o 연소장치는 연료를 연소시켜 열을 발생시키는 장치를 말하며 연료의 종류에 따라 달라지는데 액체 연료, 기체 연료, 미분탄 등의 연소 시에는 버너가 사용되고, 일반 고체연료 (석탄, 폐목, 쓰레기)에는 스토커, 화격자가 사용됩니다. 연소실은 버너로부터 분사된 연료나, 화격자 위에 보내진 연료를 연소시키는 부분으로, 보일러 본체와 일체로 구성되는 경우가 많습니다.
액체연료 연소장치
o 액체연료를 미세한 유적(油滴)으로 미립화하여, 공기와 혼합시켜 연소시키는 연소법을 분무 연소(噴霧燃燒)라 하고, 분무 연소는 미립화, 분무와 공기의 혼합, 유적의 증발과 열분해, 연소 등의 과정에 의해 이루어집니다.
o 유적이 열을 받으면 포함된 증발분이 증기로 변화된 후에 연료증기가 연소합니다. 증발분이 증발된 후에 유적이 주위의 열을 흡수하여 열분해온도(약 500℃)에 달하게 되면, 이 유적의 90% 정도가 열분해 되어 연소합니다. 열분해 하여 가스 상태로 된 탄화수소가 분해되어서 극히 미세한 탄소입자로 되어 이 탄소입자들이 연소되지 못하고, 배기가스로 분출될 때 이것이 기상 분해형(氣相分解形) 슈트(soot)라 합니다.
o 열분해 되고 남은 잔탄립(殘炭粒)의 일부는 연소실 후부로 이동하여 연소하게 됩니다. 이 잔탄립이 연소실에서 완전히 연소되지 못하고 배기가스로 배출되는 것을 잔탄형 슈트(殘 炭形soot)라 하며, 이 잔탄형 슈트는 수μm ～ 수십μm의 크기를 갖게 되고, 그 크기는 분무 입경에 비례합니다.
o 기상분해형슈트는 매우 미세하지만, 잔탄형 슈트는 비교적 큰 입자입니다. 액체연료를 사용하는 연소장치의 경우에는 잔탄형 슈트가 다량 발생하여 대기오염을 야기시키게 됩니다. 경질유의 연소시에는 잔탄분이 적기 때문에 잔탄형 슈트의 발생이 작아져서 분진 배출량이 적지만, 중질류의 경우에는 잔탄형 슈트가 많이 발생하게 됩니다.
o 일반적으로 액체연료 보일러의 경우에 유류버너는유류 버너는 연료를 연소시키기 위하여 먼저 연료를 미립화(분무)하여 아주 작은 유적(油滴)으로 만들어서 공기와 잘 혼합될 수 있는 형태로 연소실에 공급합니다. 벙커-C유와 같이 고점도 연료의 액체연료를 사용하는 경우에는 미리 예열하여 점도를 낮추어 분무를 용이하게 합니다. 유류 버너는 오일 펌프로 압력을 가한 중유를 분출시키는 유압 분사식 버너, 압출 공기 또는 증기로 기름을 비산 시키는 공기 분사식 또는 증기 분사식 버너, 고속 회전하는 컵을 이용하여 분무시키는 로터리 버너 등이 있습니다.
ㅁ 유압식 버너
o 압력분무식(pressure atomizing type) 버너는 노즐 내부의 와류실에 고압으로 연료를 공급하여 강한 선회를 주어 분사노즐에서 원추상으로 분출시키면 액막이 넓어지면서 액적으로 쪼개져 분무되는 원리를 이용한 버너입니다.
o 유압펌프로 기름에 고압을 주어(보통 5~20kgf/㎠, 대형은 100 kgf/㎠) 가열기를 거쳐 버너로 보내지는 것으로 분무에 확산 각도를 주기 위해 분사 전 기름에 강한 선회 운동을 주어 분사 후 원추형으로 퍼지는 유막이 되게 합니다. 이러한 유압 분사식에는 직접분사형과 환유형이 있습니다.
o 직접분사형은 노즐내의 와류실에 급유하는 유압을 가감하여 분사량(연소량)을 조정하는 것으로 구조가 간단한고 대용량의이 가능하므로 부하 변동이 적은 용도에 사용되나 분사량은 유압의 평방근에 비례하므로 분사량을 1/2로 줄이려면 유압을 1/4로 줄여야 하며, 유압이 낮아지면 무화가 불량하게 되므로 분사량을 조정할 수 있는 범위가 좁은 것이 결점입니다. 이러한 직접분사형의 결점을 없애고 연소량 조정범위를 넓힌 유압식의 대표적인 것이 플런저형과 환유형입니다.
o 플런저형은 와류실로 유입되는 급유구가 다수 설치되어 있으므로 플런저의 왕복운동으로 급유구를 개폐시켜 분사량을 조정(20kgf/㎠인 경우 조정비 1 : 4 정도)하는 구조 입니다. 또한 환유형은 분사압력을 일정하게 유지하도록 와류실에 충분한 급유를 하고 소요 분사량이 넘는 유량은 흡입 측으로 올려 보내는 구조로 부하조정범위를 1 : 5 이상의 넓은 범위로, 할 수가 있습니다. 환유형에는 내측과 외측 반환 유형이 있으며, 그리고 건타입(gun type) 경유 버너는 소형의 직접분사형 유압식 버너로 송풍기, 기름펌프, 제어장치 등을 일체로 한 것입니다. 소형 보일러에는 건타입 버너가 널리 사용되고 있습니다.
ㅁ 로타리 버너(rotary burner)
o 고속으로 회전(2,000~15,000 rpm)하는 원추형 컵에 연료를 투입시켜서 컵의 원심력에 의하여 연료가 비산하여 나오면 외통에 1차 공기류에 의해 무화시키는 방식입니다
o 공기는 안내 날개에 의해 연료의 회전 방향과 반대 방향으로 선회하므로 전단력이 작용하여 미세하게 해 주고 2차 공기는 버너의 주변에서 자연이나 압입 통풍으로 공급시킵니다.
o 또한, 회전컵을 교체하여 부하조절 범위(turn-down ratio)도 1/10로 조절할 수 있으며, 연소실 단면이 비교적 크고 길이가 작은 연소실에도, 노통 보일러와 같이 가늘고 긴 연소실에도 알맞게 할 수 있습니다. 연료를 연소량만큼 회전 컵에 공급을 하면 되기 때문에 서비스탱크의 2~3m의 낙차로 가능하며 기름이 점도에 무관하게 경유에서 C중유까지 사용범위가 넓고 미립화용 1차 공기의 송풍기를 내장하여 취급이 간단합니다. 최근에는 회전컵과 송풍기가 고속화(6,000 rpm 이상)되고 용량도 2,700ℓ/h의 것이 시판되고 있습니다. 중유를 사용하는 중소형 보일러에 널리 사용되고 있습니다.
ㅁ 2유체 분무식 버너
o 고압(3~8kgf/㎠)의 공기 또는 증기를 분사시켜 기름을 분무하는 방식으로 분무 성능이 우수하여 버너 부하조절 범위(turn-down ratio)가 1 : 10 정도로 커서 비교적 용량이 큰 보일러에 많이 사용되고 있습니다. 고압의 유체(증기 또는 공기)와 기름이 함께 분출하여 고압 유체의 운동에너지를 이용하여 분무하는 버너로 사용 유체에 따라 증기 분무식 2 유체 버너 또는 공기 분무식 2 유체 버너가 있습니다. 또한 이 2유체 분무식 버너는 기름과 유체가 혼합되는 위치에 따라 내부 혼합식, 외부 혼합식, 중간 혼합식 버너로 구분할 수도 있습니다.
① 외부 혼합식 : 버너의 외부에서 기름과 압축공기 또는 증기를 충동하여 분무하는 방식입니다. 분무용의 공기 또는 증기의 양 및 압력은 버너에 따라 상당한 차가 있지만 공기의 경우는 연소에 필요한 이론공기량의 약 2~7%, 증기의 경우는 연소 유량의 20~60% 정도의 것이 많습니다.
② 내부 혼합식 : 버너의 내부에 혼합실을 설치하고 여기서 기름과 압축공기 또는 증기와 혼합시킨 후 혼합실 선단의 노즐에서 분출하여 분무하는 방식입니다. (a)와 같이 기름이 흡입돼는 구조의 것은 연료의 압력이 압축공기 또는 증기의 압력과 거의 같아도 되지만, (b)와 같은 흡입구조가 아닌 것은, 연료의 압력과 압축공기 또는 증기의 압력차로 분출되기 때문에 연료의 압력을 높게 하여야 합니다. (c)는 중간 혼합식 버너 또는 Y-jet 버너라고 부르는 것으로 버너 노즐의 분출구 직전에서 연료와 압축공기 또는 증기가 혼합되며 분무되는 버너입니다.
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기타의 계측기로는 보일러 내부압력을 알기위한 압력계, 보일러 내의 수위를 안전 수위로 유지하기 위한 수면계, 유량계, 통풍계, 온도계가 있으며, 안전장치로 안전밸브, 가용전, 방폭문, 방출�
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