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바이오매스 연소시스템 - 회분의 물리적 및 화학적 성질

전문가 제언: ○ 바이오매스 연소시스템에서 발생하는 회분 다음과 같은 문제들을 일으킬 수 있다. 용융된 회분의 응집, 장치 내에 슬래그가 축적되어 받침쇠에 피해가 발생, 보일러의 열교환기 표면에 회분의 축적, 가스 측의 관 표면 금속에서 발생하는 부식과 침식, 그리고 대기 중으로 배출되는 비산회 등이다. 아울러 이들의 조절과 관리, 회분의 재활용과 폐기처리 등도 중요한 연구과제가 되고 있다.

○ 이 자료는 바이오매스 연료 중에 존재하는 Cl이 연소장치 부식의 결정적 요소라고 보고 있다. 또한 연료 중의 황은 금속의 부식방지에 유리하다고 주장하고 있다. 그러나 바이오매스 연료에는 황 성분이 없거나 매우 적다. 따라서 바이오매스 회분은 석탄 등의 회분보다 부식성이 강하다고 추론할 수 있다. 반대로 물리적 침식과 마모는 원천적으로 석영 등의 매우 단단한 물질을 함유한 석탄에 비해 현저히 적다.

○ 우리나라도 화석연료가 대량 보급되기 시작한 1960년대 이전에는 바이오매스(나무)가 주 연료였다. 바이오매스 회분문제가 본격적으로 대두된 것은 연탄이 가정용 연료가 된 후이다. 가정에서는 이들을 쓰레기의 일부로 매립 처리하였으며 발전소 등 공업적으로 발생한 회분(바이오매스 회분은 아니지만)도 간척지의 매립용으로 사용되었다.

○ 회분의 용도 개발은 1980년대부터 진행되었다. 이 자료의 분석자가 과거에 심사한 과제들 중에는 비산회에 적당한 binder를 첨가하여 경량골재를 만들고 이를 통해 건물의 하중을 줄이려는 연구도 있었다. 그러나 미연소 탄소로 인하여 발현할 수 있는 색이 제한되기 때문에 외장재로 사용할 수 없어 상업화하지 못하였다.

○ 우리나라에서 이 분야의 연구는 한국에너지기술연구원이 1999년에 “2단 동축형 Cyclone 연소기를 이용한 저공해 미분탄 연소특성 연구”, 수원대학교가 “Bench Scale급 기류층 석탄가스화기에서 회분의 용융 특성”에서 회분의 용융 메커니즘을 규명하고 슬래그 석탄회분의 이용을 검토한 바 있다. 또한 2004년에 포스코가 “직접용융자원화 시스템의 슬래그 재활용 방안”을 발표한 바 있다.

저자: Nunes, L.J.R., Matias, J.C.O., Catalao, J.P.S.
자료유형: 니즈학술정보