보일러는 왜 쓰나 · 증기·온수와 연관식·수관식
연료 또는 전기로 물에 열을 전달합니다. 증기와 온수의 용도, 물과 연소가스의 통로를 구분합니다.
무엇이고, 왜 쓰나요?
난방·급탕과 공정 가열에 열을 공급합니다. 온수 보일러는 가열된 물을, 증기 보일러는 증기를 이용합니다. 증기는 응축하면서 많은 열을 전달할 수 있습니다.
연소가스의 열로 물을 데워 증기를 만듭니다
열의 이동
- 1연료가 연소
노통에 뜨거운 연소가스가 생김
- 2관벽을 통해 물 가열
가스는 관 안, 물은 관 밖으로 분리
- 3증기로 열 운반
발생한 증기가 사용처로 나감
가스의 길
- 11패스 노통
버너에서 뒤쪽으로 이동
- 22·3패스 연관
방향을 바꾸며 물에 계속 열을 줌
- 3배기가스 배출
열을 일부 내놓았지만 여전히 고온일 수 있음
연한 붉은 물은 가열된 보일러수, 주황은 연소가스입니다. 급수의 파랑은 보일러수보다 상대적으로 낮은 온도를 나타냅니다. 끓는 물이 계속 온도만 오르는 것이 아니라 같은 압력에서 열을 받아 증기로 바뀝니다.
그림에서 부품 찾아보기
- 1. 버너와 노통
- 왼쪽 버너에서 시작한 화염·가스가 큰 노통을 따라 뒤쪽으로 갑니다.
- 2. 연관과 반전실
- 중간 관에서는 앞으로, 위쪽 관에서는 다시 뒤로 이동합니다. 반전실이 패스를 연결합니다.
- 3. 물 공간
- 연한 붉은 물은 가열된 보일러수입니다. 연관 바깥을 감싸며 금속 벽을 통해 열을 받습니다.
- 4. 증기 공간과 출구
- 위에 모인 증기가 상부 공급관으로 나갑니다. 배기가스와 섞이는 출구가 아닙니다.
- 5. 배기가스 출구
- 세 번째 패스를 마친 가스가 오른쪽 굴뚝으로 나갑니다.
- 6. 급수 계통
- 하단 탱크와 펌프가 보일러 물 공간에 필요한 물을 공급합니다.
어떤 종류가 있나요?
- 연관식
- 고온 연소가스가 관 안으로 흐르고 관 밖의 물을 가열합니다.
- 수관식
- 물이 관 안으로 흐르고 바깥에서 열을 받습니다. 고압·대용량 용도 등에 사용됩니다.
- 전기식
- 전기 에너지로 가열하므로 연소식과 열원·구성이 다릅니다.
주요 부품과 역할
- 버너·송풍기·연료 계통
- 버너는 연료와 연소공기를 적절히 공급하여 노통 안에서 연소시킵니다. 송풍기, 연료 차단 장치, 점화부, 화염 검출기는 서로 다른 역할을 합니다. 화염을 보는 장치와 압력을 보는 장치는 대체 관계가 아닙니다.
- 노통과 연관
- 노통은 화염과 고온 가스가 지나는 큰 통로이고, 연관은 이어지는 작은 가스 통로입니다. 3패스는 가스가 길이 방향으로 세 번 지나간다는 뜻입니다. 1패스는 뒤로, 2패스는 앞으로, 3패스는 다시 뒤로 가며 열을 전달합니다.
- 반전실·관판·동체
- 반전실은 가스의 방향을 돌려 다음 관 묶음으로 보냅니다. 관판은 관 끝을 고정하고 가스측과 물측을 나눕니다. 동체는 물과 증기를 담는 압력 몸체입니다. 패스 사이 격벽이 있어야 가스가 지름길로 빠지지 않습니다.
- 물 공간과 증기 공간
- 연관식에서는 물이 노통·연관 바깥을 감싸 열을 받습니다. 그림의 연한 붉은 영역은 가열된 보일러수입니다. 발생한 증기는 위쪽 공간에 모여 공급관으로 나갑니다. 가열면을 물이 덮는 것이 중요하며 가스 통로의 관내수와 혼동하지 않습니다.
- 급수탱크·급수펌프·수위 계통
- 급수탱크의 처리수를 펌프가 보일러 압력을 이기고 공급합니다. 수위 제어는 필요한 물을 유지하고, 저수위 보호는 위험한 가열을 차단합니다. 물은 펌프의 유압부로 흐르며 전동기 내부로 들어가는 것이 아닙니다.
- 증기 출구와 배기가스 출구
- 증기는 물에서 발생해 상부 증기 공간에서 사용처로 나갑니다. 배기가스는 연소 통로 끝에서 굴뚝으로 나갑니다. 두 출구를 한 배관으로 연결하는 계통이 아닙니다.
- 절탄기·블로다운·안전밸브
- 절탄기는 남은 배기가스 열을 급수 등에 회수합니다. 블로다운은 농축된 보일러수와 고형물 관리를 위한 배출입니다. 안전밸브는 과압 보호용이며 정상 운전의 압력 조절이나 블로다운을 대신하지 않습니다.
불·물·증기를 따로 따라가기
불과 가스는 버너 → 노통 → 반전실 → 연관 → 배기가스 출구로 갑니다. 물은 급수탱크 → 급수펌프 → 동체의 물 공간으로 들어갑니다. 열이 금속 벽을 통과하면 물 일부가 증기가 되어 상부로 올라갑니다. 가스를 물속에 직접 불어넣는 방식이 아닙니다.
연관식과 수관식은 무엇이 반대인가요?
연관식은 관 안이 연소가스, 관 밖이 물입니다. 수관식은 관 안이 물·증기, 바깥이 연소가스입니다. 수관식에서는 드럼·상승관·하강관 등의 순환 구조를 함께 봐야 하며, 연관식 그림으로 수관식 내부를 설명할 수는 없습니다.
왜 수처리가 구조와 연결될까요?
관벽의 스케일은 열이 물로 넘어가는 길을 방해합니다. 같은 열을 넣어도 금속 온도가 높아질 수 있고, 부식은 압력을 견디는 벽을 약하게 합니다. 거품이나 물방울이 증기에 딸려 나가는 캐리오버도 증기 품질에 영향을 줍니다.
작동 흐름
- 1연료 또는 전기
- 2전열면에서 물 가열
- 3온수 또는 증기 공급
- 4열 사용 → 급수·환수 계통
연관식과 수관식은 물과 연소가스가 흐르는 위치가 반대입니다. 스케일은 열 전달을 방해하고 전열면 과열 위험을 높이므로 급수 처리와 관리가 중요합니다. 아래 그림은 연관식 원리만 나타냅니다.
점검할 때 무엇을 보나요?
- 형식·정격·허용 운전 조건을 명판과 제작사 설명서에서 확인합니다.
- 수위·압력·경보 이력을 정상 운전 기록과 비교합니다.
- 누수·연소 상태 이상·수처리 이상은 담당자에게 보고합니다.