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순산소 재순환 연소를 채택한 3 ㎿급 CO₂ 회수형 보일러의 연소 특성
안준(Joon Ahn),김혁주(Hyuock Ju Kim),최규성(Kyu Sung Choi) 대한기계학회 2019 大韓機械學會論文集B Vol.43 No.3
본 연구에서는 공기 연소, 순산소 연소, 순산소 재순환 연소를 적용할 수 있는 동축형 버너를 개발하고 이를 3 ㎿급의 노통연관식 보일러에 설치하여 연소 및 배가스 특성을 실험하였다. 유사한 설계의 버너를 채택한 0.5 ㎿급의 보일러에서 얻은 결과와 비교하여 스케일 업 특성을 확인하고 안정된 화염을 얻을 수 있는 재순환율을 비교하였다. 연료공급량과 연료-산화제 비율을 변화하며 연소 특성을 파악하였고 각각의 조건에서 배가스를 분석하였다. 분석 결과 순산소 연소를 산업용 보일러에 적용함으로써 이산화탄소를 분리할 수 있고 질소 산화물의 배출을 크게 줄일 수 있음을 확인하였다. 그러나 순산소 연소를 적용할 경우 부분 부하 조건에서 안정된 화염을 얻기 어렵고 용량이 변화하면 안정된 화염을 얻을 수 있는 재순환율이 달라짐을 확인하였다. In this study, a coaxial type burner capable of applying air combustion, oxy-fuel combustion, and oxy-fuel oxygen combustion with FGR (flue gas recirculation) was developed and tested for combustion and exhaust gas characteristics by installing it in a 3 ㎿ class flame-tube type boiler. Compared with the results obtained from a 0.5 ㎿ class boiler with a similar burner, the scaled-up characteristics were verified and the recirculation rates for a stable flame were compared. Combustion characteristics were investigated by varying fuel supply rate and fuel-to-oxidizer ratio, and the flue gas was analyzed under each condition. Consequently, it was confirmed that carbon dioxide can be separated, and NOx emissions can be reduced by applying oxy-fuel combustion to industrial boilers. However, it was discovered that it is difficult to obtain a stable flame under partial load conditions when oxy-fuel combustion is applied and that this changes the recirculation rate that can yield a stable flame for a burner with a different capacity.
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