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논문 상세정보

첨가제를 이용한 보일러 열교환기의 고온부식 방지기술 현황

A Technical Review on the Protective Measures of High Temperature Corrosion of Boiler Heat Exchangers with Additives

청정기술 = Clean technology v.23 no.3 , 2017년, pp.223 - 236  
초록

기후변화 대응을 위한 청정 화력발전 기술의 일환으로 폐기물과 바이오매스를 중심으로 한 신재생연료의 이용이 크게 증가함에 따라 특히 고온 고압 스팀 생산이 필요한 발전용 보일러 열교환기의 고온부식(High temperature corrosion) 문제가 심각한 현안으로 대두되고 있다. 이러한 문제점은 저급연료에 포함된 염화알칼리 성분이 보일러 내 열교환기 중 표면온도가 가장 높은 과열기(Superheater) 또는 재열기(Reheater)에 점착된 후 염소에 의해 부식이 가속화되어 일어난다. 이를 해결하기 위해 설계 변경, 재료 개선, 연료 전처리 등의 고온부식 회피 방법과 함께 첨가제를 이용한 고온부식 방지 기술이 활용되고 있다. 본 연구에서는 보일러에서 고온부식 방지를 위한 다양한 접근 중 특히 첨가제를 이용한 연구개발 현황을 소개한다.

Abstract

As the use of waste and biomass increases in a power generation boiler, high temperature corrosion (HTC) problems of boiler heat exchangers are becoming very important. Chlorine of the low-rank fuels is mainly responsible for the HTC issues, which typically occur in the surface of high temperature heat exchanger like a superheater or reheater. In order to mitigate the problem, various approaches have been proposed in terms of design modification, material improvement, fuel pre-treatment and additive utilization. In this study, the current state of research and development focused on the additive method was investigated.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
신재생연료
신재생연료 사용에 있어 가장 시급히 해결해야할 문제는 무엇인가?
폐기물 및 바이오매스 연료의 혼소율의 증가, 전용발전 설비보급의 확대와 함께 발전을 위해 스팀의 온도․압력을 높여 운전하는 보일러가 증가함에 따라 과열기(Superheater) 및 재열기(Reheater)를 중심으로 열교환기의 고온부식(High temperature corrosion) 문제

그동안 신재생연료 사용 시 알칼리 성분에 의한 응집(Agglomeration), 슬래깅(Slagging) 및 파울링(Fouling)의 증가와 이에 따라 발생되는 연소장애 및 보일러 효율 하락 문제는 일반적으로 잘 알려져 있다[10,11,13,14,16-19,28-30]. 그러나 최근 폐기물 및 바이오매스 연료의 혼소율의 증가, 전용발전 설비보급의 확대와 함께 발전을 위해 스팀의 온도․압력을 높여 운전하는 보일러가 증가함에 따라 과열기(Superheater) 및 재열기(Reheater)를 중심으로 열교환기의 고온부식(High temperature corrosion) 문제가 가장 시급히 해결해야 할 현안으로 대두되고 있다[1,2,12,42,47].

온실가스 배출 감소
온실가스 배출 감소를 위한 청정화력 발전의 일환으로 증가 추세에 있는 것은 무엇인가?
기존 석탄화력 발전설비에 폐기물 및 바이오매스를 혼소하거나 신재생연료 전용 보일러를 이용한 발전 설비

온실가스 배출 감소를 위한 청정화력 발전의 일환으로 기존 석탄화력 발전설비에 폐기물 및 바이오매스를 혼소하거나 신재생연료 전용 보일러를 이용한 발전 설비가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 연료 전환(Fuel switching)은 단기간에 이산화탄소 배출을 저감하는 가장 효과적인 방법의 하나이지만 연료 변화에 수반되어 발생되는 여러 문제점들은 석탄을 기본으로 했던 기존 화력 발전 시스템에서 살펴볼 수 없었던 것으로, 보일러의 안정적인 운전을 방해하여 결과적으로 가동률을 크게 저하시키는 원인이 되고 있다.

신재생연료
신재생연료를 사용하여 발전하는 경우 알려진 문제점들에는 무엇이 있는가?
알칼리 성분에 의한 응집(Agglomeration), 슬래깅(Slagging) 및 파울링(Fouling)의 증가와 이에 따라 발생되는 연소장애 및 보일러 효율 하락 문제

그동안 신재생연료 사용 시 알칼리 성분에 의한 응집(Agglomeration), 슬래깅(Slagging) 및 파울링(Fouling)의 증가와 이에 따라 발생되는 연소장애 및 보일러 효율 하락 문제는 일반적으로 잘 알려져 있다[10,11,13,14,16-19,28-30]. 그러나 최근 폐기물 및 바이오매스 연료의 혼소율의 증가, 전용발전 설비보급의 확대와 함께 발전을 위해 스팀의 온도․압력을 높여 운전하는 보일러가 증가함에 따라 과열기(Superheater) 및 재열기(Reheater)를 중심으로 열교환기의 고온부식(High temperature corrosion) 문제가 가장 시급히 해결해야 할 현안으로 대두되고 있다[1,2,12,42,47].

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