일반기술

이중 원통형 보일러

산업용 보일러는 배기가스 온도의 상승분과 연료의 미연소분으로 인한 손실을 감소 시킬려고 여러 가지 방법과 형태로 시도하고 있다. 일반적으로 가스 연소에서의 수소 연소에 따른 수분 발생의 연소 손실을 제외하고는 배기가스 손실과 미연소분 손실이 보일러의 손실에서 가장 크다. 이의 연소 제약성과 열전달의 효율성 때문에 보일러가 요구되는 용량보다 매우 크게 제작 되어야 하고 높이 또한 매우 높아야 하며 보일러 운전에 있어서 또는 관리에서 보조 장치에 제한하여야 하는 규정치가 많아진다. 이는 대형의 발전용 보일러와 소형의 일반 보일러에 이러기까지 보일러의 설계에서 매우 중요하게 고려되는 사항이다. 본 고안은 이러한 문제점들을 간단한 자연현상이 적용되어 대폭 개선할 수 있도록 고안되었다. 일반적 보일러가 상기의 문제점들을 나타내는 가장 근본적인 이유는 보일러 내에서의 연소가스가 여러가지 원인에 의해 회전하게 됨으로써 각운동량 보존의 법칙이 적용되어져 중앙부로 갈수록 회전속도가 회전반경에 반비례하여 빨라짐으로 회전수는 매우 빠르게 되고 마치 중앙부는 토네이드와 같은 고열의 기둥이 형성되고 이는 유인 통풍 Fan 에 의하여 급속히 배출되므로 고열부가 보일러 내를 빠른 속도로 통과함으로 인한 결과이다. 그러므로 배기가스온도의 상승, 미연소분의 증가 ,열량의 흡수를 위한 보일러 크기 및 높이의 증가, 연료 이송 공기의 압력증가 제약 등의 문제점이 따른다. 본 고안은 이의 문제점을 개선하기 위하여 보일러를 이중 원통형으로 제작하여 고열의 중앙부가 급속히 통과되지 않도록 함으로써 배기가스 온도의 저감, 미연소분의 감소, 크기 및 높이의 감소 , 배기가스 재순환의 효과 등과 함께 연료 이송용 공기의 압력이 증가될 수록 더욱 유리하게 됨으로써 보조기기에서의 각종 손실감소 등의 효과를 나타내도록 창안된 보일러이다. 연료이송 공기의 분사압력 증가 제한 및 보조기기의 손실 증대등의 주원인은 아래와 같다. ①보일러의 내부는 완전히 비어 있음으로 연소가스 또한 고온이 될 수록 비중이 매우 작기 때문에 보일러의 중앙부에서는 대기에서와 같은 토네이도와 같은 형성이 가능하다. ② 연소성의 증가를 위하여 연소가스를 회전시키며 구조적으로 연소용 공기가 회전될 수 있음으로 회전부의 바깥쪽인 수냉벽 쪽은 효율적인 연소에 도움이 되지만 고온의 중앙부는 회전속도가 각운동량 보존의 법칙에 의하여 매우 빨라 지므로 토네이도와 같은 형상이 이루어지고 고온의 가스가 압력이 낮은 배출구 쪽으로 급히 빠져나가므로 배기가스 온도의 증가,미연소분의 증가등의 결과를 가져오며 열량의 흡수를 위하여 보일러가 정격 용량에 비하여 커져야 한다. ③연료이송 공기의 압력이 높아지면 더욱 빠른 속도로 회전하게 되어 미연소분 및 배기가스 손실이 더욱 증대되며 또한 고온의 가스 배출로 인한 통풍 팬의 용량이 증가되어야 한다. 3>매우 효율적인 연소를 위해서는 다음과 같이 이루어져야 한다. ①연소성의 증가를 위하여 수냉벽 근처에서는 연소가스가 정체됨이 없이 회전할 수 있어야 한다.