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저품위 초고수분 대응 미분탄 분쇄기와 버너의 개발

전문가 제언: ○ 에너지원 활용의 다변화 차원에서 석탄이 재조명되고 있다. 석탄은 전 세계적으로 볼 때 매장량이 풍부하고 매장 지역이 편재되지 않기 때문이며, 석탄 연소 보일러에 의한 발전설비는 앞으로 현재보다 더욱 증가할 것으로 예측된다. 그런데 석탄 종류별 가채 매장량은 전체 석탄 자원의 약 50%가 갈탄과 아역청탄 등과 같은 저품위 탄이며, 이는 발열량이 적고 중량의 약 절반이 수분인 특징이 있다.

○ 발전 플랜트에 활용하는 저품위 탄의 연소 설비에서 화격자나 스토커는 특수한 경우(유동층 연소 등) 외에는 이용되지 않고, 석탄을 미분화하여 표면적을 가능한 한 넓힌 후 미분탄 버너(pulverized coal burner)를 이용한다. 미분탄 연소 방식은 200메시(mesh) 이하의 입도까지 미분화시킨 석탄을 공기와 함께 미분탄 버너를 통하여 보일러의 연소실 내로 분사시켜 연소하는 방식으로 다량의 석탄 연소와 신속한 자동제어가 이뤄지는 장점이 있다.

○ 우리나라에서 생산되는 석탄인 무연탄도 발열량이 적어 본고에서 소개한 고수분 탄과 같이 저품위 탄으로 분류되지만, 이를 미분화하여 연소하는 방법과 과정은 크게 다르다. 무연탄 용도의 밀은 대부분 수평형(가로형)의 대형 회전 원통 구조를 이루고 있으며, 원통 내부에는 다수의 강구(steel ball)를 넣고 이들이 무연탄과 섞여 함께 회전하면서 석탄의 미분화 작업이 이뤄진다.

○ 한편 고수분 탄 용도의 밀은 대부분 수직형(세로형)의 대형 고정 원통 구조를 이루고 있으며, 원통 내부에는 석탄 공급기(대부분 screw feeder), 미분화 작업을 시행하는 회전 테이블과 회전 롤러, 로터와 석탄(미분화 과정) 건조 설비 등을 통하여 고수분 탄의 미분화가 이뤄진다. 우리나라에서도 한전 전력연구원에서 장래의 발전용 석탄 확보 차원에서 고수분 탄 용 밀과 버너에 대한 연구가 유동층 연소방식과 석탄가스화 복합발전방식과 함께 진행 중이다. 본고에서 소개한 저품위 초고수분 대응 미분탄 분쇄기와 버너는 에너지원의 다변화의 관점에서 참고할 가치가 있다.

저자: Ryuhei Takashima, et al.
자료유형: 니즈학술정보