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놀랍군요! 유동층 연소 기술이 왜 전력 생산을 더 저렴하고 효율적으로 만들 수 있을까요?
유동층 연소(FBC)는 고체 연료를 연소시키는 혁신적인 연소 기술입니다. 기본 원리는 연료 입자를 재와 다른 입자 물질(예: 모래, 석회암)로 이루어진 뜨거운 가스 거품 흐름에 현탁시킨 다음, 공기를 분사하여 필요한 산소를 공급하는 것입니다. 이러한 빠르고 긴밀한 기체-고체 혼합은 열과 화학 반응의 빠른 전달을 촉진하여 이 기술을 발전 효율과 비용 측면에서 경쟁력을 갖추게 합니다.
유동층 연소 기술은 다양한 종류의 석탄, 석탄 폐기물, 목질 바이오매스 등 다양한 품질의 저품질 고체 연료를 연소시킬 수 있으며, 값비싼 연료 전처리 공정이 필요하지 않습니다.
FBC의 운영 효율성은 의심할 여지 없이 가장 중요한 판매 포인트입니다. 유동층 구조로 인해 이 기술은 기존 연소 방법보다 작습니다. 동일한 열 전력의 경우, 기존 보일러보다 발자국이 훨씬 작아 비용과 유연성 측면에서 큰 이점이 있습니다. 또한 유동화층은 비교적 낮은 온도(약 750℃)에서 작동하므로 질소산화물(NOx)과 이산화황(SOx) 배출을 줄이는 데 효과적입니다.
연소 과정에서 석회암을 사용하면 이산화황 배출을 효과적으로 줄일 수 있으며, 유동층 시스템은 외부 탈황 장비가 필요 없이 오염 물질 배출을 제어할 수 있습니다.
FBC에서 유동화층의 재, 석회암과 같은 물질은 황산염을 효과적으로 흡착하고 침전시켜 열 변환의 효율을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 연소되는 미리 적신 물질과 연료 입자가 보일러의 수관에 접촉하면 햇빛과 같은 열전달로 인해 전체 발전 효율이 향상됩니다.
더욱이 유동층 연소는 석탄에 국한되지 않고 다른 연료도 연소시킬 수 있어 더욱 유연합니다. 그러나 저온 연소는 질소산화물 배출을 증가시키는 반면, 다환방향족 탄화수소의 배출도 증가시킬 수 있는데, 이는 기술적 주의가 필요한 환경 문제입니다.
유동층 연소 기술의 장점
유동층 기술이 빠르게 성장하는 데에는 두 가지 이유가 있다. 첫째, 연료 선택의 유연성이다. 유동층 기술은 다른 연소 기술에서는 다루기 어려운 연료를 사용할 수 있다. 두 번째로, 유동층 기술은 연소 과정에서 질소산화물 배출을 낮출 수 있고 간단한 방법으로 석회석을 이용해 유황을 제거할 가능성이 있어 환경 성능이 우수합니다.
상업용 유동층 연소 장치는 기존 보일러에 비해 경쟁력 있는 효율성을 자랑하고 비용이 저렴하며, 이산화황과 이산화질소 배출량을 연방 한도 이하로 유지합니다.
또한 유동층 연소 보일러의 경우 내부 파이프 마모에 미치는 영향과 공기 유입구 막힘으로 인한 온도 분포 불균일 등의 결함도 고려해야 합니다. 일부 유동층 시스템은 시동하는 데 최대 48시간이 걸릴 수 있으며, 이는 상업적 용도로 사용하기에 불편할 수 있습니다.
유동화층 기술의 종류
유동화층 시스템은 대기압 시스템(FBC)과 가압 시스템(PFBC)의 두 가지 범주로 나눌 수 있으며, 이는 다시 폼 유동화층(BFB)과 순환 유동화층(CFB)으로 세분됩니다. 모든 유형의 시스템은 연소를 최적화할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
대기 유동층 연소
이 유동화층은 석회암을 사용하여 석탄을 연소할 때 방출되는 유황을 포집합니다. 공기를 주입하면 석탄 혼합물이 부유하고 뜨거운 입자로 흐르게 되어 연소 효율이 향상됩니다.
가압 유동층 연소
이 시스템 계열도 연료를 분산시키기 위해 흡착제와 공기 분사를 사용하지만, 이 시스템은 더 높은 압력에서 작동하여 터빈을 구동하는 고압 공기 흐름을 생성하고, 전반적인 발전 효율을 더욱 향상시킵니다.
고급 가압 유동층
고급 가압 유동화층 시스템에서는 천연가스를 연소 과정에 혼합하여 터빈 입구 온도를 높이고 전반적인 효율을 개선합니다. 이 시스템은 일반적으로 석탄을 연료로 사용하며 에너지 변환 효율이 더 높습니다.
미래의 도전과 전망
유동층 연소 기술은 많은 장점을 보여주었지만, 장비 손실과 환경 배출 문제 등 여전히 몇 가지 기술적 과제에 직면해 있습니다. 세계적인 환경 정책과 에너지 수요에 의해 주도되는 유동층 연소 기술은 추가적인 기술 혁신과 전반적인 효율성의 개선에 주력해야 할 분야로 남아 있습니다. 더 많은 연구가 진행됨에 따라 유동층 기술이 미래에 더욱 지속 가능한 발전 솔루션을 제공할 수 있을까요?
