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제목 [기술컨설팅 핸드북] 보일러 연도의 배기가스로 온수가열
작성자 통계분석실 답변작성그룹 일반
설비 시스템 등록일자 2015-11-12
업종 일반 기타
파일 file 아이콘32. 회수된 폐열을 사용할 방안.pdf

보일러의 배기가스로 회수할 수 있는 열량은 보일러 정격용량의 2~4% 정도입니다. (관리가 잘되어 배기가스온도가 낮은 경우 회수열량 적음) 급탕용이나 보일러 급수에 가온을 하여 급탕 및 난방부하를 감소하는 보조용으로는 사용이 가능하나 배기가스만으로 온수 가열용으로 사용하는 것은 적당하지 않습니다.


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답변 [답변] 보일러 연도의 배기가스로 온수가열
작성자 통계분석실 답변작성그룹 일반
설비 시스템 등록일자 2015-11-12
업종 일반 기타
각종 보일러에서의 배기가스 폐열을 이용하는 방법이 많이 실용화 되고 있습니다만, 연소기기의 연소 상태를 고려치 않고 시설을 하여 실재 문제가 발생한 사례를 보았습니다.
[검토 시 주의 사항]
1. 배기가스 폐열회수기의 압력 손실을 사전에 점검.
2. 연소에 사용하는 연료가 무엇인지(가스 또는 경유, 등유 등등)에 대하여 그에 필요한 열교환기의 그을음 청소 방법 등을 고려 선택.
3. 배기가스의 배출 성분에 따른 열교환기의 재질을 선택.
4. 특히 중요한 것은 연도입구에서의 배기 가스압력S/W를 부착하여 일정압력 상승시 경보를 발생토록 하여 역화를 사전에 예방이 중요함. 배기가스의 흐름 영향은 매우 중요한 것으로 연소기기의 로내압력은 각 제조사 별로 다릅니다. 그러나 배기가스 입구에서의 배기가스 압력은 설계시 -5~0mmAg 정도로 되어야 합니다. 통풍력이 없을시(압력 손실이 발생시) 방법으로는 연도를 높이는 방법과 연도에 배기 FAN을 부착하여 불안전 연소 및 역화 발생을 않도록 하여야합니다.
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답변 [답변] 보일러 연도의 배기가스로 온수가열
작성자 통계분석실 답변작성그룹 일반
설비 시스템 등록일자 2015-11-12
업종 일반 기타
보일러 배기가스로 에너지를 절감할 수 있는 방안이 온수를 가열하는 절탄기와 연소용 공기를 승온하는 공기예열기가 있습니다. 보일러 배기가스의 풍량과 온도 , 급수량과 온도를 측정하여 온수를 몇도까지 승온할수 있는지 계산을 해 보심이 좋을 듯합니다. 일반적으로 급수온도 8℃승온할 경우 연료 1%절감할 수 있습니다.
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답변 [답변] 보일러 연도의 배기가스로 온수가열
작성자 통계분석실 답변작성그룹 일반
설비 시스템 등록일자 2015-11-12
업종 일반 기타
저온부식을 생각하셔야 하겠죠. 그라나 연료가 어떤 연료를 이용하는지는 몰라도 dew point(노점을 생각하여 boiler 배기gas이용을 생각하여야 할 것입니다.)
질문답변입니다
답변 [답변] 보일러 연도의 배기가스로 온수가열
작성자 통계분석실 답변작성그룹 전문
설비 시스템 등록일자 2015-11-12
업종 일반 기타
보일러 배기가스로 온수를 가열하여 사용하면 효과가 나타납니다. 회수열량은 아래 산정식대로 하시면 될 것으로 사료되며, 효과는 대략 80~90% 회수되는 것으로 보고하였으나, 기후조건등에 따라 다소 차이가 발생합니다.
[산정식]
1. LNG 사용량을 파악함
2. 연도 배기량은 연소시 과잉 공기비 15% 적용함(통상 10~20% 사용)
3. 연료 단가는 현재시세 원/㎥ 적용함
4. 공기 비열 0.26Kcal/kg.℃(200℃-->80℃)
5. 연도 배기량 산정식 : 연소방정식에 따라 연료사용량 X 11.95
CH₄+ 2O₂+ N₂ → CO₂ + 2H₂O + N₂
이론공기비 N㎥ 1 + 2 + 7.52 → 1 + 2 + 7.52 = 10.52N㎥
실제공기량 N㎥ 1 + (2+7.52)*1.15 → 1 + 2 + 7.52 + 1.428 = 11.95N㎥
6. 분당회수열량 = 연도 배기량(㎥/Min) × (배기가스온도 - 온수순환수 온도) × 공기비열 0.26 × 1.2
7. 연간 회수열량 = 분당회수열량 × 60분 × 보일러 가동시간(연간)
[주의사항]
1. 보일러 배기압력 체크
2. 열교환기 제작 및 설치 시 워터햄머에 대한 문제해결
3. 열교환기 세관 또는 정비를 위한 By-Pass 회로 구성
4. 설치 및 운전 하중에 대한 고려가 필요합니다.
위 답변을 위해 필요한 데이터를 정리해보겠습니다.
1. 현재보일러 급수온도(중요)
2. 연돌입구에서의 가스온도(중요)
3. 연료사용량/연료종류
4. 송풍기 용량 및 풍압
일단 위 3가지사항만 답을 주시면 효율계산이 가능합니다.
예를 들어 현 급수온도가 80도인데 가스온도가 120도 라면 설비투자비대 절감량을 계산하여 어느 정도 투자비 회수년도가 계산되어야 됩니다. 이에 정확한 데이터를 주시면 계산해 드리겠습니다. 메일로 주시면 더 좋고요. 좋은 하루 보내세요.
배기가스를 활용한 열량을 회수를 위해서는 먼저 보일러의 연도에 열교환시설을 설치하는 것이 중요합니다. 물론 연도의 재질도 배기가스에 의한 부식이 안 되는 재질이면 더욱 좋습니다. 위와 같이 하시면 온수사용은 가능합니다. 기타 자세한 사항은 열회수관련 전문업체와 상의하심이 옳을 듯 싶습니다.
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답변 [답변] 보일러 연도의 배기가스로 온수가열
작성자 통계분석실 답변작성그룹 일반
설비 시스템 등록일자 2015-11-12
업종 일반 기타
확인해야하나 현재개발 된 배기가스열회수설비는 지금의 이론이나, 기술방법 등이 전혀다르며 연료가 LNG , 배기가스온도95도 일 때 약 90도 이상의 온수가 발생하고 백연을 완전히 제거 할 수 있습니다.
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답변 [답변] 보일러 연도의 배기가스로 온수가열
작성자 통계분석실 답변작성그룹 일반
설비 시스템 등록일자 2015-11-12
업종 일반 기타
우선 첫째 보일러 배기가스 연도에 열교환기를 설치할 수 있는 공간이 있는지 확인하시고 둘째 보일러에 사용하시는 연료가 어떤 것인지? 셋째 온수사용 용도를 알수 있었으면 합니다. 그리고 열교환기의 설치 시 재질 ,보일러 송풍기의 용량 풍압 등 검토해야 합니다. 만약에 배기가스 닥터에 절탄기를 설치한다면 에너지 절약을 할 수 있겠지요. 또 현재보일러 급수온도와 연돌입구에서의 가스온도를 알 수 있다면 온수 가열 온도도 몇 도로 가열될지도 산정할 수 있습니다.
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답변 [답변] 보일러 연도의 배기가스로 온수가열
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설비 시스템 등록일자 2015-11-12
업종 일반 기타
확인해야하나 현재개발 된 배기가스 열회수 설비는 지금의 이론이나 기술방법 등이 전혀 다르며, 연료가 LNG, 배기가스온도 95도일 때 약 90도 이상의 온수가 발생하고 백연을 완전히 제거할 수 있습니다.
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답변 [답변] 보일러 연도의 배기가스로 온수가열
작성자 통계분석실 답변작성그룹 일반
설비 시스템 등록일자 2015-11-12
업종 일반 기타
보일러의 크기도 온수의 온도가 높아질 수 있고 온수량이 달라집니다. 저희도 현재 5톤 정도의 보일러 연도에 열교환기를 설치하여 온수를 사용하고 있는데 보통 60~70도의 온도가 나옵니다. 중요한 것은 보일러의 연도에 열교환 시설을 하는 것이 문제입니다. 첫째 연도를 부식이 안 되는 서스재질로 해야 하고 연도의 저온으로 다른 곳에 부식이 발생하지 않도록 해야 합니다. 분명히 온수 사용은 할 수 있습니다. 설치하는 전문가에서 조언을 구하면 많은 설치장치가 있습니다.
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답변 [답변] 보일러 연도의 배기가스로 온수가열
작성자 통계분석실 답변작성그룹 일반
설비 시스템 등록일자 2015-11-12
업종 일반 기타
보일러의 배기가스는 사용연료에 따라 로점온도가 다릅니다. 열교환부의 온도가 로점에 저촉될 때는 결로에 따른 저온부식이 발생할 수 있으므로 전열면 재질의 선정에 주의 하여야 합니다. 그러나 설치자가 열교환기의 부식염려에도 불구하고 폐열회수에 따른 경제성이 더 높을 경우에는 설치하는 것이 바람직하겠지요. 이에 대한 타당성을 검토하기 위하여 보일러 배기가스의 조성 (또는 사용연료명) 온도 등을 구체적으로 적어서 질문하셨다면, 구체적인 답변이 가능할텐데 조금 아쉽습니다.

결론은 배기가스의 폐열을 회수하여 열교환을 할 수 있지만
1. 폐열 회수에 따른 경제성 검토
2. 폐열회수 열교환기의 재질선정에 따른 수명
3. 폐열회수 열교환기를 설치할 경우 보일러 로내압 증가에 따른 장해여부 검토(관로에 특별한 저항이 없는 경우 튜브의 배열을 조정하여 가능할 것임)
4. 설치장소의 공간

참고로 가스와 온수의 열용량에는 차이가 있으므로 폐열회수 가능열량의 정확한 검토가 필요합니다.
질문답변입니다
답변 [답변] 보일러 연도의 배기가스로 온수가열
작성자 통계분석실 답변작성그룹 일반
설비 시스템 등록일자 2015-11-12
업종 일반 기타
저희도 5톤 보일러를 사용하며 연도에 열교환기를 장착하여 온수를 사용하고 있습니다. 저희는 회수된 온수( 60~70도)를 원료를 세척하는데 사용합니다. 시간당 3톤 정도의 물을 사용하는데 아무런 문제없이 잘 사용하고 있습니다. 가능하리라 봅니다.
질문답변입니다
답변 [답변] 보일러 연도의 배기가스로 온수가열
작성자 통계분석실 답변작성그룹 일반
설비 시스템 등록일자 2015-11-12
업종 일반 기타
[공기예열기]
연소 후 연도로 배출되는 배기가스의 남은 열을 이용하여 보일러 연소용 공기를 가열하는 장치이다. 예열온도는 노의 형태에 따라 다르지만 보통 120∼250℃까지 높일 수 있다. 예열공기 사용으로 보일러 점화와 연료 연소 양호, 연소온도의 상승에 의한 연소효율의 개선과 폐열의 회수에 의한 보일러 효율(5~10%) 향상 등을 기대할 수가 있다. 보통은 대형 보일러에 설치된다. 그리고 공기 예열온도는 180~350˚C 정도가 알맞으며, 연소용 공기의 온도를 25˚C 정도 높일 때마다 열효율이 1% 정도가 높아진다.

[절탄기]
연소 후 연도로 배출되는 배기가스의 남은 열을 이용하여 보일러 급수를 가열하는 장치이다. 예열온도는 노의 형태에 따라 다르지만 보통 100℃까지 높일 수 있다. 급수가열로 급수와 보일러수와의 온도차가 적어 열응력 감소, 일부의 불순물(용존산소 등) 제거, 보일러의 증발능력 향상, 폐열 회수에 보일러 효율의 향상 등을 기대할 수 가 있다. 보통은 대형 보일러에 설치된다. 그리고 절탄기에서 급수온도를 10˚C 높일때마다 보일러 효율은 약 1.5%가 증가된다. 절탄기의 배기가스 출구온도는 170˚C 이상 이어야 저온부식이 방지된다.

[결론]
두 설비 모두 보일러의 부속기기로써 연소가스의 폐열을 이용하여 에너지 절감과 보일러 효율을 향상시키는데 사용용도로서의 주목적이 있습니다. 단점은 초기 설비비가 많이 들고, 배기가스의 저항증가로 압력이 떨어지고, 배기가스의 온도저하로 저온부식이 발생할 수 있습니다. 이로 인하여 설치시 유지관리측면에서는 관리자의 더 세심한 관리가 필요하며, 경제성 측면에서는 투자비의 회수기간(손익분기점)이 기설치한 현장의 사례를 종합해 보면 평균 1∼2년정도의 단기간이었습니다. 따라서 고유가시대에 에너지절약을 통하여 설비의 효율을 상승시켜 경쟁력을 제고시킬 수 있다면 설치함이 타당하다고 사료되며, 공기예열기 철거와 절탄기 추가 설치 중 어느것이 더 효율적인지 검토해 보시기 바랍니다.
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