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바이오매스 연소에서 알칼리 황산염 연무의 형성

전문가 제언: ○ 바이오매스가 연소할 때 연료 중의 재 성분 가운데 일부분은 바닥재 (bottom ash)로 남고, 나머지는 연소가스의 흐름에 따라 비산 재(fly ash)가 된다. 이런 비산재의 미립자 형성은 연소로 내부와 관련기기에서 부식과 파울링(fouling)을 일으켜 보일러와 운전에 악영향을 준다.

○ 특히 초본류의 바이오매스, 곡물의 짚의 성분에는 염소와 유황이 많아서 재 성분 속에는 이들의 알칼리 화합물의 입자가 크게 증가하여 문제가 되고 있다.

○ 연료 중의 염소는 가스 상태에서 재를 형성하는 요소를 해리시키는 데 중요한 역할을 하며, 바이오매스 연소에서 알칼리금속 염소화합물은 증발압력이 높으며, 배기가스의 낮은 온도에서 응축된다.

○ 한편, 연료 중의 유황은 황화반응으로 알칼리금속 염소화합물과 수산화물을 만든다. 이러한 반응은 아황산가스와 고체 또는 액상의 염 사이에 이질적으로 나타나기도 하고, 기체 상태에서 동질적으로 나타나기도 한다.

○ 이 글에서는 바이오매스의 알칼리성분 가운데 칼륨에 의한 황산염 생성을 밝히고 알칼리 황산염의 입자가 핵으로 작용해서 연속적인 산화를 촉진하고 이러한 메커니즘이 계속 연무를 생성해서 노 내에서 파울링의 문제를 야기하는 데 일조하고 있음을 밝히고 있다.

○ 바이오매스의 성분 가운데 알칼리금속 화합물의 생성 메커니즘을 밝히는 것은, 연소로 내에서 슬래그 그리고 재에 의한 부식 등 문제를 해결하기 위하여 화학첨가제 등을 함께 투입해서 융점을 높여주는 등으로 해결의 실마리를 제공할 수 있다고 본다. 특정 바이오매스에서 특정 알칼리 성분에 대한 연소반응의 연구가 계속된다면 바이오매스의 연소 활용에 큰 도움이 될 것이다.

저자: Lusi Hindiyarti, Flemming Frandsen, Hans Livbjerg, Peter Glarborg, Paul Marshall
자료유형: 학술정보