기관차 보일러란? - 부품, 작업 및 용도

기관차 보일러란?

기관차 보일러는 수평 드럼 축, 다중 관, 자연 순환, 인공 통풍, 강제 순환, 이동식, 중압, 내부 연소로가 있는 고체 연료 연소 fire tube 보일러입니다. 그것은 철도 기관차 엔진과 선박에 사용됩니다. 이동식 보일러로 증기 발생률이 높습니다.

기관차 보일러에는 세 가지 주요 구성 요소가 있습니다. 이중벽 화실; 많은 수의 작은 연도관을 포함하는 수평의 원통형 "보일러 배럴"; 배기 가스를 위한 굴뚝이 있는 연기 상자.

보일러 배럴에는 과열기 요소가 있는 경우 이를 운반하기 위한 더 큰 연도관이 있습니다. 강제 통풍은 배기된 증기를 연기 상자의 송풍관을 통해 배기 장치로 다시 주입하여 기관차 보일러에 제공됩니다.

기관차 형 보일러는 견인 엔진, 증기 롤러, 휴대용 엔진 및 기타 증기 도로 차량에도 사용됩니다. 보일러의 고유한 강도는 보일러가 차량의 기초로 사용됨을 의미합니다. 바퀴를 포함한 다른 모든 구성 요소는 보일러에 부착된 브래킷에 장착됩니다.

이러한 유형의 보일러에 설계된 과열기는 드물고 일반적으로 철도 기관차 유형보다 훨씬 작고 단순합니다.

기관차형 보일러는 증기 동력 트럭의 선두주자인 오버타입 증기 왜건의 특징이기도 하다. 그러나 이 경우 차량의 하중을 지지하는 섀시는 무거운 거더 프레임으로 구성되며 여기에 보일러가 부착됩니다.

 

기관차 보일러 부품

 

Grate
다른 수평 보일러와 마찬가지로 기관차 보일러에는 연소에 사용되는 연료가 들어 있는 화격자가 있습니다.

Fire Hole
이 구멍은 연소 구멍을 통해 로에 점화될 고체 연료를 받는 이 보일러의 후단에 있습니다.

보일러 튜브(Boiler Tubes)
이 튜브는 뜨거운 연도 가스를 받아 결과적으로 열을 주변 물로 전달할 수 있습니다.

Fire Box
연료는 기관차 보일러의 화실에서 연소됩니다.

Smoke Box
연소된 연료가 Fire tube를 통과할 때 이 상자는 이 연소된 연료의 연기를 모으고 굴뚝을 통해 연기를 환경으로 전달합니다.

굴뚝(Chimney)
굴뚝은 연기 상자에서 가스와 연기를 받아 환경으로 버립니다.

과열기(Superheater)
이 장치는 증기가 증기 기관의 실린더에 들어가기 전에 증기를 과열시키는 역할을 합니다.

내화 벽돌 아치(Fire Brick Arch)
이 아치는 먼지, 재 및 연소된 연료 입자가 Fire tube로 들어가는 것을 막기 위해 화격자 위에 배치됩니다.

스팀 파이프(Steam Pipe)
이름에서 알 수 있듯이 증기가 이 파이프를 통과합니다. 이 보일러에는 두 개의 증기 파이프가 있습니다. 하나는 돔과 주 증기 파이프인 과열기 헤더 사이에 있고 다른 하나는 증기 엔진을 과열기 출구 끝단에 연결하는 데 사용됩니다.

Blast Pipe
이 파이프는 증기 기관 위에 위치하며 배기 증기를 받습니다. 인공 통풍구를 만들어 연기를 굴뚝을 통해 외부 대기로 전달합니다. 또한 뜨거운 연도 가스를 흡입하여 보일러의 Fire tube를 통해 앞으로 이동시킵니다.

Dome
이 보일러 부분은 증기 파이프를 통해 생성되는 증기를 조절합니다.

레귤레이터 밸브(Regulator Valve)
이 장치는 메인 스팀 파이프를 통해 스팀을 조절하는 데 사용됩니다.

과열기 요소 파이프(Superheater Element Pipes)
증기는 이 파이프를 통해 흐르고 과열됩니다.

과열기(Superheater )
증기 파이프를 통해 흐르는 증기는 과열기 요소 파이프를 통해 흐를 수 있도록 과열기 헤더를 통과해야 합니다.

안전 밸브(Safety Valve)
보일러의 압력이 증가하여 사전 정의된 수준을 초과하면 안전 밸브가 증기를 분사하여 기관차 보일러의 시침을 방지합니다.

압력계(Pressure Gauge)
안전 밸브에 도움이 되는 보일러 압력을 표시합니다.

수위 표시기(Water Level Indicator)

이 기기는 보일러가 수위를 파악하고 원하는 수준으로 물을 유지하기 위해 필요한 절차를 수행할 수 있도록 합니다.

아쉬판(Ashpan)
화격자 밑에 있는 재를 모으는 쟁반입니다.

맨홀(Man Hole)
이 장치는 전문가가 보일러에 들어가서 시스템의 내부 부품을 수리 또는 유지하도록 설계되었습니다.

 

기관차 보일러의 작동 원리

기관차 보일러에서는 먼저 고체 연료(석탄)를 화격자에 넣고 화구에서 점화합니다. 연료 연소가 시작되고 뜨거운 배기 가스가 생성됩니다. 긴 튜브(소화 튜브)에 들어가기 전에 뜨거운 배기 가스가 일정한 경로로 흐르도록 하는 내화 벽돌 아치가 제공됩니다. 또한 연소된 고체 연료 입자가 Fire tube로 들어가는 것을 방지합니다.

뜨거운 배기 가스는 긴 Fire tube를 통과하여 주변의 물을 가열합니다. 가열로 인해 물은 포화 증기로 변환되어 상단에 모입니다. 돔의 포화 증기는 레귤레이터 밸브의 도움으로 증기 파이프로 들어갑니다.

증기는 주 증기 파이프를 따라 이동하여 과열기 헤더에 도달합니다. 헤더에서 증기는 과열기 요소 파이프로 들어갑니다.

여기에서 과열된 다음 과열된 증기가 연기 상자의 증기 파이프로 들어갑니다. 과열기의 증기는 피스톤이 들어 있는 실린더로 이동합니다. 과열된 증기는 피스톤을 실린더 내에서 움직이게 했습니다.

피스톤이 증기 기관의 바퀴에 연결되고 바퀴가 회전하기 시작합니다. 실린더의 배기 증기는 블래스트 파이프로 들어갑니다.

연소된 가스와 연기는 Fire tube를 통과한 후 훈제통으로 들어갑니다. 블래스트 파이프에서 나오는 배기 증기는 굴뚝을 통해 보일러에서 연기를 밀어냅니다.

여기서 연기는 자체적으로 보일러에서 빠져나갈 수 없기 때문에 증기 기관에서 나오는 배기 증기에 의해 인공 통풍이 생성됩니다. 생성된 이 인공 통풍은 연기를 연기 상자 밖으로 밀어내고 뜨거운 배기 가스를 흡입합니다.

 

기관차 보일러의 장점

▷ 55~70kg/sec의 높은 증발률을 보입니다.
▷ 벽돌 경계 및 외부 단열재가 없어 전체 비용을 절감합니다.
▷ 한 곳에서 다른 곳으로 이동할 수 있습니다.
▷ 쉬운 조작.

 

기관차 보일러의 단점

▷ 과열 문제로 고부하에는 적합하지 않습니다.
▷ 최대 증기 압력은 20bar로 제한됩니다.
▷ 효율성을 감소시키는 조인트에서 누출이 발생합니다.
▷ 스케일 및 부식이 발생합니다.

 

기관차 보일러의 응용

▷ 기관차 보일러는 주로 철도에서 기차 엔진을 구동하는 데 사용됩니다. 이 증기 기관의 효율성은 매우 낮고 제한적이므로 더 이상 철도에서 사용되지 않습니다.
▷ 선박, 견인 엔진, 증기 롤러 등에 사용됩니다.