[논문]국내 화력발전소 플라이애시 품질현황 및 전망

유성원

doi:10.14190/mrcr.2013.8.2.008

국내 화력발전소 플라이애시 품질현황 및 전망
The Present State and Prospect of Fly Ash Quality of Domestic Thermal Power Plant 원문보기

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문제 정의

건설 분야는 CO₂ 다배출 산업(전 산업의 38%에 해당)으로 이와 관련된 분야에 집중적이고 지속적인 기술투자가 절실한 실정이다. 따라서 본 소고에서는 이러한 국내 플라이애시에 대한 발생, 품질 현황 및 품질관리 전망 등을 기술하였다.

대상 데이터

국내의 석탄회의 발생 현황을 조사하기 위하여 대상 화력 발전소를 4개소 선정하여 2009년 9월 1일에서 2013년 4월 30일까지 각 발전소별 석탄회의 품질 Data를 입수하여 분석하였다.(표 2)

이론/모형

4) 국내의 Fly ash의 품질성능기준의 경우, 단일 품질성능기준(KS L 5405) 채택. 즉 단 일 기준을 적용 시, 이 기준에 벗어난 플라이애시는 콘크리트 혼화재로 사용하는데 제한을 받게 되어 여러 상태의 플라이애시 활용에 장애 발생.

성능/효과

1) 국내 플라이애시는 미연탄소의 함량이 2 ~ 10% 정도로 변동이 심하여 품질관리가 어려움.
2) 미연탄소 함량이 높은 플라이애시를 콘크리트 혼화재로 사용할 경우, 특히 유동성의 저하와 단위수량의 증가를 가져와 일정하고 한국산업규격에 맞는 플라이애시를 제조하기 위한 처리시설 및 저장시설이 필수적임.
3) 플라이애시의 현황에 대한 구체적인 시도는 강민호등이 보령 및 삼천포에서 정제되어 유통되는 20여개의 플라이애시의 물리화학적 품질 특성을 조사하였는데 그 결 과, 강열감량과 단위수량비를 제외하고는 플라이애시의 한국 산업규격(KS L 5405)을 만족하고 있으나, 강열감량과 단위수량비 항목에서 기준치를 초과하는 경우가 다수 발생.
국내의 석탄회의 품질 현황을 조사하고 분석한 결과,화력발전사는 석탄회의 원료인 혼탄과 정제회에 대한 품질관리 상태는 매우 우수한 것으로 나타났으나, 저회 및 잔사회 등은 매립용으로 판단하여 전혀 품질관리가 이루어지지 않고 있으며, 비회에 대해서는 미연탄소분만 관리하고 있는 실정으로 나타났다. 이러한 현상은 국내의 플라이애시의 품질성능기준이 단일 품질성능기준을(KS L 5405) 채택하고 있기 때문인 것으로 판단된다.
비회 및 저회의 경우, 매일 시료를 채취하여 미연탄소분의 품질 검사만을 실시하고 있는 것으로 조사되고 있다. 또한 정제회의 경우, 매일 생산되는 정제회에 대한 SiO₂, 입도, 활성도지수, 강열감량, 플로우비 및 비중에대한 품질 Data를 보유하고 있는 반면에 잔사회에 대한 품질 Data는 전혀 존재하지 않는 것으로 나타났다.
비회 및 저회의 경우, 매일 시료를 채취하여 미연탄소분의 품질 검사만을 실시하 고 있는 것으로 조사되고 있다. 또한 정제회의 경우, 앞의 남동화력 발전사와는 달리 정제회 및 잔사회에 대한 품질 Data는 거의 존재하지 않는 것으로 나타났다.
비회 및 저회의 경우, 매일 시료를 채취하여 미연탄소분의 품질 검사만을 실시하 고 있는 것으로 조사되고 있다. 또한 정제회의 경우, 앞의 남동화력 발전사와는 달리 정제회 및 잔사회에 대한 품질 Data는 거의 존재하지 않는 것으로 나타났다.
삼천포 화력 발전소의 경우, 석탄회의 원료인 혼탄의 품질관리는 거의 모든 항목의 분석상태가 양호하며 별도의 분석이 필요 없을 정도로 관리가 잘 되고 있는 것으로 나타났다.
여수 화력 발전소의 경우, 석탄회의 원료인 혼탄의 품질관리는 거의 모든 항목의 분석상태가 양호하며 별도의 분석 필요 없을 정도로 관리가 잘 되고 있는 것으로 나타났다. 한편 최근 보일러를 유동층 보일러로 개조하여 본격 가동을 시작한 이유로 비회만 발생되며, 발생된 비회에 대한 품질 Data가 거의 없는 것으로 조사되었다.
조사 기간 중의 비회 및 저회의 품질 Data를 분석하여 보면, 발열량을 일정하게 맞추는 방식으로 여러 탄종을 혼합하여 사용하므로 탄종별 품질 차이는 없은 것으로 나 타났으며, 또한 발열량을 일정하게 맞추는 방식이며, 보 일러 내의 온도를 일정하게 관리하므로 계절별 품질 차이 는 없는 것으로 나타났다.(그림 3) 다만, 설비에 따른 차 이는 애시 형태별로 차이가 있는 것으로 나타났다.
조사 기간 중의 비회 및 저회의 품질 Data를 분석하여 보면, 발열량을 일정하게 맞추는 방식으로 여러 탄종을 혼합하여 사용하므로 탄종별 품질 차이는 없은 것으로 나 타났으며, 또한 발열량을 일정하게 맞추는 방식이며, 보 일러 내의 온도를 일정하게 관리하므로 계절별 품질 차이 는 없는 것으로 나타났다.(그림 3) 다만, 설비에 따른 차 이는 애시 형태별로 차이가 있는 것으로 나타났다.
다만, 설비에 따른 차이 및 애시 형태별로 차이가 있는 것으로 나타났다. 즉, 비회의 경우 설비영향이 없는 것으로 나타났으나, 저회의 경우 1, 2호기와 3, 4호기의 차이가 크게나타났다.
(그림 5) 다만, 설비에 따른 차이 및 애시 형태별로 차이가 있는 것으로 나타났다. 즉, 비회의 경우, 설비 영향이 없는 것으로 나타났으나, 저회의 경우 에는 1 ~ 6호기와 7, 8호기의 차이가 크게 나타났다.
하동 화력 발전소의 경우, 석탄회의 원료인 혼탄의 품질관리는 거의 모든 항목의 분석상태가 양호하며 별도의 분석 필요 없을 정도로 관리가 잘 되고 있는 것으로 나 타났다.
한편, 정제회의 품질 Data 분석결과, SiO₂, 수분, 분말도, 활성도지수, 밀도 및 플로우비 등은 대부분 현행 KS규격을 모두 만족하는 것으로 나타났다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

플라이애시란 무엇인가?

플라이애시(Fly Ash)는 화력발전소에서 석탄을 미분기로 분쇄하여 보일러 내로 주 입 후 약 1,500℃ 온도 범위에서 연소하여 회수된 미분말의 석탄회를 말한다. 국내의

2009년 기준 연간 국내 석탄회의 발생량은 얼마인가?

835만톤으로 전력수요의 증가 및 저렴한 석탄가로 발전설비과 증대할 것으로 예상되

국내 플라이애시의 발생 현황의 문제점은?

1) 국내 플라이애시는 미연탄소의 함량이 2 ~ 10% 정도로 변동이 심하여 품질관리가 어려움. 2) 미연탄소 함량이 높은 플라이애시를 콘크리트 혼화재로 사용할 경우, 특히 유동성의 저하와 단위수량의 증가를 가져와 일정하고 한국산업규격에 맞는 플라이애시를 제조하기 위한 처리시설 및 저장시설이 필수적임. 3) 플라이애시의 현황에 대한 구체적인 시도는 강민호등이 보령 및 삼천포에서 정제되어 유통되는 20여개의 플라이애시의 물리화학적 품질 특성을 조사하였는데 그 결 과, 강열감량과 단위수량비를 제외하고는 플라이애시의 한국 산업규격(KS L 5405)을 만족하고 있으나, 강열감량과 단위수량비 항목에서 기준치를 초과하는 경우가 다수 발생. 4) 국내의 Fly ash의 품질성능기준의 경우, 단일 품질성능기준(KS L 5405) 채택. 즉 단 일 기준을 적용 시, 이 기준에 벗어난 플라이애시는 콘크리트 혼화재로 사용하는데 제한을 받게 되어 여러 상태의 플라이애시 활용에 장애 발생.

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