발전소 보일러의 구성 요소

1. 절탄기 : 절탄기는 보일러에서 배출되는 연소 가스의 남은 열을 이용하여 보일러에 공급되는 급수를 예열하는 장치
가. 절탄기 효과 : 연소가스의 남은 열을 이용하여 급수를 예열하여 보일러 효율이 상승하고 급수를 가열하여 드럼과 급수 온도 차이가 작아져 드럼의 열응력 발생을 저감한다.
나. 절탄기 위치 : 최종 급수가열기와 드럼 사이에 위치하며, 연소가스 기준 가스 온도가 약 400℃ 정도 되는 보일러의 후부 통로 1차 과열기와 공기예열기 사이에 위치한다.
다. 절탄기 재질 : 발전용 보일러 절탄기의 재질은 대부분 강관이 사용된다. 강관을 그대로 사용하는 관과 절탄기와 전열면적을 증가하기 위해 튜브 주위에 Fin을 부착한 Fin 부착 절탄기가 있다.
라. 절탄기 재순환 관 : 순환 보일러의 기동 및 정지 기간에 절탄기에서 드럼으로 계속된 보일러 물의 흐름이 형성되지 않아 절탄기는 상대적으로 저온 구역에 설치됨에도 불구하고 보일러급수 증발현상이 발생한다. 급수가 드럼으로 공급될 때까지 증기는 절탄기 내부에 갇혀있다. 이 현상은 드럼 수위 조정을 어렵게 할 뿐만 아니라 water hammer 현상과 튜브의 과열을 일으킨다. 이를 해결하기 위해서 절탄기의 입구에는 하부 헤더와 연결된 절탄기 재순환 관이 설치되어 있다. 

2. 드럼 : 보일러 물과 증기의 순환 경로를 구성하고 증발 관에서 유입되는 기수 혼합물을 분리하는 역할을 한다. 또한, 보일러 물의 저장 및 부식 방지용 화학약품을 주입하고 드럼 내부의 고형물질을 배출시킨다. 
가. 급수관 : 절탄기를 통해 예열된 급수가 드럼에 유입되는 관으로 급수를 드럼 내의 전 부위에 균등하게 공급하기 위해 드럼의 길이 방향으로 설치되어 있고, 관 전체에 작은 구멍이 뚫려 있다.
나. 강 수관 : 강 수관은 드럼 하부에 설치되어 하부 헤더와 연결되어 있으며 순환력을 크게 하기 위해서 노 외부의 가열하지 않는 부위에 설치한다. 
다. 상승관 : 수랭 벽 출구에서 배출되는 기수 혼합물을 드럼으로 공급하는 관으로 드럼의 측면 또는 상부에 설치된다.
라. 격판 : 상승 관의 기수 혼합물이 드럼 내의 포화 수와 혼합되지 않도록 하여 기수분리기로 안내하며 이때 기수 혼합물이 드럼 내면을 균일하게 가열되도록 함으로써 드럼의 상부와 하부의 온도 차이를 감소시켜 열응력 발생을 억제한다.
마. 기수 분리기 : 원심분리기와 건조기가 조합이 되어 기수 혼합물에서 물과 증기를 분리하는 기기이다. 일차적으로 기수 혼합물을 선회시켜 물과 증기를 원심력으로 분리하고 이차적으로 여분의 기수 혼합물은 여러 겹 겹친 주름진 철판을 통과하면서 증기가 분리된다. 건조기는 최종적으로 포화증기 속에 함유된 습기를 제거하기 위해서 주름진 철판을 여러 겹 겹쳐 드럼 상부 증기 통로에 설치한다. 수분이 포함된 포화증기가 건조기를 통과할 때 증기의 흐름 방향이 변화하면서 물은 철판에 부딪혀 드럼으로 떨어진다. 증기는 상부로 올라가 과열기로 흐른바. 바. 포화 증기관 : 드럼에서 분리된 건 포화증기를 과열기로 흐르게 하는 연결관으로, 드럼의 상부에 설치된다.
사. 수위계 : 수위가 쉽게 인식되기 위해서 물이 흐르는 부분과 증기가 흐르는 부분이 청색과 적색의 2가지의 색깔로 표시되는 수면계가 많이 사용된다. 고온 고압의 물과 증기에 사용되는 드럼 수위계는 취급에 주의하지 않으면 열 충격으로 파손되는 경우가 있다.

3. 드럼의 수위
가. 드럼의 수위 관리 기준
- 드럼의 수위 기준은 기수분리기 하단이며 드럼의 수위가 상승하면 기수 분리기가 물속에 잠겨 기수분리가 어려워진다.
- 드럼의 정상 수위는 "0"으로 표시하며 높으면 +, 낮으면 -로 표시한다.
- 정상 수위 "0"은 드럼의 중심점보다 약간 낮다.
- 정상 수위보다 기준보다 낮거나 높으면 보일러가 정지되거나 경보음이 울린다.
나. 수위가 높을 경우의 문제점 : 수위가 높아지면 기수가 분리되지 않아 증기가 다량의 수분을 함유하고 과열기로 흐르며 과열기 내부에서 물때가 생성되어 과열기가 과열될 우려가 있다. 과열기나 터빈에 보일러 물이 유입되면 터빈 casing과 rotor의 팽창차가 급변되고 터빈 침식 및 진동이 발생한다.
다. 수위가 낮을 경우의 문제점 : 드럼의 수위가 너무 낮으면 일부 물이 흐르는 관은 물 부족 현상이 발생할 수 있어 과열될 우려가 있다.
라. 수위 변화의 요인
- 터빈 부하가 급격히 변화할 경우
- 연료량이 급격히 변화할 경우
- 드럼 압력이 급격히 변화할 경우
- 보일러 튜브가 파열된 경우
- 드럼 수위 검출 및 전송 계통이 고장이 난 경우
마. 드럼 수위의 제어 : 3요소(드럼의 수위, 증기량, 급수량) 제어방식

4. 노 : 연료와 연소용 공기가 혼합되어 연료의 가연성 성분이 연소하는 공간이며 보일러의 물이 노내의 벽을 구성하는 수랭 벽 내부로 보일러 물이 흐르면서 연료의 연소열을 흡수하여 증기로 변한다.

5. Super heater, Re heater
- super heater : 드럼이나 기수분리기 및 수랭 벽에서 발생한 포화한 증기를 가열하여 온도가 높은 과열 증기로 만든다.
- Re heater : 고압터빈에서 일한 다음에 온도가 떨어진 증기를 다시 가열하여 과열되는 정도를 높이는 장치

6. 증기의 온도 조절 : 터빈의 효율 향상과 열응력 감소 및 열팽창에 의한 터빈 블레이드 간극 변형 방지, 터빈 저압 단에서의 습기에 의한 부식 및 보일러 튜브 과열 방지를 위해서는 증기의 온도를 적정하게 유지하는 것이 중요하다.
가. 증기의 온도가 떨어지는 요인 : 과잉공기가 부족한 경우, 공급되는 물의 온도가 기준온도보다 높은 경우, Re heater 입구의 온도가 기준온도보다 낮은 경우, 과열 저감기가 누설되는 경우, 석탄의 ash가 super heater와 Re heater 표면에 부착된 경우
나. 증기의 온도가 올라가는 요인 : 과잉공기가 많은 경우, 공급되는 물의 온도가 기준온도보다 낮은 경우, Re heater 입구의 온도가 기준온도보다 높은 경우, 석탄의 ash가 수랭 벽 표면에 부착된 경우, 연소의 시간이 길어지는 경우
다. 증기의 온도 조절 방법 : 과열저감기, 화염 위치의 조절, 가스의 재순환, 가스 bypass damper