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[국내논문] 국내 미이용 바이오매스 순환유동층 연소에서 NOx 저감을 위한 air-staging 효과
Air-staging Effect for NOx Reduction in Circulating Fluidized Bed Combustion of Domestic Unused Biomass 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.59 no.1, 2021년, pp.127 - 137  

윤상희 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) ,  백건욱 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) ,  문지홍 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) ,  조성호 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) ,  박성진 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) ,  김재영 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) ,  서명원 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) ,  윤상준 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) ,  윤성민 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부) ,  이재구 (한국에너지기술연구원 FEP융합연구단) ,  김주식 (서울시립대학교 환경공학과) ,  문태영 (한국에너지기술연구원 기후변화연구본부)

초록
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미세먼지 전구체인 질소산화물(NOx)에 대한 대기배출부과금 제도가 2020년부터 국내에 도입 및 시행됨에 따라 이를 저감하기 위한 경제적인 연소기술 개발은 매우 시급한 실정이다. 본 연구에서는 해외 우드펠릿 대체재로서 REC(Renewable Energy Certificates) 확보가 가능한 국내 미이용 산림 바이오매스를 연료로 하여 0.1 MWth급 순환유동층 연소 설비에서 NOx 저감을 위한 air-staging 효과를 고찰하였다. 운전 변수로는 air-staging 적용 유무, 3차 공기 공급 높이(6.4 m, 8.1 m, 9.4 m) 그리고 air-staging 비율(1차 공기:2차 공기:3차 공기=91%:9%:0%, 82%:9%:9%, 73%:9%:18%) 변화이며 운전 변수에 대한 배기가스 내 NO와 CO 농도, 연소로 높이별 온도와 압력 프로파일, 포집된 비산재(fly ash) 내 미연탄소 함량과 연소효율을 분석하였다. 3차 공기를 가장 높은 9.4 m에서 공급한 air-staging 운전 시 NO 농도는 100.7 ppm으로 air-staging을 적용하지 않은 운전 조건(148.8 ppm)보다 32.3% 감소하지만 CO 농도는 오히려 52.2 ppm에서 99.8 ppm으로 91% 증가하였다. 더불어, NO 농도의 저감을 위한 환원영역과 CO 농도의 저감을 위한 산화영역 확보를 위해 3차 공기 공급 높이를 6.4 m로 유지하며 3차 공기 공급량을 늘리고 1차 공기 공급량을 낮춘 air-staging 운전 조건(73%:9%:18%)에서는 NO와 CO 농도가 각각 90.8 ppm과 66.1 ppm으로 air-staging 적용 조건 중 가장 감소되는 것을 확인하였다. 이러한 최적 운전 조건에서 연소효율 역시, air-staging을 적용하지 않은 운전 조건의 연소효율(98.3%) 보다 높은 99.3%임을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Air emission charge for nitrogen oxide as a precursor of fine dust has been introduced and implemented within the country from 2020. Therefore, the development of economical combustion technology for NOx reduction has got more needed urgently. This study investigated the air-staging effect as a way ...

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