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유동층 연소 기술의 비밀: 왜 석탄이 더 효율적으로 연소될까?
유동층 연소(FBC) 기술은 뛰어난 연소 효율과 환경 보호 성능으로 인해 점차 에너지 시장에서 주목을 받고 있습니다. 전통적인 연소 기술과 비교하여 유동층 연소는 다양한 규모의 전력 생산에서 우수한 일관성과 안정성을 보여주었습니다.
유동층 연소에서 연료 입자는 화산재와 기타 미립자 물질(예: 모래, 석회석 등)로 구성된 뜨거운 기포층에 부유합니다.
이러한 효율적인 연소가 가능한 이유는 주로 유동층 내부의 빠른 혼합과 기체와 고체 간의 긴밀한 접촉으로 인해 빠른 열 전달과 화학 반응이 이루어지기 때문입니다. 유동층 연소 시스템은 대부분의 석탄, 석탄 폐기물 및 목질 바이오매스를 포함한 다양한 저등급 고체 연료를 효율적으로 소각할 수 있으므로 값비싼 연료 전처리(예: 분쇄)가 필요하지 않습니다.
또한 유동층 연소 장치는 일반적으로 기존 보일러보다 크기가 작기 때문에 비용과 유연성 면에서 상당한 이점을 제공합니다.
석회석을 층 재료로 사용하는 유동층 연소는 이산화황(SOx) 배출을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 석회석은 연소 과정에서 황산염과 결합하여 열교환 효율을 높입니다. 예열된 잔여물이 수도관과 직접 접촉하여 가열되면 열전도 과정을 통해 열이 더욱 집중되어 전체 효율이 더욱 향상됩니다. 동시에 유동층 연소는 더 낮은 온도(약 800°C)에서 작동하기 때문에 생성되는 질소산화물(NOx)의 양도 크게 감소됩니다. 그러나 저온 연소로 인해 PAH 배출이 증가할 수도 있습니다.
유동층 연소의 장점
유동층 연소 기술은 두 가지 주요 이유로 에너지 산업에서 빠르게 성장하고 있습니다. 한편으로는 연료 선택의 자유를 제공하여 다른 기술로는 연소하기 어려운 연료의 사용을 허용할 뿐만 아니라 연소 효율도 향상시킵니다. 반면, 이 기술은 연소 과정에서 질소산화물 배출을 효과적으로 줄일 수 있고, 석회석을 첨가해 황을 간단하게 제거할 수도 있다.
유동층 연소의 개발은 외부 배출 제어 장비에 의존하지 않고 오염물질 배출을 제어해야 하는 필요성에서 비롯됩니다.
유동층 연소 기술의 도입은 석탄의 연소 효율을 높이는 데 도움이 될 뿐만 아니라 환경 보호에도 긍정적인 역할을 합니다. 이는 에너지 플랜트에 대한 솔루션을 제공할 수 있습니다. 오늘날 점점 더 엄격해지는 환경 기준에서 유동층 연소는 미래에 중요한 선택이 될 것입니다.
유동층 연소의 종류
유동층 연소 시스템은 크게 대기 시스템(FBC)과 가압 시스템(PFBC)으로 구분되며, 기포 유동층(BFB)과 순환 유동층(CFB)과 같은 하위 유형도 있습니다. 이러한 시스템은 각각 고유한 특성을 갖고 있으며 다양한 운영 환경에 적합합니다.
대기유동층 연소
대기 유동층에서는 석회석이나 백운석을 사용하여 석탄 연소로 인해 방출되는 황을 포획합니다. 공기 노즐은 연료와 탄탄한 석탄의 혼합물을 부유시켜 유체와 같은 붉은 뜨거운 입자의 흐름을 생성합니다. 이 보일러는 대기압에서 작동합니다.
가압유동층 연소
1세대 PFBC 시스템도 흡착제와 공기 노즐을 사용하여 혼합물을 부유시켰지만 가스 터빈 추진에 중요한 고압 공기 흐름을 생성하기 위해 높은 압력에서 작동했습니다. 이러한 방식으로 유동층에서 생성된 증기는 증기 터빈을 구동하는 데 사용될 수 있어 전체 사이클 효율이 높아집니다.
APFBC와 같은 고급 PFBC 시스템은 가스 터빈의 입구 온도를 더욱 높여 전체 사이클 효율을 높입니다.
이 기술의 추가 개발을 위해 많은 업계 전문가들이 환경 표준과 경제적 이점의 균형을 맞추는 방법에 대한 많은 통찰력을 제공했습니다. 지속적인 과학기술 발전으로 미래의 유동층 연소 기술은 글로벌 에너지 시장에 어떤 영향을 미칠까요?
