보일러 배기가스 폐열회수로 연소용 공기 예열, 보일러 및 스팀시스템 폐열 활용

1. 개요

보일러의 열손실을 보일러 굴뚝으로 배출되는 배기가스에 의한 배기가스 열손실, 보일러 표면를 통하여 외부로 방열되는 방열손실, 연료의 미연소손실 등으로 구분할 수 있다.

이 중에서 배기가스 열손실이 가장 크기 때문에 보일러의 열효율을 증대하기 위해서는 보일러의 배기가스온도를 가능한 낮게 배출하도록 하여야 한다. 그러나 보일러 본체의 출구가스온도가 보일러 동체 내부에 들어있는 증기나 온수의 온도 보다는 몇 십 ℃ 높게 될 때까지만 효과적으로 열을 흡수할 수 있다.

예를 들어서 10bar로 운전되고 있는 증기보일러의 동체 내부온도는 포화온도인 180℃ 정도이기 때문에 동체출구 가스온도는 적어도 200℃ 정도가 될 수밖에 없다. 따라서 이 경우에 보일러 본체 출구와 굴뚝 사이에 폐열회수장치인 절탄기 또는 공기예열기를 설치하면 비교적 용이하게 배기가스 온도를 낮출 수 있다. 보일러의 폐열회수장치는 절탄기와 공기예열기로 대별할 수 있다.

 

가. 절탄기 ­

보일러 내에 공급되는 급수를 배기가스 여열을 이용하여 급수를 예열시키는 장치로 보 일러 본체 출구 측에 설치된 연소가스 배열회수에 의한 급수 예열기로 급수 출구온도를 포화온도보다 다소 낮게 가열한다. ­ 연소가스와 절탄기 전열면과의 온도차는 화로, 보일러 본체, 과열기, 재열기에서 보다는 낮다.

나. 공기 예열기 ­

배기가스를 이용하여 공기를 예열하는 장치로 연소가스의 최종출구에 설치, 연돌로 배 출하기 전의 연소가스로 연소용 공기를 예열하여 배열을 회수하는 장치로, 절탄기와 함 께 배열회수에 의한 보일러 효율향상에 기여한다. ­ 공기 예열기는 전열방식에 따라 열관류식 공기예열기와 재생식 공기예열기로 나눌 수 있다. ­ 열관류식 공기예열기는 관벽을 관류하여 열전달이 일어나며 관 내측에 연소가스가 흐르고, 관 외측에 공기가 흐르는 형식이 대부분이다.

재생식 공기예열기는 다수의 전열면에 연소가스와 공기의 접촉을 일정 시간별로 교대시켜 열전달이 되도록 하는 것으로 전열면을 축 주위를 회전하므로 가열과 냉각이 주기적으로 반복하는 형식이다. 열전달율이 크고 콤팩트한 구조로 만들 수 있어서 중대형 보일러용으로 널리 이용된다.

 

 

2. 개선 전

진단당시 가동 중인 각 보일러의 배기가스 측정온도는 255℃, 220℃로 높음.

이로 인하여 배기가스 손실열이 13.3%, 17.1%로 크게 발생하고 있지만, 이 고온의 배기가스 폐열을 회수하지 못하고 있음.

 

[출처] 한국에너지공단, 보일러_에너지절약_Guide,2014

 

3. 개선 후

일반적으로 ‘배기가스 보유 폐열’을 회수하여 이용함으로써 배기가스 배출온도를 25℃ 낮출 경우 연료의 약 1% 정도가 절감됨.

보일러 연료로 B-C유를 사용하고 있어 연료 중에 유황(S) 성분이 포함되어 있기 때문에 산노점(Dew point) 범위(110~150℃) 이하로 냉각, 응축될 경우에는 저온부식 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 공기예열기를 설치하여 연소용 공기를 예열하여 배기가스 배출 온도를 170℃ 정도까지 낮추어 운전함.

 

[출처] 한국에너지공단, 보일러_에너지절약_Guide,2014

 

3. 기대효과

 

※ 제시된 절감량 계산방법은 해당 절감기법의 효과를 파악하는 개략적인 방법이며, 제시된 수치는 공식적으로 검증된 것이 아닌, 참고사항임

보일러세관, 노통연관보일러, 수관보일러, 관류보일러, 계속사용안전검사, 연관교체, 부대시설 정비

EG-TIPS 에너지온실가스 종합정보 플랫폼