발전소 보일러 통풍 장치의 개요

1. 통풍장치의 개요
연료의 연소에 필요한 공기를 노(Fur ace)에 공급하고, 연소에 의해 발생한 연소가스(Flue Gas)를 연돌(Stack)로 배출시키는 설비를 통풍장치라 한다.
통풍(Draft)이란 연소용 공기와 연소가스의 연속적인 흐름을 말하며, 통풍장치는 원활한 통풍을 위해서 풍도와 연도 내의 모든 통풍 저항(압력손실; Draft Loss)을 이겨내고 필요한 양의 공기 또는 연소가스를 유동시킬 수 있을 정도의 통풍력(Draft Power)을 가지고 있어야 한다. 이러한 통풍력은 연돌에 의해 발생하는 자연 통풍력과 송풍기에 의해 발생하는 강제 통풍력으로 구분되며, 보통 수은주의 높이(mmHg)나 수주의 높이(mmH20 또는 mmAq)로 표시된다.
가. 풍도(Air Duct)
풍도는 노 내부에 연소 공기를 공급하는 통로이며 압입 송풍기에서 노까지이다. 풍도에는 증기식 공기예열기, 공기예열기, 윈드 박스(Wind Box)가 설치되어 있다.
나. 연도(Flue Gas Duct)
연도는 연소가스가 지나가는 통로이며 노(furnace) 출구에서 연돌까지이다. 연도에는 과열기,
Re heater, 절탄기, 공기예열기, 전기집진기, 탈질설비, 탈황설비, 유인 송풍기가 설치되어 있다.

2. 통풍방식
가. 자연 통풍방식
자연 통풍방식은 주위 공기와 연돌 내 연소가스와의 온도 차에 따른 비중량 차에 의해서 발생하는 자연 통풍력만으로 연소용 공기와 연소가스를 유동시키는 방식이다. 자연 통풍력은 작아서 발전용 보일러에서는 송풍기를 이용한 강제 통풍방식이 사용되며, 소 내정전(Black Jut/break Down)시에는 송풍기를 운전할 수 없으므로 연돌에 의한 자연 통풍력으로 보일러의 남은 열을 냉각시킨다. 연돌은 연소에 필요한 통풍력을 제공하는 동시에 연소 후 생성되는 미량의 유해 물질(SOx 대기에 확산시키는 역할을 한다. 자연 통풍력은 주위 공기의 온도가 낮을수록, 연소가스의 온도가 높을수록, 연돌의 높이가 높을수록 크다.
나. 강제 통풍방식
발전용 보일러에서는 자연 통풍력만으로는 한계가 있으므로, 통풍력을 크게 하기 위해 연돌 이외에 별도의 송풍기가 설치되는 강제 통풍방식을 사용한다. 강제 통풍방식은 기계적인 힘, 즉 송풍기에 의하여 연소에 필요한 공기와 연소가스를 배출시키는 통풍방식을 말하며. 이 방식에는 압입 통풍방식과 평형통풍 방식이 있다.
(1) 압입 통풍방식
압입 송풍기만으로 연소용 공기를 노 내부로 공급하고 연소가스를 대기로 배출하는 방식으로, 주로 오일 가스 연소 보일러에서 채용되는 방식이다. 노의 내부압력(노 내압)은 대기압보다 높은 정압으로 유지되므로 연소가스의 누설 방지대책이 필요하며, 보일러 부하에 따라 150~450 mAg 정도로 변동된다. 압입 통풍방식에서 누설을 최소로 하면, 과잉공기를 줄일 수 있어 송풍기의 동력 소비가 감소하고 열부하를 높여 전열 효과를 향상할 수 있다.
(2) 평형 통풍방식 석탄발전도.
압입 송풍기가 연소용 공기를 노 내부로 공급하고 유인 송풍기가 연소가스를 대기로 배출시키는 방식으로, 미분탄 연소 보일러에서 채용되는 방식이다. 이는 노 내압이 대기압보다 약간 낮은 -10 ~ -20 mm Ag 정도의 부압으로 보일러 부하에 따라 변동되지 않고 유인 송풍기에 의해서 일정하게 유지되기 때문에 연소가스의 누설이 없고, Ash의 누설을 방지시킬 수 있다. 또한 노 내압이 부압이므로 1차 공기의 압력도 그만큼 낮출 수 있어 1차 공기를 얻기가 용이해지고 적은 용적에서도 큰 통풍력을 얻을 수 있으나, 압입 통풍방식보다는 송풍기 수량이 증가하여 동력 소비가 많아지고 제어계통이 복잡해지는 문제점이 뒤따른다.

3. 송풍기 분류
공기기계는 Fan, Blower 및 압축기로 크게 구분하며, 이 중에서 Fan과 Blower를 송풍기라고 한다. 용적형은 실린더와 같은 밀폐실의 일정 용적 내에 흡입한 기체의 용적을 회전의 또는 피스톤으로 압축하는 방식으로 회전식과 왕복식으로 구분된다. 터보형은 날개(베인)의 원심력 또는 양력을 이용하여 송풍 또는 압축하는 방식으로 원심식과 축류식으로 구분된다.
가. 원심 송풍기
원심 송풍기는 회전차(Impeller)의 원주속도가 기체에 원심력을 주며 이 원심력이 기체를 축 방향으로 흡입하여 원주 방향으로 이동시킨다. 원심 송풍기는 취급이 용이하고 소음이 적으나 부분부하에서 효율이 낮다.
나. 축류 송풍기
축류 송풍기는 축(Shaft)에 부착된 날개(Blade)의 양력을 이용하며 이 양력이 기체를 축 방향으로 흡입하여 축 방향으로 이동시킨다. 축류 송풍기는 바람량 제어가 용이하고 부분부하에서 효율이 높으나 소음이 크고 가동의 조절 장치가 연소가스에 의해 침식되고, 고장이 나기 쉽다.

4. 통풍계통에 설치된 송풍기의 역할
가. 압입 송풍기(Forced Draft Fan ; FD Fan)
압입 송풍기는 평형 통풍방식과 압입 통풍방식 모두에 설치되고, 대기에서 공기를 흡입하여 윈드박스(Wind Box)를 거쳐 각 버너로 연소용 공기(2차 공기)를 공급한다. 또한 보일러 점화 전 노 내에 잔존하는 가연성 가스가 점화 시 화염에 의해 순간적으로 연소하는 현상(폭발)을 방지하기 위해 가연성 가스를 배출시키는 퍼지(Purge)를 수행한다. 베어링 냉각방식은 중·대용량 송풍기는 수랭식을, 소용량 송풍기는 공랭식을 사용한다.
나. 유인 송풍기(Induced Draft Fan : ID Fan)
유인 송풍기는 평형 통풍방식에만 설치되고, 연소가스를 노 내부에서 흡입하여 연돌을 거쳐 대기로 배출시킨다. 또한 보일러 점화 전 노 내부와 연도에 잔존하는 가연성 가스를 대기로 배출시키는 퍼지를 수행한다.
다. 1차 공기 송풍기(Primary Air Fan : PA Fan)
1차 공기 송풍기는 미분기 내부의 석탄(Raw Coal)을 건조하고 분쇄된 미분탄(Pulverized
Coal)을 버너로 이송하여 노 내부로 분사시키는 역할을 한다.
라. 가스 재순환 송풍기(Gas Reciculation Fan ; GR Fan)
가스 재순환 송풍기는 절탄기 출구에서 약 400°C 정도의 연소가스를 노 하부로 공급하여 증기의
온도를 조절하는 역할을 한다.

5. 송풍기 윤활 계통
가. 기동전 점검 사항
1. 윤활유 저장조의 유 위(Oil Level)를 확인한다.
2. 윤활유의 흐름 상태가 정상인지 유량계(Oil Flow Meter)를 확인한다.
3. 윤활유 펌프의 출구 압력이 정상인지 확인한다.
4. 윤활유 냉각기 밸브 조작 및 냉각수 흐름 상태를 확인한다.
5.     윤활유 저장조의 유 온(Oil Temperature) 이 정상인지 확인하고 규정치 이하이면 전기 가열기(Electric Heater)를 기동한다.
나. 운전 중 점검 사항
1. 윤활유 압력과 흐름이 정상인지 확인한다.
2. 베어링의 온도변화를 주기적으로 확인한다.
3. 냉각수의 흐름을 주기적으로 확인한다.
4. 예비 펌프가 유압 저하할 때 즉시 기동할 수 있는지 확인한다.
5. 윤활유 펌프의 진동 및 운전 상태를 확인한다.
6. 송풍기 바람량 제어