WO2018048096A1 - 보일러 설비 및 이의 운전 방법 - Google Patents

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Abstract

보일러 설비는 버너가 설치된 연소실을 포함하는 보일러와, 버너로 연료를 공급하기 위한 연료 배관과, 송풍기에 의해 흡입된 공기를 보일러로 공급하기 위한 공기 덕트와, 공기 덕트에 접속된 산소 배관 및 산소 배관에 설치된 유량 조절기를 포함하는 산소 공급부와, 제어부를 포함한다. 제어부는 연료 연소를 위한 기준 공기량보다 적은 공기량을 설정하고, 설정 공기량이 보일러에 공급되도록 송풍기를 제어함과 아울러, 연료 연소를 위한 산소량을 설정하고, 설정 산소량이 공기 덕트에 공급되도록 유량 조절기를 제어한다.

Description

보일러 설비 및 이의 운전 방법
본 발명은 보일러 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보일러 후단에 설치된 환경 설비를 최적으로 운전할 수 있는 보일러 설비 및 이의 운전 방법에 관한 것이다.
발전 설비의 보일러 등에서 배출되는 배기 가스에는 질소산화물(NOx), 분진, 황산화물(SOx) 등의 공해 물질이 포함되어 있다. 따라서 보일러 설비는 연소실 후단에 질소산화물 제거를 위한 탈질 설비와, 분진 제거를 위한 전기 집진기와, 황산화물 제거를 위한 탈황 설비 등의 환경 설비를 갖추고 있다.
최근 환경 규제가 강화됨에 따라, 탈질 설비에서는 촉매를 추가하고 있고, 전기 집진기에서는 백 필터를 추가 설치하여 하이브리드 방식으로 집진 효율을 높이고 있다. 또한, 탈황 설비에서는 석회석 투입량을 증가시키거나 반응기 부피를 크게 하여 탈황 효율을 높이고 있다.
그런데 이러한 환경 설비의 추가로 인해 보일러의 압력 손실이 증가하므로 보일러 송풍기의 용량을 크게 하거나 보일러의 부하를 낮추어야 하는 어려움이 있다. 더욱이 환경 설비들은 노후화가 진행됨에 따라 성능이 저하되므로, 환경 규제를 준수하기 위해 보일러 부하를 감축하여 운전하는 경우도 늘고 있다.
그리고 최근에는 석탄 품질이 저하됨에 따라 보일러에서 원활한 연소를 위하여 공기 투입량을 증가시키고 있다. 그러나 환경 설비들이 증가된 배기 가스량을 감당하지 못하므로, 보일러 부하를 감축 운영하여 배기 가스량을 줄이는 경우도 있다.
한편, 전력 부족으로 발전 설비를 보일러의 설계 용량보다 출력을 높여 운전하는 경우도 있어 환경 설비의 손상이 가속화되고 있으며, 이로 인해 환경 설비의 주요 기기들이 손상되어 보일러가 불시에 정지하는 경우도 발생하고 있다. 따라서 보일러의 배기 가스량이 늘지 않도록 하여 환경 설비의 부담을 줄이는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 보일러의 출력 저하를 유발하지 않으면서 보일러의 배기 가스량을 감소시키고, 그 결과 환경 설비의 부담을 낮추어 환경 설비를 최적으로 운전할 수 있는 보일러 설비 및 이의 운전 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 설비는 보일러, 연료 배관, 공기 덕트, 산소 공급부, 및 제어부를 포함한다. 보일러는 버너가 설치된 연소실을 포함하며, 연료 배관은 버너로 연료를 공급한다. 공기 덕트는 송풍기에 의해 흡입된 공기를 보일러로 공급한다. 산소 공급부는 공기 덕트에 접속된 산소 배관과, 산소 배관에 설치된 유량 조절기를 포함하며, 보일러로 공급되는 공기 중의 산소 비중을 높인다. 제어부는 연료 연소를 위한 기준 공기량보다 적은 공기량과, 공기에 추가되는 산소량을 설정하고, 설정 공기량과 설정 산소량에 맞추어 송풍기와 유량 조절기를 제어한다. 설정 산소량은, 연소실의 전체 배기 가스량이 기준 공기량 투입 시 나오는 기준 배기 가스량과 같아지는 산소량과, 보일러의 출력이 기준 공기량 투입 시 나오는 출력과 같아지는 산소량 중 어느 하나이다.
연소실 후단의 배기 가스 덕트에 열 교환기가 설치될 수 있고, 공기 덕트는 열 교환기를 거쳐 보일러에 연결될 수 있다. 열 교환기는 배기 가스로부터 폐열을 회수하여 공기 덕트의 공기를 가열시킬 수 있다. 산소 배관은 공기 덕트 중 열 교환기의 전단과 후단 중 어느 한 곳에 접속될되는 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 설비의 운전 방법은, 제어부에서 기준 배기 가스량보다 적은 배기 가스량을 내는 공급 공기량을 설정하고, 공기 덕트에 설치된 송풍기의 출력을 조절하여 설정된 공급 공기량을 상기 보일러에 공급하는 단계와, 제어부에서 전체 배기 가스량이 기준 배기 가스량과 같아지는 산소량을 설정하고, 산소 배관에 설치된 유량 조절기를 제어하여 설정된 산소량을 공기 덕트에 추가로 공급하는 단계를 포함한다.
연소실 후단의 배기 가스 덕트에 열 교환기가 설치될 수 있고, 공기 덕트는 열 교환기를 거쳐 보일러에 연결될 수 있다. 열 교환기는 배기 가스로부터 폐열을 회수하여 보일러로 공급되는 공기를 가열시킬 수 있다. 산소 배관은 공기 덕트 중 열 교환기의 전단에 접속되어 산소가 추가된 공기가 열 교환기에서 가열될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 보일러 설비의 운전 방법은, 제어부에서 기준 배기 가스량보다 적은 배기 가스량을 내는 공급 공기량을 설정하고, 공기 덕트에 설치된 송풍기의 출력을 조절하여 설정된 공급 공기량을 보일러에 공급하는 단계와, 제어부에서 보일러의 출력이 기준 공기량 투입 시 나오는 출력과 같아지는 산소량을 설정하고, 산소 배관에 설치된 유량 조절기를 제어하여 설정된 산소량을 공기 덕트에 추가로 공급하는 단계를 포함한다.
연소실 후단의 배기 가스 덕트에 열 교환기가 설치될 수 있고, 공기 덕트는 열 교환기를 거쳐 보일러에 연결될 수 있다. 열 교환기는 배기 가스로부터 폐열을 회수하여 보일러로 공급되는 공기를 가열시킬 수 있다. 산소 배관은 공기 덕트 중 열 교환기의 전단에 접속되어 산소가 추가된 공기가 열 교환기에서 가열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 연소실의 배기 가스량을 늘리지 않고 보일러의 출력을 높일 수 있다. 이 경우 환경 설비에 부담을 주지 않으면서 전력 수급을 원활하게 할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 보일러의 출력을 동일하게 유지하면서 연소실의 배기 가스량을 줄일 수 있다. 이 경우 탈질 설비의 탈질 효율을 높이고, 촉매의 성능 저하를 억제하며, 가스 재열기의 막힘을 방지하여 탈황 설비를 안정적으로 작동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 보일러 설비의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보일러 설비의 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 보일러 설비의 구성도이다.
도 1을 참고하면, 제1 실시예의 보일러 설비(100)는 버너(11)가 설치된 연소실(12)을 포함하는 보일러(10)와, 연소실(12) 후단에 설치되어 연소실(12)의 배기 가스를 처리하는 환경 설비를 포함한다. 연료 배관(21)을 통해 연료가 버너(11)로 공급되고, 송풍기(23)에 의해 흡입된 공기가 공기 덕트(22)를 통해 버너(11)와 연소실(12)로 공급된다.
보일러(10)의 연료는 미분탄이나 중유와 같은 화석 연료일 수 있다. 미분탄의 경우 미분탄을 1차 공기와 함께 연소실(12) 안으로 분사하는 미분탄 버너가 사용되며, 연소실(12)로 분사된 미분탄은 부유 상태로 공간 연소가 이루어진다. 미분탄 버너는 저NOx 연소법이 적용된 저NOx 버너일 수 있다.
보일러(10)는 연소실(12)의 열 에너지로 증기를 발생시키고, 이를 증기 터빈(도시하지 않음)에 공급할 수 있다. 연소실(12)에서 배출되는 배기 가스는 환경 설비를 거치면서 공해 물질이 저감된다.
환경 설비는 배기 가스에 포함된 질소산화물(NOx) 제거를 위한 탈질 설비(30)와, 분진 제거를 위한 전기 집진기(40)와, 황산화물(SOx) 제거를 위한 탈황 설비(50)를 포함할 수 있다. 탈질 설비(30)와 전기 집진기(40) 및 탈황 설비(50)를 거쳐 공해 물질이 제거된 배기 가스는 굴뚝을 통해 대기 중으로 배출된다.
탈질 설비(30)는 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction) 장치로 구성될 수 있다. 선택적 촉매 환원 장치는 배기 가스에 암모니아, 또는 우레아 등의 환원제를 분사하여 촉매 상에서 질소산화물을 무공해의 물과 질소로 전환시킨다. 탈질 설비(30)의 반응식은 아래와 같다.
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
전기 집진기(40)는 대규모 배기 가스 처리에 적합하며, 백 필터(도시하지 않음)를 추가 설치하여 하이브리드 방식으로 집진 효율을 높일 수 있다. 탈질 설비(30)를 통과하는 배기 가스량이 많아질수록 탈질 효율은 감소하고, 촉매 마모 현상도 심해진다. 전기 집진기(40)의 효율 또한 배기 가스량이 많아질수록 감소한다.
탈질 설비(30)와 전기 집진기(40) 사이의 배기 가스 덕트에 열 교환기(60)가 설치될 수 있다. 그리고 공기 덕트(22)가 열 교환기(60)를 거쳐 보일러(10)에 연결될 수 있다. 열 교환기(60)는 배기 가스로부터 폐열을 회수하여 보일러(10)로 공급되는 공기를 가열시키며, 보일러(10)의 연소 효율을 높인다. 열 교환기(60)는 공기 예열기로 명칭될 수도 있다.
연소실(12)의 배기 가스에는 화석 연료 중의 유황분이 연소되어 다량의 황산화물이 포함되어 있다. 탈황 설비(50)는 석회석을 이용한 습식법으로 황산화물을 제거할 수 있으며, 반응식은 아래와 같다.
CaCO3 + SO2 + ½H2O → CaSO3·½H2O + CO2
탈황 설비(50)에서 배기 가스의 이산화황은 석회석과의 반응에 의해 중화되어 석고로 변하며, 석고는 공업용으로 재활용된다. 이때 탈황 설비(50)의 반응기(51) 상부에는 원형의 수분 제거기(mist eliminator)(52)가 설치될 수 있다. 수분 제거기(52)는 반응기(51) 내부의 석고 슬러리가 반응기(51) 밖으로 유출되는 것을 방지한다.
설계 용량 이상의 배기 가스가 수분 제거기(52)를 통과하면, 배기 가스의 유속이 수분 제거기(52)의 설계 임계 유속을 초과하게 되어 많은 양의 석고 슬러리가 반응기(51) 후단에 위치한 가스 재열기(gas gas heater, GGH)(53) 측으로 넘칠 수 있다. 이 경우 가스 재열기(53)가 막히게 되고, 가스 재열기(53)의 막힘은 배기 가스 통로의 압력 증가로 이어진다.
또한, 수분 제거기(52)는 사용 시간이 경과하면 기능이 저하되므로 원형의 가장자리로부터 석고 슬러리가 고착되어 배기 가스 통과를 방해한다. 이 경우 배기 가스가 수분 제거기(52)의 중앙부에 집중되므로 수분 제거기(52) 중앙 부분의 유속이 높아져 석고 슬러리가 가스 재열기(53) 측으로 넘치는 현상이 발생할 수 있다. 이때 배기 가스량을 감소시키면 석고 슬러리가 넘치는 현상을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이 보일러(10)의 배기 가스량이 많아질수록 탈질 설비(30)와 전기 집진기(40)의 효율이 저하되고, 탈황 설비(50)에 이상이 발생할 수 있다. 이러한 문제가 발생하는 경우 종래에는 보일러(10)의 부하를 감소시켜 배기 가스량을 줄이는 방법으로 대처하였다. 그러나 이 경우 발전 설비의 출력이 낮아진다.
제1 실시예의 보일러 설비(100)는 산소 공급부(70)와 제어부(80)를 포함한다. 산소 공급부(70)는 산소 저장부(71)와, 산소 저장부(71)와 공기 덕트(22)를 연결하는 산소 배관(72)과, 산소 배관(72)에 설치된 유량 조절기(73)를 포함할 수 있다. 산소 공급부(70)는 액체 산소 또는 산소 분리막 등을 이용하여 산소를 용이하게 생산할 수 있다.
산소 배관(72)은 전체 공기 덕트(22) 중 열 교환기(60)의 전단 부분에 접속될 수 있다. 이 경우 산소가 추가된 공기는 열 교환기(60)에서 가열된 후 보일러(10)에 공급된다.
제어부(80)는 송풍기(23)와 유량 조절기(73)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(80)는 연료 연소를 위한 기준 공기량보다 적은 공기량을 설정하고, 송풍기(23)의 출력을 낮추어 설정된 공기량이 보일러(10)에 공급되도록 한다. 이와 동시에 제어부(80)는 연소에 필요한 산소량을 설정하고, 유량 조절기(73)를 제어하여 설정된 산소량이 공기 덕트(22)에 공급되도록 한다. 즉, 제어부(80)는 보일러(10)에 공급되는 공기량을 줄이는 대신 공기 중의 산소 비중을 높인다.
연료 연소를 위한 기준 공기량은 연료 연소를 위한 이론 공기량과 과잉 공기량의 합으로 정의된다. 이론 공기량은 연료를 완전히 연소시키기 위해 연료의 조성에 따라 이론적으로 계산되는 값이다. 그러나 이론 공기량만 공급하면 실제로는 불완전 연소가 되므로 실제 연소에서는 이론 공기량에 과잉 공기량을 추가하여 이론 공기량보다 많은 공기량을 공급한다.
제어부(80)의 설정 공기량은 이론 공기량과 같거나 이론 공기량보다 약간 많을 수 있다. 즉, 제어부(80)는 기준 공기량에서 과잉 공기량을 없애거나 과잉 공기량을 줄이는 방법으로 보일러(10)에 공급되는 공기량을 설정할 수 있다.
보일러(10)에 공급되는 공기량이 감소하여도 산소 공급부(70)에 의해 적정량의 산소가 공급되므로 연료의 연소에 지장이 없으며, 연소실(12)에서 배출되는 배기 가스량은 늘지 않는다. 또한, 탈질 설비(30)나 탈황 설비(50)에서 배기 가스의 유속도 감소하므로, 탈질 효율이나 탈황 효율을 높일 수 있고, 탈질 촉매의 마모, 열 교환기(60) 및 가스 재열기(53)의 막힘 현상 등을 효과적으로 예방할 수 있다.
제1 실시예의 보일러 설비(100)는 보일러(10)에 기준 공기량을 공급하는 경우와 동일한 배기 가스량을 유지하면서 보일러(10)의 출력을 높이거나, 보일러(10)에 기준 공기량을 공급하는 경우와 동일한 보일러(10) 출력을 유지하면서 배기 가스량을 감소시킬 수 있다. 연소실(12)에서 배출되는 배기 가스량은 공기 공급량의 대략 1.1배이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보일러 설비의 구성도이다.
도 2를 참고하면, 제2 실시예의 보일러 설비(200)에서 산소 배관(72)은 전체 공기 덕트(22) 중 열 교환기(60)의 후단 부분, 즉 열 교환기(60)와 보일러(10) 사이에 접속될 수 있다. 이 경우 송풍기(23)에 의해 흡입된 공기만 열 교환기(60)를 통과하면서 가열되고, 산소는 보일러(10)에 바로 공급된다. 제2 실시예의 보일러 설비(200)는 산소 공급부(70)의 위치를 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다.
다음으로, 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 보일러 설비(100, 200)의 운전 방법에 대해 설명한다.
먼저, 여름철의 냉방 부하나 겨울철의 난방 부하로 인해 전력 수급이 어려울 경우, 정격 발전 용량보다 출력을 증가시키는 경우가 있다. 그런데 보일러(10)와 환경 설비에 설계 여유가 없으면 이들 설비에 손상이나 오작동이 발생할 수 있다. 이 경우 보일러 설비(100, 200)는 보일러(10)에 기준 공기량을 공급하는 경우와 동일한 배기 가스량을 유지하면서 보일러(10)의 출력을 높이는 방법으로 운전된다.
예를 들어, 500MW급 석탄 화력 발전소에서 기준 공기량을 투입하는 경우 발생하는 배기 가스량은 통상 1,600,000Nm3/hr(편의상 '기준 배기 가스량'이라고 함)인데, 보일러(10)의 출력을 10% 올릴 경우 배기 가스량도 대략 10% 정도 상승하므로 연소실(12) 후단의 환경 설비에 막대한 부하가 부과된다.
이 경우 제어부(80)는 기준 배기 가스량보다 적은 배기 가스량, 예를 들어 1,557,468Nm3/hr가 나오는 공기량을 설정할 수 있고, 송풍기(23)의 출력을 낮추어 설정된 공기량이 보일러(10)에 공급되도록 할 수 있다. 이와 동시에 제어부(80)는 전체 배기 가스량이 기준 배기 가스량과 같아지는 산소량, 예를 들어 60,760kg/hr를 설정할 수 있고, 유량 조절기(73)를 제어하여 설정된 산소량이 공기 덕트(22)에 추가로 공급되도록 할 수 있다.
그러면 연소실(12)에서 배출되는 전체 배기 가스량은 1,600,000Nm3/hr로서, 설계 기준을 유지하면서 보일러(10) 출력을 대략 10% 향상시킬 수 있다. 이때 공기 중의 산소 농도는 21%에서 23.1%로 증가한다. 배기 가스량은 공급 공기량의 대략 1.1배이므로, 제어부(80)는 이러한 관계를 이용하여 목표 배기 가스량에 상응하는 공급 공기량을 설정할 수 있다.
다른 예시로서, 제어부(80)는 기준 배기 가스량보다 적은 배기 가스량, 예를 들어 1,515,200Nm3/hr가 나오는 공기량을 설정할 수 있고, 송풍기(23)의 출력을 낮추어 설정된 공기량이 보일러(10)에 공급되도록 할 수 있다. 이와 동시에 제어부(80)는 전체 배기 가스량이 기준 배기 가스량과 같아지는 산소량, 예를 들어 121,440kg/hr를 설정할 수 있고, 유량 조절기(73)를 제어하여 설정된 산소량이 공기 덕트(22)에 추가로 공급되도록 할 수 있다.
그러면 연소실(12)에서 배출되는 전체 배기 가스량은 1,600,000Nm3/hr로서, 설계 기준을 유지하면서 보일러(10) 출력을 대략 20% 향상시킬 수 있다. 이때 공기 중의 산소 농도는 21%에서 25%로 증가한다. 산소 농도가 25%로 증가하면 에너지 절감 효율은 대략 30% 이상이 된다고 알려져 있으므로 보일러(10)의 출력은 실제 20% 이상 상승할 것으로 예상된다.
전술한 방법에 따르면 배기 가스량을 늘리지 않고도 보일러(10)의 출력을 높일 수 있다. 따라서 환경 설비에 부담을 주지 않으면서 전력 수급을 원활하게 할 수 있다.
다음으로, 연소실(12) 후단의 환경 설비를 가동하다 보면 운전 시간이 늘어남에 따라 촉매 열화 또는 피독 등으로 촉매 성능이 저하되는 경우가 자주 발생한다. 이 경우 촉매를 교체하거나 재생해야 하지만 운전 중에는 어려운 경우가 많으며, 환경 규제를 만족시키기 위해 보일러(10) 부하를 줄여서 운전하는 경우가 대부분이다.
그러나 이 경우 보일러(10)의 출력 저하가 불가피하고, 배기 가스의 온도가 낮아져 탈질 설비(30)의 촉매가 더 빨리 피독되는 경향이 발생하므로 장기적으로는 탈질 설비(30)의 안정적인 운영이 어려워진다. 이 경우 보일러 설비(100, 200)는 보일러(10)에 기준 공기량을 공급하는 경우와 동일한 보일러(10) 출력을 유지하면서 배기 가스량을 감소시키는 방법으로 운전된다.
예를 들어, 500MW급 석탄 화력 발전소의 경우 제어부(80)는 기준 배기 가스량보다 15% 낮은 대략 1,360,000Nm3/hr가 나오는 공기량을 설정할 수 있고, 송풍기(23)의 출력을 낮추어 설정된 공기량이 보일러(10)에 공급되도록 할 수 있다. 이와 동시에 제어부(80)는 보일러(10) 출력이 기준 공기량 투입 시 나오는 출력과 같아지는 산소량, 예를 들어 72,000kg/hr를 설정할 수 있고, 유량 조절기(73)를 제어하여 설정된 산소량이 공기 덕트(22)에 추가로 공급되도록 할 수 있다.
그러면 실제 배기 가스량은 기준 배기 가스량의 대략 90%인 1,440,000Nm3/hr이 되며, 전체 배기 가스량을 대략 10% 감축하고도 보일러(10)의 출력을 동일하게 유지할 수 있다.
일반적인 탈질 설비(30)에서 배기 가스량이 10% 정도 감소하면 탈질 효율은 대략 5% 상승한다. 공기 공급량이 감소하면 질소산화물도 감소되어 탈질 설비(30) 입구에서의 질소산화물 농도가 낮아질 뿐만 아니라 배출되는 배기 가스량이 감소하여 연소실(12)에서 배출되는 배기 가스의 온도가 상승한다. 따라서 탈질 설비(30)의 입구 온도가 상승하여 촉매의 성능 저하를 억제할 수 있다.
한편, 탈질 설비(30) 후단에 위치한 열 교환기(60)가 황산암모늄 등에 의해 막힘이 발생할 경우, 압력 손실이 증가하여 보일러(10) 운전이 어려워진다. 그러나 전술한 방법으로 이들 설비를 통과하는 배기 가스량을 감축하는 경우, 보일러(10)의 출력 저하 없이 탈질 설비(30)의 운전이 가능해진다.
또한, 탈황 설비(50)의 반응기(51) 상부에는 수분 제거기(52)가 설치되어 반응기(51)로부터 석고 슬러리가 가스 재열기(53) 측으로 넘어가는 것을 방지한다. 그런데 수분 제거기(52)가 열화되거나 세정 장치의 불량으로 인해 부분적으로 막힐 경우 배기 가스의 유속이 국부적으로 수분 제거기(52)의 한계 유속을 넘을 수 있다. 이 경우 석고 슬러리가 가스 재열기(53) 측으로 넘어가 가스 재열기(53)의 막힘을 유발할 수 있다.
이러한 경우에도 전술한 방법으로 보일러(10)의 공기 공급량을 줄이고, 산소를 추가 공급하여 보일러(10)의 출력 저하 없이 탈황 설비(50)를 통과하는 배기 가스량을 감축할 수 있다. 그러면 수분 제거기(52)에서 배기 가스의 유속을 설계 유속 이하로 유지할 수 있고, 석고 슬러리가 반응기(51) 밖으로 넘어가는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (9)

  1. 버너가 설치된 연소실을 포함하는 보일러,
    상기 버너로 연료를 공급하기 위한 연료 배관,
    송풍기에 의해 흡입된 공기를 상기 보일러로 공급하기 위한 공기 덕트,
    상기 공기 덕트에 접속된 산소 배관과, 상기 산소 배관에 설치된 유량 조절기를 포함하며, 상기 보일러로 공급되는 공기 중의 산소 비중을 높이는 산소 공급부, 및
    연료 연소를 위한 기준 공기량보다 적은 공기량과, 공기에 추가되는 산소량을 설정하고, 설정 공기량과 설정 산소량에 맞추어 상기 송풍기와 상기 유량 조절기를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 설정 산소량은, 상기 연소실의 전체 배기 가스량이 상기 기준 공기량 투입 시 나오는 기준 배기 가스량과 같아지는 산소량과, 상기 보일러의 출력이 상기 기준 공기량 투입 시 나오는 출력과 같아지는 산소량 중 어느 하나인 보일러 설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연소실 후단의 배기 가스 덕트에 열 교환기가 설치되고, 상기 공기 덕트는 상기 열 교환기를 거쳐 상기 보일러에 연결되며,
    상기 열 교환기는 배기 가스로부터 폐열을 회수하여 상기 공기 덕트의 공기를 가열시키는 보일러 설비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 산소 배관은 상기 공기 덕트 중 상기 열 교환기의 전단과 후단 중 어느 한 곳에 접속되는 보일러 설비.
  4. 보일러와, 상기 보일러에 연결된 연료 배관 및 공기 덕트과, 상기 공기 덕트에 접속된 산소 배관과, 공기와 산소의 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 보일러 설비의 운전 방법으로서,
    상기 제어부에서 기준 배기 가스량보다 적은 배기 가스량을 내는 공급 공기량을 설정하고, 상기 공기 덕트에 설치된 송풍기의 출력을 조절하여 설정된 공급 공기량을 상기 보일러에 공급하는 단계, 및
    상기 제어부에서 전체 배기 가스량이 기준 배기 가스량과 같아지는 산소량을 설정하고, 상기 산소 배관에 설치된 유량 조절기를 제어하여 설정된 산소량을 상기 공기 덕트에 추가로 공급하는 단계
    를 포함하는 보일러 설비의 운전 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연소실 후단의 배기 가스 덕트에 열 교환기가 설치되고, 상기 공기 덕트는 상기 열 교환기를 거쳐 상기 보일러에 연결되며,
    상기 열 교환기는 배기 가스로부터 폐열을 회수하여 상기 보일러로 공급되는 공기를 가열시키는 보일러 설비의 운전 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 산소 배관은 상기 공기 덕트 중 상기 열 교환기의 전단에 접속되어 산소가 추가된 공기가 상기 열 교환기에서 가열되는 보일러 설비의 운전 방법.
  7. 보일러와, 상기 보일러에 연결된 연료 배관 및 공기 덕트와, 상기 공기 덕트에 접속된 산소 배관과, 공기와 산소의 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 보일러 설비의 운전 방법으로서,
    상기 제어부에서 기준 배기 가스량보다 적은 배기 가스량을 내는 공급 공기량을 설정하고, 상기 공기 덕트에 설치된 송풍기의 출력을 조절하여 설정된 공급 공기량을 상기 보일러에 공급하는 단계, 및
    상기 제어부에서 상기 보일러의 출력이 기준 공기량 투입 시 나오는 출력과 같아지는 산소량을 설정하고, 상기 산소 배관에 설치된 유량 조절기를 제어하여 설정된 산소량을 상기 공기 덕트에 추가로 공급하는 단계
    를 포함하는 보일러 설비의 운전 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연소실 후단의 배기 가스 덕트에 열 교환기가 설치되고, 상기 공기 덕트는 상기 열 교환기를 거쳐 상기 보일러에 연결되며,
    상기 열 교환기는 배기 가스로부터 폐열을 회수하여 상기 보일러로 공급되는 공기를 가열시키는 보일러 설비의 운전 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 산소 배관은 상기 공기 덕트 중 상기 열 교환기의 전단에 접속되어 산소가 추가된 공기가 상기 열 교환기에서 가열되는 보일러 설비의 운전 방법.
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