우드칩 보일러의 구조와 기능

목재칩 보일러는 연료공급, 화실, 전열부(열교환부), 배기부, 집진부로 구분할 수 있습니다. 연료의 특성상 발열량이 일정하지 않은 연료를 완전 연소시키기 위한 장치와 재를 깨끗하게 청소하기 위한 장치 및 역화 방지 장치 등이 잘 갖추어져야 완성도가 높은 보일러입니다. 

 

독일 등 서유럽은 관련분야에서 오랜 기간 동안 연소기술을 향상시켜 왔습니다. 나무를 연료로 사용하면서도 기름이나 가스 등 화석연료를 사용하는 것 못지 않게 사용자 편의성을 갖추고 있는 것이 특징입니다. 뿐만 아니라 람다센서를 채용하여 연소를 제어하고 있어 배기가스가 깨끗합니다. 유럽의 나무보일러는 유럽연합의 나무에너지 사용 가이드라인 EN303-5를 기준으로 만들어 지는데 우리나라의 경우 펠릿보일러는 2011년 관련 기준이 만들어진 반면 목재칩은 아직 기준이 마련되어 있지 않습니다.

 

연료공급장치

목재칩보일러의 경우 연료를 저장하기 위한 공간이 펠릿보다 큽니다. 100kW급 보일러의 경우 겨울철 3개월간 하루 10시간 가량 보일러를 사용한다고 가정하면 하루에 약 260킬로의 목재칩을 필요로 합니다. 3개월간 23.5톤 분량으로 93입방미터에 해당합니다. 따라서 일정한 양을 저장하기 위해서는 저장고의 크기도 커야 하고 이를 원활하게 전송해 줄 공급장치도 견고해야 합니다.

 

일반적인 연료공급장치로는 회전바닥판스크류를 사용하는데 2개 또는 3개의 회전날을 저장고 바닥판에서 돌려가면서 스크류로 목재칩을 밀어 넣어 주는 장치를 말합니다. 이 방식을 통해 형상이 일정하지 않은 우드칩을 보일러에 필요한 만큼 공급하는 역할을 하게 됩니다. 한대의 연료공급장치로 두 대의 보일러에 연료를 공급할 수도 있습니다.

 

정량분배장치

저장고에서 전송된 우드칩을 보일러에 필요한 만큼 전송해 주는 정량분배장치는 화실의 화염이 거꾸로 역화하는 것을 방지하기 위해 로터리 밸브를 채용하고 있습니다. 나무 보일러를 사용하면서 가장 빈번하게 문제를 일으키는 부위는 연료 전송부위로 알려져 있어 내구성이 우수한 재질을 사용하고 문제 발생시 청소가 간편하도록 제작합니다. 

화실

목재칩이 연소되면 때에 따라서는 1천도 이상의 고온을 내기도 합니다. 또 작은 화실에서 연료를 완전히 태워야 하고 배출가스를 적게 만들기 위해서 업체들마다 화실설계에 공을 들여왔습니다. 화실 내부는 내화벽돌로 단열되거나 세라믹으로 제작하고 중형 보일러에도 계단식 화격자를 사용하여 상이한 연료를 사용해도 일정한 효율을 낼 수 있도록 제작됩니다. 

전열부

화실에서 만들어진 고온의 가스는 보일러 내부에서 가능한 천천히 돌다가 배기가스로 배출되는데 이때 연소가스가 지나는 부분은 보일러를 감싸고 있는 물통으로 열을 전달합니다. 가능한 높은 효율을 내기 위해서는 이 열이 전달되는 면적이 넓어야 하는데 이를 전열면적이라고 합니다. 전열부는 연소가스가 직접 닿는 부위이므로 두꺼운 철판을 사용하고 나무 연료의 특성상 전열부 자동청소장치를 갖추고 있습니다. 전열부 자동청소장치는 연소가스에 실려 운반되다 전열면에 붙어 효율을 떨어뜨리는 먼지 등을 자동으로 청소하는 장치를 말합니다. 

자동집진장치

목재칩은 수종에 따라 5% 까지 재를 함유합니다. 상태가 좋은 목재칩의 재 함량은 1% 내외이고  연소가 완전히 진행되면 미량의 회분이 재로 남게 됩니다. 완전히 연소된 재는 스크류관을 통해 재통에 모아지는데 겨울철에는 2주에 한 번 정도 재통을 청소하는 크기가 적당합니다. 자동으로 모아진 재는 무기물질이므로 농사에 쓰이거나 숲에 뿌릴 수 있으나 전열면 청소장치를 이용해 모아지는 재는 중금속이 포함되어 있을 수 있으므로 매립해야 합니다.

 

사용자 인터페이스

최근 서유럽 나무 보일러는 보일러의 온도와 프로그램 등을 스마트폰에서 조절할 수 있도록 어플리케이션을 제공하고 있습니다.