[화학공학] 보일러설계

1. 보일러의 개요

보일러는 화학, 석유화학, 발전소, 제철, 식품 가공 등 다양한 산업 분야에서 필수적으로 사용되는 열 에너지 공급 장치이다. 보일러의 기본 기능은 연료의 연소로 생성된 열에너지를 이용해 물을 가열하거나 증기로 만들어, 이를 다양한 공정이나 터빈의 구동에 활용하는 것이다. 전력 생산을 위해서는 대형 증기 보일러를 통해 1,000톤 이상의 증기를 초당 생산하는 경우도 있으며, 이때 생산된 증기는 발전터빈을 구동하는 데 사용된다. 보일러는 연료의 종류에 따라 석유, 석탄, 천연가스 등을 연소시키며, 최근 환경 규제 강화로 인해 배기가스 저감장치를 포함하는 염색·환경 친화형 설계가 점차 도입되고 있다. 국내에서는 산업용 보일러의 연간 보급량이 약 3만 대에 달하며, 이 중 수명이 15년 이상인 노후 설비 교체율이 점차 높아지고 있다. 보일러는 내부 구조에 따라 수관식, 자연 순환식, 강제 순환식, 배기열 회수형 등 여러 유형으로 구분되며, 각 구조는 공정의 특성에 맞게 설계된다. 효율성을 높이기 위해서는 열손실 최소화, 안전성 확보, 유지보수 용이성 고려가 중요하며, 설계 시에는 화력 손실, 연소 효율, 배기가스 배출량…