연료절감형 연소장치

구름나그네 2015. 5. 7. 13:49
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 에멀젼연료는 여러 종류가 있으나 대부분 중유 또는 경유에 물 10-30%와 유화제를 1%정도 첨가한 연료이다. 환경규제가 날로 강화됨에 따라 보일러에 에멀젼연료를 사용하면 연소성능이 크게 개선되는 것으로 알려져 에멀젼연료 사용에  관심을 갖고 있는 사람이 많다. 지난 80년대 초 제2차 석유파동직후에는 유가가 배럴당 30달러 이상으로 갑자기 급등하는 바람에 많은 사람들이 연료비를 줄이기 위해 혼합연료에 큰 관심을 갖게 되었다. 석유와 물을 혼합한  COM(Coal & Oil Mixture)이나 석탄과 물을 혼합한 CWM( Coal & Water Mixture)이용기술이 활발하게 연구되었으나 이후 유가가 하락하는 바람에 실용화단계 까지는 진전되지 못하였다.

 일반인들은 생각은 아주 단순해서 물분자가 주성분이 태울 수 있는 수소와 연소를 돕는 산소로 되어있기 때문에 연료로 쓸 수 있지 않을까하는 막연한 기대감을 갖고 있다. 만약 물을 그대로 연료로 사용 할 수만 있다면 인류의 미래는 에너지문제가 해결되기 때문에 아무 걱정이 없다. 하지만 물을 연료로 사용하기위해 물을 산소와 수소로 전기분해 할 때 필요한 에너지가 분해 된 수소를 태울 때 얻을 수 있는 에너지보다 더 들어간다는 사실을 아는 사람은 많지 않다.

 산업체에서는 원가절감을 위해 가격이 저렴한 중질유(주로 벙커유)를 많이 사용하여 왔으나 중유와 같은 중질유는 점도가 높고 연료 중에 불순물이 많으며 연소성이 불량하여 매연발생 으로 환경관리에 어려움이 있다. 중유와 같이 질이 낮은 연료는 연소기성능, 연소분위기, 연소실형상등이 잘 조화되지 않으면 검댕이나 매연이 발생하기 쉽고 검댕이 발생하면 연소실내부 관벽에 부착하여 전열을 방해하므로 배가스 온도가 올라가고 보일러성능이 저하된다. 에멀젼 연료는 이러한 연소 장애를 개선하기 위하여 중유에 물을 혼합하여 연소성능을 향상시킨 혼합연료를 말하며 일반적으로 에멀젼연료에는 혼합된 물과 기름 간에 분리가 일어나지 않도록 유화제로서 계면활성제가 첨가되는 경우가 많다.

 에멀젼연료의 연소 시에는 연료 중에 함유된 미세한 물방울이 버너에서 연료와 함께 분사되는 순간 1500℃이상의 고온화염에 의해 순간적인 폭발현상이 일어나게 되며 이때 미세한 물 입자 표면의 연료가 물방울의 폭발에 의해 극 미립화 되므로 아주 성능이 우수한 버너를 사용한 것과 마찬가지로 연료의 미립화가 촉진되어 공기와의 접촉 면적이 크게 증가되므로 이상적인 연소분위기가 형성되어 완전연소가 이루어진다고 한다.

 따라서 평소 연소장애가 자주 발생하여 매연과 불완전연소가 발생하는 보일러는 에멀젼연료 사용을 검토할 필요가 있으며 에멀젼연료를 적정히 선정하면 완전연소가 가능하게 되어 매연과 질소산화물, 일산화탄소발생이 크게 감소되고 연소실내부에 부착된 끄으름도 제거되어 전열성능이 개선되므로 연료절감효과를 얻을 수 있다.

 에멀젼연료 사용 시 주의할 점으로는 연료 중에 포함된 물이 연소를 마치고 굴뚝으로 최종 배출될 때에는 물이 아닌 과열증기상태로 배출되기 때문에 물을 첨가한 만큼의 과열증기잠열손실이 증가되는 점이다. 또한 에멀젼성능이 불량하여 물과 기름이 균일하게 혼합되지 않고 다시 분리되거나 물 함유량이 지나치게 높으면 오히려 연소장애를 일으킬 수 있다. 공기예열기가 설치되어 저온까지 배가스열을 회수하는 고성능보일러는 에멀젼연료 사용 시 배가스가 냉각되고 배가스 중 수분증가로 노점이 상승하여 공기예열기가 막히는 경우도 발생하므로 주의가 필요하다. 따라서 매연이나 연소장애가 발생하지 않고 연소실내부에 그을음이 없는 정상적인 보일러는 에멀젼연료를 사용하여도 연료절감효과는 기대하기 어려우므로 연소조건 및 상태에 따라 에멀젼연료 사용에 신중을 기할 필요가 있다.

 

출처 : 영~~ 아니네!!!
글쓴이 : 한인 원글보기
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