열관리 설비 통풍 및 집진

(1) 통풍방식

a) 통풍방법 종류 및 특징

<자연통풍> 

연돌에 의한 통풍방식으로 배기가스와 외부공기와의 비중량차에 의해서 통풍력이 발생된다.

통풍력은 연돌의 높이, 배기가스의 온도, 외기온도 및 습도의 영향을 받는다.

노내 압력이 부압으로 형성된다.

통풍력이 약해 구조가 복잡한 보일러는 부적당하다.

배기가스 유속이 3~4 [m/s] 정도이다.

<강제통풍>

송풍기를 이용하는 것으로 통풍력이 자유로이 가감되고 배기가스 온도에 영향을 받지 않으므로 연도에 폐열회수 장치를 설치하여 보일러 효율을 증가시킬 수 있는 방법으로 압입, 흡입, 평형 통풍의 3종류로 분류할 수 있다.

압입 통풍: 송풍기를 연소실 앞에 두고 연소용 공기를 대기압 이상의 압력으로 연소실에 밀어 넣는 방식이다.

연소실 내의 압력이 정압으로 유지된다.

연소용 공기를 예열할 수 있다.

송풍기 고장이 적고, 점검 및 보수가 쉽다.

동력소비가 흡입 통풍식보다 적다.

배기가스 유속은 8 [m/s] 이하이다.

<흡입통풍>

송풍기를 연도 중에 설치하여 연소 배기가스를 직접 흡입하여 강제로 배출시키는 방법이다.

연소실 내의 압력이 부압으로 유지된다.

연소용 공기를 예열하여 사용하기가 부적당하다.

송풍기의 수명이 짧고 점검 보수가 어렵다.

송풍기 소요 동력이 크다.

배기가스 유속은 8~10 [m/s] 정도이다.

<평형통풍>

압입통풍과 흡입통풍을 병행하는 방식이다.

연소실 내의 압력을 정압이나 부압으로 조절할 수 있다.

동력소비가 커 유지비가 많이 소요된다.

초기 설비비가 많이 소요된다.

강한 통풍력을 얻을 수 있다.

배기가스 유속은 10 [m/s] 이상이다.

b) 연돌의 통풍력 계산

<연돌의 통풍력이 증가되는 조건>

연돌의 높이가 높아야 된다.

연돌의 단면적이 클수록 증가된다.

연돌의 굴곡부가 적어야 한다.

배기가스 온도가 높을수록 증가된다.

외기온도가 낮을수록 증가된다.

<이론 통풍력 계산>

연돌의 이론 통풍력은 배기가스와 대기의 비중량차에 의하여 계산된다.

Z=H(ra-rg) =273H{(ra/Ta)-(rg/Tg)}

여기서, Z: 이론 통풍력[mmH2O]

H :  연돌의 높이[m]이다.

ra : 대기 비중량[kgf/㎥]이다.

rg : 배기가스 비중량[kgf/㎥]이다.

Ta : 대기 절대온도[K]이다.

Tg : 배기가스 절대온도[K]이다.

연돌 내의 배기가스 온도는 연도길이 또는 연돌높이 1 [m] 당 0.3~0.5 [℃] 정도의 온도강하가 있다.

일반적으로 연돌 높이는 주위 건물높이의 2.5배 이상으로 한다.

<통풍력 손실 원인>

연도의 굴곡부가 많을 경우 원인이 된다.

연도의 단면적이 급격히 변할 때 원인이 된다.

연돌 및 연돌 벽면에 의한 마찰저항이 증가할 때 원인이 된다.

연돌 및 연돌에 틈이 생겨서 외기가 침입할 때 원인이 된다.

(2) 통풍 장치

a) 송풍기의 종류

원심식 송풍기 : 임펠러의 회전에 의한 원심력으로 공기를 공급하는 형식으로 터보형, 다익형(실코코형), 플레이트형으로 분류된다.

터보형 : 후향 날개를 16~24개 정도 설치한 형식이다.

효율이 높다.

소요 동력이 적다.

높은 풍압을 얻을 수 있다.

형상이 크고 가격이 비싸다.

주로 압입송풍기로 사용된다.

실로코형: 전향 날개를 많이 설한 형식이다.

풍량이 많다.

풍압이 낮다.

소요 동력이 많이 필요하다.

효율이 낮다.

제작비가 저렴하다.

플레이트형 : 방사형 날개를 6~12개 정도 설치한 형식이다.

풍압이 비교적 낮은 편이다.

효율은 비교적 높은 편이다.

플레이트의 교체가 용이하다.

흡입 송풍기로 적당하다.

축류식 송풍기 : 프로펠러형으로 축 방향으로 공기가 유입되고, 송출되는 형식이다.

환기용, 배기용으로 적당한다.

풍압이 낮다.

소음 발생이 심하다.

흡입 송풍기로 적당하다.

<원심식 송풍기의 풍량 조절법>

회전수 제어에 의한 방법이 있다.

토출 베인 각도 조절에 의한 방법이 있다.

흡인 베인 각도 조절에 의한 방법이 있다.

베인 컨트롤에 의한 방법이 있다.

바이패스에 이한 방법이 있다.

b) 댐퍼(damper)

설치목적

통풍력을 조절하여 연소효율을 상승시킨다.

배기가스의 흐름을 조절한다.

배기가스의 흐름 방향을 전환한다.

종류

작동상태에 의한 분류 : 회전식 댐퍼, 승강기 댐퍼가 있다.

형상에 의한 분류 : 버터플라이 댐퍼, 다익 댐퍼, 스플릿 댐퍼가 있다.

(3) 집진장치

a) 집진장치 선정 시 고려사항

분진의 입도 및 분포를 고려한다.

집진기의 처리효율을 고려한다.

집진장치에 의한 압력손실을 고려한다.

제거하여야 할 분진의 양을 고려한다.

집진시설 관리 및 유지비를 고려한다.

집진 후 폐기물의 처리문제를 고려한다.

b) 건식 집진장치의 종류

중력 집진장치, 관성력 집진장치, 원심력 집진장치, 여과 집진장치가 있다.

c) 습식 집진장치의 종류

벤투리 스크레버: 함진가스를 벤투리관의 목 부분에서 유속을 60~90 [m/s] 정도로 빠르게 하여 주변의 노즐을 통하여 물이 흡입, 분사되게 하여 액적과 입자가 충돌하여 포집한다.

사이클론 스크레버: 가압한 물을 원심력에 의해 노즐에 분무하여 함진가스 내로 통과시켜 집진하는 방식이다.

제트 스크레버: 이젝터(ejector)를 사용하여 물을 고압으로 분무시켜 먼지를 물방울 속에 접촉 포집하는 방식이다.

d) 전기 집진장치

양전극 사이에 코로나 방전이 일어나 방전극 주위의 기체는 이온화되고, (-)로 이온화된 가스 입자는 강한 전장의 작용으로 (+) 극을 향하여 운동하고, 그 사이를 흐르는 가스 속의 고체 분진은 (-)로 대전되어 집진극에 모여 표면에 퇴적한다.