KR20200049477A - Additive composition for fouling, slagging and corrosion prevention of biomass co-existence or exclusive boiler using alumina oxide - Google Patents

Additive composition for fouling, slagging and corrosion prevention of biomass co-existence or exclusive boiler using alumina oxide Download PDF

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Abstract

The present invention relates to an additive composition for preventing fouling, slagging and corrosion of a biomass mixtures or boilers using alumina. More specifically, the present invention relates to an additive composition which can effectively suppress the fouling, slagging and corrosion of an inner wall of a thermal power plant boiler by increasing the melting temperature of mineral contained in biomass fuel by using alumina, and optimize the thermal efficiency of a power plant. The additive composition can contain 0.1 to 5 parts by weight of alumina (Al_2O_3) with respect to 100 parts by weight of fuel injected into the biomass mixture or the boiler.

Description

알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물{Additive composition for fouling, slagging and corrosion prevention of biomass co-existence or exclusive boiler using alumina oxide}An additive composition for fouling, slagging and corrosion prevention of biomass co-existence or exclusive boiler using alumina oxide

본 발명은 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미나를 이용하여 바이오매스 연료에 함유된 무기물의 용융온도를 상승시켜 바이오매스 보일러 내벽의 파울링, 슬래깅 및 부식을 효과적으로 억제하고 발전설비의 열 효율을 최적화 할 수 있는 첨가제 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an additive composition for preventing fouling, slagging and corrosion of a biomass mixture using alumina or a dedicated boiler, and more specifically, using alumina to increase the melting temperature of the inorganic material contained in the biomass fuel, thereby increasing the biomass. It relates to an additive composition capable of effectively suppressing fouling, slagging and corrosion of the inner wall of the boiler and optimizing the thermal efficiency of the power generation facility.

파리 기후 협약에 따라 각국은 이산화탄소 배출량을 줄이고 신재생에너지 시장확대와 경쟁력을 키우기 위해 신재생에너지 활성화 제도를 시행하고 있다.Under the Paris climate agreement, each country is implementing a new and renewable energy activation system to reduce carbon dioxide emissions and expand the market for new and renewable energy and increase competitiveness.

우드칩, 우드펠릿, 팜오일 껍질 등의 바이오매스는 기존 연료와 비교하여 황 함량이 적어 CO2 발생량을 저감시킬 수 있다는 점에서 친환경적 신재생에너지로 각광받고 있지만, 기존 연료 대비 열량이 현저히 낮음에 따라 바이오매스를 기존 연료와 혼소할 시에 발열량 차이로 인한 국부적인 열 불균형을 야기하고 열효율을 감소하며 결과적으로 발전비용을 증가시키는 문제점이 있다.Biomass, such as wood chips, wood pellets, and palm oil shells, is attracting attention as an eco-friendly renewable energy in that it can reduce the amount of CO 2 generated by reducing sulfur content compared to existing fuels. Accordingly, when mixing biomass with existing fuels, there is a problem of causing local heat imbalance due to a difference in heat generation, reducing thermal efficiency, and consequently increasing power generation costs.

또한, 바이오매스 혼소시에는 바이오매스 내에 함유되어 있는 회분 중 용융점이 낮은 무기물들이 연소과정에서 녹아내리게 되는데, 이러한 무기물들이 유동하여 보일러 내벽 및 열교환부 등에 눌어붙어 성장하는 슬래깅 및 파울링 현상이 발생되고, 이러한 현상은 보일러의 열 효율을 현저히 저하시키며 연소로내 유동 패턴을 방해하고, 나아가 보일러 내벽을 심각하게 손상시키는 문제를 일으킨다.In addition, in the case of biomass mixing, minerals with a low melting point among the ashes contained in the biomass are melted during the combustion process. Slagging and fouling phenomena occur in which these minerals flow and stick to the inner walls of the boiler and heat exchange parts to grow. And, this phenomenon significantly lowers the thermal efficiency of the boiler, interferes with the flow pattern in the combustion furnace, and further causes problems that seriously damage the inner wall of the boiler.

또한, 바이오매스에 포함되어 있는 K2O, Na2O와 같은 강 알칼리 성분들은 휘발성이 강하여 보일러 내부에서의 체류기간이 짧기 때문에 불균일 연소를 유발할 뿐만 아니라 연소로내의 애쉬와의 반응으로 내벽을 코팅시키고, 이로 인하여 보일러 내부의 내벽을 포함한 금속표면들이 부식한다는 문제점 또한 존재하기 때문에 석탄 및 바이오매스 혼소시 나타나는 보일러 내부의 열 불균형, 슬래깅, 파울링 및 부식 문제에 대한 해결책의 마련이 시급한 실정이다.In addition, strong alkali components such as K 2 O and Na 2 O included in the biomass have high volatility and short residence period inside the boiler, thereby causing non-uniform combustion and coating the inner wall by reaction with ash in the furnace. There is also a problem of corrosion of metal surfaces, including the inner wall of the boiler, and it is urgent to prepare a solution to the heat imbalance, slagging, fouling, and corrosion problems in the boiler when coal and biomass are mixed. .

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래의 기술로서, As a conventional technique to solve this problem,

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 있고, In Korean Patent Registration No. 10-1542076, "Combustion additive composition for solid fuel and method for using it", combustion additive for solid fuel containing 0.1 to 20 parts by weight of copper precursor and 10 to 300 parts by weight of magnesium precursor with respect to 100 parts by weight of water The composition is presented,

한국등록특허 제10-0642146호 "내한성 향상 및 슬래그 방지와 클링커가 효과적으로 제거되는 연료 첨가제 조성물"에서는 수용성 용매 30~86.98 중량%, 연속촉진제 5~20 중량%, 안정화제 0.01~5중량%, 알칼리금속화합물 5~25중량%, 금속화합물 0.01~5중량% 및 계면활성제 화합물 3~15중량%를 포함하는 연료 첨가제 조성물을 제시하고 있으며,In Korean Patent Registration No. 10-0642146, "A fuel additive composition that improves cold resistance and prevents slag and effectively removes clinker", 30 to 86.98% by weight of a water-soluble solvent, 5 to 20% by weight of a continuous accelerator, 0.01 to 5% by weight of an stabilizer, and alkali Presenting a fuel additive composition comprising 5 to 25% by weight of a metal compound, 0.01 to 5% by weight of a metal compound and 3 to 15% by weight of a surfactant compound,

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.In Korean Patent Registration No. 10-1586430, “Pellets and Coal Fuels and Fuel Additive Compositions for Increasing Combustion Rate of Incineration Wastes”, 5 to 15 parts by weight of hydrogen peroxide, 30 to 45 parts by weight of sodium hydroxide, and borax per 100 parts by weight of sodium silicate Presents a fuel additive composition consisting of 1 to 10 parts by weight, 10 to 50 parts by weight of oxygen, 2 to 5 parts by weight of glycerol, 1 to 3 parts by weight of fatty acid ester, 2 to 5 parts by weight of surfactant, and 10 to 30 parts by weight of ceramic ball Doing.

그러나, 상기의 기술들은 모두 액상 형태의 첨가제로서 화력발전소 보일러에 투입시 필요한 메커니즘이며, 바이오매스 보일러에 적용될 시에는 그 효과를 기대하기 어렵다는 문제점이 있다.However, all of the above techniques are mechanisms required when inputting a thermal power plant boiler as an additive in a liquid form, and when applied to a biomass boiler, there is a problem that it is difficult to expect an effect.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 고체 분말 형태의 첨가제인 알루미나를 이용하여 바이오매스 연료에 함유되어 있는 무기물의 용융온도를 상승시킴으로써 바이오매스 보일러 내벽의 파울링, 슬래깅 및 부식을 효과적으로 억제하고, 발전설비의 열 효율을 최적화 시킬 수 있는 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물을 제공하는데 목적이 있다.The present invention is proposed to solve the above problems, by raising the melting temperature of the minerals contained in the biomass fuel by using alumina, an additive in the form of a solid powder, fouling, slagging and corrosion of the inner walls of the biomass boiler. It is an object to provide an additive composition for preventing fouling, slagging and corrosion of a biomass mixture or a dedicated boiler using alumina, which can effectively suppress and optimize the thermal efficiency of a power generation facility.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물은, 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러에 투입되는 연료 100 중량부에 대하여 알루미나(Al2O3) 0.1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.The additive composition for preventing fouling, slagging and corrosion of a biomass mixture or a dedicated boiler using alumina according to an embodiment of the present invention for solving the above problems, with respect to 100 parts by weight of fuel injected into the biomass mixture or a dedicated boiler Alumina (Al 2 O 3 ) It may include 0.1 to 5 parts by weight.

또한, 화력발전소 부산물인 석탄재를 0.1 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include 0.1 to 5 parts by weight of coal ash as a by-product of the thermal power plant.

또한, 알루미늄 제련에 있어서, Bayer법에 의해 보크사이트로부터 알루미나를 채취한 잔사인 Al2O3가 함유된 실리카를 연료 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부 더 포함할 수 있다.In addition, in aluminum smelting, the silica containing Al 2 O 3 , which is a residue obtained by extracting alumina from bauxite by the Bayer method, may further contain 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the fuel.

본 발명의 실시 예에 따른 알루미나을 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물은 바이오매스 연료에 함유되어 있는 무기물의 용융온도를 상승시켜 바이오매스 보일러 내벽의 파울링, 슬래깅 및 부식을 효과적으로 억제하고 발전설비의 열 효율을 최적화 시킬 수 있는 효과가 있다.The additive composition for preventing fouling, slagging and corrosion of a biomass mixture or a dedicated boiler using alumina according to an embodiment of the present invention increases the melting temperature of inorganic substances contained in the biomass fuel, thereby fouling and slaving the inner wall of the biomass boiler. It has the effect of effectively suppressing ging and corrosion and optimizing the thermal efficiency of power generation facilities.

도 1은 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물 투입 후 경과일 에 따른 플라이애시 및 바텀애시 내 칼륨 함량 그래프이다.
도 2는 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물 투입 전 보일러 내 튜브 형상을 나타낸 것이다.
도 3은 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물 투입 후 보일러 내 튜브 형상을 나타낸 것이다.
1 is a graph of potassium content in fly ash and bottom ash according to the elapsed days after the addition of the additive composition for preventing fouling, slagging and corrosion.
Figure 2 shows the tube shape in the boiler before the additive composition for preventing fouling, slagging and corrosion.
Figure 3 shows the tube shape in the boiler after the additive composition for preventing fouling, slagging and corrosion.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the description of the present invention with reference to the drawings is not limited to a specific embodiment, and various conversions may be applied and various embodiments may be provided. In addition, it should be understood that the contents described below include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the singular expression used in the present invention includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as “include”, “have” or “have” described below are intended to indicate that there are features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. It should be interpreted and understood to not preclude the existence or addition possibility of one or more other features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 원리를 설명함에 있어, 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적인 설명을 생략하기로 한다.In addition, in describing the principle according to the embodiment of the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the additive composition for preventing fouling, slagging, and corrosion of a biomass mixture or a dedicated boiler using alumina according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 실시 예에 따른 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물은 화력발전소의 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러에 투입되는 연료 100 중량부에 대하여 알루미나(Al2O3)가 0.1 내지 5 중량부가 첨가될 수 있다.The additive composition for preventing fouling, slagging and corrosion of a biomass mixture or a dedicated boiler using alumina according to an embodiment of the present invention is based on alumina (Al 2 O 3 ) 0.1 to 5 parts by weight may be added.

여기서, 알루미나는 연료 100 중량부 대비 함량이 0.1 중량부 미만일 경우, 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제로서의 효과를 기대하기가 어렵고, 5 중량부를 초과할 경우 경제성이 저감될 수 있다.Here, when the content of alumina is less than 0.1 parts by weight compared to 100 parts by weight of fuel, it is difficult to expect an effect as an additive for preventing fouling, slagging, and corrosion, and if it exceeds 5 parts by weight, economic efficiency may be reduced.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물은 화력발전소 부산물인 석탄재 0.1 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다. 즉, 석탄재는 화력발전소의 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러에 투입되는 연료 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부가 포함될 수 있다.In addition, the additive composition for preventing fouling, slagging and corrosion of a biomass mixture or a dedicated boiler using alumina according to an embodiment of the present invention may further include 0.1 to 5 parts by weight of coal ash, a by-product of a thermal power plant. That is, the coal ash may include 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of fuel input to a biomass mixture of a thermal power plant or a dedicated boiler.

연료에 첨가되는 석탄재는 알루미나의 함량 및 화학적 결합에 필요한 SiO2를 제공하는 기능을 포함할 수 있으며, 구체적으로 알루미나의 함량을 약 25% 내외로 조절할 수 있다. 그러나, 상기 함량은 예시적인 것으로서 반드시 한정되는 사항은 아니다.The coal ash added to the fuel may include a function of providing the content of alumina and SiO 2 necessary for chemical bonding, and specifically, the content of alumina can be adjusted to about 25%. However, the content is exemplary and is not necessarily limited.

여기서, 석탄재는 0.1 중량부 미만일 경우, 파울링, 슬래깅 등을 방지하는 첨가제로서의 역할을 기대하기 어렵고, 5 중량부를 초과할 경우 첨가제 조성물의 알루미나 함량이 저하하여 파울링, 슬래깅 및 부식 방지효과가 저감될 수 있다.Here, if the coal ash is less than 0.1 parts by weight, it is difficult to expect a role as an additive to prevent fouling and slagging, and when it exceeds 5 parts by weight, the alumina content of the additive composition decreases to prevent fouling, slagging and corrosion. Can be reduced.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물은 알루미늄 제련에 있어서, Bayer법에 의해 보크사이트로부터 알루미나를 채취한 Al2O3가 함유된 실리카를 0.1 내지 10중량부를 더 포함할 수 있다.In addition, the additive composition for preventing fouling, slagging, and corrosion of a biomass mixture or a dedicated boiler using alumina according to an embodiment of the present invention is Al 2 O 3 in which aluminum alumina is extracted from bauxite by Bayer method in aluminum smelting. It may further include 0.1 to 10 parts by weight of silica.

상기의 Al2O3가 함유된 실리카는 바이오매스 보일러에 첨가될 시, Al2O3와 SiO2가 무기물의 용융점을 상승시킬 수 있으며, 이로 인해 연소로내의 슬래깅 및 파울링 등을 방지할 수 있다.When the silica containing Al 2 O 3 is added to a biomass boiler, Al 2 O 3 and SiO 2 may increase the melting point of inorganic substances, thereby preventing slagging and fouling in the combustion furnace. You can.

이때, Al2O3가 함유된 실리카는 연료 100중량부에 대하여 0.1 중량부 미만이 첨가될 시 파울링, 슬래깅 등을 방지하는 첨가제로서의 역할을 기대하기 어렵고, 10 중량부 초과 시 연료 및 보일러 내 알카리금속과 반응하지 못하는 미반응으로 인한 폐기물 처리비용의 증가로 경제성이 저감될 수 있다. At this time, silica containing Al 2 O 3 is less than 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of fuel, it is difficult to expect a role as an additive to prevent fouling, slagging, etc. Economics may be reduced due to an increase in waste treatment costs due to unreacted reactions that do not react with alkali metals.

이하, 상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물의 원리에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the principle of the additive composition for preventing fouling, slagging and corrosion of a biomass mixture or a dedicated boiler using alumina according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

바이오매스 연료는 일반적으로 K, Na 등의 알칼리 성분 무기물을 포함하고 있는데, K와 Na가 각각 K2O, Na2O의 형태로 형성될 시에는 낮은 용융온도 (800℃이하)를 발생시킨다. 이에 따라, 순환유동층 보일러 내 연소과정에서 연소실의 온도가 800℃이상으로 유지될 때에 연료내 무기물들이 용융된 상태로 가스흐름을 따라 배출되다가 보일러의 튜브에 부딪쳐 급랭, 응집되어 튜브 표면에 부착 및 퇴적되는 현상이 발생한다. 이렇게 생성된 슬래깅 및 파울링 현상은 보일러 내 열효율을 급격하게 저하시키게 된다.Biomass fuels generally contain alkali components such as K and Na, and when K and Na are formed in the form of K 2 O and Na 2 O, respectively, they generate low melting temperatures (below 800 ° C). Accordingly, when the temperature of the combustion chamber is maintained at 800 ° C or higher during the combustion process in the circulating fluidized bed boiler, the minerals in the fuel are discharged along the gas flow in a molten state, and then collide with the tube of the boiler to rapidly cool, agglomerate and adhere to and deposit on the tube surface. Occurs. The slagging and fouling phenomena generated in this way rapidly decrease the thermal efficiency in the boiler.

이를 해결하기 위해 본 발명에서는 알루미나(Al2O3) 첨가제 조성물을 연소로 내로 투입하여 바이오매스에 함유되어 있는 무기물들의 용융온도를 높일 수 있으며, 그 반응식은 아래와 같다.In order to solve this, in the present invention, the alumina (Al 2 O 3 ) additive composition may be introduced into a combustion furnace to increase the melting temperature of inorganic substances contained in the biomass, and the reaction formula is as follows.

(1) Al2O3 · 6SiO2 + 2H2O + 2K(OH) -> Al2O3 · 6SiO2 · K2O + 3H2O (1) Al 2 O 3 · 6SiO 2 + 2H 2 O + 2K (OH)-> Al 2 O 3 · 6SiO 2 · K 2 O + 3H 2 O

(재의 용융온도를 약 1000℃로 상승시킴)    (Rising the melting temperature of ash to about 1000 ℃)

(2) Al2O3 · 2SiO2 + 2H2O + 2Na(OH) -> Al2O3 · 2SiO2 · Na2O + 3H2O (2) Al 2 O 3 · 2SiO 2 + 2H 2 O + 2Na (OH)-> Al 2 O 3 · 2SiO 2 · Na 2 O + 3H 2 O

(재의 용융온도를 약 1200℃로 상승시킴)    (The melting temperature of ash is raised to about 1200 ℃)

상기 반응식에 따라 알루미나 첨가제 조성물 투입 후 바이오매스 연료내 무기물의 용융온도는 보일러의 연소 온도를 상회하게 되며, 용융상태의 무기물이 야기하는 슬래깅 및 파울링 현상을 화학적으로 억제하는 효과를 기대할 수 있다.After the alumina additive composition is added according to the above reaction formula, the melting temperature of the inorganic material in the biomass fuel exceeds the combustion temperature of the boiler, and an effect of chemically suppressing the slagging and fouling phenomenon caused by the molten inorganic material can be expected. .

본 발명의 첨가제 조성물에 더 포함될 수 있는 석탄재는 이미 화력발전소 보일러에서 연소과정을 한번 거친 물질로서, 첨가제 조성물이 연소할 때에 연소되지 않고 고체 성분으로 남아 회분과 함께 순환한다. 이때, 순환하는 석탄재는 이미 존재하는 클링커를 물리적으로 노벽에서 탈락시키는 효과를 발휘하며, 보일러 내벽에 부착시에 석화하지 않으므로 클링커를 내벽으로부터 박리시키는 효과 또한 기대할 수 있다.Coal ash, which may be further included in the additive composition of the present invention, is a material that has already undergone a combustion process in a thermal power plant boiler, and does not burn when the additive composition is burned and remains as a solid component and circulates with ash. At this time, the circulating coal ash exerts an effect of physically removing the existing clinker from the furnace wall, and since it does not petrify when attached to the inner wall of the boiler, the effect of peeling the clinker from the inner wall can also be expected.

또한, 보일러 내의 금속표면 부식현상은 주로 슬래깅 및 파울링이 형성되는 퇴적물과 맞닿아 보일러 내 금속표면의 접점에서 형성되므로, 슬래깅 및 파울링을 억제하는 것은 이러한 부식현상이 이뤄질 수 있는 환경을 원천적으로 억제하는 효과를 가져올 수 있다.In addition, corrosion of the metal surface in the boiler is mainly formed at the contact point of the metal surface in the boiler in contact with the sediment where slagging and fouling are formed, so suppressing slagging and fouling creates an environment in which such corrosion can be achieved. It can bring about the suppressive effect.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물은, 알루미나와 동일한 효과를 지닌 알루미늄 부산물로 조성될 수도 있다.Meanwhile, the additive composition for preventing fouling, slagging, and corrosion of a biomass mixture or a dedicated boiler using alumina according to an embodiment of the present invention may be composed of aluminum by-products having the same effect as alumina.

여기서, 알루미늄 부산물은 산화알루미늄(Al2O3)이 함유된 부산물로서, 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러에 투입되는 연료 100 중량부에 대하여 알루미늄 부산물은 0.1 내지 5 중량부가 첨가될 수 있으며, 이때 산화알루미늄의 함량은 10 내지 90%일 수 있다.Here, the aluminum by-product is a by-product containing aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 0.1 to 5 parts by weight of aluminum by-product may be added to 100 parts by weight of fuel to be fed into the biomass mixture or a dedicated boiler, wherein aluminum oxide The content of may be 10 to 90%.

이는, 상술한 알루미나와 동일한 이유로 산화알루미늄 함량이 10% 미만일 경우, 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용첨가제로서의 효과를 기대하기가 어렵고, 90%를 초과할 경우 산업부산물로서의 경제성이 저감될 수 있기 때문이다.This is because, for the same reason as the above-mentioned alumina, when the aluminum oxide content is less than 10%, it is difficult to expect an effect as an additive for fouling, slagging and corrosion prevention, and when it exceeds 90%, economic efficiency as an industrial byproduct can be reduced. to be.

또한, 상기 알루미나 및 산화알루미늄 부산물은 입도가 각각 10 내지 1500μm 일 수 있다. 이는, 알루미늄 부산물의 입도가 10μm 미만일 경우, 부유현상으로 인해 연소로내의 충분한 반응시간을 확보하지 못하여 보일러 싸이클론 후단으로 이송할 수가 있고, 입도가 1500μm를 초과할 경우, 충분히 순환되지 못하여 파울링, 슬래깅 및 부식방지의 효과가 저감될 수 있기 때문이다.In addition, the alumina and aluminum oxide by-products may have a particle size of 10 to 1500 μm, respectively. This, if the particle size of the aluminum by-product is less than 10μm, it is not possible to ensure a sufficient reaction time in the combustion furnace due to the floating phenomenon can be transferred to the rear end of the boiler cyclone, if the particle size exceeds 1500μm, fouling due to insufficient circulation, This is because the effect of slagging and corrosion prevention can be reduced.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물의 실시예를 더욱 구체적으로 제시하나, 다음에 제시하는 실시예들에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples of the additive composition for preventing fouling, slagging and corrosion of a biomass mixture or a dedicated boiler using alumina according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. The present invention is not limited by these.

[실험예 1][Experimental Example 1]

알루미나(산화알루미늄, Al2O3)와 칼륨(K)간의 관계를 알아보기 위해, 순환유동층 화력발전소 보일러에 일평균 919톤의 유연탄 및 2,144톤의 우드팰릿의 연료와, 알루미나 4톤 (연료 100 중량부에 대하여 0.131 중량부) 및 화력발전소 석탄재 5톤 (연료 100 중량부에 대하여 0.163 중량부)를 투입하여 9일간 일평균 22시간 가동하였다.In order to investigate the relationship between alumina (aluminum oxide, Al 2 O 3 ) and potassium (K), an average of 919 tons of bituminous coal and 2,144 tons of wood pallet fuel were used in a circulating fluidized bed thermal power plant boiler, and 4 tons of alumina (fuel 100 0.131 parts by weight per part) and 5 tons of coal ash from thermal power plant (0.163 parts by weight per 100 parts by weight of fuel) were added and operated for an average of 22 hours per day for 9 days.

보일러 내 슬래깅 및 파울링의 억제효과는 보일러 외부로 배출되어지는 플라이애시 및 바텀애시 내 K 및 Na등의 알칼리 성분 함량이 높을수록, 보일러 내의 슬래깅 및 파울링 형태로 퇴적 및 부착되어 있는 알칼리 성분이 적은 것임을 확인할 수 있으며, 이는 슬래깅 및 파울링이 억제된 것으로 해석할 수 있다.The suppression effect of slagging and fouling in the boiler is the higher the alkali content such as K and Na in the fly ash and bottom ash discharged outside the boiler, the alkali deposited and attached in the form of slagging and fouling in the boiler It can be confirmed that the components are low, which can be interpreted as slagging and fouling suppressed.

실험예 1에 플라이애시 및 바텀애시 내 칼륨 함량 그래프는 도 1에 나타내어 정리하였으며, 실험예 1의 실험기간 총 9일간의 실험 전 후 사진은 각각 도 2와 도 3에 나타내었다.The graphs of potassium content in fly ash and bottom ash in Experimental Example 1 are summarized in FIG. 1, and the photographs before and after the experiment for a total of 9 days during the experimental period of Experimental Example 1 are shown in FIGS. 2 and 3, respectively.

[실험예 2][Experimental Example 2]

연료에 대한 알루미나의 적정량을 살펴보기 위해, 순환유동층 화력발전소 보일러에 5기에 일평균 900톤의 유연탄 및 2,100톤의 우드팰릿의 연료(총 3000톤의 연료)와, 알루미나를 하기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1과 같이 각기 달리하여 파울링, 슬래깅 및 부식 방지에 대한 효과를 측정하였다.In order to examine the proper amount of alumina for fuel, the average of 900 tons of bituminous coal and 2,100 tons of wood pellets (a total of 3000 tons of fuel) and alumina were averaged in the 5th stage in a circulating fluidized bed thermal power plant boiler in Examples 1 to 4 below. And Comparative Example 1, the effect of preventing fouling, slagging, and corrosion was measured.

측정은 실시예 1 내지 4 및 비교예 1과 같은 조건으로 일평균 22시간 4주 동안 보일러를 가동 후, 보일러 내부를 육안으로 관찰하여 파울링, 슬래깅 및 부식의 각 항목에 대해 발생률을 아주 낮음, 낮음, 보통, 높음, 아주 높음으로 체크하였으며, 이에 대한 결과는 하기 표 1과 같다. Measurement was conducted under the same conditions as Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, and the boiler was operated for an average of 22 hours and 4 weeks a day, and the inside of the boiler was visually observed to very low the incidence of fouling, slagging, and corrosion. , Low, Normal, High, and Very High, and the results are shown in Table 1 below.

[실시예 1] [Example 1]

연료 3000톤에 대해 알루미나 1.5톤을 투입하였다. (연료 100중량부에 대한 알루미나 0.05 중량부)1.5 tons of alumina was added to 3000 tons of fuel. (0.05 parts by weight of alumina relative to 100 parts by weight of fuel)

[실시예 2] [Example 2]

연료 3000톤에 대해 알루미나 3톤을 투입하였다. (연료 100중량부에 대한 알루미나 0.1 중량부)3 tons of alumina were added to 3000 tons of fuel. (0.1 part by weight of alumina relative to 100 parts by weight of fuel)

[실시예 3] [Example 3]

연료 3000톤에 대해 알루미나 150톤을 투입하였다. (연료 100중량부에 대한 알루미나 5 중량부)150 tons of alumina was added to 3000 tons of fuel. (5 parts by weight of alumina relative to 100 parts by weight of fuel)

[실시예 4] [Example 4]

연료 3000톤에 대해 알루미나 165톤을 투입하였다. (연료 100중량부에 대한 알루미나 5.5 중량부)165 tons of alumina was added to 3000 tons of fuel. (5.5 parts by weight of alumina relative to 100 parts by weight of fuel)

[비교예 1][Comparative Example 1]

연료 3000톤에 대해 알루미나 미 투입No alumina for 3000 tons of fuel

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 파울링Fouling 아주 높음Very high 높음height 낮음lowness 낮음lowness 아주 높음Very high 슬래깅Slagging 아주 높음Very high 보통usually 아주 낮음Very low 아주 낮음Very low 아주 높음Very high 부식corrosion 높음height 보통usually 낮음lowness 낮음lowness 아주 높음Very high

상기 표 1을 살펴보면, 실시예 2의 경우 비교예 1에 대비하여 파울링, 슬래깅 및 부식에 대한 개선이 아주 뛰어나지는 않으나 효과가 있는 것으로 확인되며, 실시예 3의 경우는 비교예 1에 대비하여 현저한 효과가 발생되는 것을 확인할 수 있다.Looking at Table 1, it was confirmed that the improvement in fouling, slagging and corrosion is not very excellent, but has an effect, compared to Comparative Example 1 in the case of Example 2, compared to Comparative Example 1 in Example 3 It can be confirmed that a remarkable effect is generated.

또한, 실시예 1의 경우 비교예 1에 대비하여 개선 효과가 극미하며, 실시예 4의 경우는, 실시예 3에 대비하여 별다른 효과의 차이가 없는 것을 확인할 수 있다.In addition, in Example 1, the improvement effect is minimal compared to Comparative Example 1, and in Example 4, it can be confirmed that there is no difference in effect compared to Example 3.

이에 따라, 실시예 2와 실시예 3 사이의 인접범위(연료 100 중량부에 대해 알루미나가 0.1 내지 5 중량부 범위) 내에서 투입되는 것이 파울링, 슬래깅 및 부식에 대한 효과를 볼 수 있는 것을 확인할 수 있다.Accordingly, it can be seen that the effects of fouling, slagging, and corrosion can be seen to be introduced within the adjacent range between Example 2 and Example 3 (alumina is 0.1 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of fuel). Can be confirmed.

이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.The embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but a person skilled in the art to which the present invention pertains may implement in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. You will understand. Therefore, the above-described embodiment is illustrative in all respects and is not limiting.

Claims (2)

바이오매스 혼소 또는 전용 보일러에 투입되는 연료 100 중량부에 대하여 알루미나(Al2O3) 0.1 내지 5 중량부를 포함하며,
이산화규소(SiO2) 제공 및 알루미나의 함량 조절을 위한 화력발전소 부산물인 석탄재 0.1 내지 5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물.
It contains 0.1 to 5 parts by weight of alumina (Al 2 O 3 ) with respect to 100 parts by weight of fuel injected into the biomass mixture or a dedicated boiler,
Biomass mixed with alumina or an additive for preventing fouling, slagging and corrosion of a dedicated boiler using alumina, further comprising 0.1 to 5 parts by weight of coal ash, a by-product of a thermal power plant for providing silicon dioxide (SiO 2 ) and controlling the content of alumina Composition.
제 1 항에 있어서,
알루미늄 제련에 있어서, Bayer법에 의해 보크사이트로부터 알루미나를 채취한 잔사인 Al2O3가 함유된 실리카를 연료 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부 더 포함하는 알루미나를 이용한 바이오매스 혼소 또는 전용 보일러의 파울링, 슬래깅 및 부식 방지용 첨가제 조성물.
According to claim 1,
In aluminum smelting, biomass mixing or dedicated boiler using alumina further comprising 0.1 to 10 parts by weight of silica containing Al 2 O 3 , which is a residue obtained by collecting alumina from bauxite by Bayer method, based on 100 parts by weight of fuel Additive composition for preventing fouling, slagging and corrosion.
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