에너지관리기능사 에너지절약장치 — 절탄기·공기예열기·과열기의 폐열 회수

보일러 배기가스에는 아직 쓸 만한 열이 남아 있다. 이 여열을 회수하는 대표 장치가 절탄기, 공기예열기, 과열기다. 절탄기는 배기가스 열로 보일러에 넣을 급수를 예열하는 급수예열기이고, 공기예열기는 연소용 공기를 미리 데우며, 과열기는 만들어진 증기를 다시 가열해 온도를 높인다. 어느 것도 반드시 설치해야 하는 필수 설비가 아니라 보일러 용량과 연료에 따라 선택하는 설비다.

공기예열기는 열교환 방식에 따라 전도식, 재생식, 히트파이프식으로 나뉜다. 수직으로 세운 다수의 강관이나 주철관을 쓰고 연소가스는 관 안쪽, 공기는 관 바깥쪽을 직각으로 흐르게 하여 관벽의 열전도로 공기를 데우는 것은 관형 공기예열기다. 회전식은 열을 저장하는 부품이 돌아가며 열을 옮기고, 판형은 관 대신 판으로 열을 교환한다.

공기예열기의 이점은 폐열 회수에 있다. 배기가스가 지닌 채 나가던 열을 다시 쓰므로 배기가스 열손실이 줄고 보일러 열효율이 올라간다. 데워진 공기로 연소하면 불완전연소가 줄고 착화성이 좋아져 저질 연료도 태울 수 있으며, 적은 과잉공기로도 완전연소가 가능하다. 대신 공기가 예열기를 지나며 부피가 늘고 열교환 부품을 통과해야 하므로 통풍저항은 오히려 커진다.

부식에도 주의해야 한다. 연료의 황분은 연소해 SO2가 되고 일부가 SO3로 변한 뒤 수분과 결합해 황산이 된다. 배기가스가 노점 이하로 식으면 황산이 응결해 전열면을 침식하는데, 이것이 저온부식이다. 공기예열기는 뜨거운 배기가스와 찬 공기가 만나는 설비라 공기 입구측 저온부가 노점 이하가 되기 쉽고, 그래서 공기예열기는 부식을 막는 장치가 아니라 저온부식에 가장 취약한 설비다. 공기 입구온도가 낮을수록 부식 위험이 커진다.

절약 설비와 다른 설비도 구분한다. 방폭문은 노내 폭발 때 압력을 밖으로 빼 보일러를 보호하는 안전장치이고, 집진기는 배기가스 속 분진을 걸러 대기오염을 막는 환경 설비다. 둘 다 열을 회수하지 않는다. 연도에 온도계를 달아 배출 온도를 낮게 관리하는 것은 열손실을 줄이는 절약 방안이지만, 집진기와는 별개다.