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석탄-바이오매스 혼소발전 분위기에서 Fe-Cr-W 강의 고온부식 연구
Study of High Temperature Corrosion of Fe-Cr-W Steel in Coal-Biomass Co-firing Power Plant Environment 원문보기

한국표면공학회지 = Journal of the Korean institute of surface engineering, v.52 no.5, 2019년, pp.251 - 257  

김민정 (성균관대학교 신소재공학과) ,  샤오샤오 (성균관대학교 신소재공학과) ,  이동복 (성균관대학교 신소재공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Fe-9Cr-2W steels were corroded at $600-800^{\circ}C$ for up to 100 hr in ($Na_2SO_4-K_2SO_4-Fe_2O_3$)-($CO_2-0.3%SO_2-6%O_2$) mixed gas. The poor condition samples formed thick oxide scales that consisted primarily of $Fe_2O_3$ as the major oxide and ...

주제어

#High Temperature corrosion   # $CO_2$   # $SO_2$   #Oxidation   #Sulfidation  

표/그림 (8)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만 아직까지 염과 연소가스가 혼합되어 있는 분위기에서 발전소재의 부식특성 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 혼소 발전 온도인 350~550℃ 보다 더 열악한 600~800℃ 온도로 Fe-9Cr-2W(T92) 강을 (Na2SO4- K2SO4-Fe2O3)-(CO2-SO2-O2) 혼합가스 분위기에서 부식시험하여 염화물과 연소가스 혼합분위기에서 발생하는 부식거동을 살펴보고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
석탄의 장점은 무엇인가? 석탄은 석유보다 5배 이상 많은 매장량을 가져 안정적인 수급이 가능한 에너지원으로 부피가 작아 운송이 편리하고, 가격이 저렴하며, 불순물이 거의 존재하지 않는다는 장점을 가지고 있다. 하지만 석탄을 연소할 경우 지구온난화의 주범으로 꼽히는 이산화탄소가 다량으로 배출되어 그 사용에 한계가 제기되고 있다.
석탄을 연소할 경우 이산화탄소가 발생하는데 이를 억제하는 방안은 무엇인가? 온실가스 배출량 중 가장 큰 비중을 차지하고 있는 이산화탄소는 다른 물질로 전환 이 쉽지 않아 제거가 어려워 발생을 억제하는 것이 가장 좋은 대안으로 꼽히고 있다[1]. 태양광, 수력, 풍력 발전 등은 친환경적으로 에너지원을 생산할 수 있는 기술이지만 아직까지 수율이 낮고 기후의 영향이 커 안정적인 에너지 수급이 불가능하여, 안정적인 에너지 수급이 가능한 석탄을 친환경적으로 사용할 수 있는 발전 기술의 개발이 요구되고 있다 석탄가스화 화력발전(Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC)과 바이오매스, 폐기물을 석탄과 혼합하여 연료로 사용하는 혼소 발전은 석탄 사용량이 기존의 석탄화력 발전 보다 낮아, 이산화탄소 발생량을 줄일 수 있어 연소 환경을 개선시킬 수 있다 [2-5]. 그로 인해 기후변화 대응 친환경 석탄화력 발전 기술로 손꼽히고 있으며 바이오매스는 타 신재 생에너지원 보다 가격이 저렴하여 경제적인 측면에서도 유리하다.
바이오매스 기술이 에너지원으로 사용하는 것은 무엇인가? 그로 인해 기후변화 대응 친환경 석탄화력 발전 기술로 손꼽히고 있으며 바이오매스는 타 신재 생에너지원 보다 가격이 저렴하여 경제적인 측면에서도 유리하다. 과거 나무 등을 태워 에너지원을 만 드는 것과 같이 태양 에너지를 받은 식물, 그 식물을 식량으로 사용하는 동물, 미생물 등을 화학적 에 너지로 전환하여 에너지원을 만드는 바이오매스 기술은 갈대, 옥수수와 같은 식물류, 볏짚 같은 곡물 류, 폐목재, 해조류, 동물의 분뇨 등을 에너지원으로 사용한다. 하지만 바이오매스는 다른 에너지원 에 비해 수분 함유량이 높으며, 연소 시 생성되는 CO, CO2, SOx, O2, NOx 가스들이 슬래그에 포함된 알칼리 염화물(KCl, NaCl, V2O5, Na2SO4, K2SO4)과 반응하여 발전설비의 안정적인 운전을 방해한다.
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참고문헌 (15)

  1. J. Fan, H. Hong, H. Jin, Life cycle global warming impact of $CO_2$ capture by in-situ gasification chemical looping combustion using ilmenite oxygen carriers, J. Clean. Pro. 234 (2019) 568-578. 

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  2. Y. S. Chen, S. S. Hsiau, D. Y. Shu, System efficiency improvement of IGCC with syngas clean-up, Energy, 152 (2018) 75-83. 

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  3. A. Ryzhkov, T. Bogatova, S. Gordeev, Technological solutions for an advanced IGCC plant, Fuel, 214 (2018) 63-72. 

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  4. N. Thibanyane, P. Agachi, G. Danha, Effects of biomass/coal copyrolysis parameters on the product yield: a review, Procedia Manuf., 35 (2019) 477-487. 

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  5. J. D. Laumb, M. J. Holmes, J. J. Stanislowski, X. Lu, B. Forrest, M. McGroddy, Supercritical $CO_2$ Cycles for Power Production, Energy Procedia, 114 (2017) 573-580. 

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  6. M. Schutze, W. Quadakkers, Novel Approaches to Improving High Temperature Corrosion Resistance, 1st ed., Elsevier press, Germany (2008). 

  7. G. Y. Lai, High-Temperature Corrosion and Materials Applications, ASM International press, USA (2007) 143-231 

  8. Z. Ahmad, High Temperature Corrosion, IntechOpen press, UK (2016) 39-54. 

  9. D. B. Lee, High-temperature Corrosion by Chlorides in Biomass-fired Plants", J. Korean Inst. Surf. Eng., 49 (2016) 14-19. 

    원문보기 상세보기 crossref

  10. B. J. Kim, C. K. Ryu, U. D. Lee, Y. D. Kim, J. W. Lee, J. H. Song, A Technical Review on the Protective Measures of High Temperature Corrosion of Boiler Heat Exchangers with Additives, Clean Tech., 23 (2017) 223-236. 

  11. S. M. Muthu, M. Arivarasu, N. Arivazhagan, M. N. Rao, Investigation of hot corrosion resistance of bare and Ni-20%Cr coated superalloy 825 to $Na_2SO_4-60%V_2O_5$ environment at $900^{\circ}C$ , Procedia Struct. Integr., 14 (2019) 290-303. 

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  12. S.M. Muthu, C. M. Bharathi, N. V. Gukhan, S. V. Kumar, M. V. Kannan, M. Arivarasu, M. Manikandan, N. Arivazhagan, Hot Corrosion Studies on Dissimilar Weldments C-22 and AISI 316L in the Molten Salt $K_2SO_4+$ 60%wt NaCl Environment, Mater. Today: Proc., 5 (2018) 13340-13346. 

    상세보기 crossref

  13. F. C. Ropital, Corrosion and Degradation of Metallic Materials : Understanding of the Phenomena and Applications in Petroleum and Process Industries, Published by Editions Technip, (2010) 73-75. 

  14. N. Birks, G. H. Meier, F. S. Pettit, Introduction to the high temperature oxidation of metals, 2nd ed., Cambridge University Press, UK (2006) 145. 

  15. D. A. Jones, Principles and Prevention of Corrosion, 2nd ed., Prentice Hall (1996) 388-400. 

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