보일러

3. 열원

화력 발전소에서 증기 사이클을 사용하여 발전을 하는 경우, 주요 열원은 석탄, 석유, 또는 천연 가스의 연소이다. 어떤 경우에는 코크스 배터리의 일산화탄소 함량이 높은 폐가스와 같은 부산물 연료를 태워 보일러를 가열할 수 있으며, 경제적으로 이용 가능한 사탕수수 찌꺼기와 같은 바이오 연료도 사용할 수 있다.^[21] 원자력 발전소에서는 증기 발생기라고 불리는 보일러가 핵분열로 생성된 열에 의해 가열된다.^[21] 어떤 공정에서 많은 양의 뜨거운 가스를 사용할 수 있는 경우, 폐열 회수 증기 발생기 또는 회수 보일러는 추가 연료 소비 없이 열을 사용하여 증기를 생산할 수 있다.^[21] 이러한 구성은 가스 터빈과 증기 보일러를 사용하는 복합 화력 발전소에서 흔히 사용된다.

보일러의 열원은 목재, 석탄, 석유, 또는 천연 가스와 같은 여러 연료의 연소이다. 전기 증기 보일러는 전기 저항 또는 침수 히터형 가열 요소를 사용한다. 핵분열은 직접(BWR) 또는 대부분의 경우 "증기 발생기"(PWR)라고 하는 특수 열교환기에서 증기를 생성하는 열원으로도 사용된다. 열 회수 증기 발생기(HRSG)는 가스 터빈과 같은 다른 공정에서 버려지는 열을 사용한다.

4. 재료

보일러의 압력 용기는 보통 연강(또는 합금강)이나 역사적으로는 단철로 만들어진다. 스테인리스강, 특히 오스테나이트계 스테인리스강은 부식 및 응력 부식 균열 때문에 보일러의 습식 부분에는 사용되지 않는다.^[3] 그러나 페라이트계 스테인리스강은 보일러수에 노출되지 않는 과열기 부분에 종종 사용된다.^[4]

실제 증기 모형에서는 구리나 황동이 더 작은 크기의 보일러에서 쉽게 제작할 수 있기 때문에 자주 사용된다. 역사적으로 구리는 화실(특히 증기 기관차)에 자주 사용되었지만, 최근에는 구리의 높은 가격 때문에 저렴한 강철 등이 대신 사용된다.

빅토리아 시대에는 최고 등급의 단철이 리벳으로 조립되어 보일러 제작에 사용되었다. 이 철은 Cleator Moor(영국) 지역과 같은 전문 제철소에서 얻었으며, 고품질의 압연 구조용 강철을 생산하는 것으로 유명했다. 20세기에는 설계 관행이 강철 사용으로 전환되었고, 용접 구조는 더 강력하고 저렴하며 빠르게 제작할 수 있다. 단철 보일러는 현대의 강철 보일러보다 부식이 느리고 국부적인 피팅 및 응력 부식에 덜 취약하여 수명이 더 길다.

주철은 가정용 온수기의 가열 용기에 사용될 수 있다. 이러한 히터는 저압으로 작동하며 비등을 피하려고 한다. 주철의 취성은 고압 증기 보일러에 사용하기에는 실용적이지 않다.

5. 에너지

보일러의 열원은 목재, 석탄, 석유, 천연 가스와 같은 여러 연료의 연소이다. 전기 증기 보일러는 전기 저항 또는 침수 히터형 가열 요소를 사용한다. 핵분열은 직접(BWR) 또는 대부분의 경우 "증기 발생기"(PWR)라고 하는 특수 열교환기에서 증기를 생성하는 열원으로도 사용된다. 열 회수 증기 발생기(HRSG)는 가스 터빈과 같은 다른 공정에서 버려지는 열을 사용한다.^[21]

6. 효율

보일러 효율을 측정하는 방법에는 입출력법(직접법)과 열 손실법(간접법) 두 가지가 있다. 미국 기계 학회(ASME)의 보일러 성능 시험 코드(PTC)인 ASME PTC 4^[5]와 HRSG ASME PTC 4.4 및 EN 12952-15^[6](수관 보일러)에서 이 두 가지 방법을 제시한다. 보일러 효율 시험에서는 직접법이 더 유용하거나 더 흔하게 사용된다.

보일러 효율은 다음과 같이 계산한다.

: 보일러 효율 = 출력 / 입력 = Q × (Hg − Hf) / (q × GCV) × 100%

여기서,

• Q는 증기 유량(kg/h)
• Hg는 포화 증기의 엔탈피(kcal/kg)
• Hf는 급수 엔탈피(kcal/kg)
• q는 연료 사용량(kg/h)
• GCV는 총 발열량(kcal/kg) (예: 석탄 코크스 8200kcal/kg)

• 연료의 원소 분석 (H₂, S₂, S, C, 수분 함량, 회분 함량)
• 배기가스 내 O₂ 또는 CO₂의 백분율
• 출구에서의 배기가스 온도
• °C 단위의 주변 온도 및 공기 습도 (kg/kg)
• 연료의 총 발열량(GCV) (kcal/kg)
• 가연성 연료 내 회분 백분율
• 회분의 GCV (kcal/kg)

7. 구성

보일러는 물에 열을 가해 증기를 발생시키는 장치로, 연료 연소 장치, 노(爐), 물과 증기를 담는 강철 용기 등으로 구성된다. 증기 온도를 높이는 과열기, 재열기, 연소용 공기를 데우는 예열기 등의 부속 장치도 있다.^[21]

보일러에서 가장 중요한 것은 연료 연소로 생긴 열을 최대한 손실 없이 물과 증기에 전달하는 것이다. 이를 위해 연소 형식이나 전열면의 형태 등이 중요하며, 고압 증기를 발생시키므로 재료 강도, 내열성, 안전성 등도 고려해야 한다.^[21]

보일러는 구조에 따라 다양하게 분류된다.

• 냄비 보일러 (헤이콕 보일러): 원시적인 형태로 효율이 낮다.
• 플루 보일러: 화관 보일러의 초기 형태이다.
• 화관 보일러: 증기 기관차에 주로 사용되며, 증기 저장 용량이 크다.
• 수관 보일러: 높은 증기 생산 속도를 제공하며, 고압에 적합하다.
• 플래시 보일러: 특수한 유형의 수관 보일러로, 물을 빠르게 증기로 만든다.
• 수관 화실을 갖춘 화관 보일러: 화실에 열사이펀이라는 수관 조립품이 포함되어 있다.
• 섹션 보일러: 주철 섹션으로 구성되며, "돼지 갈비 보일러"라고도 불린다.

• 연관 보일러: 연소 가스를 연관에 통과시켜 열을 가하는 방식이다. 효율이 좋고 조악한 연료에도 적응 가능하다.
• 로통 보일러: 물 캔 안에 로통(원통형 연소실)을 설치한 것이다. 효율이 낮아 현재는 잘 사용되지 않는다.
• 로통 연관 보일러: 로통과 연관이 함께 있는 형태로, 효율이 좋고 설치 면적이 적어 현재 주류를 이룬다.
• 입형 보일러: 세로형 물 캔 안에 로를 설치한 것이다. 설치 면적이 작아 이동용이나 소규모 공장용으로 사용된다.

7. 1. 냄비 보일러 (헤이콕 보일러)

7. 2. 플루 보일러

7. 3. 화관 보일러

7. 4. 수관 보일러

7. 5. 플래시 보일러

7. 6. 수관 화실을 갖춘 화관 보일러

7. 7. 섹션 보일러

8. 안전

미국 기계 기술자 협회(ASME)와 같은 전문적인 조직에서는 보일러의 안전성을 정의하고 확보하기 위해 표준 및 규정 코드를 개발한다.^[8] ASME 보일러 및 압력 용기 코드는 보일러 및 기타 압력 용기가 안전, 보안 및 설계 표준을 준수하도록 하기 위한 광범위한 규칙과 지침을 제공하는 표준이다.^[8]

역사적으로 보일러는 제대로 이해되지 않은 공학적 원리로 인해 많은 심각한 부상과 재산 피해의 원인이었다. 얇고 부서지기 쉬운 금속 쉘이 파열될 수 있으며, 용접이나 리벳 이음새가 잘못된 경우 열려 가압된 증기가 격렬하게 분출될 수 있다. 물이 증기로 변환될 때 원래 부피의 1,000배 이상으로 팽창하며, 100kph 이상의 속도로 증기 파이프를 따라 이동한다. 따라서 적절한 보일러 급수 처리가 없으면 증기 발생 설비는 스케일 형성 및 부식으로 고통받게 된다. 이는 에너지 비용 증가, 증기 품질 저하, 효율 감소, 플랜트 수명 단축 및 불안정한 작동으로 이어질 수 있으며, 최악의 경우 파국적인 고장과 인명 손실로 이어질 수 있다. 붕괴되거나 이탈된 보일러 튜브는 공기 흡입구와 발사 슈트에서 화상을 입힐 수 있는 뜨거운 증기와 연기를 분사하여 화실에 석탄을 넣는 화부에게 부상을 입힐 수 있다. 공장을 가동하기 위해 수백 마력의 동력을 제공하는 매우 큰 보일러는 잠재적으로 건물 전체를 파괴할 수 있다.^[9]

급수가 손실되어 건조 연소를 허용한 보일러는 극도로 위험할 수 있다. 빈 보일러에 급수를 보내면, 유입되는 소량의 물이 과열된 금속 쉘과 접촉하여 즉시 끓어 안전 증기 밸브로도 제어할 수 없는 격렬한 폭발로 이어진다. 보일러 배수는 보충수 공급보다 큰 누출이 증기 공급 라인에서 발생할 경우에도 발생할 수 있다. ''하트퍼드 루프''는 이러한 현상을 방지하기 위한 방법으로, 하트퍼드 증기 보일러 검사 및 보험 회사(Hartford Steam Boiler Inspection and Insurance Company)에서 1919년에 발명했다.^[10][11]

고온 고압의 기체·액체를 봉입하는 압력 용기이므로, 다음과 같은 각종 보안 장치가 설치된다.

9. 과열 증기 보일러

과열 증기 보일러는 물을 끓여 포화증기를 만든 후, ''과열기''에서 증기를 추가로 가열하여 온도를 높이는 장치이다. 포화증기는 수증기와 함께 증발되지 않은 물방울을 포함하고 있어 기계에 에너지를 전달하는 데는 적합하지 않다. 증기가 이동하면서 온도나 압력이 떨어져 응축이 발생하면, 액체 상태의 물이 기계 내부로 유입되어 터빈 블레이드를 손상시키거나 왕복 증기 기관의 경우 수압 잠금을 일으켜 심각한 기계적 손상을 유발할 수 있다.^[12]

9. 1. 초임계 증기 발생기

10. 부속품

보일러에는 다음과 같은 다양한 부속품이 사용된다.

• 압력 제어기: 보일러의 증기 압력을 제어한다. 일반적으로 2~3개의 압력 제어기가 사용된다. 수동 재설정 압력 제어기는 증기 압력의 상한을 설정하여 안전 장치 역할을 하고, 작동 압력 제어기는 압력을 유지하기 위해 보일러의 점화를 제어한다. 변조식 버너가 장착된 보일러의 경우 화력의 양을 제어하는 변조식 압력 제어기가 있다.
• 안전 밸브: 압력을 완화하고 보일러 폭발을 방지한다.
• 수위 표시기: 보일러 내 유체의 수위를 보여주며, 시창, 수위계 또는 수주라고도 한다.
• 하부 보일러 블로우다운 밸브: 보일러 바닥에 응축된 고체 입자를 제거한다. 이 밸브는 일반적으로 보일러 바닥에 있으며, 보일러의 압력을 사용하여 이러한 입자를 밀어낸다.
• 연속 블로우다운 밸브: 소량의 물이 지속적으로 빠져나가도록 한다. 보일러 내의 물이 용해된 염으로 포화되는 것을 방지하고, 프라이밍 현상을 막는다. 블로우다운은 보일러 수의 화학적 조성을 모니터링하는 데도 사용된다.
• 트라이콕: 탱크의 액체 수위를 수동으로 확인하는 밸브이다.
• 플래시 탱크: 고압 블로우다운된 증기가 안전하게 저압 시스템에서 사용되거나 대기로 배출될 수 있도록 한다. 주변 압력 블로우다운은 배수구로 흐른다.
• 자동 블로우다운/연속 열 회수 시스템: 보일러로 보충수가 흐를 때만 블로우다운되도록 하여 블로우다운에서 보충수로 열을 전달한다. 플래시 탱크는 일반적으로 필요하지 않다.
• 핸드 홀: 튜브 검사 및 설치, 내부 표면 검사를 위해 "헤더"의 구멍에 설치된 강철판이다.
• 증기 드럼 내부 부품: 스크린, 스크러버 및 캔(사이클론 분리기) 등이다.
• 저수위 차단 장치: 플로트 스위치 또는 전극을 통해 물이 특정 지점 이하로 내려가면 버너를 끄거나 연료 공급을 차단하는 안전 장치이다. 보일러가 "건조 연소"(물이 없는 상태에서 연소)되면 파열될 수 있다.
• 표면 블로우다운 라인: 보일러 내부 물 위에 떠오르는 거품 등을 제거한다.
• 순환 펌프: 열의 일부를 배출한 후 물을 보일러로 다시 순환시킨다.
• 급수 체크 밸브 (클래크 밸브): 보일러 급수 라인에 있는 비반전 정지 밸브이다. 보일러 측면 또는 상단에 장착될 수 있다.
• 상부 공급: 물을 보일러 상단으로 공급하는 방식으로, 열 응력으로 인한 보일러 피로를 줄이고 스케일을 감소시킨다.
• 과열기 튜브 또는 번들: 과열 증기를 냉각하도록 설계된 튜브이다.
• 화학 물질 주입 라인: 급수 pH를 제어하기 위해 화학 물질을 추가하는 연결부이다.
• 주 증기 차단 밸브:
• 스팀 트랩
• 주 증기 차단/역지 밸브: 여러 대의 보일러 설치에 사용된다.
• 연료유 시스템: 연료유 히터
• 가스 시스템:
• 석탄 시스템:
• 압력계:
• 급수 펌프:
• 가용전
• 단열 및 래깅;
• 검사관 테스트 압력 게이지 부착:
• 명판:
• 등록판:

10. 1. 연소 부속품

• 연료 저장 탱크, 봄베 등
• 연료 수송관 또는 벨트 컨베이어
• 석탄을 미분탄으로 연소할 경우에 필요한 미분탄기
• 완전 연소를 통해 효율을 향상시키고, 2단 연소, 완만 연소 등을 통해 질소 산화물의 발생을 억제하는 버너
• 중유 재, 석탄재 등을 회수하여 재활용 또는 산업 폐기물로 적절한 처리를 수행하는 재 처리 장치

11. 통풍 (Draught)

보일러는 연료를 산화시키기 위해 공기를 공급해야 한다. 초기 보일러는 연소실 배기구에 연결된 굴뚝의 대류 작용을 통해 이러한 공기 흐름, 즉 '드래프트'를 제공했다. 가열된 연도 가스는 보일러를 둘러싼 주변 공기보다 밀도가 낮기 때문에, 연도 가스는 굴뚝에서 상승하여 연소실로 더 밀도가 높은 신선한 공기를 끌어들인다.

대부분의 현대 보일러는 자연 드래프트가 아닌 기계적 드래프트에 의존한다. 이는 자연 드래프트가 외부 공기 조건, 용광로를 떠나는 연도 가스의 온도 및 굴뚝 높이에 영향을 받기 때문이다. 이러한 모든 요인으로 인해 적절한 드래프트를 얻기가 어렵기 때문에 기계적 드래프트 장비가 훨씬 더 신뢰할 수 있고 경제적이다.

드래프트의 유형은 보일러에서 배기 가스를 끌어내는 '유도 드래프트', 신선한 공기를 보일러로 밀어 넣는 '강제 드래프트', 두 가지 효과를 모두 사용하는 '균형 드래프트'로 나눌 수 있다. 굴뚝을 사용한 자연 드래프트는 유도 드래프트의 한 유형이다. 기계적 드래프트는 유도, 강제 또는 균형을 이룰 수 있다.

기계적 유도 드래프트에는 두 가지 유형이 있다. 첫 번째는 증기 분사를 사용하는 것이다. 연도 가스 흐름 방향으로 향하는 증기 분사는 연도 가스를 굴뚝으로 유도하여 전반적인 드래프트를 증가시키는 더 큰 연도 가스 속도를 허용한다. 이 방법은 키가 큰 굴뚝을 가질 수 없는 증기 기관차에 흔히 사용되었다. 두 번째 방법은 유도 드래프트 팬(ID 팬)을 사용하여 용광로에서 연도 가스를 제거하고 배기 가스를 굴뚝으로 밀어 올리는 것이다. 거의 모든 유도 드래프트 용광로는 약간의 음압으로 작동한다.

기계적 강제 드래프트는 공기를 연소실로 밀어 넣는 팬을 통해 제공된다. 공기는 종종 공기 가열기를 통과한다. 이는 보일러의 전반적인 효율성을 높이기 위해 용광로로 들어가는 공기를 가열한다. 댐퍼는 용광로에 유입되는 공기의 양을 제어하는 데 사용된다. 강제 드래프트 용광로는 일반적으로 양압을 갖는다.

균형 드래프트는 유도 드래프트와 강제 드래프트 모두를 사용하여 얻어진다. 이는 연도 가스가 여러 보일러 통로를 통해 먼 거리를 이동해야 하는 더 큰 보일러에서 더 일반적이다. 유도 드래프트 팬은 강제 드래프트 팬과 함께 작동하여 용광로 압력을 대기압보다 약간 낮게 유지할 수 있다.

12. 종류 및 분류 (일본)

일본에서는 보일러를 매질, 구조 등에 따라 다양하게 분류한다.

매질에 따라서는 온수 보일러와 증기 보일러로 분류된다. 온수 보일러는 온수를, 증기 보일러는 증기를 발생시킨다.

구조에 따라서는 수관 보일러, 환 보일러, 주철 보일러로 나뉜다. 수관 보일러는 열전달부가 수관으로 되어 있으며, 물의 순환 방식에 따라 관류 보일러, 강제 순환 보일러, 자연 순환 보일러로 나뉜다. 환 보일러는 강철로 만들어진 물을 채운 캔을 주체로 한 보일러로, 연관 보일러, 노통 보일러, 노통 연관 보일러, 입형 보일러가 있다. 주철 보일러는 주철의 내식성이 뛰어나 난방 및 급탕용으로 자주 사용되며, 주철 섹셔널 보일러가 대표적이다.^[3][4]

12. 1. 매질에 따른 분류

12. 1. 1. 온수 보일러

12. 1. 2. 증기 보일러

12. 2. 구조에 따른 분류

• '''수관 보일러''': 열전달부가 수관으로 되어 있으며, 물의 순환 방식에 따라 관류 보일러, 강제 순환 보일러, 자연 순환 보일러로 나뉜다.
• '''환 보일러''': 강철로 만들어진 물을 채운 캔을 주체로 한 보일러로, 연관 보일러, 노통 보일러, 노통 연관 보일러, 입형 보일러가 있다.
• '''주철 보일러''': 주철은 강도가 낮고 급격한 가열 및 냉각 시 파손될 수 있지만, 내식성이 뛰어나 난방 및 급탕용으로 자주 사용된다. 주철 섹셔널 보일러가 대표적이다.

12. 2. 1. 수관 보일러

• '''관류 보일러''' : 물을 수관의 한쪽에서 밀어넣어 순환시키지 않고 증기로 변화시키는 보일러. 물과 증기의 비중 차이가 없는 초임계점 보일러나, 급속 기동이 필요한 소형 보일러에 사용된다. 보유 수량이 적기 때문에 기동성이 뛰어나지만, 부하 추종성은 떨어진다. 증기량이나 증기 온도를 안정시키기 위해서는 물이나 증기의 출입과 열의 공급을 균형있게 유지해야 하므로, 고도의 제어 기술이 필요하다. 또한, 순수 급수가 필요하다.
• '''강제 순환 보일러''' : 물을 순환 펌프로 강제적으로 순환시키는 보일러. 운전 압력이 임계압에 가까워지면 물과 증기의 비중 차이가 작아지기 때문에, 필연적으로 강제 순환 보일러가 된다.
• '''자연 순환 보일러''' : 물의 온도에 따른 비중 차이(대류)로 순환시키는 보일러.

12. 2. 2. 환 보일러

• 연관 보일러: 물 캔에 다수 배치한 연관에 연소실의 연소 가스를 통과시켜 열을 가하는 방식이다. 비교적 청소하기 어렵고, 구조가 복잡하지만, 비교적 효율이 좋고, 로의 형상이 자유로우므로, 조악한 연료에도 적응하며, 나무 찌꺼기 소각이나 폐열 회수 보일러로 소수지만 신조되고 있다. 육상용으로는 벽돌 조립의 로를 가진 것이 많지만, 네모난 상자형의 로를 조립한 것도 있다. 증기 기관차의 보일러가 대표적인 예이다.
• 노통 보일러: 물 캔 안에 로통(원통형의 연소실)을 설치한 것이다. 로통이 한 개인 것을 코르니시 보일러라고 하며, 두 개인 것을 랭커셔 보일러라고 한다. 구조가 간단하고 청소하기 쉬워 예전에는 널리 사용되었지만, 그 효율의 나쁨 때문에 지금은 신조되지 않는다. 전열 면적과 효율을 높이기 위해, 대규모의 벽돌 조립을 가진다.
• 노통 연관 보일러: 로통과 연관이 있는 것이다. 원통형 보일러로는 가장 효율이 좋고 설치 면적도 적으며, 현재 주류를 이루는 보일러이다. 옛날에는 증기선용 보일러(스코치 보일러)로 활약했지만, 육상용으로는 통풍 저항이 크고, 구조도 복잡하며 청소도 어려우므로, 급수 처리 장치나 전동 통풍기, 자동 제어 장치, 중유 소각이 일반화된 이후에 보급되었다. 사용 증기 압력은 10kgf/cm2 정도로, 대용량 빌딩에 사용된다.
• 입형 보일러: 세로형의 물 캔 안에 로를 설치한 것이다. 로를 가로지르도록 관을 낸 것, 연관 보일러와 같은 세로 방향의 연관을 가진 것, 가로 방향으로 연관을 가진 코크란 보일러가 있다. 효율이 낮고 청소도 어렵지만, 설치 면적이 작고, 벽돌 조립도 불필요하므로 이동용이나 소규모 공장용으로 보급되었다. 소규모의 온수 난방·급탕용, 선박 보조 기기용을 제외하고, 신조는 드물다.

12. 2. 3. 주철 보일러

• '''주철 섹셔널 보일러''': 섹션별로 분할하여 운반 및 수리가 가능하다. 고압에는 적합하지 않다.

13. 용도

다음은 보일러가 사용되는 용도의 예시이다.^[17]

14. 물의 흐름

수처리 장치로 경도분을 제거하고, 급수 펌프로 압력을 높인다. 수위 검출기로 수위가 조절된다. 특히 관류 보일러는 순도가 높은 물이 필요하다. 급수 예열기(절탄기)로 급수를 예열하고, 주 전열부의 증발기에서 연소 가스와 열교환을 하여 포화 증기를 발생시킨다. 기수 분리기에서 증기와 액체를 분리하여, 증기는 다음 단계로 보내고, 액체는 보일러로 되돌린다. 초임계압 보일러의 경우에는 기수 분리기가 없다. 포화 증기를 과열기에서 추가로 가열하여 과열 증기로 만든다.

15. 공기 및 배기가스의 흐름

보일러에서 공기 및 배기가스는 다음과 같은 과정을 거친다.^[21]

1. 공기 예열기로 연소용 공기를 예열한다.

2. 송풍기(압입 통풍기)로 압력을 높여 연소실로 공급한다.

3. 연소실에서 연료와 혼합하여 연소·발열시킨다.

4. 전열부에서 연소 가스로부터 물로 열을 전달한다.

5. 급수 예열기(절탄기)에서 연소 가스로부터 급수에 열을 전달한다.

6. 공기 예열기에서 연소 가스의 열을 회수하여 연소용 공기를 예열한다.

7. 유인 통풍기로 보일러에서 연소 가스를 흡입한다(보일러 내의 연소 압력을 대기압과 거의 같게 유지하는 평형 통풍의 경우, 압입 통풍기와 함께 설치된다).

8. 배연 처리 장치(전기 집진기·백 필터, 탈질 장치, 탈황 장치 등)에서 그을음, 먼지, 질소 산화물, 황산화물을 제거하고, 유해 물질의 배출 농도를 환경 기준이나 지방 자치 단체 등과의 협정에 적합시킨다.

9. 굴뚝에서 배가스를 배출한다(배가스를 광범위하게 확산시키는 경우에는 높은 굴뚝이 설치된다).

16. 연료 및 재의 흐름

연료는 다음과 같은 과정을 거친다.^[21]

• 연료 저장 탱크・봄베 등
• 연료 수송관 또는 벨트 컨베이어
• 미분탄기: 석탄을 미분탄으로 연소할 경우에 필요
• 버너: 완전 연소를 통해 효율을 향상시키고, 2단 연소・완만 연소 등을 통해 질소 산화물의 발생을 억제
• 재 처리 장치: 중유 재, 석탄재 등을 회수하여 재활용 또는 산업 폐기물로 적절한 처리를 수행

17. 보안 장치

보일러는 고온 고압의 기체나 액체를 담는 압력 용기이므로, 다음과 같은 다양한 보안 장치가 설치된다.

• '''수위 검출기''': 수위가 낮은 상태에서 연소하면 폭발이나 파열될 수 있다. 따라서 기동 시에 반드시 시험하며, 동작 불량에 대비하여 여러 개를 설치한다.
• '''압력 검출기''': 압력이 일정하게 유지되도록 제어한다.
• '''안전 밸브''': 보일러 내부 압력이 사용 압력을 초과하면 증기를 방출한다. 여러 개를 설치한다.
• '''화염 검출기''': 불꽃이 꺼져 미연소 가스가 보일러 내에 차면 폭발할 수 있다. 따라서 불꽃이 꺼지면 연료 공급을 즉시 멈추고 강제 환기를 한다. 관계자가 상주하거나 석탄 연소 등의 경우에는 생략하기도 한다.
• '''폭발문''': 미연소 가스가 폭발했을 때 내부 압력에 의해 열려 인명 피해나 연도 등의 손상을 줄인다.
• '''소방 설비''': 화재 경보기, 가스 누출 경보기, 소화기, 물 분무 소화 장치 등을 설치한다.

18. 일본의 법적 규제

일본에서는 노동 기준법 및 산업 안전 보건법 등에 따라 보일러 취급, 용접, 설치, 검사 등이 규제된다.

• 노동 기준법 제62조 및 연소자 노동 기준 규칙 제8조에 따라 18세 미만은 보일러 취급 및 용접 업무에 종사할 수 없다.
• 노동 기준법 제64조의 3 및 여성 노동 기준 규칙 제2조에 따라 임신 중인 여성은 해당 업무에 종사할 수 없으며, 출산 후 1년 미만인 여성이 업무에 종사하지 않겠다는 의사를 밝힌 경우에도 마찬가지이다.^[18]

18. 1. 일본 법규상의 분류

• 간이 보일러: 노동 안전 위생 시행령 제13조 제25호에 해당하는 보일러이다.
• 소형 보일러: 노동 안전 위생 시행령 제1조 제4호에 해당하는 보일러로, 법령상 "소형 보일러"로 정의되어 있다. 구체적인 기준은 다음과 같다.
• 게이지 압력 0.1MPa 이하에서 사용하는 증기 보일러로, 전열 면적이 1m² 이하이거나, 동체 내경이 300mm 이하이고 길이가 600mm 이하인 것
• 전열 면적이 3.5m² 이하인 증기 보일러로, 대기에 개방된 내경 25mm 이상인 증기관을 장착했거나, 게이지 압력 0.05MPa 이하이고 내경 25mm 이상인 U자형 입관을 증기부에 장착한 것
• 게이지 압력 0.1MPa 이하인 온수 보일러로, 전열 면적이 8m² 이하인 것
• 게이지 압력 0.2MPa 이하인 온수 보일러로, 전열 면적이 2m² 이하인 것
• 게이지 압력 1MPa 이하에서 사용하는 관류 보일러 (관의 내경이 150mm를 초과하는 다관식 제외)로, 전열 면적이 10m² 이하인 것 (기수 분리기의 내경이 300mm 이하이고 내용적이 0.07m³ 이하인 것에 한함)
• 보일러 (대형 보일러): 간이 보일러나 소형 보일러에 해당하지 않는 대형 보일러를 일본 법률에서는 "보일러"라고 부른다.
• 소규모 보일러: 노동 안전 위생 시행령 제20조 제5호에 해당하는 보일러로, 취급 자격 등의 관계상 "소규모 보일러"라고 통칭된다 (법령상의 명칭은 아님). 소형 보일러 및 간이 보일러는 제외된다. 구체적인 기준은 다음과 같다.
• 동체 내경이 750mm 이하이고 길이가 1300mm 이하인 증기 보일러
• 전열 면적이 3m² 이하인 증기 보일러
• 전열 면적이 14m² 이하인 온수 보일러
• 전열 면적이 30m² 이하인 관류 보일러 (기수 분리기의 내경이 400mm 이하이고 내용적이 0.4m³ 이하인 것에 한함)

참조

_[1] 서적 Low Pressure Boilers American Technical Publishers
_[2] 서적 High Pressure Boilers American Technical Publishers
_[3] 서적 ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section I, PG-5.5 American Society of Mechanical Engineers
_[4] 간행물 BS EN 14222: "Stainless steel shell boilers" 2021-02
_[5] 웹사이트 ASME Performance Test Codes https://www.asme.org[...]
_[6] 웹사이트 EN 12952-15 https://www.en-stand[...]
_[7] 웹사이트 Steam Generation in Canneries https://www.fda.gov/[...] 2018-03-25
_[8] 웹사이트 Boiler and Pressure Vessel Inspection According to ASME http://www.tuv.com/e[...]
_[9] 서적 The Locomotive https://books.google[...] Hartford Steam Boiler Inspection and Insurance Co.
_[10] 웹사이트 What you should know about Hartford Loops http://www.massengin[...]
_[11] 웹사이트 The Hartford Loop on Steam Boilers http://inspectapedia[...]
_[12] 서적 Locomotives Virtue and Company Ltd
_[13] 웹사이트 https://www.samson.c[...]
_[14] 웹사이트 電気事業連合会 https://www.fepc.or.[...]
_[15] 웹사이트 ボイラーの燃料 https://www.maedatek[...] 2023-01-11
_[16] 문서 ルイ・フィギエ著『産業の驚異』より
_[17] 웹사이트 https://www.samson.c[...]
_[18] 웹사이트 ボイラー（小型ボイラー）の適用区分 https://www.jbanet.o[...] 日本ボイラ協会 2023-12-24
_[19] 서적 Low Pressure Boilers American Technical Publishers
_[20] 서적 High Pressure Boilers American Technical Publishers
_[21] 문서 보일러, 《글로벌 세계 대백과》