[에너지] 보일러와 연소장치-PART 3

연소장치의 종료

 

연소장치로서는 석탄 연소장치(스토커), 액체 연소장치, 가스 연소장치가 있습니다.
석탄 연소장치, 액체(유류) 연소장치, 가스언소장치는 각각의 용도와 목적에 맞게 채택되어 사용됩니다.

 

화력 발전소

 

1. 석탄 연소장치-미분탄 연소장치

 

석탄 연소장치에는 고체 그대로 화격자 위에서 연소시키는 스토커 연소방식과 분말로 해서 버너로 연소시키는 미분탄 연소방식이 있습니다. 미분탄 연소방식이 발전소에서 쓰이는 연소방식입니다. 미분탄 연소방식은 석탄을 미분탄기로 아주 작은 미분으로 분쇄해서 이것을 버너로부터 연소실에 불어 넣고 화로 내에서 부유상태로 연소시키는 방식입니다. 화로 내에서 이들 미분탄이 잘 연소되도록 하기 위해서는 항상 균일한 미분도를 유지할 필요가 있습니다

석탄 화력 발전소는?
석탄 화력 발전소는 석탄을 태워 증기를 만들어 전기를 생산하는 시설입니다 . 아프리카공화국과 같은 국가에서는 전력의 94%를 석탄을 사용하고 중국과 인도는 전력 수요의 70~75%를 석탄을 사용합니다. 석탄의 사용은 이전에 전기가 없었던 사람들에게 전기 에 대한 접근을 제공하여 해당 지역의 삶의 질을 높이고 빈곤 을 줄이는 데 도움이 됩니다.석탄을 태우면 질소산화물 (NOx)과 황(SOx) 등 많은 오염물질과 입자상 물질이 배출됩니다 . 그들은 또한 지구 온난화 와 기후 변화 에 기여하는 것으로 알려진 이산화탄소와 메탄과 같은 온실가스를 배출합니다 . 이러한 물질의 배출을 억제하기 위해 발전소에서는 이러한 유해 분자 의 배출을 줄이는 기술이 필요합니다.

 

2. 중유 연소장치

보일러에서 중유를 사용할 경우에는 석탄 등 다른 연료를 전혀 사용하지 않는 중유 전용과 중유와 석탄 어느 쪽이라도 사용할 수 있게 한 혼소방식과 중유의 연소량을 보일러 용량의 30~50% 정도로 해서 석탄의 보조적 역할을 하게 하는 방법이 있습니다. 우리나라에서는 발전소의 입지조건, 연료공급 상황 등에 따라 혼소방식 및 전소방식이 채택되고 있습니다. 중유를 연료로 사용할 때는 중유를 분무상태로하고 공기와 잘 혼합해서 분사할 수 있는 성능을 지녀야 합니다.

3. 가스 연소장치

기체 연료로 천연가스 LNG를 들수 있습니다. 최근 건설되고 있는 LNG용 가스버너는 버너의 끝으로부터 가스를 고속으로 분사하고 있습니다.

천연가스 발전소는?
천연가스를 연료로 연소하여 전기를 생산합니다 . 모두 전기를 생산하지만 다른 목적으로 사용되는 다양한 유형의 천연가스 발전소가 있습니다. 공기 흐름과 함께 천연 가스가 추가되면 가스터빈을 통해 연소 및 팽창하여 발전기가 자석을 회전시켜 전기를 생산합니다 . 열역학 제2법칙 으로 인해 이 과정에서 폐열이 발생합니다 . 일부 천연가스 공장에서는 이 폐열도 사용합니다.
천연가스 발전소는 다른 발전소 에 비해 열역학적 효율이 매우 높습니다 . 천연가스를 연소하면 석탄 이나 석유 보다 NOx , SOx , 입자상 물질 과 같은 오염 물질이 더 적게 생성됩니다 . 
천연가스 공장은 기후 변화 에 크게 기여하고 있으며 그 기여도는 점점 커지고 있습니다. 천연가스 발전소는 비록 석탄 발전소보다는 적지만 상당한 양의 이산화탄소를 배출합니다 . 반면, 천연가스를 채굴한 곳에서 발전소로 가져오는 과정에서 상당한 양의 메탄이 배출된다는 단점이 있습니다.

 

 

과열기, 재열기, 절탄기, 공기예열기란?

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1. 과열기

보일러 본체에서 발생한 증기는 수분을 약간 포함한 습증기 입니다. 이 수분을 증발시키고 다시 더 온도를 높여서 과열증기를 만드는 장치가 과열기 입니다. 과열기를 사용하면 터빈의 내부효율을 높일 수 있고 수분에 의한 부식을 경감시킬 수 있다는 장점이 있습니다. 

 

2. 재열기

증기터빈 발전소의 대용량화로 사용증기가 고압으로 됨에 따라 터빈의 배기단에서 습도가 증가하여 터빈날개를 부식시키고 마찰손실을 증가시킬 우려가 많습니다. 이것을 방지하기 위해서 고압터빈 내에서 팽팡한 증기를 도중 과정에서 일부 추출, 보일러에서 재가열함으로서 건조도를 높여 적당한 과열도를 갖도록 하는 과열기를 설치하고 있는데 이것을 재열기라고 합니다.

 

3. 절탄기

화로에 공급되 연료의 연소가스는 연도를 빠져나갈 떄에도 아직 상당한 여열을 지니고 있습니다. 따라서 이와 같은 높은 온도를 가진 배기가스의 보유열을 그냥 배출하지 않고 그 배출 과정에서 일부나마 흡수할 수 있다면 연료의 소비율을 어느정도 낮출 수 있습니다. 절단기는 보일러 본체, 과열기를 통과한 배기가스의 여열을 이용해서 보일러에 공급되는 급수를 에열함으로써 연료 소비량을 줄이거나 증발량을 증가시키기 위해서 설치하는 여열 회수 장치입니다.

 

4. 공기에열기

공기예열기는 절탄기를 나온 연소가스의 남은 열을 다시 이용하여 연소공기를 예열하고 이것을 화로에 불어넣어 연소효율을 높여서 보일러 효율을 높이기 위한 장치입니다. 공기예열기를 사용하면 연료의 연소효율을 높일 수 있고, 고온배기의 배출에 따른 열손실을 적게하고 적은 공기비로 완전 연소시킬 수 있습니다.

 

급수가열기란?

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급수가열기는 재생사이클 방식의 기력발전에서 열효율 개선책으로 사용되고 있는데 이것은 증기터빈의 추기증기를 열원으로 해서 급수를 가열하는 것입니다. 급수 가열기는 증기발생 보일러로 공급되는 물을 예열하는 데 사용되는 발전소 구성요소 입니다. 급수 예열은 증기 생성과 관련된 비가역성을 줄여 시스템의 열역학적 효율을 향상시킵니다. 이는 플랜트 운영 비용을 절감하고 급수가 증기 사이클로 다시 도입될 때 보일러 금속에 대한 열 충격을 방지하는데 도움이 됩니다.  

 

*같이가치업의 생각*
보다 높은 효율을 얻고자 하는 기술발전의 노력은 끝이 없습니다!