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화력 발전소 보일러의 성능을 평가할 때 열 부하율은 중요한 요소입니다. 이와 함께, 대형 발전소에서 주로 사용되는 1000MW급 보일러의 연소 방식을 이해하는 것은 연소 효율과 운영 안정성 측면에서 매우 중요합니다. 이 글에서는 보일러 열 부하율의 정의와 1000MW급 보일러에서 사용되는 연소 방식을 설명하겠습니다.

Table of Contents

1. 보일러의 열 부하율

보일러의 열 부하율은 보일러가 주어진 면적당 얼마나 많은 열을 처리할 수 있는지를 나타내며, 주로 kcal 단위로 표시됩니다. 보일러의 효율성을 평가할 때 중요한 요소 중 하나입니다.

1) 노 단면적 열 부하율 ($h_1$)

정의: 연료 입열 또는 수소 입열의 평균 면적당 열 부하를 의미합니다.
단위: [kcal/㎡·h]

2) 노 체적 열 부하율 ($h_2$)

정의: 연료 입열의 체적당 열 부하를 나타내며, 보일러 용량에 따라 달라집니다.
단위: [kcal/㎥·h]

3) 투영 면적 열 부하율 ($h_3$)

정의: 수소 입열의 투영 면적당 열 부하를 의미합니다.
단위: [kcal/㎡·h]

4) 버너 주위 면적 열 부하율 ($h_4$)

정의: 연료 입열의 버너 주위 면적당 열 부하를 나타내며, 버너의 효율성을 평가할 때 사용됩니다.
단위: [kcal/㎡·h]

2. 1000MW급 보일러의 연소 방식

1000MW급 보일러는 주로 미분탄 연소 방식을 채택하여 높은 연소 효율을 달성합니다. 미분탄 연소 방식은 석탄을 미세한 분말 형태로 분쇄하여 공기와 혼합하여 연소하는 방식입니다.

1) 미분탄 연소 방식

정의: 석탄을 미분 분쇄기에서 미분으로 만들어 공기와 혼합하여 연소실 내부에서 부유 상태로 연소시키는 방식입니다.
장점:
연소 효율이 뛰어나며, 연료가 미분화되어 공기와의 접촉면적이 커집니다.
부하 변화에 응답성이 뛰어나며, 연소 속도와 효율이 높아집니다.
저급 연료나 혼용 연료의 연소가 가능하여 연료 선택의 폭이 넓습니다.
단점:
소비 전력이 크며, 특히 미분탄 분쇄기에 소모되는 전력이 높습니다.
미분탄 분말로 인해 화재 위험이 존재하며, 별도의 안전 장치가 필요합니다.
설비 비용이 높으며, 미분탄 보관 및 공급 장치가 필요합니다.

2) 미분탄 취급 방식에 따른 분류

미분탄을 처리하는 방식에 따라 직송식과 저장식으로 구분할 수 있습니다.

직송식: 미분탄을 분쇄 후 직접 버너에 보내는 방식으로, 설비가 간단하고 저렴하지만 저장의 유연성이 없습니다.
저장식: 분쇄된 미분탄을 저장 후 일정량씩 버너에 공급하는 방식으로, 안정적이지만 설비가 복잡합니다.

3) 공기 취입 방식에 따른 분류

미분탄과 공기를 혼합하여 연소실에 취입하는 방식에 따라 다음과 같이 구분됩니다.

분산식: 2차 공기를 미분탄과 평행하게 취입합니다.
교차식: 2차 공기를 미분탄 흐름과 교차하여 취입합니다.
선회식: 미분탄과 공기를 혼합하여 선회 운동을 일으키며 취입합니다.

4) 버너의 분사 위치에 따른 분류

수평형: 화로의 수평 방향으로 분사하여 연소합니다.
수직형: 화로 상단에서 아래쪽으로 연소합니다.
단독형: 화로의 네 모서리에서 분사하여 연소합니다.

결론

보일러의 열 부하율과 연소 방식은 보일러의 효율성과 안정성을 결정짓는 중요한 요소입니다. 1000MW급 보일러에서는 주로 미분탄 연소 방식이 사용되며, 이는 연소 효율과 부하 응답성이 뛰어나 대형 발전소에서 적합합니다. 또한 보일러의 열 부하율을 적절히 유지함으로써 안정적인 운전이 가능하며, 최적의 연소 성능을 달성할 수 있습니다. 발전소 운영 시, 연소 방식과 열 부하율의 특성을 이해하고 적절히 적용하는 것이 중요합니다.

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