6 공기예열기kemco.or.kr/up_load/blog/보일러 공기예열기.pdf · · 2010-11-20제제66절절. . 공공기기예예열기열기 Koorrea Power Learning InstituteteMyungJooHong

Korea Power Learning Institute Myung Joo HongKorea Power Learning Institute Myung Joo Hong제6절. 공기예열기제제제666절절절. . . 공기예열기공기예열기공기예열기

제6절. 공기예열기

■■ 정의와정의와 사용효과사용효과

■■ 종류종류

■■ 구동장치구동장치

■■ 저온부식저온부식 방지방지 대책대책

■■ 운전시운전시 유의사항유의사항

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1. 공기예열기 (A/H ; Air Preheater)

가가. . 정의정의

연소가스의연소가스의 여열을여열을 이용하여이용하여 연소용연소용 공기를공기를 예열예열

나나. . 특징특징

1) 1) 대기로대기로 방출되는방출되는 열을열을 감소시켜감소시켜 보일러보일러 효율을효율을 증대증대

2) 2) 미분탄연소미분탄연소 보일러의보일러의 경우경우 연소용연소용 공기를공기를 2222℃℃ 상승시키면상승시키면

보일러보일러 효율은효율은 1% 1% 상승상승

3) 3) 공기의공기의 열전달율이열전달율이 물보다물보다 작으므로작으므로 큰큰 전열면적이전열면적이 필요필요

4) 4) 연소가스의연소가스의 온도가온도가 가장가장 낮은낮은 부위에부위에 설치되므로설치되므로

저온부식저온부식 위험위험 ⇒⇒ 출구출구 가스온도는가스온도는 150~170 150~170 ℃℃ 이상이상 유지유지

5) 5) 재생사이클의재생사이클의 도입으로도입으로 급수온도가급수온도가 높아높아 절탄기절탄기 출구의출구의

가스온도가가스온도가 높음높음 ⇒⇒ 반드시반드시 공기예열기공기예열기 설치설치




1. 공기예열기 (A/H ; Air Preheater)

2) 2) 연소공기연소공기 온도상승온도상승 ⇒⇒ 연소효율연소효율 증가증가 ⇒⇒ 과잉공기량과잉공기량 감소감소

3) 3) 연소속도연소속도 증대증대 ⇒⇒ 열발생율열발생율 증가증가 ⇒⇒ 연소실연소실 체적체적 축소가능축소가능

4) 4) 발열량이발열량이 낮은낮은 저질탄저질탄 연소연소 가능가능

5) 5) 석탄석탄 건조용건조용 공기가열공기가열 ⇒⇒ 미분기미분기 분쇄능력분쇄능력 향상향상

다다. . 사용사용 효과효과

1) 1) 배기가스배기가스 손실손실 감소로감소로 보일러보일러 효율효율 상승상승

⇒⇒ 연소용연소용 공기공기 2222℃℃ 상승시키면상승시키면 보일러보일러 효율효율 1% 1% 상승상승

가스의체적과 비열이 모두공기보다

가스의열용량 공기의 열용량

가스의온도 감소분 공기의 온도상승분

가스온도 1℃저하시 공기온도는 1.2~1.5℃ 증가

><

크다




2. 공기예열기의 종류

가가. . 전열방식에전열방식에 따른따른 분류분류

1) 1) 전도식전도식//회복식회복식 (Recuperative Type)(Recuperative Type)

-- 가스열이가스열이 열전달열전달 표면을표면을 경계로경계로 전도에전도에 의해의해 공기로공기로 전달전달

-- 관형관형(Tubular Type)(Tubular Type)과과 판형판형(Plate Type)(Plate Type)

-- 증기식증기식 공기예열기공기예열기(Stem Coil Air Heater)(Stem Coil Air Heater)

2) 2) 재생식재생식 ((RegenetiveRegenetive Type)Type)

-- 금속판으로금속판으로 된된 가열소자가가열소자가 일정일정 시간마다시간마다 교대로교대로 가스가스

통로와통로와 공기공기 통로에통로에 노출노출

-- 가스열을가스열을 가열소자를가열소자를 통해통해 공기에공기에 전달전달

-- 발전용발전용 보일러에보일러에 채용채용

-- 회전회전 재생식재생식 : : 가열소자가가열소자가 회전회전

-- 고정고정 재생식재생식 : : 공기통로가공기통로가 회전회전





nn 회전재생식회전재생식 공기예열기공기예열기





nn 고정재생식고정재생식 공기예열기공기예열기





nn 고정재생식과고정재생식과 회전재생식회전재생식





3) 3) 재생식재생식 공기예열기의공기예열기의 장점장점

-- 단위단위 용적당용적당 전열면적이전열면적이 크다크다

-- 설치면적이설치면적이 작고작고 중량이중량이 가볍다가볍다

-- 전열면을전열면을 쉽게쉽게 교체교체

-- 전열면의전열면의 일부일부 부식은부식은 전체전체 성능에성능에 영향을영향을 주지주지 않음않음

4) 4) 재생식재생식 공기예열기의공기예열기의 단점단점

-- 정지시정지시 보일러보일러 정지정지

-- LeakLeak가가 심하다심하다

-- 통풍통풍 손실이손실이 크다크다 ⇒⇒ Fan Fan 용량용량 증가증가

-- 구조구조 복잡복잡 및및 동력동력 손실손실

-- 화재화재 위험위험





나나. . 배치방식에배치방식에 따른따른 분류분류

1) 1) 수직식수직식

-- 회전축이회전축이 수직방향으로수직방향으로 설치설치

-- 가열소자가열소자 교체가교체가 수평식보다수평식보다 유리유리

-- 하부하부 베어링이베어링이 가열소자가열소자 지지지지 및및 추력추력 흡수흡수

2) 2) 수평식수평식

-- 회전축이회전축이 수평방향으로수평방향으로 설치설치

-- 가열소자를가열소자를 지지하는지지하는 베어링의베어링의 선택이선택이 용이용이

-- 가열소자가열소자 교체교체 어렵다어렵다

-- 서울서울 #5, #5, 서천서천 #1,2#1,2





나나. . 배치방식에배치방식에 따른따른 분류분류





다다. . 통로수에통로수에 따른따른 분류분류

1) 21) 2통로통로(Bi(Bi--Sector) Sector) 방식방식

공기예열기를공기예열기를 통과한통과한 연소공기의연소공기의 일부가일부가 11차송풍기에차송풍기에 의해의해

가압되어가압되어 11차공기로차공기로 이용이용 ⇒⇒ 석탄석탄 건조건조 및및 미분탄미분탄 이송용이송용




연소가스

2차 1차


다다. . 통로수에통로수에 따른따른 분류분류

2) 32) 3통로통로(Tri(Tri--Sector) Sector) 방식방식

대형대형 유연탄유연탄 연소연소 보일러에보일러에 주로주로 채용채용




3. 재생식 공기예열기

가가. . 회전재생식회전재생식 ((LjungstromLjungstrom Air Air PreheaterPreheater))

1) 1) 가열소자가가열소자가 1~3rpm1~3rpm으로으로 연소가스와연소가스와 공기공기 통로로통로로 회전회전

2) 2) 전기모터로전기모터로 구동구동 ⇒⇒ 감속기어감속기어 ⇒⇒ 축축 회전회전

3) 3) 온단부온단부(Hot End), (Hot End), 중간부중간부(Intermediate), (Intermediate), 냉단부냉단부(Cold End)(Cold End)

4) 4) 온단부온단부 및및 중간부중간부의의 가열소자가열소자 : Double : Double Undulated(DUUndulated(DU))

-- 22중중 무늬로무늬로 주름이주름이 짐짐

⇒⇒ 열효율열효율 증가증가

5) 5) 냉단부냉단부의의 가열소자가열소자 : Notched : Notched Flat(NFFlat(NF))

-- 틈새가틈새가 다소다소 크고크고 단일단일 무늬무늬

⇒⇒ 분진의분진의 부착을부착을 막아막아 부식방지부식방지

-- 특수특수 내식성내식성 합금합금((CortenCorten Steel)Steel)이나이나 에나멜에나멜 도금강도금강




nn 가열소자의가열소자의 형상형상






나나. . 고정재생식고정재생식 ((RothemuhleRothemuhle Air Air PreheaterPreheater))

1) 1) 가열소자는가열소자는 정지정지

2) 2) 연소가스통로연소가스통로 내부의내부의 공기통로가공기통로가 약약 0.8rpm0.8rpm으로으로 회전회전

3) 3) 구동부가구동부가 가벼워가벼워 동력소모동력소모 적다적다

4) Air Leak4) Air Leak가가 회전식보다회전식보다 더더 크다크다

5) 5) 울산울산 #4~6#4~6




nn 고정재생식고정재생식 공기예열기공기예열기





4. 공기예열기 누설

1) 1) 직접누설직접누설 (70~80%)(70~80%)

압력차에압력차에 의해서의해서 공기가공기가 가스측가스측 혹은혹은 외부로외부로 누설누설

-- 반경방향반경방향 (Radial)(Radial)

Hot End : 45%,Hot End : 45%, Cold End : 20%Cold End : 20%

-- 원주방향원주방향 (Circumferential)(Circumferential)

Hot End : 15%, Cold End : 15%Hot End : 15%, Cold End : 15%

-- Post Post 누설누설 : 5%: 5%

-- 축방향축방향 (Axial) : (Axial) : 미량미량

2) 2) 반입누설반입누설 (20~30%)(20~30%)

가열소자가가열소자가 회전할회전할 때때 그그 속에속에 차있는차있는 공기가공기가

가스측으로가스측으로 반입되는반입되는 누설누설





nn 밀봉장치밀봉장치

Radial Seal

Post

Seal

Axial Seal

Circum-ferential

Seal




nn 회전재생식회전재생식 공기예열기공기예열기





5. 구동장치

1) 1) 구동모터의구동모터의 피니언피니언 기어가기어가 회전체회전체 원주방향으로원주방향으로 설치된설치된

핀래크핀래크 기어와기어와 맞물려맞물려 회전회전

2) 2) 보일러가보일러가 운전되면운전되면 어떤어떤 경우에도경우에도 공기예열기가공기예열기가

정지해서는정지해서는 안된다안된다

⇒⇒ 화재발생과화재발생과 열적변형열적변형 방지방지

3) 3) 후비후비 보호장치보호장치

-- StartStart--up AC Motorup AC Motor

-- Air MotorAir Motor

-- Hand Turning DeviceHand Turning Device




6. 수세장치 (Water Washing)

1) 1) 가열소자에가열소자에 부착된부착된 석탄회와석탄회와 미연탄소분미연탄소분 등이등이 제매장치로제매장치로

제거되지제거되지 않을않을 때때 이들을이들을 제거하는제거하는 설비설비

2) 2) 수세작업수세작업 결정은결정은 공기예열기공기예열기 입출구입출구 압력차로압력차로 한다한다

3) 3) 온수온수((약약 60 ~ 8060 ~ 80℃℃))를를 사용하면사용하면 수세시간수세시간 절약절약

4) 4) 가열소자가열소자 입출구의입출구의 PhPh차가차가 11미만일미만일 때때 수세수세 완료완료

5) 5) 보일러보일러 기동전기동전 반드시반드시 공기예열기공기예열기 건조시킬건조시킬 것것




7. 저온 부식

가가. . 발생발생

1) 1) 연료중의연료중의 황황(S) (S) 성분이성분이 산화되면산화되면 아황산가스아황산가스(SO(SO22))가가 되고되고

일부는일부는 무수황산무수황산(SO(SO33))이이 됨됨

2) 2) 무수황산이무수황산이 수증기수증기(H(H22O)O)와와 화합하여화합하여 황산증기황산증기(H(H22SOSO44))가가

되어되어 산노점에산노점에 이르게이르게 되면되면 금속표면에서금속표면에서 응축되어응축되어 전열면전열면

((냉단부냉단부 가열소자가열소자))을을 부식시킴부식시킴

-- 산노점산노점 : : 연소가스연소가스 중중 황산증기가황산증기가 응축되는응축되는 온도온도

-- 노점온도는노점온도는 연소가스연소가스 중중 SOSO33 이이 존재하면존재하면 급격히급격히 상승상승

3) 3) 공기예열기공기예열기 냉단부냉단부 평균온도가평균온도가 산노점산노점 이하로이하로 내려가면내려가면

부식이부식이 급격히급격히 증가증가




7. 저온 부식

나나. . 방지방지 대책대책

1) 1) 유황분이유황분이 적은적은 연료를연료를 사용사용

2) 2) 과잉공기량을과잉공기량을 줄임줄임

3) 3) 냉단부냉단부 평균온도를평균온도를 기준치기준치 이상이상 유지유지

-- 냉단부냉단부 평균온도평균온도

= (= (입구공기온도입구공기온도 + + 출구가스온도출구가스온도)/2)/2

4) 4) 증기식증기식 공기예열기는공기예열기는 냉단부냉단부 평균온도를평균온도를 조절조절

5) 5) 가열소자의가열소자의 재질은재질은 내식성내식성 합금강을합금강을 사용사용




8. 운전 시 유의 사항

1) 1) 주의사항주의사항

-- 보일러보일러 운전운전 중에는중에는 항상항상 공기예열기도공기예열기도 운전운전

-- 구동장치구동장치 고장시고장시 연소가스를연소가스를 즉시즉시 차단하고차단하고 일정시간일정시간

수동운전수동운전

-- 정지상태에서정지상태에서 연소가스연소가스 유입시유입시 가열소자가열소자 변형변형 및및 화재화재 위험위험

-- 연소가스온도가연소가스온도가 150150℃℃ 이하이면이하이면 공기예열기공기예열기 정지정지

2) 2) 주기적주기적 Soot Blowing Soot Blowing 실시실시

-- 가연물이나가연물이나 Soot Soot 등이등이 가열소자에가열소자에 누적되면누적되면 공기예열기공기예열기

입출구입출구 차압차압 증가증가 및및 화재화재 유발유발

-- 공기예열기공기예열기 정지시정지시 반드시반드시 Soot Blowing Soot Blowing 실시하여실시하여

화재예방화재예방 및및 가열소자의가열소자의 부식방지부식방지





3) 3) 냉단부냉단부 부식에부식에 유의유의

-- 냉단부냉단부 가열소자의가열소자의 온도가온도가 황산의황산의 노점노점 이상으로이상으로 유지유지

-- 가열소자의가열소자의 온도는온도는 냉단부냉단부 평균온도와평균온도와 거의거의 같음같음

-- 냉단부냉단부 온도온도 하한치하한치

유류유류 : 110: 110℃℃, , 석탄석탄 : 70~80: 70~80℃℃, , 가스가스 : 60: 60℃℃

4) 4) 주기적주기적 수세수세(Water Washing) (Water Washing) 실시실시

-- Soot BlowingSoot Blowing으로으로 가열소자에가열소자에 부착된부착된 누적물을누적물을 완전히완전히

제거할제거할 수수 없으므로없으므로, , 수세장치를수세장치를 이용하여이용하여 가열소자에가열소자에

부착된부착된 누적물을누적물을 완전히완전히 제거한다제거한다

-- 수세수세 후에는후에는 습분을습분을 완전히완전히 건조건조

연소가스연소가스 중의중의 SOSO33와와 습분이습분이 결합하여결합하여 가열소자를가열소자를 부식부식





5) 5) 베어링베어링 온도상승에온도상승에 유의유의

6) 6) 화재에화재에 유의유의

-- 미연소미연소 가연물의가연물의 누적되면누적되면 200~400200~400℃℃ 에서에서 발화발화 가능가능

-- 기동기동,,정지시정지시 미연소미연소 가연물가연물 생성이생성이 많음많음

-- 화재화재 발생시발생시 현상현상

입구입구 연소가스의연소가스의 온도온도 변화없이변화없이 출구출구 공기의공기의 온도온도 상승상승

-- 화재발생시화재발생시 조치사항조치사항

공기공기 및및 연소가스연소가스 차단하고차단하고 공기예열기를공기예열기를 계속계속 운전하면서운전하면서

소화장치를소화장치를 이용하여이용하여 소화소화



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