트의 어떤 프로세스에서 발생된 생산품 (일반적으로 가스 상태임)의 온도를 내려 열가스를 다음 생산프로세스로 보내는 경우에는, 열가스의 냉각에 의해 생산플랜트를 지장 없이 운전하는 것이 가장 주요한 기능이 되고 증기의 발생은 부차적인 것이 됩니다.
o 폐열이용보일러를 설치하게 되면 시스템의 효율을 대단히 향상시킬 수 있기 때문에 에너지의 절약효과가 지대합니다.
o 폐열이용보일러는 일반적으로 과열기, 증발부, 절탄기로 구성되는데 설계 조건에 따라 과열기나 절탄기중 하나 또는 둘을 없애는 경우가 있으며, 폐열 보일러는 폐가스의 현열을 이용하여 증기를 발생시키는 구조로 연소실을 갖고 있지 않기 때문에 일반적으로 공기 예열기는 설치하지 않습니다.
설비의 특징
o 폐가스의 종류는 매우 다양하여 부식성이나 독성, 폭발성 등을 갖고 있는 위험한 폐가스와 다량의 더스트를 함유하여 전열면을 오염시키기 쉬운 폐가스도 있으며, 폐열이용보일러는 가스의 흐름, 수관의 피치, 노벽의 구조, 슈트브로워의 배치 등을 적절히 하여 운전 상의 장애를 최소화할 필요가 있습니다.
o 일반보일러와 비교하면 폐열이용보일러는 다음과 같은 주요 차이점이 있습니다.
1) 보일러 입구가스온도, 가스량, 가스압력이 동일한 것은 거의 없고, 보일러의 전열면 적구조도 플랜트마다 다릅니다.
2) 가스 속에 다량의 더스트(0~400g/N㎥)를 함유하는 경우가 있는 데, 더스트의 성질도 소결성, 점착성, 마모성이 다를 뿐만 아니라 입도도 각양각색으로 각각 전열면에의 부착, 퇴적 또는 마모를 일으키게됩니다.
3) 가스의 성질도 부식성, 독성, 폭발성을 갖는 것이 있기 때문에 전열관의 재질, 표면 온도의 설정, 노벽의 기밀성에 각각 배려가 필요합니다.
4) 공기의 누입(漏入)은 보일러 효율의 저하를 초래할 뿐만 아니라 최종제품의 품질을 악화시키기 때문에 적극 피할 필요가 있습니다.
5) 폐열이용보일러 전후에 생산플랜트가 존재하기 때문에 공간상의 제약이 엄격하여 보일러의 형상 및 구조의 설정이 곤란한 경우가 있습니다.
6) 보일러 입구와 출구의 가스압력 및 입구 출구간의 통풍손실은 생산 공정에 의해 결정되어 상당히 큰 가스 압이 폐열보일러에 걸리는 경우가 있습니다.
7) 보일러 증발량은 전후의 생산 공정에서 부과되는 가스량, 가스온도에 의해 결정되고, 보일러 제어는 통상의 보일러와 같이 『증기부하 – 보일러 증기 압력유지 – 연료량 제어』 방식이 아니라, 폐열 보일러의 『흡수열량 – 보일러의 증기압력(1차 압력)의 유지 – 부하로의 증기 공급량(2차 압력) 변동』 형태를 취합니다.
도입시 고려사항
o 일반적으로 보일러의 제조업체들은 폐열보일러의 설계기술과 제작기술은 확보하고 있습니다. 따라서 폐열이용보일러를 설치하는 경우에는 다음 항목의 사항을 사전에 파악하여 보일러제작 업체에 폐열보일러를 주문함으로서 설계에 반영이 되도록 하여야 합니다
1) 폐열이용보일러의 입구가스온도
2) 폐열이용보일러에 유입되는 가스량
3) 입구가스의 가스조성 및 분진함유량
4) 폐열이용보일러의 출구가스온도
5) 폐열이용보일러에서의 압력손실
6) 폐열이용보일러의 설치 공간
7) 폐열이용보일러에서 얻은 열(온수 또는 증기)의 사용처
8) 폐열이용보일러의 조건변화가 다음 공정에 미치는 영향
o 또한, 전열면의 더스트 부착 및 퇴적 때문에 시간이 경과함에 따라 보일러에서의 흡열량이 저하되어 배기가스 온도가 상승하게 되므로 후속 생산 공정에 지장을 불러올 수도 있고, 보일러 입구와 출구의 가스압력 및 입구 출구 간의 통풍손실이 변화되어 생산 공정에 지장을 줄 우려도 있으므로 유의할 필요가 있습니다.
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