연구원들은 석탄 배출에 대한 두 가지 연소 기술의 결합 효과를 조사합니다.

Jan 14, 2024

2023년 3월 16일

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교정하다

부산대학교

석탄화력발전소는 전 세계의 발전 수요를 충족시키기 위해 오랫동안 운영되어 왔습니다. 말할 필요도 없이, 이 분야에서 해결해야 할 환경 및 인간 건강 문제가 있습니다. 재생에너지 자원으로 전환하려는 노력이 진행 중이지만, 석탄화력발전소는 아직까지 쓸모가 없어지지 않을 수도 있습니다.

이러한 배경에서, 석탄 연소 보일러의 효율성을 향상시키면서 환경, 즉 온실가스 배출, 산성비, 광화학 스모그 발생 및 인간 건강에 대한 유해한 영향을 완화할 수 있는 방법을 탐구하는 것이 적절합니다.

이를 위해 에어스테이징(air stage), 스월플로우(swirl flow) 등 다양한 연소방식이 제안됐다. 그러나 연소 성능을 극대화하면서 오염 물질 배출을 완화하는 이러한 기술의 효능은 아직 불분명합니다. 이제 부산대학교 최경민 교수가 이끄는 국제 연구팀이 에너지 저널에 게재한 최근 연구에서 한국은 연소 성능을 개선하고 오염을 줄이는 데 있어 소용돌이 흐름과 공기 스테이징을 결합하는 효과를 분석했습니다.

"와류 흐름을 수반하는 배기관 와류(ETV) 구조는 화염 안정성과 연소 성능을 향상시키지만, NOx 배출이 많이 발생하는 단점이 있습니다. 이에 비해 에어 스테이징 기술은 1차 연소부에 연료가 풍부한 환경을 조성합니다. 이는 NOx 감소에 긍정적인 영향을 주지만 연소 성능에는 부정적인 영향을 미친다”고 최 교수는 설명한다. 따라서 이 두 기술을 적절하게 결합해 실생활에 적용하면 대기오염물질 배출을 줄이고 연소성능을 향상시키는 시너지 효과를 기대할 수 있다”고 말했다.

따라서 팀은 16kWth 개조된 하향 연소 미분탄 보일러 내에서 다양한 소용돌이 구성과 공기 단계의 결합 효과를 연구하기 위해 시뮬레이션과 실험을 모두 사용했습니다. 석탄 보일러는 스월 버너, 보일러, 배기관의 세 부분으로 구성되었습니다.

단계적 연소의 경우, 단계적 공기를 양면으로 나누어 보일러에 접선 방향으로 분사했습니다. 예열과 화염안정화를 위해 액화석유가스(LPG)를 사용하였다. 단계적 공기 및 LPG 유량을 조절하였고, 각 설정에 대해 열전대를 사용하여 온도를 측정했습니다. 또한 다중 가스 분석기를 사용하여 기상 종의 양을 측정했습니다.

두 가지 소용돌이 구성, 즉 공동 소용돌이 화염과 역 소용돌이 화염을 사용한 공기 단계를 평가하여 오염 물질 배출 감소 측면에서 어느 것이 더 유리한지 이해했습니다. 공기와 연료가 같은 의미로 순환되는 공동선회버너의 경우 내부순환존 형성과 ETV로 인해 석탄입자가 고르게 분포되는 것이 석탄화력발전소 설계 최적화에 중요한 두 가지 특징이다. 보일러.