발전소 보일러 공기예열기(Air preheater)

1. 공기예열기
공기예열기는 절탄기(fconomizer)를 통과한 연소가스의 남은 열을 이용하여 연소 공기를 예열하는 장치이다.

2. 사용 효과
* 보일러에서 열 손실이 가장 큰 배기가스 손실을 감소시키므로 보일러 효율이 상승한다.
* 연소 공기 온도상승으로 연소효율이 향상되어 과잉공기량이 감소한다.
석탄 건조용 공기를 가열해 줌으로써 미분기 분쇄 능력이 향상된다.

3. 종류
발전용 보일러의 공기예열기는 전부 재생식이며, 이 형식은 원통형 틀 속에 얇은 강판의 가열 소자를 다발로 묶어 장착한다. 공기가 연도 가스에 의해서 가열된 가열 소자를 통함으로 공기 온도가 올라간다.
재생식 공기예열기는 가열 소자(Heating Element)가 회전하는 회전 재생식과 공기의 통로(Air Hood)가 회전하는 고정 재생식으로 분류된다.
가. 재생식 공기예열기
(1 ) 회전 재생식 공기예열기(Ljungstrom Air Pre heater)
회전 재생식 공기 예열기는 화재 발생과 열적 변형을 방지하고 구동장치는 다음과 같은 후비 보호장치를 갖추고 있다. : 예비 교류 구동 모터 (Stand-By AC Motor),  공기식 구동 모터 (Air Motor), 수동 구동장치 (Hand Turning Device)

 

4. 공기예열기 누설
가. 직접 누설 
직접누설은 압력 차에 의해서 공기가 가스층 혹은 공기예열기 외부로 누설되는 것이며, 직접누설의 종류와 누설 방지 장치 명칭은 다음과 같다.
반경 방향 누설 : Radial Seal 누설의 대부분으로 차지
• 원주 방향 누설 : Circumferential Seal 또는 By Pass Seal
• 축 방향 누설 : Axial Seal
• 포스트(Post) 누설 : Post Seal
나. 반입누설
반입누설은 가열 소자(Heating Element)가 회전할 때 그 속에 차 있는 공기가 가스층으로 반입되는 누설이다.

5. 구동장치
* 구동 모터의 피니언 기어가 회전체의 원주 방향으로 설치된 핀 랙 기어(Pin Rack Gear)와
맞물려 회전체를 회전시킨다.
* 공기예열기가 정지되면 화재 발생과 열적 변형의 위험이 있으므로 보일러를 정지시켜야 한다.
보일러가 운전 중이면 어떤 경우에도 공기예열기가 정지되어서는 안 된다. ->화재 발생과 열적 변형 방지
* 공기 예 열기 구동장치는 다음과 같은 후비 보호장치를 갖추고 있다.
- 예비 교류 구동되는 모터 (Stand-By AC Motor)
- 공기식 구동 모터 (Air Motor)
- 수동 구동장치 (Hand Turning Device)

6. 수세 장치(Water Washing)
가. 수세 장치는 가열 소자에 부착된 석탄회와 미연 탄소분 등이 제매기 장치로 제거되지 않을 때 이들을 제거하는 설비로 보일러 정지할 때만 운전된다.
나. 수세의 필요성은 공기예열기 입구와 출구의 압력 차로 결정한다.
다. 온수(약 60~80℃)를 사용하면 수세 시간이 절약된다.
라. 가열 소자 입구와 출구의 Ph 차가 1 미만일 때 수세를 완료하고 내부상태를 점검한다.
마. 보일러를 기동하기 전 공기예열기를 반드시 건조해야 한다.

7. 저온 부식
가. 발생
1. 연료의 황(S) 성분이 산화되면 대부분은 아황산가스가 되고 일부는 무수 황산이 된다.
2. 무수 황산이 공기예열기에 응축되어 황산이 되며 이 황산이 가열 소자를 부식시킨다.
3. 연소가스 중 무수 황산, 즉 황산 증기가 응축되는 온도가 산 노점(Dew Point)이며 평균 온도가 기준치 이하로 내려가면 부식이 급격히 증가한다.
나. 방지 대책
1. 유황분이 적은 연료를 사용한다.
2. 과잉 공기량을 줄인다.
3. 냉단평균온도를 기준치 이상 유지한다.
* 증기식 공기예열기는 평균온도를 조절한다.
* 노점 온도는 연소가스 중에 함유된 황산 화합물에 의해서 결정된다.
④ 가열 소자 재질은 내식성 합금강을 사용한다.

8. 운전 시 유의 사항
* 공기예열기는 입구 연소가스의 온도가 약 150% 이하에서 정지한다.
* 화재 발생에 유의한다.
연소가스 속에 포함된 미연 탄소가 가열 소자 표면에 부착되어 공기예열기 내부 화재의 원인이 된다. 화재가 발생하면 공기예열기 입구의 가스 온도가 일정한데 출구 공기 온도 및 출구 가스 온도가 상승한다.
* 저온부식에 유의한다.
* 평균온도를 노점온도보다 높게 유지한다.
* 베어링 온도 상승에 유의한다.