KR20060022531A

KR20060022531A - 보일러의 응축수 생성방지시스템

Info

Publication number: KR20060022531A
Application number: KR1020040071379A
Authority: KR
Inventors: 박찬우; 김성갑
Original assignee: 주식회사 경동보일러
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-03-10
Also published as: KR100571612B1

Abstract

본 발명은 고효율보일러에서 산성의 응축수 생성방지를 위한 것으로, 난방수 온도를 감지하는 온도센서는 난방환수입구의 난방수 온도를 측정하기 위해 물집의 하측에 설치되고; 보일러의 전체 작동을 조절하는 콘트롤부는 상기 온도센서로부터 측정된 난방환수입구의 난방환수 온도가 배기가스온도가 노점온도 이하로 떨어지는 난방환수 온도가 되면 상기 버너에 연소신호를 송신하고, 상기 버너에 의해 가열된 관수온도가 과열되는 것을 방지하기 위해 버너가동이 중지되도록 설정된 온도에 도달하게 되면 원래의 보일러 작동모드 상태로 환원되도록 이루어진 것;을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명의 보일러의 응축수 생성방지시스템은 산성응축수의 발생을 방지할 수 있고 이로 인해 응축수배출장치 및 열교환기의 재질을 고가의 내식성 재질을 사용하지 않고도 산성응축수발생으로 인한 부식문제 및 환경오염을 방지할 수 있어 고효율 보일러 제품의 보급을 촉진하는 효과가 있고, 또한 온수 사용량이 많을 때에도 온도편차가 거의 없게 되어 필요 이상의 큰 용량 보일러의 사용으로 인한 에너지 낭비를 방지할 수 있는 효과가 있다.

보일러, 응축수, 온도센서, 콘트롤부

Description

보일러의 응축수 생성방지시스템{System for preventing condensated water generation of boiler}

도 1,2는 본 발명의 보일러 응축수 생성방지시스템을 나타낸 설명도.

*도면의 주요부분에 따른 부호의 설명*

10 : 버너 20 : 콘트롤부

30 : 온도센서 40 : 물집

50 : 연소실 60 : 연관

70 : 난방환수입구 80 : 난방수출구

본 발명은 보일러에서 발생되는 산성의 응축수 생성을 방지하기 위한 보일러의 응축수 생성방지시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘트롤부와 난방환수입구측에 온도센서를 설치하여 상기 난방환수입구측의 난방환수 온도가 배기가스 온도가 노점온도 이하로 내려 갈 수 있는 온도가 되면 배기가스의 온도가 노점온도 이상을 유지할 수 있도록 버너를 연소시키는 보일러의 응축수 생성방지시스템에 관한 것이다.

종래의 일반보일러는 상향식의 버너에서 발생한 배기가스가 연소실을 거쳐 상부로 통하는 하나의 연관을 거치게 되므로 열효율은 최고 90% 정도를 나타내고 있고, 배기가스 온도는 노점온도 보다 훨씬 높은 온도인 약 180℃ 이상의 배기가스 온도를 나타내고 있다.

상기 열효율을 높이기 위해 일반보일러의 경우 배기가스와 열교환하는 전열면적을 증대시킴으로써 열효율을 높일 수 있고(이 경우 일반적인 가동조건에서는 응축수가 생기지 않음),

콘덴싱 보일러의 경우에는 버너에 의해 연소된 열을 이용하여 직접적으로 난방수를 가열하는 현열교환기 외에 상기 현열교환기를 통과한 배기가스의 잔열을 이용하여 난방수를 가열하는 잠열교환기를 설치함으로써 열효율을 높게 하고 있다.

그러나, 이러한 보일러는 특정 보일러 가동 조건(초기 가동시, 보일러 가동 중지시, 온수 사용시 등) 및 난방면적 대비 보일러 용량이 작을 때(즉, 난방을 필요로 하는 면적은 넓은데 반해 보일러의 용량이 상대적으로 작은 경우)에는 관수의 온도가 낮아 열교환이 잘 일어나므로 배기가스 온도가 노점온도(공기 중의 수분이 온도를 빼앗겨 응축이 되어 물이 되는 온도) 이하로 급격히 하강하여 응축수가 발 생하게 된다.

또한 이와 같은 보일러에서는 난방환수입구가 있는 하부의 난방환수 온도가 난방수출구가 있는 상부의 난방수온도보다 더 낮으므로 상하부간에 난방수온도에 편차가 발생한다.

따라서 배기가스가 온도가 낮은 하부측의 난방환수와 열교환을 한다면 배기가스온도가 노점온도 이하로 내려갈 수 있으므로 응축수가 발생할 수 있고, 또한 물집내의 상하부간에 위와 같이 온도차가 발생하므로 온수 사용량이 많은 때에는 출탕되는 온수의 온도에 편차가 발생하는 문제점이 있다.

상기 배기가스 중에는 미량의 CO₂, NO_X및 SO_X와 같이 산성물질을 포함하고 있는데, 특히 기름을 연료로 사용하는 보일러에서는 배기가스중에 황성분이 포함되어 있으므로, 이러한 배기가스가 상기 응축수와 결합하게 되면 PH 2 정도의 강산성의 응축수가 발생하게 된다.

따라서 고효율 보일러에서 배기가스 온도가 노점온도 이하로 되면 이러한 산성의 응축수가 발생하게 되는데, 이와같은 산성의 응축수가 열교환기에 닿게 되면 부식이 발생하므로 상기 열교환기를 고가의 고내식성의 재질로 사용해야 하는 문제점이 있고, 보일러 관체 내에서 생성된 산성의 응축수를 중성으로 중화하는 중화시 스템을 갖추어야 하는 문제점도 생기게 된다.

이와같이 고가의 재질을 사용하고 중화시스템을 설치하게 되면 보일러 제품의 가격 상승으로 이어지므로 결국 고효율 제품의 보급을 저해하는 원인으로 작용하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 배기가스 온도가 노점온도 이하로 내려갈 수 있는 난방환수 온도가 되면 보일러 내부의 온도센서 및 콘트롤부에서 온도를 감지하여 배기가스의 온도가 노점 온도 이상을 유지하도록 버너를 연소시켜 응축수가 생성되는 것을 방지함으로써, 응축수중화장치 및 열교환기의 재질을 고가의 내식성 재질을 사용하지 않고도 제품 가격 상승을 방지하여 고효율 보일러 제품의 보급을 촉진하며, 온수 사용량이 많을 때에도 출탕되는 온수의 온도에 편차가 거의 없는 보일러의 응축수 생성방지시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 보일러의 응축수 생성방지시스템은, 보일러의 전체 작동을 조절하는 콘트롤부, 상기 콘트롤부의 연소신호를 수신하여 화염을 분사시키는 버너, 상기 버너의 연소에 의해 배기가스가 발생되는 연소실, 상기 연소실에서 발생한 배기가스가 통과하면서 열교환을 하는 열교환 부, 난방수가 유입되는 난방환수입구, 난방수가 유출되는 난방수출구, 난방수 온도를 측정하여 콘트롤부로 온도데이터를 입력하는 온도센서를 포함하여 이루어진 보일러의 응축수 생성방지시스템에 있어서,

상기 온도센서는 난방환수입구의 난방환수 온도를 측정하기 위해 물집의 하측에 설치되고; 상기 콘트롤부는 상기 온도센서로부터 측정된 난방환수 온도가 응축온도 이하가 되면 상기 버너에 연소신호를 송신하고, 상기 버너에 의해 가열된 관수온도가 과열방지온도에 도달하게 되면 원래의 보일러 작동모드 상태로 환원되도록 이루어진 것;을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 보일러의 응축수 생성방지시스템을 나타내는 설명도이다.

보일러의 상부에는 연료를 연소시켜 화염을 발생시키는 버너(10)가 설치되어 있고, 상기 버너(10)의 하부에는 연료의 연소에 의한 배기가스가 발생하는 연소실(50)이 형성되어 있다.

콘덴싱보일러의 경우에는 버너의 연소에 의해 발생한 열을 이용하여 직접적으로 난방수를 가열하는 현열교환기와 상기 현열교환기를 통과한 배기가스의 잔열을 이용하여 난방수를 가열하는 잠열교환기가 구성되어 있어 열효율을 최고 102%까 지 높일 수 있으나,

일반보일러의 경우에는 잠열교환기가 없고 더 높은 열효율을 달성하기 위해서는 전열면적을 증대해야만 고효율제품이 될 수 있다.

버너(10)의 연소에 의해 발생한 배기가스가 콘덴싱보일러 및 일반보일러의 열교환부를 통과하면서 응축수가 발생되는 과정을 살펴보면, 버너(10)에서 연소에 의해 발생한 배기가스는 난방수 온도가 낮을수록 열교환 효율은 상승하게 되나 그 열교환으로 인해 난방수에 열을 빼앗긴 배기가스는 온도가 내려가게 되고 배기가스의 온도가 노점온도에 이르면 배기가스중에 포함되어 있는 수분이 응축하게 된다.

그러나, 이렇게 응축된 응축수는 배기가스에 포함되어 있던 산성물질로 인해 산성의 응축수가 생기게 되므로 이러한 산성의 응축수의 발생을 방지하기 위해서는 배기가스의 온도가 노점온도 이하로 내려가는 것을 방지하여야 하고, 이를 위해서는 배기가스와 열교환을 하는 난방수에 지나치게 많은 열이 전달되지 않도록 하기 위해 난방수의 온도를 일정온도 이상으로 유지할 필요가 생기게 된다.

먼저, 보일러 물집에는 온도센서(30)를 설치하여 난방을 위해 열교환과정을 끝내고 물집(40)으로 되돌아오는 난방환수의 온도를 측정하게 된다.

상기 물집(50)내의 난방수 온도분포는 난방환수입구(70)가 있는 물집(50) 하부의 난방환수 온도가 난방수출구(80)가 있는 물집(40) 상부의 난방수 온도보다 낮 으므로, 상기 난방수의 온도를 측정하여 배기가스의 온도가 노점온도 이하로 내려가 응축수가 발생되는지 여부를 측정하기 위해 상기 온도센서(30)는 고온의 배기가스로부터 저온의 난방환수로 열전달이 활발하게 되어 응축수가 발생할 수 있는 난방환수입구(70)가 있는 물집(40)의 하단부에 설치하는 것이 바람직하다.

상기 난방환수입구(70)측의 난방환수 온도를 측정해보면 약 40℃정도가 되는데, 이 온도는 가동조건, 습도 등에 따라 변동될 수 있다.

따라서 상기 난방환수 온도가 배기가스와 열교환에 의해 배기가스 온도가 노점온도 이하로 떨어져 응축수가 발생할 수 있는 온도(이하, '응축온도'라 한다.)를 상기 난방환수 온도에 영향을 미치는 여러 가동조건에 따라 실험적으로 결정하여 미리 콘트롤부(20)에 입력한다.

상기 온도센서(30)에 의해 측정된 온도 데이터는 콘트롤부(20)에 송신하게 되는데, 상기 콘트롤부(20)는 측정된 난방환수의 온도가 상기 응축온도 이하라고 판단되면 버너(10)를 가동시켜 난방수를 가열시킴으로써 배기가스의 온도가 노점온도 이하로 떨어질 수 있는 난방수 온도가 되는 것을 방지하게 된다.

이 경우 측정된 난방환수의 온도가 응축온도 이하라고 판단되면 콘트롤부(20)에 이미 설정된 보일러 작동 모드는 정지되고, 상기 버너(10)가 가동되어 관수온도는 상승하게 된다.

보일러 관체에는 관수의 온도를 지나치게 상승하는 것을 방지하기 위하여 도시되어 있지 않은 센서가 설치되어 있는데, 계속하여 가동되던 버너(10)는 상기 센서로부터 측정된 관수온도가 과열방지를 위해 콘트롤부(20)에 미리 설정된 온도(이하, '과열방지온도'라 한다)에 도달하면 버너(10)의 가동은 중지되고 원래의 작동모드 상태로 환원되어 보일러는 계속 작동되게 된다.

본 발명의 보일러의 응축수 생성방지시스템은 도 1에 나타난 보일러 뿐만 아니라, 종래의 일반보일러에서도 전열면적을 넓여 열효율을 높인 경우에는 응축수가 발생할 수 있으므로 도 2에서와 같이 상기 온도센서 및 콘트롤부를 설치함으로써 본 발명이 적용될 수 있다.

위와같은 작동에 의해 난방수의 온도를 항상 배기가스 온도가 노점온도 이하로 떨어져 응축수가 발생할 수 있는 온도보다 높은 온도로 유지함으로써 상기 난방수와의 열교환에 의해 배기가스의 온도가 노점온도 이하로 내려가는 것을 방지하여 응축수의 발생을 방지하게 된다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명의 보일러의 응축수 생성방지시스템은 배기가스의 온도가 노점온도 이하로 내려가지 않도록 하기 위해 난방수의 온도를 측정할 수 있는 온도센서 및 상기 온도센서에서 측정된 온도데이터를 수신하여 버너에 연 소신호를 송신하는 콘트롤부로 구성됨으로써, 열교환부에서 산성응축수의 발생을 방지할 수 있고 이로 인해 열교환부의 재질을 고가의 내식성 재질을 사용하지 않고도 산성응축수발생으로 인한 부식문제 및 환경오염을 방지할 수 있으며, 응축수를 중화하기 위한 별도의 장치가 필요없게 되므로 제품 가격 상승을 방지하여 고효율 보일러 제품의 보급을 촉진하는 효과가 있고,

또한, 항상 일정한 온도의 온수를 유지함으로써 온수 사용량이 많을 때에도 온도편차가 거의 없게 되어 필요 이상의 큰 용량 보일러의 사용으로 인한 에너지 낭비를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

보일러의 전체 작동을 조절하는 콘트롤부, 상기 콘트롤부의 연소신호를 수신하여 화염을 분사시키는 버너, 상기 버너의 연소에 의해 배기가스가 발생되는 연소실, 상기 연소실에서 발생한 배기가스가 연관을 통과하면서 열교환을 하는 열교환부, 난방수가 유입되는 난방환수입구, 난방수가 유출되는 난방수출구, 난방수 온도를 측정하여 콘트롤부로 온도데이터를 입력하는 온도센서를 포함하여 이루어진 보일러의 응축수 생성방지시스템에 있어서,

상기 온도센서는 난방환수입구의 난방환수 온도를 측정하기 위해 물집의 하측에 설치되고; 상기 콘트롤부는 상기 온도센서로부터 측정된 난방환수 온도가 응축온도 이하가 되면 상기 버너에 연소신호를 송신하고, 상기 버너에 의해 가열된 관수온도가 과열방지온도에 도달하게 되면 원래의 보일러 작동모드 상태로 환원되도록 이루어진 것;을 특징으로 하는 보일러의 응축수 생성방지시스템.