KR20060087445A

KR20060087445A - 비콘덴싱 보일러의 비응축 최대효율 실현을 위한 운전방법

Info

Publication number: KR20060087445A
Application number: KR1020060008636A
Authority: KR
Inventors: 민태식
Original assignee: 주식회사 경동네트웍
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2006-08-02
Also published as: WO2006080811A1; EP1846701A1; ATE486252T1; ES2354567T3; US7628122B2; DE602006017805D1; JP2008528926A; US20090120382A1; EP1846701B1; CN101111727A; JP4712048B2; KR100653821B1; CN100489414C; EP1846701A4

Abstract

본 발명은 비콘덴싱 보일러의 비응축 최대효율 실현을 위한 운전방법에 관한 것으로, 비콘덴싱 보일러의 안정적인 버너의 연소를 위하여 적정한 과잉공기량을 공급하면서도 응축수가 발생되어 열교환기를 손상시키는 것을 피하며 효과적으로 열효율을 높이는 것을 목적으로 한다. 이를 구현하기 위한 본 발명은 열교환기로 유입되는 환수온도와 열교환기로부터 유출되는 공급수 온도를 감지하여 그 평균온도를 연산하여 제어부에 내장되어 있는 정보에 의하여 최대 CO₂ 농도를 구하고, 최대 CO₂ 농도로부터 사용 연료에 따라 확정되는 연소방정식으로부터 과잉공기비(λ)를 연산하고, 연소 특성 곡선으로부터 연소안정영역 내에 존재하는지 확인하여 과잉공기비(λ)가 연소안정영역 내에 존재하면 그 값을 제어 목표치로 하고, 과잉공기비(λ)가 연소안정영역의 좌측 하한보다 작다면 연소 안정 영역의 최소 과잉공기비(λ)를 제어 목표치로 설정하고, 결정된 과잉공기비(λ)에 따라 현재의 연료 소비량에 적합한 풍량 목표값을 연산하고, 풍량 목표값과 송풍기의 풍량 센서로부터의 입력 값으로부터 피드백(Feedback)제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

보일러, 열효율, 응축, 과잉공기비

Description

비콘덴싱 보일러의 비응축 최대효율 실현을 위한 운전방법{OPERATING METHOD FOR MAXIMUM EFFICIENCY AND NON CONDENSATION OF NONCONDENSING TYPE BOILER}

도 1은 본 발명의 연소 특성 곡선(과잉공기비와 CO의 관계 도표)을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 CO₂ 농도와 노점온도 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명은 비콘덴싱 보일러의 비응축 최대효율 실현을 위한 운전방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 비콘덴싱 보일러를 운전함에 있어 안정적인 버너의 연소를 위하여 적정한 과잉공기량을 공급하면서도 연료가 연소되어 형성된 수증기가 보일러의 열교환기에 결로가 되어 열교환기를 손상시키는 것을 피하며 효과적으로 열효율을 높이는 운전방법에 관한 것이다.

일반 가정에서 난방 및 온수공급을 위해 주로 사용하는 보일러는 연료의 종류에 따라 가스보일러와 기름보일러가 있으며 가스보일러는 액화석유가스(LPG)를 원료로 사용하는 경우도 있으나, 기름보일러에 쓰이는 경유나 등유에 비해 황(S)성 분을 거의 함유하고 있지 않기 때문에 대기오염을 최소화할 수 있는 청정연료인 LNG를 대부분 사용하고 있다.

보일러는 열교환기의 종류에 따라서는 콘덴싱 보일러와 비콘덴싱 보일러로 나눌 수 있다. 일반적으로 가스 또는 Oil을 연료로 사용하는 보일러에 있어서 열효율(Heat Efficiency)을 높이기 위한 연구가 다각도로 진행되어 왔으며, 그 결과로서 근래에는 배기가스 속에 포함된 연소생성물인 수증기(H2O)의 응축 잠열을 이용하는 Condensing Boiler가 개발되었다.

콘덴싱 열교환기는 응축잠열의 회수원리를 이용하여 방열손실을 줄일 수 있도록 하는 것으로, 버너에 의해 연소된 열을 이용하여 직접적으로 난방수를 가열하는 현열부 열교환기와 함께, 현열부 열교환기를 통과한 배기가스의 잠열을 이용하여 난방수를 가열하는 잠열부 열교환기를 지니고 있고, 배기가스의 온도를 노점온도 이하로 낮추어 배기가스 중에 응축잠열을 흡수하여 열효율을 향상시킬 수 있도록 되어 있다.

그러나 콘덴싱 열교환기 구조에서는 응축 시에 발생되는 수분과 배기가스중의 황산화물(기름의 경우)이나 질소산화물(가스의 경우)과 반응하여 생성된 pH2~4 정도의 산성액체와 연소열에 의한 열교환기의 부식발생을 억제시키는 것이 향상 문제로 대두되어 왔고, 이러한 문제를 해결하기 위한 대부분의 콘덴싱 열교환기에서는, 열교환기를 구성하는 열교환핀과 열교환핀 튜브 등을 특수한 재질의 Stainless Steel, 알루미늄합금주물 등으로 사용하여 왔으나, 이러한 형태의 콘덴싱 열교환기들은 제품의 제작가공도 어렵고 제품크기가 커질 뿐만 아니라 무게도 무거워 제작 비용이 많이 들고 제품의 단순 조립화를 실현하는 데에 상당한 제약요인으로 작용되어 왔다.

콘덴싱 보일러에 비하여 비콘덴싱 보일러의 열교환기 구성은 현열부 열교환기만 구비하고 있어 상대적으로 제작비용이 적게 들며 조립이 용이하고 크기가 소형화될 수 있는 구조이나 결로가 생성이 되지 않도록 정밀한 조절이 절대적으로 필요한 것이다.

배기가스 속 수증기의 응축을 전제로 하는 콘덴싱 보일러와 달리 일반적인 보일러의 열교환기는 통상 동(Cu) 또는 일반적인 Stainless Steel 등의 재질을 사용한다. 만일 이러한 재질의 열교환기에 응축수가 접촉된다면 심각한 부식 현상이 발생함으로써 열교환 효율이 저하되고 궁극적으로 열교환기로서의 기능을 상실하게 된다.

따라서 비콘덴싱 보일러를 운전하기 위하여 응축이 되지 않으며 최대의 열효율을 얻을 수 있는 운전방법이 필요하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하기 위한 것으로서, 비콘덴싱 보일러를 운전함에 있어 안정적인 버너의 연소를 위하여 적정한 과잉공기량을 공급하면서도 연료가 연소되어 형성된 수증기가 보일러의 열교환기에 결로가 되어 열교환기를 손상시키는 것을 피하며 효과적으로 열효율을 높이는 운전방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 비콘덴싱 보일러의 비응축 최대효율 실현을 위한 운전방법은, 비콘덴싱 보일러의 열교환기로 유입되는 환수온도와 열교환기로부터 유출되는 공급수 온도가 센서로부터 감지되어 제어부에 수신되고, 상기 수신된 환수온도와 공급수 온도로부터 평균온도가 제어부에서 연산되는 단계; 상기 연산된 평균온도로부터 제어부에 미리 입력된 CO₂ 농도에 따른 노점온도의 관계를 나타내는 정보로부터 최대 CO₂ 농도가 제어부에서 산출되는 단계; 상기 최대 CO₂ 농도로부터 사용 연료에 따라 확정되는 연소방정식으로부터 과잉공기비(λ)가 연산되는 단계; 상기 과잉공기비(λ)가 연산되면 그 연산된 과잉공기비(λ)로부터 과잉공기비(λ)에 대한 제어 목표치가 설정되는 단계; 상기 과잉공기비(λ)에 대한 제어 목표치가 설정되면 그로부터 현재의 연료 소비량에 적합한 풍량 목표값이 연산되는 단계; 상기 풍량 목표값과 송풍기의 풍량 센서로부터의 입력 값으로부터 피드백(Feedback) 제어가 수행되어 상기 풍량 목표값보다 더 많은 공기가 공급되도록 제어되는 단계; 를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 과잉공기비(λ)에 대한 제어 목표치가 설정되는 단계는, 제어부에 미리 입력된 과잉공기비(λ)와 CO의 관계에 대한 정보로부터 상기 최대 CO₂ 농도로부터 연산된 과잉공기비(λ)가 연소안정영역 내에 존재하는지 여부를 판단함으로써 과잉공기비(λ)의 제어 목표치가 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 최대 CO₂ 농도로부터 연산된 과잉공기비(λ)가 연소안정영역 내에 존재하는지 여부가 제어부에서 판단된 후, 연소안정영역 내에 존재하면 그 값이 제어 목표치로 설정되고, 연소안정영역의 좌측 하한 보다 작다면 연소안정영역의 최소 과잉공기비(λ)가 제어 목표치로 설정되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면의 간단한 설명으로, 도 1은 본 발명의 연소 특성 곡선(과잉공기비와 CO의 관계 도표)을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 CO₂ 농도와 노점온도 곡선을 나타내는 도면이다.

도 1에는 버너의 안정적인 연소(즉, 불완전연소로 인하여 발생되는 CO의 발생량이 최소로 되는 경우의 연소)를 위해 필요한 과잉공기비에 대한 범위가 제시되어 있다.

도 2를 설명하면, 기름 연료를 사용할 경우에 있어 CO₂의 볼륨(vol)%가 10.5인 경우는 약 섭씨43도에서 응축수가 형성 되는 것이며, 과잉 공기량이 감소하여 배기 가스속의 CO₂의 볼륨(vol)%가 13.5인 경우는 약 섭씨47도에서 응축수가 형성 되어 응축수로 인한 수분과 배기가스중의 황산화물(기름의 경우)이나 질소산화물(가스의 경우)과 반응하여 생성된 pH2~4 정도의 산성액체로 인하여 열교환기의 부식발생의 확률이 높아지게 되는 것이다.

응축수 형성 가능 온도인 섭씨 43도 또는 47도는 상대적인 것으로, 보일러의 가동 중의 순환수 온도가 섭씨 48도인 경우에는 배기 가스속의 CO₂의 볼륨(vol)%가 13.5인 경우나 CO₂의 볼륨(vol)%가 10.5인 경우에도 응축수가 형성되지 않는 것이 며, 보일러의 가동 중의 순환수 온도가 섭씨 45도인 경우에는 배기 가스속의 CO₂의 볼륨(vol)%가 13.5인 경우에는 응축수가 형성되고 CO₂의 볼륨(vol)%가 10.5인 경우에는 응축수가 형성되지 않는 것이며, 보일러의 가동 중의 순환수 온도가 섭씨 40도인 경우에는 배기 가스속의 CO₂의 볼륨(vol)%가 13.5인 경우나 CO₂의 볼륨(vol)%가 10.5인 경우에도 응축수가 형성되는 것이다.

가스 연료를 사용할 경우에 있어 CO₂의 볼륨(vol)%가 6인 경우는 약 섭씨45도에서 응축수가 형성되는 것이며, 과잉 공기량이 감소하여 배기 가스속의 CO₂의 볼륨(vol)%가 10.5인 경우는 약 섭씨57도에서 응축수가 형성되어 응축수로 인한 수분과 배기가스 중의 질소산화물과 반응하여 pH2~4 정도의 산성액체로 인하여 열교환기의 부식 발생의 확률이 높아지게 되는 것이다.

응축수 형성 가능 온도인 섭씨 45도 또는 57도는 상대적인 것으로, 보일러의 가동 중의 순환수 온도가 섭씨 60도인 경우에는 배기 가스속의 CO₂의 볼륨(vol)%가 6인 경우나 CO₂의 볼륨(vol)%가 10.5인 경우에도 응축수가 형성되지 않는 것이며, 보일러의 가동 중의 순환수 온도가 섭씨 50도인 경우에는 배기 가스속의 CO₂의 볼륨(vol)%가 10.5인 경우에는 응축수가 형성되고 CO₂의 볼륨(vol)%가 6인 경우에는 응축수가 형성되지 않는 것이며, 보일러의 가동 중의 순환수 온도가 섭씨 40도인 경우에는 배기 가스속의 CO₂의 볼륨(vol)%가 6인 경우나 CO₂의 볼륨(vol)%가 10.5 인 경우 모두에 응축수가 형성되는 것이다.

이하 첨부한 각각의 도면을 바탕으로 상세한 운전 방법을 설명한다.

콘덴싱이 아닌 일반적인 보일러에 있어서 열효율을 높이기 위해서는 배기가스에 의한 열손실을 최소화 하여야 하는 것이고, 이러한 목적을 달성하기 위해서는 버너에 공급되는 공기량을 가능한 한 적게 하여야 한다. 다시 말해서 필요 이상의 많은 공기량을 공급하는 경우에는 연소되고 남은 여분의 공기가 배기가스의 형태로 외부로 방출되어 열손실이 증가하게 되므로, 필요이상의 공기를 공급하는 것은 열효율을 높이는데는 오히려 장애요인으로 작용하게 된다.

한편 이상적으로 연료가 완전연소되기 위해 필요한 정확한 공기량(산소량)은 완전연소방정식으로부터 산정할 수 있으나, 이는 이상적인 연소 조건에서 가능한 것이므로 실질적으로는 완전연소에 필요한 공기량보다 많은 공기를 공급하여 연소를 시키게 된다. 이러한 과잉공기비(λ = 실제 공기량/이론 공기량)와 연소 특성의 관계는 버너의 종류에 따라 다르지만, 일반적으로 도 1과 같은 관계를 갖는다.

상기 도 1을 참조하면, 과잉공기비(λ)가 약 1.2 ~ 3의 범위내에서 CO의 발생량이 최소로 되는 연소안정영역에 속하게 되고, 버너의 안정적인 연소를 위해서는 특정한 과잉공기 이상(도 1에서 λ가 1.2이상)이 공급되어야 함을 알 수 있다. 따라서 열효율을 높이기 위해 버너에 공급되는 공기량을 줄이는 경우 일정 수준 이하의 공기를 공급하는 것은 제한된다.

또한 버너에 공급되는 공기량을 감소시킴으로써 최소한의 과잉공기(도 1에서 λ가 1.2이상)를 공급하여 버너의 안정적 연소를 가능하게 한다고 해도 열교환기 측면에서 또 다른 제한 요인이 존재한다. 즉 배기가스에 의한 열손실을 최소화하고 열효율을 증가시키기 위하여 과잉공기를 특정 수준 이하로 공급하는 경우 배기가스 속의 연소생성물 중 H₂O의 비율(%)이 증가하게 되어, 상당히 높은 온도에서의 배기가스의 수증기압이 그 온도에서의 포화수증기압보다 높아지게 됨으로써 응축 현상이 쉽게 발생하게 된다.

따라서 이 경우에는 응축수의 발생을 방지하기 위하여 공급되는 공기량을 증가시키는 방법으로 제어할 필요성이 있다.

결국 본 발명은 연료의 종류 및 순환수의 온도에 따라 열효율을 향상시키기 위해 과잉공기비를 감소시키고, 그 감소된 과잉공기비가 연소안정영역에 속함과 동시에 응축이 발생되지 않는 최적의 과잉공기비를 설정할 수 있도록 피드백 제어함으로써 보일러의 비응축 조건에서 최대의 열효율을 얻기 위한 운전방법에 관한 것이다.

다음으로 본 발명에 따라 보일러가 운전되는 과정에서 열효율의 상승과 응축수의 발생에 영향을 미치는 변수 및 각 변수간의 관계에 대해 설명한다.

먼저 보일러의 열효율을 상승시키기 위해서는 상기한 바와 같이 과잉공기의 공급량을 감소시켜야 한다. 이와 같이 과잉공기의 공급량이 감소되면 배기가스 속의 CO₂ 농도 및 H₂O 농도가 증가하게 되고, 반대로 과잉공기의 공급량이 증가하면 배기가스 속의 CO₂ 농도 및 H₂O 농도는 감소하게 된다.

도 2는 본 발명의 CO₂ 농도와 노점온도 곡선을 나타내는 도면으로, 도 2에서 보는 바와 같이 효율 상승을 위해 과잉공기의 공급량을 감소시키면, 배기가스 속의 CO₂ 농도가 증가하게 되고 이 때 노점온도 역시 상승하게 된다. 이는 절대적인 CO₂의 량은 일정하나 과잉공기의 공급량이 적어졌으므로 배기가스의 총 부피 대비 CO₂의 농도는 증가하게 되는 것이다. 열교환기로 공급되는 순환수의 온도가 노점온도 이하가 되는 경우 열교환기의 표면에서 응축 현상이 발생할 것이고 이에 따라 열교환기의 부식 현상이 진행될 것이다. 노점온도가 상승한다는 것은 보일러의 가동 중에 순환수의 온도가 노점온도 이하로 존재할 가능성이 커진다는 것을 의미하며, 따라서 열교환기의 내구성은 심각한 수준으로 저하될 것이다.

상기 과잉공기비(λ)와 CO₂ 농도 및 H₂O 농도의 관계를 연소방정식을 통하여 설명하면 다음과 같다. 이하 연료의 종류가 천연가스(CH₄가 주성분)인 경우에 대해 설명한다.

(1) 완전 연소 방정식(λ=1인 경우)

CH₄ + 2(O₂ + aN₂) => CO₂ + 2H₂O + 2aN₂ + Heat --- ①

(2) 과잉공기비(λ)가 변동될 경우의 비례식

CH₄ + 2λ(O₂ + aN₂) => CO₂ + 2H₂O + 2aλN₂ + (2λ-2)O₂ + Heat --- ②

상기 ②번 식에서 (2λ-2)O₂ 는 공기의 과잉공급으로 인하여 반응하지 않고 남은 산소량을 의미하고, ①번과 ②번 식에서 공급되는 공기의 성분은 산소(O₂)와 질소(N₂)만을 고려한 것이다.

상기 ②번 식에서 배기가스의 총 부피 대비 CO₂의 상대적인 농도는 1/(1+2+2aλ+(2λ-2))=1/(2aλ+2λ+1)이 되고, 배기가스의 총 부피 대비 H₂O의 상대적인 농도는 2/(1+2+2aλ+(2λ-2))=2/(2aλ+2λ+1)가 된다. 따라서 연소 반응 후 배기가스 중의 절대적인 CO₂ 및 H₂O의 양은 과잉공기비(λ)의 변동에도 불구하고 일정하게 유지되나, 과잉공기의 공급으로 연소되지 않고 남은 여분의 산소로 인해 전체 배기가스 중 CO₂ 및 H₂O의 상대적인 농도는 과잉공기비(λ)에 반비례하게 된다.

따라서 열효율을 상승시키기 위해 과잉공기의 공급량을 감소시키면 배기가스의 총 부피 대비 CO₂ 및 H₂O의 농도가 증가하게 되고, 이와 같이 배기가스 중에 H₂O의 비율(%)이 증가하게 되면 배기가스의 수증기압이 그 온도에서의 포화수증기압보다 높아지게 되어 응축 현상의 발생가능성은 높아지게 된다.

이하에서는 열효율을 최대한 상승시키면서도 응축이 발생되지 않는 보일러의 운전방법에 대해 상술한다.

먼저, 비콘덴싱 보일러의 열교환기로 유입되는 환수온도와 열교환기로부터 유출되는 공급수온도가 열교환기 입구와 출구 측에 설치된 센서로부터 감지되어 제어부에 수신되고, 환수온도와 공급수온도의 평균온도가 제어부에서 연산되게 된다.

다음으로 상기 제어부에서 연산된 평균온도로부터 최대 CO₂의 농도를 연산하게 된다. 상기 최대 CO₂ 농도는 도 2의 그래프에서 구하게 되는데, 일례로 사용연료가 천연가스이고 현재 순환수의 평균온도가 예를 들어 45도 라고 가정한다면, 이 온도에서 응축이 발생되는 배기가스 중의 CO₂ 농도는 6 vol%임을 알 수 있고, 상기 최대 CO₂ 농도는 6이 되는 것이다.

즉, 본 발명은 응축이 발생되지 않는 범위 내에서 보일러가 운전될 수 있도록 과잉공기비를 조절하는 것을 목적으로 하는 것이고, 과잉공기비는 상기한 바와 같이 연소방정식으로부터 배기가스 중에 존재하는 CO₂ 농도와 반비례하게 되므로, 현재의 순환수 온도를 구한 다음 그 온도에서 응축이 발생되는 CO₂ 농도를 구하게 되면 응축이 발생되는 과잉공기비를 상기 ②번의 연소방정식으로부터 알 수 있게 된다. 따라서 과잉공기비를 응축이 발생되지 않는 범위 내에서 조절하는 것이 가능하게 된다.

결국 상기 최대 CO₂ 농도는 현재의 순환수 온도에서 응축이 일어나지 않는 최대한의 CO₂ 농도를 의미하는 것이므로, 응축이 발생되지 않도록 보일러를 운전하 기 위해서는 현재 순환수 온도가 45도 일 때 CO₂ 농도는 6 이하로 조절되어야 함을 의미한다.

이 경우 도 2의 정보(CO₂ 농도에 따른 노점온도의 관계를 나타내는 정보)는 제어부에 테이블(Table) 또는 함수(Function)의 형태로 미리 입력되어 있다. 상기 제어부에 입력되어 있는 테이블 또는 함수 정보는 계산식으로부터 나오는 것인데, 하나의 CO₂ 농도값을 선택하면 상기 연소방정식으로부터 연료의 종류에 따른 H₂O 농도를 알 수 있고, 도출된 H₂O 농도로부터 H₂O 포화수증기압 곡선에서 노점온도를 구하는 것이다. 이와 같이 계산된 값은 CO₂ 농도별로, 기름연료 및 천연가스연료 각각에 따라 제어부에 미리 입력된다.

상기한 바와 같이 최대 CO₂ 농도가 제어부에서 연산되면, 그 CO₂ 농도로부터 사용되는 연료에 따른 연소방정식(천연가스의 경우 CH₄ + 2λ(O₂ + aN₂) => CO₂ + 2H₂O + 2aλN₂ + (2λ-2)O₂ + Heat)으로부터 과잉공기비(λ)가 연산되게 된다.

즉, 천연가스를 사용하는 경우 현재 순환수 온도가 45도 일 때 최대 CO₂ 농도는 6이고, CO₂ 농도가 6일 경우 과잉공기비(λ)는 다음식으로부터 계산된다.

1/(2aλ+2λ+1) = 0.06 (%) --- ③

다음으로 상기 ③번 식에서 과잉공기비(λ)가 연산되면, 과잉공기비(λ)와 CO의 관계에 대한 정보가 나타난 도 1의 연소 특성 곡선으로부터 연소안정영역 내에 존재하는지 여부를 확인하는 것이 연소의 안정성을 위하여 바람직하다.

이 경우 상기 최대 CO₂ 농도로부터 연산된 과잉공기비(λ)가 연소안정영역의 좌측 하한 보다 작다면 연소안정영역의 최소 과잉공기비(λ)(도 1에서는 λ= 1.2)를 제어 목표치로 설정하고, 만약 최대 CO₂ 농도로부터 연산된 과잉공기비(λ)가 연소안정영역(λ= 1.2 ~ 3) 내에 존재하면 그 값을 제어 목표치로 설정하게 된다.

여기서 설정된 제어 목표치인 과잉공기비(λ)는 응축이 발생되기 시작하는 노점온도에서의 CO₂ 농도로부터 산출된 값이므로, 보일러의 운전은 응축이 발생되지 않도록 위 제어 목표치보다 과잉공기비(λ)가 더 크게 되도록 공기의 공급이 이루어져야 한다.

상기와 같이 과잉공기비(λ)에 대한 제어 목표치가 연산되면, 그 결정된 과잉공기비(λ)에 따라 현재의 연료 소비량에 적합한 풍량 목표값을 연소방정식으로부터 연산하게 된다.

그 후 송풍기의 풍량 센서로부터의 측정된 풍량 데이터와 상기 제어 목표치로 설정된 과잉공기비(λ)로부터 연산된 풍량 목표값을 비교하면서 피드백(Feedback) 제어(PID 제어 등)를 수행하게 된다.

이 경우 송풍기에 의해 공급되는 공기량은 응축이 발생되지 않도록 하기 위 해 상기 연산된 풍량 목표값보다 더 크게 되도록 공기의 공급이 이루어져야 하는 동시에, 지나치게 많은 공기가 공급되면 열효율이 감소하게 되므로, 응축이 발생하지 않는 동시에 최대의 열효율을 얻기 위해서는 상기 풍량 목표값을 정밀하게 제어할 필요가 있다.

이상으로, 본 발명에 따른 비콘덴싱 보일러를 운전함에 있어 안정적인 버너의 연소를 위하여 공급되는 과잉공기량과 응축수가 되어 보일러를 손상시키는 것을 피하며 효과적으로 열효율을 높이는 운전방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 여기에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 사항과 균등한 범위의 모든 기술적 사상에 대하여 미친다고 할 것이다.

상기와 같은 방법으로 비콘덴싱 보일러를 운전함에 있어 응축이 일어나지 않음으로 인하여 보일러의 수명을 연장할 수 있고 제작비용이 적게 들며 조립이 용이하고 크기가 소형화되며, 보일러의 비응축 조건에서 최대의 열효율을 얻을 수 있다.

Claims

비콘덴싱 보일러의 열교환기로 유입되는 환수온도와 열교환기로부터 유출되는 공급수 온도가 센서로부터 감지되어 제어부에 수신되고, 상기 수신된 환수온도와 공급수 온도로부터 평균온도가 제어부에서 연산되는 단계;

상기 연산된 평균온도로부터 제어부에 미리 입력된 CO₂ 농도에 따른 노점온도의 관계를 나타내는 정보로부터 최대 CO₂ 농도가 제어부에서 산출되는 단계;

상기 최대 CO₂ 농도로부터 사용 연료에 따라 확정되는 연소방정식으로부터 과잉공기비(λ)가 연산되는 단계;

상기 과잉공기비(λ)가 연산되면 그 연산된 과잉공기비(λ)로부터 과잉공기비(λ)에 대한 제어 목표치가 설정되는 단계;

상기 과잉공기비(λ)에 대한 제어 목표치가 설정되면 그로부터 현재의 연료 소비량에 적합한 풍량 목표값이 연산되는 단계;

상기 풍량 목표값과 송풍기의 풍량 센서로부터의 입력 값으로부터 피드백(Feedback) 제어가 수행되어 상기 풍량 목표값보다 더 많은 공기가 공급되도록 제어되는 단계;

를 구비한 것을 특징으로 하는 비콘덴싱 보일러의 비응축 최대효율 실현을 위한 운전방법.
제 1항에 있어서,

상기 과잉공기비(λ)에 대한 제어 목표치가 설정되는 단계는, 제어부에 미리 입력된 과잉공기비(λ)와 CO의 관계에 대한 정보로부터 상기 최대 CO₂ 농도로부터 연산된 과잉공기비(λ)가 연소안정영역 내에 존재하는지 여부를 판단함으로써 과잉공기비(λ)의 제어 목표치가 설정되는 것을 특징으로 하는 비콘덴싱 보일러의 비응축 최대효율 실현을 위한 운전방법.
제2항에 있어서,

상기 최대 CO₂ 농도로부터 연산된 과잉공기비(λ)가 연소안정영역 내에 존재하는지 여부가 제어부에서 판단된 후, 연소안정영역 내에 존재하면 그 값이 제어 목표치로 설정되고, 연소안정영역의 좌측 하한 보다 작다면 연소안정영역의 최소 과잉공기비(λ)가 제어 목표치로 설정되는 것을 특징으로 하는 비콘덴싱 보일러의 비응축 최대효율 실현을 위한 운전방법.