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석탄화력발전소 보일러의 수냉벽튜브 부식 메카니즘에 대한 실증적 고찰
Empirical Study on water wall tube corrosion mechanism for Tangential type coal fired power plant boiler 원문보기

에너지공학 = Journal of energy engineering, v.23 no.4, 2014년, pp.49 - 55  

백세현 (한전 전력연구원) ,  김현희 (한전 전력연구원) ,  박호영 (한전 전력연구원) ,  고성호 (충남대학교)

초록
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석탄화력 발전소 보일러의 부식 메카니즘에 대한 실증적 고찰을 위하여 500MW 표준화력 발전소 보일러에 대한 보일러 튜브의 두께측정 및 수치해석을 병행하여 분석을 시행하였다. 그 결과 접선연소방식의 보일러 수냉벽 튜브의 부식에 가장 핵심적인 영향을 미치는 메카니즘은 퇴적된 미연탄소분에 포함된 유황분에 의한 부식이었으며, 두 번째 요소는 보일러 내부에서 국부적인 환원성 분위기가 생성되는 위치에서의 $H_2S$ 가스에 의한 부식으로 나타났다. 이와 같은 수냉벽튜브 부식을 완화시키기 위해서는 보일러의 다단연소 운전을 감소시키는 것이 필요하며, 미연분 감소를 위한 엄격한 미분도 관리 및 부식 취약부위에 대한 내부식 코팅보강 작업이 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, boiler tube thickness measurement and numerical analysis were conducted for standard 500MW coal-fired power plant in order to research the mechanism of tangential-fired boiler corrosion empirically. The most dominant corrosion mechanism of tangential-fired boiler waterwall was corrosi...

주제어

#부식   #보일러   #수냉벽  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 500MW 표준석탄화력 발전소를 대상으로 보일러 수냉벽 튜브의 부식메커니즘을 실증적으로 고찰하고자, 총 20개호기중 가장 오랜 기간 운전된 B 화력 발전소를 대상으로 보일러 튜브에 대하여 두께측정 및 선행연구에서 제안된 부식 상관식을 활용한 수치해석을 시행하였으며, 그 결과를 발전소 설비 유지정비에 참고자료로 활용하고자 한다.

가설 설정

  • 각 버너별 배분은 A버너~E버너는 동일조건이고 실제의 일반적인 현장조건과 마찬가지로 F 버너는 사용하지 않는 상태로 가정하였다.
  • 현재 국내 500 MW 표준석탄화력 발전소의 보일러는 운영비 절감을 위하여 기존의 설계탄인 역청탄에 아역청탄 또는 저 열량탄의 혼소를 증가하는 추세이며, 이번 연구에서는 부식 메카니즘 고찰의 목적에 따라 일반적으로 적용하고 있는 운전조건과 같이 역청탄인 Design Coal 과 아역청탄계열인 ABK를 각각 50:50 혼탄하여 운전한 것으로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
석탄에 함유된 황은 충분한 공기가 공급된 산화성 분위기에서 무엇으로 대부분 산화되는가? 석탄에 함유된 황은 충분한 공기가 공급된 산화성 분위기에서는 SO2 또는 SO3 로 대부분 산화되나, 공기가 부족한 환원성 분위기에서는 H2S로 전환되어 수냉벽 튜브를 부식손상시킨다.[5]
불완전 연소된 탄소 성분 또는 금속표면위에 퇴적되는 황화철 의 부착물은 어떤 영향을 끼치는가? 불완전 연소된 탄소 성분 또는 금속표면위에 퇴적되는 황화철 의 부착물이 튜브의 부식 속도를 증가시킬 수 있고 경우에 따라서는 국부적으로 아주 심하게 부식속도를 증가시킬 수 있다. [5] [7]
석탄에 포함된 염소 성분에 의해 연소 중에 발생되는 기체 상태에 의한 부식은 기체상태의 염화수소(HCl) 또는 염소가스(Cl)에 노출되어 발생할 수 있는데 본 연구에서는 염소성분을 제외한 이유는 무엇인가? 석탄에 포함된 염소 성분에 의해 연소 중에 발생되는 기체 상태에 의한 부식은 기체상태의 염화수소(HCl) 또는 염소가스(Cl)에 노출되어 발생할 수 있다. 그러나 국내석탄화력 발전소들이 수입해서 연소하는 석탄들은 외국의 사례와는 달리 염소성분이 거의 없기 때문에 이번 연구에서는 제외하였다.
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참고문헌 (7)

  1. EPRI : "Waterwall wastage in low NOx Boilers TR-111155", (2006) 

  2. EPRI : "Waterwall wastage mechanism in coal fired boilers TR-1004021", (2001) 

  3. Nava. Paz, J. C., Plumley, A. L. : "Chow, O. K. and Chen, W., "Waterwall corrosion mechanisms in coal combustion environments," Materials at High Temperatures, Vol.19, No. 3, pp.127-137. (2002) 

    상세보기 crossref

  4. 서상일: "미분탄 보일러의 수냉벽 부식기구 규명 및 부식속도 예측에 관한 연구", 충남대학교 학위논문, pp. 26-48. (2009) 

  5. 김태형 서상일 박호영 김영주 : "저 NOx 연소 환경에 의한 미분탄 연소로의 화염측 부식 연구", 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2006 No.6, (2006) 

  6. Kung,S.C.:"corrosion Studies for Low NOx Burner Technology,"EPRIReportTR-108750. (1997) 

  7. Bakker, W.T. : "The effect of deposits on waterwall corrosion in fossil fuel boilers", Materials at High Temperatures, Vol. 20, No. 2, pp.161-16(2003) 

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