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석탄 혁명의 역사: 어떻게 하나의 발전소가 미국을 미분탄 시대로 이끌었는가?
미국 에너지 역사에서 석탄의 역할은 과소평가될 수 없습니다. 기술의 발전에 따라 석탄을 연소하는 방식은 큰 변화를 겪었고, 특히 미분탄 기술의 등장으로 석탄을 보다 효율적으로 열에너지로 전환할 수 있게 되었으며, 현대 발전소 운영의 기반을 마련하게 되었습니다. 미분탄 연소 기술의 등장은 석탄 혁명의 시작을 의미하며, 이는 전기 생산 방식을 변화시켰을 뿐만 아니라 미국의 경제와 사회 생산성에도 지대한 영향을 미쳤습니다.
미분탄 기술의 유래
미분탄 보일러는 미분탄(미분탄 또는 석탄회라고도 함)을 연소하여 열을 생산하는 산업용 보일러입니다.
미분탄 기술이 등장하기 전에는 대부분의 보일러에서 그릴 연소 기술을 사용했는데, 이는 보일러 바닥에 있는 움직이는 화격자에 반분쇄된 입자 형태의 연료를 배치하고 화격자에서 위쪽으로 흐르는 공기를 통해 연료를 연소시키는 기술이었습니다. 그러나 이 방법은 효율성과 운용면에서 많은 한계를 갖고 있다. 1918년에 Milwaukee Power and Light Company는 미분탄에 대한 실험을 수행했습니다. 이 탐사는 이후의 미분탄 연소 기술의 토대를 마련했습니다. 이로 인해 미국 최초의 중앙 발전소인 오네이다 스트리트 발전소(Oneida Street Power Plant)가 분쇄 연료를 사용하여 전기를 생산하기 시작했습니다.
미분탄 보일러의 작동원리
미분탄 보일러의 기본 작동 원리는 석탄을 밀가루만큼 미세한 분말로 분쇄하여 보일러 공간을 최대한 활용하여 고체 연료를 연소시키는 것입니다. 이 공정에서는 원료탄을 먼저 공기와 완전히 혼합한 후 고온에서 건조하면서 분쇄합니다. 분쇄된 석탄은 파이프를 통해 버너로 이송되고, 추가로 가열된 공기와 혼합되어 보일러에 주입됩니다.
이러한 작업은 연소 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 잔류 그을음과 재를 줄여 궁극적으로 전기 집진기와 같은 전문 재 제거 시스템에 의해 차단되어 처리됩니다.
오늘날의 미분탄 기술
오늘날의 미분탄 발전소는 아임계 미분탄 발전소, 초임계 미분탄 발전소, 초초임계 미분탄 발전소의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 세 가지의 주요 차이점은 작동하는 온도와 압력입니다. 이러한 매개변수가 증가하면 보일러의 작동 효율도 증가합니다.
또한 다양한 유형의 석탄(인도 석탄, 인도네시아 석탄 등)이 다양한 발열량으로 인해 효율성을 향상시키기 위해 다양한 시설에서 사용됩니다. 이 모든 것은 미분탄 기술이 계속 발전하고 있으며 에너지 생산에서 계속해서 중요한 역할을 하고 있음을 보여줍니다.아임계 발전소의 효율은 약 37%인 반면, 초임계 발전소의 효율은 40%에 달하며, 초초임계 발전소의 효율은 42~45%에 달합니다.
미분탄 기술의 기타 응용
미분탄 기술은 발전소 외에도 증기기관차, 상선 등 다른 분야에도 적용됩니다. 1929년 미국 해운국은 미분탄 보일러를 사용한 머서(Mercer)라는 상선을 평가한 결과, 그 운용 효율이 석유 연료의 95%에 달했다는 결과를 얻었습니다. 미분탄을 연료로 사용하면 운영 효율성이 향상될 뿐만 아니라 석유 연소보다 비용 경쟁력도 높습니다.
향후 전망
환경 보호에 대한 인식이 높아지고 재생 가능 에너지가 증가함에 따라 미분탄 기술은 미래에 새로운 도전에 직면하게 될 것입니다. 그러나 많은 전문가들은 여전히 미분탄 기술의 효율성과 타당성으로 인해 단기적으로는 여전히 전략적으로 중요하다고 믿고 있습니다. 지속가능한 발전을 향한 길에서 이 기술을 어떻게 지속적이고 효과적으로 활용하는가는 앞으로 해결해야 할 시급한 문제가 될 것입니다.
따라서 글로벌 에너지 전환의 맥락에서 우리가 생각해야 할 것은 미분탄 기술이 미래 에너지 수요와 환경 보호 과제에 적응하고 새로운 에너지 정책 하에서 계속 빛을 발할 수 있는지 여부입니다.
