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유동층연소로에서 목재연소의 탈휘발화모델링

전문가 제언: ○ 연소는 물리화학적 반응이 복합적으로 작용하고 여기에 시간과 공간변수 등이 있어서 신뢰성 있는 해석모델의 정립이 쉽지 않다. 특히 바이오매스의 연소는 화석연료와 달리 연료의 형상과 성분이 비 균질이어서 고려해야 할 사항이 많다.

○ 대체로 연소모델의 초기에는 복사열전달에 의한 화염전파를 가정했으나, 지금은 탈휘발 및 가스화, char의 산화모델이 많아지고 이에 따라 기존의 1차원모델에서 2차원모델로 실험치에 근접하는 성과를 얻고 있다.

○ 바이오매스의 연소는 수분의 건조, 가연성분의 탈휘발화와 연소, 고정탄소인 char의 표면연소로 진행된다. 여기에 확산과 화학반응, 난류의 유동장등 도 해석에 반영한다.

○ 바이오매스의 연소에 가장 적합한 유동층 연소로에서 가열속도가 낮을 때는 열분해 전에 수분이 완벽하게 증발하고, 가열속도가 높을 때는 수분증발과 열분해가 입자의 반경을 따라서 동시에 일어나므로, 탈휘발화의 시간은 연료입자의 직경 및 형상요인과는 함수관계에 있다.

○ 이 글은 유동층 연소장치에서 바이오매스의 주 연소과정인 탈휘발화의 시간과 char의 수율을 모델링을 통해서 정립가능함을 보여주고 있다. 특히 이차원모델의 적용으로 실제 실험값에 근접하는 결과를 얻고 있으며, 유동층 내에서 일정한 열전달률에 도달하면 탈휘발화의 시간과 char의 수율이 일정해지고 있어서 대략 850℃에서 운전이 안정단계에 있음도 보이고 있다.

○ 바이오매스의 직경과 형상, 성분의 다양함에 정교하게 적용할 수 있는 이차원모델링의 개발로, 각 바이오매스의 특성에 맞는 연소장치의 개발에 촉진제가 될 수 있을 것으로 보이며, 또한 바이오매스와 기존화석연료와의 혼소의 해석에도 유용한 도구가 될 것이다.

저자: M. Sreekanth, D. Ruben Sudhakar, B.V.S.S.S. Prasad, Ajit Kumar Kolar, B. Leckner
자료유형: 학술정보