보일러효율 – MyEngNote

보일러 효율 계산기 & 시뮬레이터

연소 제어 변수 설정

사용 연료 종류

연소용 급기 온도 (T_air) Min: 0°C / Max: 50°C

°C

연도 배기가스 온도 (T_gas) Min: 100°C / Max: 300°C

°C

배기 가스 산소(O₂) 잔존량 Min: 1.5% / Max: 10.0%

보일러 작동 부하율 (Boiler Load) Min: 30% / Max: 100%

보일러 에너지 진단 프리셋

실시간 2D 연소 화로 & 에너지 수지(Sankey) 분석도

BOILER THERMAL EFFICIENCY 88.50 % (11.50 % LOSS) ASME PTC 4.1 열손실법 순수 효율

배기 가스 열손실 (L_dfg)

5.20 %

수분 및 H2 연소 잠열 손실 (L_m)

4.50 %

노벽 방산/대류 열손실 (L_rad)

1.00 %

불완전 연소 및 미연소분 손실 (L_unb)

0.80 %

간접 손실법 보일러 효율 계산 식

η = 100 – [L_dfg + L_mois + L_rad + L_unb]

간편 사용 설명서

연료 및 부하율 선택: LNG, 중유, 석탄 중 연소할 연료와 보일러의 작동 부하율(%)을 선택합니다.
연소 경계 인자 조절: 흡입 급기 온도(T_air)와 연도 가스 배기 온도(T_gas)를 슬라이더로 조절합니다.
배기가스 산소(O₂) 농도 조절: 과잉 공기율을 지배하는 배기가스 내 산소 잔존량을 제어합니다.
열손실 분석 및 운전 조건 최적화: 우측 모니터의 손실 분석 바 차트를 모니터링하여 배기가스 손실과 미연 탄소 손실을 최소화하는 최적 효율 운전점을 도출합니다.

ASME PTC 4.1 간접 열손실법 계산 이론 해설 보기 ▼

1. 보일러 열효율 측정법: 직접법 vs 간접법(열손실법)

보일러의 열효율은 투입된 에너지와 유효하게 얻은 증기 에너지의 비율로 정의됩니다. 이를 계산하는 규격화된 방법에는 ASME PTC 4.1에 의거한 **직접법(Input-Output Method)**과 **간접법(Heat Loss Method)** 두 가지가 있습니다.

직접법: 생산된 증기의 흡수 열량을 급탕 유량과 연료 연소량으로 직접 나누는 방법입니다 (η = Q_steam / Q_fuel). 측정이 간편하나 계측 오차에 취약하고 손실 원인을 정밀 진단할 수 없습니다.
간접법 (열손실법): 연료 에너지를 100%로 두고, 작동 중 발생하는 모든 개별 열손실 항목들을 합산하여 100에서 차감하는 방식입니다 (η = 100 - ΣLosses). 오차율이 매우 낮고 단열 파손이나 과잉 산소 운전 등 효율 저하의 기계적 원인을 직접 추적할 수 있어 산업용 대형 보일러에서 표준으로 채택됩니다.

2. ASME 표준 주요 열손실(Heat Loss) 계산 메커니즘

시뮬레이터에서 연산하는 주요 열손실 4대 항목의 수학적 물리적 배경은 다음과 같습니다.

① 배기 건조 가스 손실 (Dry Flue Gas Loss, L_dfg): 배기가스 속의 수증기를 제외한 건조 가스가 굴뚝으로 빠져나가며 버려지는 열량입니다. 연도 가스 온도(T_gas)가 높거나 과잉 공기(O₂ 농도)가 많을수록 열 손실이 정비례하여 상승합니다.

L_dfg = K × (T_gas - T_air) / (21 - O₂) [%]

② 수분 및 수소 연소 손실 (Moisture & H₂ Loss, L_mois): 연료 내 함유된 수분과 연료 내 수소 성분이 연소하여 생성된 H₂O가 증발 잠열을 가지고 증기로 날아가 발생하는 손실입니다. 수소 비율이 높은 LNG 연료에서 특히 크게 작용합니다.

③ 방산 및 대류 손실 (Radiation Loss, L_rad): 보일러 드럼 및 노 벽면 케이싱 외벽을 통해 외부 대기로 빼앗기는 열손실입니다. 부하율(Load Factor)이 낮아질수록(단위 생산량 대비 벽면 면적 비율 증가) 대수적으로 급격히 증가합니다.

L_rad = C_rad / (Load_Factor / 100) [%]

④ 미연소 손실 (Unburned combustibles Loss, L_unb): 불완전 연소로 인해 그을음이나 CO 가스가 발생하여 방출되는 손실입니다. 과잉 산소(O₂) 공급이 극도로 차단되는 질식 연소 구역에서 기하급수적으로 폭증합니다.

3. 보일러 효율 향상을 위한 최적 연소 제어법

보일러 운전원은 배기가스 온도와 산소 농도를 상시 감시해야 합니다. 배기 온도를 너무 내리면 배기가스 속 산성 성분이 응축되어 노점 부식(Cold-end Corrosion)을 유발하므로 대개 130~160°C 유지가 적절합니다. 또한 산소를 3~4% 선으로 낮게 운전하는 것이 과잉 급기로 인한 열 풍선을 막는 친환경 스마트 운전 기법입니다.

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