KR102231686B1 - 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물 - Google Patents

석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오매스 또는 폐기물 연소시 발생하는 알칼리에 의한 튜브부식 장애와 내화물 부식 장애, 애쉬의 튜브표면 축적에 의한 연소가스 통로의 막힘과 열전달 방해를 방지할 수 있도록 연소가스내 염소가스(HCl)가 KCl, NaCl과 혼합되면서 발생하는 장애를 황산이 혼합물의 결합을 변경시켜 내화재 파손을 방지하고, 연소중 발생하는 염소가스에 의하여 생성된 KCl, NaCl 화합물인 NaCl이 고온의 튜브에 부착하여 일으키는 고온염소부식을 방지하고 석탄재에 포함된 유효한 성분은 파울링의 조성을 변경하여 용융온도를 증가시키고 스티키한 특성을 뽀송뽀송하게 변화시켜 수트블로잉(Soot Blowing)시에 애쉬(Ash)가 쉽게 제거가 가능하도록 개선된 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물에 관한 것이다.

Description

석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물{Combustion additive composition for preventing fouling and corrosion of biomass and waste incineration boilers using coal ash and sulfuric acid}
본 발명은 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오매스 또는 폐기물 연소시 발생하는 알칼리에 의한 튜브부식 장애와 내화물 부식 장애, 애쉬의 튜브표면 축적에 의한 연소가스 통로의 막힘과 열전달 방해를 방지할 수 있도록 연소가스내 염소가스(HCl)가 KCl, NaCl과 혼합되면서 발생하는 장애를 황산이 혼합물의 결합을 변경시켜 내화재 파손을 방지하고, 연소중 발생하는 염소가스에 의하여 생성된 KCl, NaCl 화합물인 NaCl이 고온의 튜브에 부착하여 일으키는 고온염소부식을 방지하고 석탄재에 포함된 유효한 성분은 파울링의 조성을 변경하여 용융온도를 증가시키고 스티키한 특성을 뽀송뽀송하게 변화시켜 수트블로잉(Soot Blowing)시에 애쉬(Ash)가 쉽게 제거가 가능하도록 개선된 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물에 관한 것이다.
정부는 이산화탄소 배출량을 줄이고 신재생에너지의 확대 및 폐기물을 효과적으로 처리하기 위하여 바이오매스 및 폐기물 소각 보일러에서 발전시 REC(Renewable Energy Portfolio) 제도를 운영하여 500MW 이상의 발전설비를 운영하는 발전사업자에게 매년 발전량대비 일정량의 REC를 확보하도록 의무화 하였다.
바이오매스 또는 폐기물 소각 보일러는 연료중 알카리 성분이 많고 산성 성분이 적어 고온 연소시 알칼리 장애가 발생하여 종래 화석계 연료에서 발생하지 않는 장애가 발생하여 보일러의 장기 운전이 불가능할 정도로 보일러 예고없는 튜브의 파열, 파울링에 의한 연소가스 배출 장애, 보일러 연소실에서의 유동사 와 이물질과의 응집으로 배출장애, 내화재 화학적 부식 등 많은 수많은 장애가 나타나고 있으나 관련기술의 미비와 상용화 운전기간이 짧아 효과적인 대응이 어려운 실정이다.
또한, 정상가동시에도 보일러 운전시간에 비례하여 파울링 장애가 누적되어 보일러의 출력을 감소하여 운전하여야 하고, 보일러 튜브의 고온염소부식이 심화되어 불시에 튜브 파열로 진전되어 누설로 불시정지를 하고 정비를 하여야 한다.
바이오매스 또는 폐기물 보일러의 연료에는 Cl, K, Na 성분이 포함되있다가 보일러에서 고온으로 연소시 에어로졸(Aerosol) 상태화되어 서로 결합하여 1차, 2차, 3차 혼합물로 보일러 후부전열부의 열전달 튜브에 연소가스가 열을 빼앗겨 온도강하시 이 혼합물이 멜팅 포인트(Melting Point)에 도달하면 고체로 상변화되어 파울링(Fouling)이 생성 성장되면서 보일러의 열전달 장애 및 연소가스의 흐름 장애를 유발시킨다.
그러나, 화석계 연료는 산업혁명이후 많은 발전을 거듭하여 현재까지 장기간 운영기술 및 소재의 발달을 가져왔으나 바이오매스 또는 폐기물 소각 보일러는 대용량으로 상용화하여 운영한 기간이 짧아 운전경험 및 소재기술이 아직까지 미흡하여 효과적인 해결책 마련이 시급한 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로는 다음과 같은 기술이 개시되어 있다.
한국등록특허 제10-1542076호 "고체연료의 연소 첨가제 조성물 및 이의 이용방법"에서는 물 100 중량부에 대하여, 구리전구체 0.1~20중량부, 마그네슘 전구체 10~300 중량부를 포함하는 고체연료의 연소첨가제 조성물을 제시하고 있다.
한국등록특허 제10-1586430호 "펠렛과 석탄 연료 및 소각용 폐기물의 연소율 향상을 위한 연료 첨가제 조성물" 에서는 소듐 실리케이트 100중량부에 대하여 과산화수소 5~15중량부, 수산화나트륨 30~45중량부, 붕사 1~10중량부, 산소수 10~50중량부, 글리세롤 2~5중량부, 지방산 에스테르 1~3중량부, 계면활성제 2~5중량부, 세라믹볼 10~30중량부로 이루어진 연료 첨가제 조성물을 제시하고 있다.
한국공개특허 제10-2017-0110843호 "산화알루미늄을 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물" 에서는 하소실리카에 하소실리카 입도 50 내지 500 um 인 것을 특징으로 하는 산화알루미늄을 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 연료 첨가제 조성물을 제시하고 있다.
한국공개특허 제10-2018-0130326호 "알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물" 에서는 알루미늄 제련에 있어서, Bayer법에 의해 보크사이트로부터 알루미나를 채취한 잔사인 Al2O3 가 함유된 실리카를 연료 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부 더 포함하며, 상기 바이오매스는 우드칩, 우드펠릿, 팜오일 껍질 중 하나 이상이며, 상기 알루미나의 입도는 50 내지 500μm인 것을 특징으로 하는 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물을 제시하고 있다.
그러나, 상기의 기술들은 보일러에 투입시 고온부식 및 파울링 등 여러장애에 대하여 복합적으로 대응되지 않는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1542076호 "고체연료의 연소 첨가제 조성물 및 이의 이용방법" 한국등록특허 제10-1586430호 "펠렛과 석탄 연료 및 소각용 폐기물의 연소율 향상을 위한 연료 첨가제 조성물" 한국등록특허 제10-2005903호 "산화알루미늄을 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물"
본 발명은 상술한 바와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 바이오매스 또는 폐기물 연소시 발생하는 알칼리에 의한 튜브부식 장애와 내화물 부식 장애, 애쉬의 튜브표면 축적에 의한 연소가스 통로의 막힘과 열전달 방해를 방지할 수 있도록 연소가스내 염소가스(HCl)가 KCl, NaCl과 혼합되면서 발생하는 장애를 황산이 혼합물의 결합을 변경시켜 내화재 파손을 방지하고, 연소중 발생하는 염소가스에 의하여 생성된 KCl, NaCl 화합물인 NaCl이 고온의 튜브에 부착하여 일으키는 고온염소부식을 방지하고 석탄재에 포함된 유효한 성분은 파울링의 조성을 변경하여 용융온도를 증가시키고 스티키한 특성을 뽀송뽀송하게 변화시켜 수트블로잉(Soot Blowing)시에 애쉬(Ash)가 쉽게 제거가 가능하도록 개선된 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물로서, 상기 연소 첨가제 조성물은 화력발전소의 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러에 투입되는 연료 100 중량부에 대하여 알루미늄 부산물 1.0-10 중량부; 황 성분 1.0-10 중량부 더 첨가혼합하되, 상기 알루미늄 부산물은 산화알루미늄의 함량 5-50중량%인 미분탄 보일러 바닥재이고; 상기 황성분은 유황, 황산알미늄, 황산암모늄, 황산제2철 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물에 있어서;
상기 연료 첨가제 조성물 100중량부에 대해, 하이드로트리티드 나프타(Hydrotreated Naphtha) 15중량부, 설파민산 니켈 2.0중량부, 바나듐 옥사이드(V2O5) 5중량부를 더 첨가한 것을 특징으로 하는 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물을 제공한다.
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본 발명에 따르면, 바이오매스 또는 폐기물 연소시 발생하는 알칼리에 의한 튜브부식 장애와 내화물 부식 장애, 애쉬의 튜브표면 축적에 의한 연소가스 통로의 막힘과 열전달 방해를 방지할 수 있도록 연소가스내 염소가스(HCl)가 KCl, NaCl과 혼합되면서 발생하는 장애를 황산이 혼합물의 결합을 변경시켜 내화재 파손을 방지하고, 연소중 발생하는 염소가스에 의하여 생성된 KCl, NaCl 화합물인 NaCl이 고온의 튜브에 부착하여 일으키는 고온염소부식을 방지하고 석탄재에 포함된 유효한 성분은 파울링의 조성을 변경하여 용융온도를 증가시키고 스티키한 특성을 뽀송뽀송하게 변화시켜 수트블로잉(Soot Blowing)시에 애쉬(Ash)가 쉽게 제거가 가능하도록 개선시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 보일러에서의 대표적인 장애를 표시한 예시적인 설명도이다.
도 2는 종래 기술에 따라 연소실내에서 이물질과 유동사가 응결한 상태를 보인 예시적인 사진이다.
도 3은 종래 기술에 따른 내화물의 상태를 보인 예시적인 사진이다.
도 4는 종래 파울링 상태와, 본 발명에 따른 파울링 상태를 비교하여 보인 예시적인 사진이다.
도 5는 종래 유동사 상태와, 본 발명에 따른 유동사 상태를 비교하여 보인 예시적인 사진이다.
도 6은 본 발명에 따라 부식히 줄어든 내화물 상태를 보인 예시적인 사진이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 연소첨가제를 이용한 바이오매스 또는 폐기물 소각 보일러의 튜브의 고온염소부식, 파울링, 슬래깅 및 내화재의 알칼리부식, 바닥재의 엄김 방지용 첨가제 조성에 관한 것으로 보다 상세하게는 미분탄 보일러에서 배출되는 바닥재에 함유한 산화알루미늄과 추가로 황 및 마그네슘을 혼합하여 바이오매스 또는 폐기물에 함유된 무기물 화합물의 조합을 변화시켜 튜브의 고온염소부식, 내화재의 화학적부식(Chemical Corrosion)을 저감하고, 파울링의 생성 및 부착강도를 연질화하여 청소를 쉽게함과 동시에 바닥재의 엉김을 방지하여 배출을 원활하게 하는 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물은 화력발전소의 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러에 투입되는 연료 100 중량부에 대하여 알루미늄 부산물이 1.0 내지 10 중량부 혼합되도록 구성된다.
여기서, 알루미늄 부산물은 미분탄 보일러 바닥재를 사용함이 바람직하다.
이러한 미분탄 보일러 바닥재는 산화알루미늄(Al2O3)을 함유하고 있고, 산화알루미늄의 함량은 5-50중량% 정도이다.
즉, 알루미늄 부산물, 특히 미분탄 보일러 바닥재의 경우, 바이오매스 연료에 함유된 무기물의 용융온도를 상승시켜 화력발전소 보일러 내벽의 파울링, 슬래깅, 부식을 효과적으로 억제하고, 열효율을 상승시키게 된다.
아울러, 연료중의 K, Na 성분은 연소로에서 연소과정중에 K, Na 에어로졸(Aerosol)로 분리되고 Cl 성분과 결합하여 KCl, NaCl 등으로 표 1과 같이 1차, 2차, 3차 화합물로 결합한다.
이때, 하기한 표 1은 고온 부식물질의 멜팅 포인트를 나타낸다.
고온 부식 물질 M.P 산화물 M.P
1차 화합물 멜팅포인트(℃) 화합물 Meltipng Point(℃) Slag 유발가능 물질
CaSO4 1,400 KCl-NaCl 657 MgO 2,500
PbSO4 1,170 NaCl-NiCl2 560 Al2O3 2,049
K2SO4 1,076 KCl-NiCl2 508 MgSO4 1,195
NiCl2 1,001 KCl-CrCl2 462 CaCl2 772
Na2SO4 884 NaCl-CrCl2 437 MgCl2 712
CrCl2 821 NaCl-PbCl2 415 V2O5 675
NaCl 801 KCl-PbCl2 412 (NH4)2SO4 513
KCl 775 Na2SO4-ZnSO4 388 K2O2 490
FeCl2 673 NaCl-FeCl2 370 Na2O3 460
CuCl2 598 KCl-FeCl2 355 KOH 420
PbCl2 489 K2SO4-ZnSO4 340 KO2 380
CuCl 430 NaCl-ZnCl2 262 K2O 350
ZnCl2 318 KCl-ZnCl2 230 Na2OH 318
FeCl3 299 KCl-FeCl3 215 NH4HSO4 147
아울러, 도 1의 예시와 같이, 유동층 보일러에서 유동사로 사용중인 샌드(SiO2)의 녹는점이 대략 1730℃이며, 이 유동사(SiO2)가 알칼리로 오염되면 저온에서 녹아 베드애쉬(Bed Ash)의 응결을 유발하여 베드(Bed)의 유동을 불량하게 하고 심하면 베드애쉬(Bed Ash)의 배출구가 막혀 보일러 운전을 정지하고 제거하여야 하는 등 막대한 운영 손실을 초래한다.
또한, 연소실 베드에서 유동사의 유동이 불량하면 베드의 온도는 급격히 상승하고 CO의 발생빈도는 증가하며, 노내 산소 농도와 노내압이 불규칙적으로 헌팅(Hunting)하고 싸이클론 세퍼레이터(Seperator)의 입,출구 온도가 상승하여 보일러의 후부전열부에 파울링을 증가시켜 연소가스의 흐름과 열 흡수를 방해하여 연속운전을 불가능하게 한다.
연소실 베드(Bed), 씰포트(Seal Pot), FBHE 및 싸이클론 세퍼레이터(Cyclone Seperator)에 타설한 내화물은 KCl 등 알칼리 성분의 영향을 받아 운전시간이 누적됨에 따라 내화재의 부식으로 크랙(Crack)을 유발하고 이 크랙이 점점 확대되면서 내화재의 탈락을 유발한다(도 2, 도 3 참조).
그러므로, 후부전열부(Back Pass)에서의 고온 알칼리 부식, 연소실 내에서의 내화재의 알칼리 부식을 방지하고자 연료첨가제에 황성분(유황, 황산알미늄, 황산암모늄, 황산제2철 등)을 연료 100 중량부에 대하여 1.0 내지 10 중량부를 더 첨가 혼합하여 투입한다.
이렇게 추가된 황은 알칼리 염화물을 알칼리 황산염으로 변화시켜 고온 알칼리 부식을 감소시킨다.
2MCl(g,c) + SO3(g) + H2O(g) → M2SO4(g,c) + 2HCl(g)
2MCl(g,c) + SO2(g) + ½O2 + H2O(g) → M2SO4(g,c) + 2HCL(g),(M=Na or K)
(K2SO4 침전물은 KCl의 녹는점 775℃보다 훨신 높은 1076 ℃)
이때, 황산염은 Cr2O3에서 알칼리 크롬산염으로의 전환을 줄여 고온부식 속도를 절반으로 줄일 수 있다.
그리고, 황산의 농도는 후부전열부 또는 굴뚝에 KCl 농도계 또는 황산가스 농도계를 설치하여 일정 농도가 유지되도록 황투입량을 가감 할 수도 있다.
또한, 황의 투입으로 인한 연소가스중의 황 농도 증가는 탈황 설비를 가동하여 탈황할 수도 있으며, 황 투입에의한 황부식보다 고온알칼리부식이 더 치명적이고 강력하여 황을 투입하여 알칼리 부식을 줄여 관리한다.
아울러, 미분탄보일러에서 생산한 바닥재는 크기가 3~5mm 이하로 부족하기 쉬운 층물질을 보충함과 동시에 유동하면서 부서져 애쉬(Ash) 가루가 되어 보일러에 Al2O3 SiO2를 연속적으로 공급한다.
이 애쉬(Ash) 성분은 KCl과 혼합하여 알칼리 성분을 연속적으로 베드애쉬(Bed Ash)와 같이 연소실 밖으로 연속적으로 배출하여 연소실내에서 유동사의 응결(Agromation)을 방지한다(도 5 참조).
그리고, 연소실내에서 K, Na는 상대적으로 낮은온도에서 휘발하여 접착제로 작용하여 연소실내에 존재하는 못, 철편 등 이물질 또는 베드애쉬(Bed Ash) 입자를 서로 엉겨 붙게 만들어 배드애쉬(Bed Ash) 배출통로를 막아 운전이 어렵게 만든다.
2SiO2 + Na2CO3 → Na2O . 2SiO2 + CO2
4SiO2 + K2CO3 → K2O . 4SiO2 + CO2
또한, 바이오매스 또는 폐기물 연료는 일반적으로 많은 K, Na를 함유하고 있다.
따라서, 실리카/알루미나를 함유한 연료를 혼합함으로써 애쉬(Ash)의 재융해, 슬래깅, 파울링 온도를 변경할 수 있다.
보다 세밀하게는, 모든 성분이 동일한 온도에서 녹지 않고 저융점 애쉬(Ash) 성분이 먼저 녹은 다음 나머지 부분은 트랩이 된다.
따라서, 실리카 및 알루미나 비율이 올라가면 전체 슬래깅, 파울링 패턴이 변경된다(도 4 참조)
이때, 석탄의 석탄재는 실리카 및 알루미나 성분이 76% 이상으로 높으며 용융온도는 1200℃ 정도이며, 바이오매스 또는 폐기물 연료는 애쉬(Ash) 발생량이 적기 때문에 애쉬(Ash) 화합물의 변경은 연료무게의 1% 내외의 첨가제 조성물을 혼합연소함으로써 변경할 수 있다.
특히, 기동초기 주연료 투입전 평소의 2배량을 선투입하여 초기 튜브에 Coating을 시행하면 효과를 배가 시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 황 성분과 알루미나성분이 혼합된 애쉬(Ash)는 튜브에 운전 초기에 코팅되므로 고온부식 물질인 NaCl층 밑에 위치하게 되므로 고온알칼리 부식에 유리하고, 운전중 Soot Blowing시 날아가기 쉽고 튜브에 접착력도 약하여 정지중 청소가 용이하게 된다(도 6 참조).
연소실 내에서의 저온연소도 중요한 포인트로 K, Na 등이 활발히 Aerosol 상태로 적게 변화되지 않고 고체상태로 남아 있으면 유리하다. 그러므로, 노내의 안정이 중요하므로 첨가제 조성물에는 입자가 고운 입자가 아닌 그래뉼(Granule) 형태의 알갱이로 유동과정에서 유동사 층물질로 작용하다가 자연스럽게 시간이 경괴하면서 잘게 잘게 부서져 플라이(Fly) 형태로 백패스로 날아가면서 1~3차 화합물로 변환된다.
또한, 첨가제 조성물은 안정된 베드(Bed) 유동상태를 유지하기 위하여 굵은 층물질은 PC보일러 애쉬(Ash)를 그래뉼(Granule) 형태로 가공되어 있으나 가는(100um 이상) 형태의 층물질은 MgO 기반의 층물질을 혼합하여 보일러에 투입된 연료가 즉시 기포상으로 유동되는 베드애쉬(Bed Ash)와 잘 혼합되면서 유동되어 쉽게 착화온도에 이르게 유도하고, 연소실내에서 유동사의 조밀영역대를 형성하여 연소실 중간대 압력이 올라가면서 연료가 연소실 밖으로 날아가 후부영역에서 연소되어 싸이클론 배출구에서 연소가스 온도가 급하게 상승하는 것을 막아 준다.
이에 더하여, 본 발명에서는 연료 첨가제 조성물 100중량부에 대해, 하이드로트리티드 나프타(Hydrotreated Naphtha) 15중량부, 설파민산 니켈 2.0중량부, 바나듐 옥사이드(V2O5) 5중량부를 더 첨가할 수 있다.
이때, 상기 하이드로트리티드 나프타는 연료의 연소를 개선하고 윤활성을 높이기 위해 첨가된다.
그리고, 상기 설파민산 니켈(Ni(NH2SO3)2)은 연소시 응력을 감소시켜 분해를 촉진하고, 연소효율을 높이며, 유동사의 응고를 억제하기 위해 첨가된다.
또한, 상기 바나듐 옥사이드는 열분해에 따른 내화물의 내벽 손상을 방지하고 흐름성을 유도하여 연소가스의 급격한 온도상승을 해소하는데 기여한다.
이상의 설명과 같이, 연소가 연소실에서 안정되게 혼합되어 연소함으로써 다음과 같은 잇점을 있다.
첫째, CO 발생없이 연소실에서 완전 연소를 시켜 TMS에서 CO 초과 우려가 없다. 둘째, 연료의 안정적인 연소로 PA의 유량을 안정하게 유지할 수 있어 과잉공기량을 연소실 출구기준 약 2.3~2.5%로 유지 가능함으로써 Thermal NOx가 20~30% 줄어 처리약품의 비용을 줄일 수 있다. 셋째, 노내의 안정적인 연소로 노내압력이 Hunting하지 않으므로 배기가스의 HCl, SOx, NOx 처리 약품의 사용량을 최소량에서 안정적으로 유지가능함으로 약품값이 줄어 든다.
따라서, 사용처의 보일러의 연료종류, 연소형태, 스팀(온수) 출구 온도, 압력, 운전 기술 등에 따라 혼합비의 차이가 있을 수 있으므로 보일러의 상태에따라 최적의 솔루션을 ?O아 제공하고 사용자가 운영비를 크게 증가시키지 않으면서 최대의 성능을 달성할 수 있도록 사용자의 보일러에 적합한 비율로 혼합하여 제공될 수 있다.

Claims (1)

  1. 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물로서, 상기 연소 첨가제 조성물은 화력발전소의 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러에 투입되는 연료 100 중량부에 대하여 알루미늄 부산물 1.0-10 중량부; 황 성분 1.0-10 중량부 더 첨가혼합하되, 상기 알루미늄 부산물은 산화알루미늄의 함량 5-50중량%인 미분탄 보일러 바닥재이고; 상기 황성분은 유황, 황산알미늄, 황산암모늄, 황산제2철 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물에 있어서;
    상기 연료 첨가제 조성물 100중량부에 대해, 하이드로트리티드 나프타(Hydrotreated Naphtha) 15중량부, 설파민산 니켈 2.0중량부, 바나듐 옥사이드(V2O5) 5중량부를 더 첨가한 것을 특징으로 하는 석탄재와 황산을 활용한 바이오매스와 폐기물 소각 보일러의 파울링과 부식 방지용 연소 첨가제 조성물.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102354218B1 (ko) * 2021-08-05 2022-02-08 주식회사 이비알 석탄재와 유동사 혼합물질을 활용한 유동층 보일러 장애를 해소하는 물질 및 이를 이용한 유동층 보일러 시스템

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09241664A (ja) * 1996-03-11 1997-09-16 Toa Netsuken Kk 防食添加剤とその使用方法
KR100292975B1 (ko) * 1998-05-29 2001-10-26 이창성 열병합발전소에서방출되는플라이애쉬를이용한수처리조성물
KR20080024133A (ko) * 2005-05-17 2008-03-17 퓨얼 테크 인코포레이티드 보일러 내의 부식 억제 방법
KR101542076B1 (ko) 2014-02-20 2015-08-13 디에스티주식회사 고체연료의 연소 첨가제 조성물 및 이의 이용방법
KR101586430B1 (ko) 2015-10-23 2016-01-19 (주)서일홀딩스 펠렛과 석탄 연료 및 소각용 폐기물의 연소율 향상을 위한 연료 첨가제 조성물
KR20190024146A (ko) * 2017-08-31 2019-03-08 주식회사 블루오션 산업 산화알루미늄을 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물
KR20200049477A (ko) * 2019-06-24 2020-05-08 주식회사 블루오션 산업 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물
JP2020139121A (ja) * 2019-03-01 2020-09-03 東京電力ホールディングス株式会社 クリンカ付着抑制用添加剤及びクリンカ付着抑制方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09241664A (ja) * 1996-03-11 1997-09-16 Toa Netsuken Kk 防食添加剤とその使用方法
KR100292975B1 (ko) * 1998-05-29 2001-10-26 이창성 열병합발전소에서방출되는플라이애쉬를이용한수처리조성물
KR20080024133A (ko) * 2005-05-17 2008-03-17 퓨얼 테크 인코포레이티드 보일러 내의 부식 억제 방법
KR101542076B1 (ko) 2014-02-20 2015-08-13 디에스티주식회사 고체연료의 연소 첨가제 조성물 및 이의 이용방법
KR101586430B1 (ko) 2015-10-23 2016-01-19 (주)서일홀딩스 펠렛과 석탄 연료 및 소각용 폐기물의 연소율 향상을 위한 연료 첨가제 조성물
KR20190024146A (ko) * 2017-08-31 2019-03-08 주식회사 블루오션 산업 산화알루미늄을 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물
KR102005903B1 (ko) 2017-08-31 2019-07-31 주식회사 블루오션 산업 산화알루미늄을 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물
JP2020139121A (ja) * 2019-03-01 2020-09-03 東京電力ホールディングス株式会社 クリンカ付着抑制用添加剤及びクリンカ付着抑制方法
KR20200049477A (ko) * 2019-06-24 2020-05-08 주식회사 블루오션 산업 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102354218B1 (ko) * 2021-08-05 2022-02-08 주식회사 이비알 석탄재와 유동사 혼합물질을 활용한 유동층 보일러 장애를 해소하는 물질 및 이를 이용한 유동층 보일러 시스템

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