개념 한 쪽
에너지관리기능사 보일러 부하율 및 보일러 효율 — 효율·손실·연료소모량
보일러 효율은 연료가 낸 열 가운데 보일러가 실제로 흡수한 열의 비율이다. 연소효율을 반영한 실제 발열량, 효율과 손실열의 관계, 필요한 열량에서 거꾸로 구하는 연료소모량, 전열면적당 증발량을 정리한다.
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뜻
연료의 저위발열량은 이론적인 값이고, 실제 연소에서는 손실이 생긴다. 실제 발열량은 저위발열량에 연소효율을 곱해 구한다. 저위발열량 6,940kcal/kg, 연소효율 92%이면 실제 발열량은 6,940 × 0.92 ≈ 6,385kcal/kg이 된다. 실제 발열량은 이론값보다 반드시 작다.
보일러 효율은 보일러가 흡수한 열량을 연료가 공급한 열량으로 나눈 뒤 100을 곱한다. 연료 5,000kcal/kg을 100kg 태워 공급열량이 500,000kcal이고 실제 흡수열량이 350,000kcal이면 효율은 350,000 ÷ 500,000 × 100 = 70%다.
효율이 82%라면 연료가 낸 열의 18%는 손실된다. 손실 열량은 총발열량에 (1 − 효율)을 곱해 구한다. 발열량 9,800kcal/kg의 연료 15kg을 태우면 총발열량은 147,000kcal이고, 손실 열량은 147,000 × 0.18 = 26,460kcal다. 같은 계산에서 120,540kcal는 실제로 쓴 유효 열량이므로 손실과 구분해야 한다.
필요한 열량에서 연료소비량을 거꾸로 구할 수도 있다. 소요연료량은 사용열량을 보일러 효율과 저위발열량의 곱으로 나눈다. 사용열량 400,000kcal/h, 효율 80%, 저위발열량 10,000kcal/Nm³이면 400,000 ÷ (0.8 × 10,000) = 50Nm³/h다. 효율을 분모에 넣어야 실제로 더 많은 연료가 든다는 점이 반영된다.
상당증발량은 연료가 실제로 제공한 유효 열량을 증발잠열 539kcal/kg으로 나누어 구한다. 유효 열량은 연료소비량 × 저위발열량 × 효율이므로, 상당증발량 = 효율 × 연료소비량 × 저위발열량 ÷ 539가 된다. 실제증발량에서 출발할 때는 실제증발량 × (증기엔탈피 − 급수엔탈피) ÷ 539로 구한다.
전열면 증발율은 전열면적 1㎡가 1시간에 만드는 증발량이다. 증발량을 전열면적과 시간의 곱으로 나누며 단위는 kg/㎡·h다. 같은 증발량이라도 전열면적과 운전 시간이 다르면 값이 달라지므로, 시간까지 분모에 넣어야 한다.
예제
급수온도 65℃, 증기엔탈피 652kcal/kg, 급수사용량 1,000kg/h, 연료사용량 80kg/h, 발열량 9,800kcal/kg인 보일러를 보자. 물이 받은 열은 1,000 × (652 − 65) = 587,000kcal/h이고, 연료가 공급한 열은 80 × 9,800 = 784,000kcal/h다. 효율은 587,000 ÷ 784,000 × 100 ≈ 74.9%가 된다. 급수온도를 빼지 않고 652를 그대로 쓰면 83%대의 다른 값이 나온다.
자주 묻는 물음
- 실제 발열량은 어떻게 구하나요?
- 저위발열량에 연소효율을 곱해 구합니다. 저위발열량 6,940kcal/kg, 연소효율 92%이면 약 6,385kcal/kg입니다.
- 손실 열량은 어떻게 구하나요?
- 총발열량에 (1 − 효율)을 곱합니다. 효율 82%이면 손실 비율은 18%이고, 총발열량 147,000kcal에서 손실은 26,460kcal입니다.
- 전열면 증발율의 단위와 계산은 어떻게 되나요?
- 전열면적 1㎡당 1시간에 발생하는 증발량으로 단위는 kg/㎡·h입니다. 증발량을 전열면적과 시간의 곱으로 나누어 구합니다.
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