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발전공학

보일러의 종류

보일러의 종류

화력발전소의 보일러의 종류 중 수관식 보일러의 급수순환방법에 의한 보일러 종류를 들고, 각각 급수 흐름도 및 특징에 대해 설명하시오.

관류보일러(Once Through Boiler)에 대하여 설명하시오.

개요

보일러는 연료를 연소시켜 그 열을 대류, 복사, 전도시킴으로서 수관내 물을 증기로 만드는 장치이다.

보일러의 종류

급수의 순환방법에 따른 종류

자연순환식 보일러

자연순환식 보일러

(1) 특징

① 자연순환식은 포화수와 포화증기의 밀도차를 이용해서 순환하는 방식이다.
② 증기압력이 높아지면 순환력이 저하되어 180[kg/㎠]이하에서 사용한다.
③ 구조가 간단하고, 운전용이, 경제적인 장점이 있다.
④ 보유수량이 많아 체적이 증가한다.
⑤ 기동정지 특성이 느리다.
⑥ 수관이 직경(50~90㎜)이 크다.

(2) 순환력을 높이는 방법

① 강수관을 노의 외부에 설치  밀도차 증가
② 드럼의 위치를 높게 설계  압력차 증가
③ 수관의 직경을 크게 설계  마찰손실 감소
④ 수관을 직관으로 설계  유동손실 감소

※ 연소가스의 흐름

연소실(1,300~1,650℃) -> 과열기, 재열기(800~1,100℃) -> 절탄기(500~550℃) -> 공기예열기(350~450℃) -> 집진기 -> 유인 송풍기 -> 연돌

압력과 비중과의 관계

강제순환식 보일러

고압 보일러에서 포화수와 포화증기와의 밀도차가 줄어들어 필요한 순환력을 얻기 힘든 경우에 순환펌프를 채용하여 순환력을 얻는 방법이다. 그럼에도 드럼에서 기수분리를 위하여 운전압력은 200[kg/㎠]이하로 제한한다. 우리나라에서는 삼천포 화력(#1~#4), 서천화력(#1, #2) 등에서 강제순환식 보일러를 사용하고 있다.

(1) 장점

① 자연순환식에 비하여 물의 순환을 확실하게 할 수 있다.
② 급속한 기동과 정지도 할 수 있는 장점이 있다.
③ 증발관의 과열의 우려가 낮으며, 수관의 스케일 생성가능성이 낮다.
④ 자연순환식 보다 수관의 직경(30~40㎜)이 작다.

강제순환식 보일러

(2) 단점

① 순환펌프 고장시 유지보수가 어렵다.
② 기동 및 정지절차가 복잡하다.
③ 순환펌프 설치로 소내 소비전력이 증가한다.

관류식 보일러

관류식 보일러

증기압이 임계압력(225.65[㎏/㎠]) 이상이 되면 물과 증기가 혼합된 비등 현상은 없어지고 포화수 상태에서 곧바로 증기로 바뀐다.

관류 보일러는 따로 드럼을 두지 않고 관만으로 구성되며, 아임계압으로 운전되는 순환식 보일러와는 달리 증기 조건을 초임계압으로 하여 급수가 절탄기 증발관, 과열기를 차례로 통과하는 사이에 열을 흡수하여 바로 과열증기로 바뀌는 방식이다.

(1) 장점

① 드럼이 없고 수관이 가늘어 중량이 가볍다.
② 보일러 보유수량이 적기 때문에 정지, 기동시간이 짧아 부하추종 성능이 뛰어나다. → 변압운전방식도 채용함
③ 연료비가 절감된다.

(2) 단점

① 급수중에 불순물이 터빈에 들어가기 쉬우므로 급수처리를 충분히 해 주어야 한다.
② 보일러내에 포화수가 적기 때문에 제어방식이 복잡해져서 고도의 자동제어 기술이 필요하다.

※ 변압운전

일반적으로 부하의 변동에 따라서 제어밸브에서 주증기의 양을 제어하는 방식을 사용한다. 변압운전을 터빈 제어밸브를 완전히 개방한 상태에서 보일러에서 주증기의 압력을 부하의 변동에 따라 변화시켜 터빈에 입력하여 운전하는 방식을 말한다.

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