개념 한 쪽
에너지관리기사 보일러 종류·특징 — 효율과 제어
보일러의 성능은 넣은 연료 열 가운데 증기가 실제로 가져간 몫으로 잰다. 증기량과 엔탈피 차로 효율을 구하는 법, 열손실 계산, 절탄기의 역할, 노내압과 연소 자동제어, 프리퍼지 인터록을 본다.
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뜻
보일러 효율은 증기량×(증기엔탈피−급수엔탈피)를 연료량×저위발열량으로 나눈 값이다. 석탄 6,040kg/h, 발열량 7,470kJ/kg, 증기 13,200kg/h, 엔탈피 차 3,011kJ/kg이면 39,745,200÷45,118,800≈0.88, 곧 약 88%다.
같은 식으로 연료량과 증기량이 달라지면 답도 달라진다. 석탄 1,584kg/h, 증기 11,200kg/h, 엔탈피 차 719kcal/kg, 발열량 6,040kcal/kg이면 약 84%가 나온다. 단위가 kcal인지 kJ인지 먼저 맞춘다.
연소효율과 전열효율은 단계가 다르다. 저위발열량 41,860kJ/kg, 연소열 31,400kJ/kg, 유효출열 30,270kJ/kg이면 연소효율은 75%, 전열효율은 96.4%다. 분모가 바로 앞 단계의 값이라는 점이 핵심이다.
열손실은 총발열량에서 효율만큼을 뺀 나머지다. 12,000kJ/kg 석탄 150kg을 효율 60%로 태우면 총열량 1,800MJ 중 40%인 720MJ가 손실이다. 열기관 효율도 같은 원리로, 출력 3,000kW와 연료 1,400kg/h(28MJ/kg)를 맞추면 약 28%가 된다.
운전 쪽에서는 절탄기가 배기가스 폐열로 급수를 예열해 연료를 아낀다. 노내압은 공기량과 배출가스량의 균형으로 잡으며 급수량은 수위 제어에 쓰인다. 비례식 자동제어는 연료와 공기를 최적 비율로 맞춰 과잉공기와 불완전연소 손실을 줄인다. 송풍기가 작동하지 않으면 퍼지가 끝나지 않아 연료 전자밸브가 열리지 않는 것이 프리퍼지 인터록이다.
예제
선지 판단은 보일러 효율을 증기 흡수열÷연료 공급열로 세워 88%를 얻는지, 연소효율과 전열효율의 분모를 구분하는지, 열손실을 총발열량×(1−효율)로 구해 720MJ를 얻는지, 프리퍼지 인터록을 송풍기 미작동과 연결하는지에서 갈린다. 88%와 720MJ가 그 예다. 효율 계산에서 엔탈피 차 대신 증기 엔탈피만 쓴 선지, 노내압을 급수량으로 제어한다고 본 선지는 어긋난다.
자주 묻는 물음
- 보일러 효율은 어떻게 구하나요?
- 증기량×(증기엔탈피−급수엔탈피)÷(연료량×저위발열량)입니다. 예시에서는 약 88%입니다.
- 연소효율과 전열효율은 어떻게 다른가요?
- 연소효율은 연소열÷저위발열량, 전열효율은 유효출열÷연소열입니다. 예시는 75%와 96.4%입니다.
- 프리퍼지 인터록은 무엇인가요?
- 송풍기가 작동하지 않아 퍼지가 끝나지 않으면 연료 전자밸브가 열리지 않게 하는 장치입니다.
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