KR20210106076A - Fluidized-bed boiler interior and tube surface slagging or fouling combustion additives using lime and biomass as fuel - Google Patents

Fluidized-bed boiler interior and tube surface slagging or fouling combustion additives using lime and biomass as fuel Download PDF

Info

Publication number
KR20210106076A
KR20210106076A KR1020200020740A KR20200020740A KR20210106076A KR 20210106076 A KR20210106076 A KR 20210106076A KR 1020200020740 A KR1020200020740 A KR 1020200020740A KR 20200020740 A KR20200020740 A KR 20200020740A KR 20210106076 A KR20210106076 A KR 20210106076A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fouling
weight
additive
biomass
slagging
Prior art date
Application number
KR1020200020740A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102332238B1 (en
Inventor
이용민
Original Assignee
낙우산업(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 낙우산업(주) filed Critical 낙우산업(주)
Priority to KR1020200020740A priority Critical patent/KR102332238B1/en
Publication of KR20210106076A publication Critical patent/KR20210106076A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102332238B1 publication Critical patent/KR102332238B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/04Use of additives to fuels or fires for particular purposes for minimising corrosion or incrustation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/10Clay
    • C04B14/106Kaolin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02Treatment
    • C04B20/026Comminuting, e.g. by grinding or breaking; Defibrillating fibres other than asbestos
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10Coating or impregnating
    • C04B20/1018Coating or impregnating with organic materials
    • C04B20/1029Macromolecular compounds
    • C04B20/1048Polysaccharides, e.g. cellulose, or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/12Inorganic compounds
    • C10L1/1233Inorganic compounds oxygen containing compounds, e.g. oxides, hydroxides, acids and salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/12Inorganic compounds
    • C10L1/1291Silicon and boron containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/10Treating solid fuels to improve their combustion by using additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00Components of fuel compositions
    • C10L2200/02Inorganic or organic compounds containing atoms other than C, H or O, e.g. organic compounds containing heteroatoms or metal organic complexes
    • C10L2200/029Salts, such as carbonates, oxides, hydroxides, percompounds, e.g. peroxides, perborates, nitrates, nitrites, sulfates, and silicates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00Components of fuel compositions
    • C10L2200/04Organic compounds
    • C10L2200/0461Fractions defined by their origin
    • C10L2200/0469Renewables or materials of biological origin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

According to the present invention, a combustion additive to protect the inside fluidized bed boiler that uses coal and biomass as a fuel and the tube surface thereof from slagging or fouling is an anti-slagging or anti-fouling combustion additive to prevent slag formed on the inside of the boiler, heating surface, and a tube surface thereof, comprising pretreated halloysite powder, which is manufactured by immersing kaolin raw ore having a halloysite crystal structure in an aqueous solution of sodium alginate to which methacryloyl propyltrimethoxysilane is added, and then drying and pulverizing the same.

Description

석탄 및 바이오메스를 연료로 사용하는 유동층 보일러 내부 및 튜브표면 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling) 현상 억제 연소 첨가제{Fluidized-bed boiler interior and tube surface slagging or fouling combustion additives using lime and biomass as fuel} Fluidized-bed boiler interior and tube surface slagging or fouling combustion additives using lime and biomass as fuel }

본 발명은 석탄 및 바이오메스를 연료로 사용하는 유동층보일러의 경우 연료연소 시 산화물로 발생되는 무기물 성분의 ASH가 보일러 내부 및 튜브표면에 세미리퀴드(Semiliquid) 상태로 부착되는 것을 방지하기 위하여 할로이사이트 결정구조의 고령토를 기반으로 하는 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling) 현상 억제 연소 첨가제에 관한 것이다.In the case of a fluidized bed boiler using coal and biomass as fuel, the ASH of inorganic components generated as oxides during fuel combustion in a semi-liquid state is prevented from adhering to the inside of the boiler and the tube surface. It relates to a slagging or fouling suppressing combustion additive based on structured kaolin.

미세먼지와 이산화탄소 배출의 증가로 인한 생태환경조건의 악화로 인하여 저감의 필요성이 사회적인 이슈로 부각됨에 따라 석탄으로 전력을 생산하는 구조에서 점차 신재생에너지 및 바이오메스로 전력을 생산하는 구조로 전환하는 사회적 현상은 당연한 것이다.As the need for reduction has emerged as a social issue due to the deterioration of ecological environmental conditions due to the increase in fine dust and carbon dioxide emissions, the structure of generating electricity with coal is gradually shifting from the structure of generating electricity with renewable energy and biomass. Social phenomena are natural.

이 경우 석탄을 원료로 사용하는 경우도 마찬가지지만, 특히 목재펠럿 및 바이오-SRF등의 바이오매스 연료를 주 연료로 사용하는 화력 발전소의 경우 바이오메스 연료에 함유되어 있는 알카리성 금속 중 칼륨(K)이나 나트륨(Na)등의 성분은 고온의 연소과정에서 염소(Cl), 인(P), 삼산화황(So3)과 반응하여 KCl, K2SO4, Na2SO4 등의 알카리 금속화합물을 생성하여 무기물성분과 결합되어 보일러 내에 대류가 일어나는 부분과 튜브 표면에 부착되여 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling)현상을 일으켜 퇴적층을 형성하고 이 성분들은 특히 녹는 온도가 낮아 무기물성분과 용융상태로 결합하여 튜브나 보일러 내부에 클랭크를 형성하여,In this case, the same applies to the case of using coal as a raw material, but in particular, in the case of thermal power plants using biomass fuels such as wood pellets and bio-SRF as main fuels, potassium (K) or Components such as sodium (Na) react with chlorine (Cl), phosphorus (P), and sulfur trioxide (So3) in the high-temperature combustion process to produce alkali metal compounds such as KCl, K2SO4, and Na2SO4. It attaches to the convection part and the tube surface and causes slagging or fouling to form a sedimentary layer. by forming

1)튜브를 부식시키거나, 1) Do not corrode the tube;

2)슈퍼히터(Super heat)의 온도를 낮추므로 열효율을 저감시키고, 2) By lowering the temperature of the super heater, the thermal efficiency is reduced,

3)드래프트로스(Draft Loss)와 스텍(Stack)의 온도를 증가시켜 플랜트 전체의 성능의 영향을 미치며,3) By increasing the temperature of draft loss and stack, it affects the overall performance of the plant.

4)프라이머리 슈퍼히터(Primary Superheater)와 이코노마이저(Economizer)등에 세미리쿼드(Semiliquid)상태의 퇴적층을 형성하여 튜브간의 공간을 중이고 파울링(Fouling) 및 플러그(Plug)를 일으킴,4) A semi-liquid-state sedimentary layer is formed on the Primary Superheater and the Economizer, creating space between the tubes and causing fouling and plugging,

5)내화성 버너 쓰로트(Throat)에 융점이 낮은 성분의 GAS가 확산되어 슬래그 퇴적물과 내화물질의 서로다른 팽창율로 인하여 쓰로트(Throat) 부위에 균열이 반복적으로 일어나 쓰로트(Throat)의 파손이 일어난다.5) GAS with a low melting point is diffused into the fireproof burner throat, and cracks repeatedly occur in the throat area due to the different expansion rates of slag deposits and refractory materials, which can cause damage to the throat. happens

상기원인으로 인하여 발전소의 연속적인 발전이 불가능하고, 유지보수비용증가 및 설비의 수명을 단축시키는 등 경제적 손실을 증가 시킨다.Due to the above reasons, continuous power generation of the power plant is impossible, and the economic loss increases by increasing the maintenance cost and shortening the life of the equipment.

본 발명은 상술한 바와 같이 석탄 및 바이오메스연료 함유되어 있는 Fe2O3, K2O, NaO등의 성분이 SO3와 결합하여 Na2SO4, K2SO4로 전환되고, 염소(Cl)성분은 연소 시 염산으로 변환되어 열교환기 내의 철로 제작되어있는 튜브 등과 반응 염화철로 전환되고 연소로에 있는 산소와 반응하여 염화철에서 산화철로 전환 철 구조물 표면에 산화철 피막이 형성시켜 보일러 내에 대류가 일어나는 부위와 튜브표면에 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling) 현상을 일으키는 주요 원인 물질이다.In the present invention, as described above, components such as Fe 2 O 3 , K 2 O, and NaO contained in coal and biomass fuel are combined with SO 3 to be converted to Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , and chlorine (Cl ) component is converted to hydrochloric acid during combustion and reacts with the iron tube in the heat exchanger. It is converted into iron chloride and reacts with oxygen in the combustion furnace to convert iron chloride to iron oxide It is the main cause of slagging or fouling on the tube surface.

이러한 문제점을 해결하고자 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling) 현상의 원인 물질인 저융점 알카리 금속화합물인 KCl, K2SO4, Na2SO4, 염소(Cl)를 흡착하고 고온에서 분말형상으로 유지되는 고용융점의 다공성 유, 무기화합물 흡착 고체원료 첨가제를 개발하는 것이 본 발명의 목적이다. To solve this problem, it absorbs KCl, K 2 SO 4 , Na 2 SO 4 , chlorine (Cl), which are low-melting alkali metal compounds, which are the causative substances of slagging or fouling, and forms a powder at high temperature. It is an object of the present invention to develop a solid raw material additive for adsorbing porous organic and inorganic compounds with a high melting point maintained at

상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 석탄 및 바이오메스를 연료로 사용하는 유동층 보일러 내부 및 튜브표면 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling) 현상 억제 연소 첨가제는, 보일러 내부와 전열면, 튜브표면에 발생하는 슬래그를 방지하기 위한 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling) 현상 억제 연소 첨가제로서, 할로이사이트 결정구조를 가지는 고령토원광을 메타크릴로일프로필트트리메톡시실란이 첨가된 알길산 나트륨 수용액에 침지한 다음 건조한 후 분쇄함으로써 제조되는 전처리 된 할로이사이트 분말을 포함한다.The combustion additive for suppressing slagging or fouling on the inside and tube surface of a fluidized bed boiler using coal and biomass as fuel according to the present invention for achieving the above object, the inside of the boiler, the heat transfer surface, and the tube surface Sodium alginate with methacryloylpropylttrimethoxysilane added to kaolin ore having a halloysite crystal structure as a combustion additive for suppressing slagging or fouling to prevent slag from occurring It contains pre-treated halloysite powder, which is prepared by immersing in an aqueous solution and then drying and pulverizing.

본 발명의 일 실시예를 보면 바이오메스를 주 연료로 사용하는 화력 발전소에 사용되는 첨가제는 융점이 1580℃이상으로 내화도가 높고, 형상은 입자의 크기가 325mesh의 분말로 되어 있어 연료 투입 시 일정 비율로 연소로에 직접 분사 투입 할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, additives used in thermal power plants using biomass as the main fuel have a high melting point of 1580 ° C. or higher and have a high degree of fire resistance, and the shape is a powder with a particle size of 325 mesh. It can be injected directly into the furnace.

바이오메스를 사용하는 화력발전소의 경우 석탄보다 바이오메스 연료에 다량 함유되어 있는 칼륨(K), 염소(CL), 인(P)등의 성분이 연소 시 GAS상태로 유, 무기물 성분과 결합하여 ASH상태로 보일러 내에 대류가 일어나는 부분과 튜브 표면을 덮어 퇴적층을 형성하고 이 성분들은 특히 녹는 온도가 낮아 유, 무기물성분과 용융상태로 결합하여 튜브나 보일러 내부에 클랭크를 형성하여,In the case of thermal power plants that use biomass, components such as potassium (K), chlorine (CL), and phosphorus (P), which are contained in a larger amount in biomass fuel than coal, combine with oil and inorganic components in a gas state during combustion to ASH It forms a sediment layer by covering the part where convection takes place in the boiler and the surface of the tube, and these components are especially low in melting temperature, so they combine with oil and inorganic components in a molten state to form a clench inside the tube or boiler.

1)튜브를 부식시키거나, 1) Do not corrode the tube;

2)슈퍼히터(Super heat)의 온도를 낮추므로 열효율을 저감시키고, 2) By lowering the temperature of the super heater, the thermal efficiency is reduced,

3)드래프트로스(Draft Loss)와 스텍(Stack)의 온도를 증가시켜 플랜트 전체의 성능의 영향을 미치며,3) By increasing the temperature of draft loss and stack, it affects the overall performance of the plant.

4)프라이머리 슈퍼히터(Primary Superheater)와 이코노마이저(Economizer)등에 세미리쿼드(Semiliquid)상태의 퇴적층을 형성하여 튜브간의 공간을 중이고 파울링(Fouling) 및 플러그(Plug)를 일으킴,4) A semi-liquid-state sedimentary layer is formed on the Primary Superheater and the Economizer, creating space between the tubes and causing fouling and plugging,

5)내화성 버너 쓰로트(Throat)에 융점이 낮은 성분의 GAS가 확산되어 슬래그 퇴적물과 내화물질의 서로다른 팽창율로 인하여 쓰로트(Throat) 부위에 균열이 반복적으로 일어나 쓰로트(Throat)의 파손이 일어난다.5) GAS with a low melting point is diffused into the fireproof burner throat, and cracks repeatedly occur in the throat area due to the different expansion rates of slag deposits and refractory materials, which can cause damage to the throat. happens

이러한 문제점을 일으키는 원인 물질인 바이오메스 연료에 함유되어 있는 칼륨(K), 염소(CL), 인(P)등의 성분의 유, 무기화합물을 개발한 첨가제가 흡착하여 슬래그 및 클랭크의 발생량을 저감시켜 보일러의 부식속도를 감소시키고, 열효율 및 가동률을 증가 시킬 수 있으며, 보일러 유지보수비용을 절감 할 수 있다.Additives developed organic and inorganic compounds of components such as potassium (K), chlorine (CL) and phosphorus (P) contained in biomass fuel, which are the causative substances of these problems, are adsorbed to reduce the amount of slag and clanking This can reduce the corrosion rate of the boiler, increase the thermal efficiency and operation rate, and reduce the boiler maintenance cost.

도 1은 본 발명에 따른 첨가제 분사위치 및 실시사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 이코노마이져, 프라이머리 슈퍼히터 튜브 부식사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 본바이오메스 사용화력발전소 이코노마이져, 프라이머리 슈퍼히터 튜브에 슬래그 및 클랭크가 집척되어 있는 모습이다.
도 4는 본 발명에 따른 첨가제 투입 시 이코노마이져, 프라이머리 슈퍼히터 튜브에 슬래그 및 클랭크가 제거된 모습이다.
1 is an additive injection position and embodiment according to the present invention.
2 is an economizer, a primary superheater tube corrosion photograph according to the present invention.
3 is a view showing that slag and clan are accumulated in the economizer and the primary superheater tube of the thermal power plant using the Bon Biomes according to the present invention.
4 is a view showing the slag and clank removed from the economizer and the primary superheater tube when the additive according to the present invention is added.

이하 본 발명에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 첨가제 분사위치 및 실시사진이다. 도 2는 본 발명에 따른 이코노마이져, 프라이머리 슈퍼히터 튜브 부식사진이다. 도 3은 본 발명에 따른 본바이오메스 사용화력발전소 이코노마이져, 프라이머리 슈퍼히터 튜브에 슬래그 및 클랭크가 집척되어 있는 모습이다. 도 4는 본 발명에 따른 첨가제 투입 시 이코노마이져, 프라이머리 슈퍼히터 튜브에 슬래그 및 클랭크가 제거된 모습이다. 1 is an additive injection position and an embodiment according to the present invention. 2 is an economizer, a primary superheater tube corrosion photograph according to the present invention. 3 is a view showing that the slag and the clan are accumulated in the economizer and the primary superheater tube of the thermal power plant using the Bon Biomes according to the present invention. 4 is a view showing the slag and clank removed from the economizer and the primary superheater tube when the additive according to the present invention is added.

본 발명에 따른 석탄 및 바이오메스를 연료로 사용하는 유동층 보일러 내부 및 튜브표면 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling) 현상 억제용 연소 첨가제는 보일러 내부와 전열면, 튜브표면에 발생하는 슬래그를 방지하기 위한 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling) 현상 억제용 연소 첨가제로서, 할로이사이트 결정구조를 가지는 고령토원광을 메타크릴로일프로필트트리메톡시실란이 첨가된 알길산 나트륨 수용액에 침지한 다음 건조한 후 분쇄함으로써 제조되는 전처리된 할로이사이트 분말을 포함한다.The combustion additive for suppressing slagging or fouling on the inside and tube surface of a fluidized bed boiler using coal and biomass as fuel according to the present invention prevents slag generated on the inside of the boiler, the heat transfer surface, and the tube surface As a combustion additive for suppressing slagging or fouling for It includes a pre-treated halloysite powder prepared by drying and pulverizing.

상기 전처리된 할로이사이트 분말을 붕사(Borax) 분말 10 ~ 15 중량%, 산화알루미늄(Aluminum Oxide) 분말 5 ~ 10 중량% 및 규산칼륨(Potassium Silicate) 분말 10 ~ 15 중량%와 혼합함으로써 제조된다.It is prepared by mixing the pre-treated halloysite powder with 10 to 15% by weight of borax powder, 5 to 10% by weight of aluminum oxide powder and 10 to 15% by weight of potassium silicate powder.

상기 고령토원광은, 상기 고령토원광 전체 중량에 대하여 SiO2 45 ~ 55 중량%, Al2O3 30 ~ 35 중량%, Fe2O3 0.5 ~ 1.5 중량%, CaO 2 ~ 3 중량%, MgO 0.1 ~ 0.5 중량%, TiO2 0.05 ~ 0.3 중량%, NaO2 0.5 ~ 0.2 중량% 및 K2O 0.1 ~ 0.7 중량%을 포함한다.The kaolin ore is, based on the total weight of the kaolin ore, SiO 2 45 to 55 wt%, Al 2 O 3 30 to 35 wt%, Fe 2 O 3 0.5 to 1.5 wt%, CaO 2 to 3 wt%, MgO 0.1 to 0.5 wt%, TiO 2 0.05 to 0.3 wt%, NaO 2 0.5 to 0.2 wt%, and K 2 O 0.1 to 0.7 wt%.

본 발명의 실시예에 따른 석탄 및 바이오메스를 연료로 사용하는 유동층 보일러 내부 및 튜브표면 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling) 현상 억제 연소 첨가제는 보일러 내부와 전열면, 튜브표면에 발생하는 슬래그를(파울링현상) 방지하기 위한 것으로서, 튜브형태의 결정구조인 할로샤이트 결정구조의 고령토원광을 메타크릴로일프로필트트리메톡시실란이 첨가된 알길산 나트륨 수용액에 침지한 다음 건조한 후 분쇄함으로써 제조되는 전 처리된 할로이사이트 결정구조의 고령토 분말을 주체로 한다. The combustion additive for suppressing slagging or fouling on the inside and tube surface of a fluidized bed boiler using coal and biomass as fuel according to an embodiment of the present invention is slag generated on the inside of the boiler, the heat transfer surface, and the tube surface (fouling phenomenon), kaolin ore having a haloshite crystal structure, a tube-shaped crystal structure, is immersed in an aqueous sodium alginate solution to which methacryloylpropylttrimethoxysilane is added, dried and then pulverized The pre-treated kaolin powder with a halloysite crystal structure is the main ingredient.

상세하게 설명하면, 전처리된 고령토 할로이사이트(Kaolin Holloysite) 분말이란 튜브(Tube) 결정구조로 되어있는 할로이사이트(Holloysite) 고령토 결정구조 안에 알긴산나트륨이 삽입된 형태의 분말을 뜻한다. In detail, the pre-treated kaolin holloysite powder refers to a powder in which sodium alginate is inserted into the kaolin kaolin crystal structure of Holloysite having a tube crystal structure.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 전처리 된 고령토할로이사이트(Kaolin Holloysite) 분말 제조방법은 증류수와 알긴산나트륨이 7:3의 중량비율로 용해된 알긴산나트륨 수용액에 메타크릴로일프로필트리메톡시실란을 상기 고령토원광 중량 100을 기준으로 1.5 ~ 2.5배를 첨가한 상태에서 상기 고령토원광을 침지한 다음 건조 후 분쇄하여 만들어진다. According to an embodiment of the present invention, the pre-treated kaolin holloysite powder manufacturing method is methacryloylpropyltrimethoxysilane in an aqueous sodium alginate solution in which distilled water and sodium alginate are dissolved in a weight ratio of 7:3. It is made by immersing the kaolin ore in a state in which 1.5 to 2.5 times the weight of the kaolin ore is added, and then drying and pulverizing the kaolin ore.

상기 알긴산 나트륨은 음이온성 유기고분자 전해질인 천연 고분자 응집제로서 흡습성을 가지며, 특히 염화칼슘, 염화바륨, 황산알루미늄, 황산아연, 황산구리, 질산은, 염화제이철, 초산납 등과 반응하여 금속염으로 응고되면서 제거하게 된다. The sodium alginate has hygroscopicity as a natural polymer flocculant that is an anionic organic polymer electrolyte, and in particular, it reacts with calcium chloride, barium chloride, aluminum sulfate, zinc sulfate, copper sulfate, silver nitrate, ferric chloride, lead acetate, etc. to be removed while coagulating into a metal salt.

따라서, 할로이사이트 결정구조를 가지는 고령토원광에 상기 알긴산 나트륨을 함침시킴으로써 연소 시 보일러 내부에 생성된 염화칼슘, 염화바륨, 황산알루미늄, 황산아연, 황산구리, 질산은, 염화제이철, 초산납 등의 금속염을 제거한다.Therefore, metal salts such as calcium chloride, barium chloride, aluminum sulfate, zinc sulfate, copper sulfate, silver nitrate, ferric chloride, and lead acetate generated inside the boiler during combustion are removed by impregnating the kaolin ore having a halloysite crystal structure with the sodium alginate.

또한, 상기 메타크릴로일프로필트리메톡시실란은 융착 활성화를 위한 융착제로서, 알긴산 나트 륨 과 카오린 할로이사이트 간의 결합력을 증대시키기 위해 첨가하였다. In addition, the methacryloylpropyltrimethoxysilane was added to increase the bonding force between sodium alginate and kaolin halloysite as a fusing agent for fusion activation.

다만, 상기 메타크릴로일프로필트리메톡시실란은 2.5 중량부를 초과하여 첨가하면 침지시 알긴산 나트륨의 함침을 저해할 수 있고, 1.5 중량부 미만으로 첨가되면 함침에 따른 결합력을 약화시키므로 메타크릴로일프로필트리메톡시실란을 상기 고령토원광 100 중량부를 기준으로 1.5 ~ 2.5 중량부 첨가하는 것이 바람직하다. However, if the methacryloylpropyltrimethoxysilane is added in excess of 2.5 parts by weight, it may inhibit the impregnation of sodium alginate during immersion, and if it is added in less than 1.5 parts by weight, it weakens the binding force according to the impregnation, so methacryloyl It is preferable to add 1.5 to 2.5 parts by weight of propyltrimethoxysilane based on 100 parts by weight of the kaolin ore.

한편, 본 첨가제의 주제로 사용된 고령토원광은 할로이사이트 결정구조로 되어있는 가운데가 H2O로 채워져 있는 것을 사용하였다.On the other hand, the kaolin ore used as the subject of this additive has a halloysite crystal structure and is filled with H 2 O in the middle.

구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 할로이사이트 결정구조를 가지는 고령토원광은 침상형의 나노튜브 형태로 되어 있어 비표면적이 넓으며(30 ~ 1000 m2/g), 경도는 낮으며(모스경도계 1 ~ 2), 내화도(융점 1580℃)가 높은 특성을 가지는 다소 희귀한 규산 알루미늄 점토광물이다.As a specific and non-limiting example, the kaolin ore having the halloysite crystal structure is in the form of needle-shaped nanotubes, and thus has a large specific surface area (30 ~ 1000 m 2 /g), and low hardness (Mohs hardness tester 1). ~ 2), it is a rather rare aluminum silicate clay mineral with high fire resistance (melting point 1580℃).

본 발명에서 사용되는 용어 "할로이사이트 결정구조"는 원기둥 형태에 규소 원형체와 산화알루미늄 여러 겹의 원형체 구조로서, 인접한 층과 분리되어 있는 구조를 가진다. 또한, 인접한 층 사이 공간에 칼륨(K) 양이온들이 개재되어 있어 결정체의 외곽면만 반응과 흡수에 참여할 수 있는 카올리나이트 구조보다 반응성이 훨씬 더 높다는 특징이 있다. 즉, 할로이사이트 결정구조는 2개의 수산기를 포함하는데, 수산기중 하나는 원형체와 여러 겹의 원형체 사이의 내부에 있고, 다른 하나는 튜브 표면에 있어 이온결합이 층 표면에서 이루어짐과 동시에 결정 내부에서도 이루어지는 구조이다.The term "haloysite crystal structure" used in the present invention is a cylindrical structure of a silicon circular body and several layers of aluminum oxide in a cylindrical shape, and has a structure separated from an adjacent layer. In addition, since potassium (K) cations are interposed in the space between adjacent layers, the reactivity is much higher than that of the kaolinite structure in which only the outer surface of the crystal can participate in the reaction and absorption. That is, the halloysite crystal structure includes two hydroxyl groups. One of the hydroxyl groups is inside the circular body and the multiple layers of the circular body, and the other is on the tube surface. is the structure

또한 본 발명에 사용되는 고령토원광은 규산 알루미늄 점토 광물이되, 구체적인 조성은 상기 고령토원광 전체 중량에 대하여 SiO2 45 ~ 55 중량%, Al2O3 30 ~ 38 중량%, Fe2O3 1.0 ~ 3.0 중량%, CaO 2 ~ 3 중량%, MgO 0.1 ~ 0.5 중량%, TiO2 0.05 ~ 0.3 중량%, NaO2 0.5 ~ 0.2 중량% 및 K2O 0.1 ~ 0.7 중량%을 포함할 수 있다. 이때, 상기 SiO2 및 Al2O3의 중량비인 (SiO2/Al2O3)가 1.6 이상 또는 1.6~1.8이 되면 상기한 본 발명의 목적달성에 좋으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the kaolin ore used in the present invention is an aluminum silicate clay mineral, and the specific composition is SiO 2 45 to 55% by weight, Al 2 O 3 30 to 38% by weight, Fe 2 O 3 1.0 to based on the total weight of the kaolin ore. 3.0 wt%, CaO 2 to 3 wt%, MgO 0.1 to 0.5 wt%, TiO 2 0.05 to 0.3 wt%, NaO 2 0.5 to 0.2 wt%, and K 2 O 0.1 to 0.7 wt% may be included. At this time, if the weight ratio of the SiO 2 and Al 2 O 3 (SiO 2 /Al 2 O 3 ) is 1.6 or more or 1.6 to 1.8, it is good to achieve the object of the present invention, but the present invention is not necessarily limited thereto. .

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 부식방지 첨가제는 상기 전처리된 할로이사이트 분말을 붕사(Borax) 분말, 산화알루미늄(Aluminum Oxide) 분말 및 규산칼륨(Potassium Silicate) 분말과 혼합하여 제조할 수 있다. On the other hand, the anticorrosion additive of the biomass fuel type boiler according to an embodiment of the present invention is mixed with the pre-treated halloysite powder with borax powder, aluminum oxide powder and potassium silicate powder can be manufactured.

상세하게, 상기 바이오매스 연료형 보일러의 부식방지 첨가제는 붕사(Borax) 분말 5 ~ 10 중량%, 산화알루미늄(Aluminum Oxide) 분말 3 ~ 5 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate) 분말 10 ~ 15 중량% 및 잔부는 전처리된 할로이사이트 분말로 이루어질 수 있다. In detail, the anticorrosion additive of the biomass fuel type boiler is 5 to 10% by weight of Borax powder, 3 to 5% by weight of Aluminum Oxide powder, 10 to 15% by weight of Potassium Silicate powder and the remainder may be made of pre-treated halloysite powder.

또한, 상기 바이오매스 연료형 보일러의 부식방지 첨가제는 바이오매스 연료 사용량 전체 중량에 대하여 2 내지 4 중량%로 첨가될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서 "바이오매스 연료"는 LNG, 나무, 나무껍질 혼합물, 폐비닐 등을 포함하는 것일 수 있다. In addition, the anti-corrosion additive of the biomass fuel type boiler may be added in an amount of 2 to 4 wt % based on the total weight of the biomass fuel used, but the present invention is not limited thereto. Here, "biomass fuel" may include LNG, wood, bark mixture, waste vinyl, and the like.

이하, 본 발명에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제에 대하여 성분 및 조성범위 한정이유를 설명한다. Hereinafter, the reason for limiting the component and composition range of the additive of the biomass fuel type boiler according to the present invention will be described.

붕사(Borax) 분말 : 5 ~ 10 중량%Borax powder: 5 to 10 wt%

상기 붕사는 백색의 결정성 무기광물로서, 보일러 내의 그을음(soot) 및 클링커(clinker)를 효과적으로 제거하여 열전도율을 높이며, 내부 표면 부식을 방지하기 위해 첨가된다. 다만, 상기 붕사는 15 중량%를 초과하여 과량 사용되면 유화되는 특성이 나타날 수 있고, 10 중량% 미만으로 첨가되면 부식방지와 그을음 및 클링커 제거효과가 떨어지기 때문에 5 ~ 10 중량% 범위가 바람직하다. The borax is a white crystalline inorganic mineral, which is added to effectively remove soot and clinker in the boiler to increase thermal conductivity and prevent corrosion of the inner surface. However, if the borax is used in excess of 15% by weight, emulsification properties may appear, and when it is added in an amount of less than 10% by weight, corrosion prevention and the effect of removing soot and clinker are deteriorated, so the range of 5 to 10% by weight is preferable. .

산화알루미늄(Aluminum Oxide) 분말 : 3 ~ 5 중량%Aluminum Oxide powder: 3 to 5 wt%

상기 산화알루미늄은 탈수촉매로서 기능하며, 반응성이 강하고, 흡착성이 높아 융착물 형성을 억제하고, 고형물 발생을 줄이는데 기여한다. 다만, 노내 온도가 950℃를 넘게 되면 용융되면서 피막을 형성할 수 있으므로 5 ~ 10 중량%의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다. The aluminum oxide functions as a dehydration catalyst, and has strong reactivity and high adsorption properties, thereby suppressing the formation of fusions and contributing to reducing the generation of solids. However, when the furnace temperature exceeds 950° C., it is preferable to add it in the range of 5 to 10 wt % because it can form a film while melting.

규산칼륨(Potassium Silicate) 분말 : 10 ~ 15 중량%Potassium Silicate powder: 10 to 15 wt%

상기 규산칼륨은 알카리를 활성화시켜 세척력을 강화시키기 위해 첨가된다. 때문에, 알카리금속(Na, K)과 알카리토금속(Ca, Mg) 혼합물이 재에 포함되어 있을 경우 점성이 낮은 상태로 용해시키므로 커다랗게 덩어리화되는 것을 억제할 수 있다. 다만, 상기 규산칼륨은 15 중량%를 초과하면 알카리 금속을 흡수하여 융점이 높은 알카리 화합물을 만들기 때문에 그 이하로 첨가해야 하며, 10 중량% 미만으로 첨가되면 알카리 활성화 효과가 떨어지기 때문에 상기 10 ~ 15 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. The potassium silicate is added to activate alkali to enhance cleaning power. Therefore, when a mixture of alkali metals (Na, K) and alkaline earth metals (Ca, Mg) is contained in the ash, it is dissolved in a low viscosity state, and thus large agglomeration can be suppressed. However, when the potassium silicate exceeds 15% by weight, it must be added below that because it absorbs alkali metals to make an alkali compound with a high melting point, and when it is added in an amount of less than 10% by weight, the alkali activation effect is lowered. It is preferable to add it in weight %.

이하 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 하기의 실시예를 들어 상세하게 설명하겠으나, 본 발명이 다음 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples for a detailed description of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.

(실시예)(Example)

SiO2 및 Al2O3의 중량비인 (SiO2/Al2O3)가 1.6 이상이며, 할로이사이트 결정구조를 가지는 고령토원광을 준비하였다. A kaolin ore having a weight ratio of SiO 2 and Al 2 O 3 (SiO 2 /Al 2 O 3 ) of 1.6 or more and a halloysite crystal structure was prepared.

또한 알긴산나트륨이 30 중량%로 용해되어 있는 알긴산나트륨 수용액에 메타크릴로일프로필트리메톡시실란을 첨가한 후 상기 고령토 원광을 침지하였다. 상기 메타크릴로일프로필트리메톡시실란은 상기 고령토원광 100 중량부를 기준으로 1.5 ~ 2.5 중량부 첨가하였다. In addition, methacryloylpropyltrimethoxysilane was added to an aqueous sodium alginate solution in which sodium alginate was dissolved at 30% by weight, and then the kaolin ore was immersed. The methacryloylpropyltrimethoxysilane was added in 1.5 to 2.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the kaolin ore.

이후 함침된 고령토원광을 건조로에서 건조한 후 분쇄함으로써 평균크기가 0.02~0.04 mm 인 전처리된 할로이사이트 분말을 제조하였다.Thereafter, the impregnated kaolin ore was dried in a drying furnace and then pulverized to prepare a pre-treated halloysite powder having an average size of 0.02 to 0.04 mm.

다음으로 상기 전처리된 할로이사이트 분말을 붕사(Borax) 분말, 산화알루미늄(Aluminum Oxide) 분말 및 규산칼륨(Potassium Silicate) 분말과 혼합기를 통해 혼합함으로써 본 발명에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 제조하였다. Next, by mixing the pre-treated halloysite powder with borax powder, aluminum oxide powder and potassium silicate powder through a mixer, an additive for a biomass fuel type boiler according to the present invention was prepared. .

상기 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제의 조성은 하기 표 1에 수록하였다. The composition of the additives of the biomass fuel type boiler is listed in Table 1 below.

붕사borax 산화알루미늄aluminum oxide 규산칼륨potassium silicate 전처리된 할로이사이트Pre-treated halloysite 10 ~ 15 중량%10 to 15% by weight 5 ~ 10 중량%5 to 10% by weight 10 ~ 15 중량%10 to 15% by weight 나머지Remainder

(시험예)(Test example)

a. 실험조건a. Experimental conditions

상기 실시예에서 제조된 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 보얼러가 연소되고 있을 때나 또는 연소가 끝난 후에 주입한다. 주입방법은 분탄 보일러에서 경탄을 연소시킬 때 상단에 설치된 스프레이 분사노즐을 통해 상기 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 총사용 연료대비 2 ~4% 단위로 주입하였다. The additive of the biomass fuel type boiler manufactured in the above embodiment is injected while the boiler is being burned or after combustion is finished. As for the injection method, the additive of the biomass fuel type boiler was injected in units of 2 to 4% of the total fuel used through the spray injection nozzle installed at the top when light coal was burned in the coal coal boiler.

상기 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제의 영향력을 평가하기 위해, 시험방법으로 사용한 측정방법은 참고사례와 시험상황에서 열효율 Ψz 비율이다. 본 발명에서 열효율 Ψz 비율은 하기 식 1로 계산된다. In order to evaluate the influence of the additives of the biomass fuel type boiler, the measurement method used as the test method is the thermal efficiency Ψz ratio in the reference case and the test situation. In the present invention, the thermal efficiency Ψz ratio is calculated by the following Equation 1.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 식 1에서, cmP는 본 발명에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제 사용한 경우 애쉬에서 측정된 오염물 인자이고, cmW는 상기 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 사용하지 않은 경우 애쉬에서 측정된 오염물 인자로서, cmP 및 cmW는 하기 식 2로부터 계산된다. In Equation 1, cmP is the contaminant factor measured in ash when the additive of the biomass fuel type boiler according to the present invention is used, and cmW is the contaminant factor measured in the ash when the additive of the biomass fuel type boiler according to the present invention is not used. , cmP and cmW are calculated from Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

Ash에서 슬래그가 발생하는 경향을 파악하는 또 다른 지표는 SR 비율이며, 연료 중에 무기물 성분이 65 미만일 때 재가 발생하는 경향이 매우 높은 것으로 간주한다. Another indicator of the tendency of ash to slag is the SR ratio, which is considered to be very high when the mineral content in the fuel is less than 65.

SR 비율을 보면 슬래그 점도도 알 수 있으며, SR 비율이 크면 슬래그 점도가 높으며, 따라서 슬래그가 발생하는 경향이 낮아진다. SR은 하기 식 3으로부터 계산된다.The slag viscosity can also be known by looking at the SR ratio, and if the SR ratio is large, the slag viscosity is high, and thus the tendency to generate slag is lowered. SR is calculated from Equation 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

b. 시험결과b. Test result

가) 연료특성A) Fuel characteristics

시험에 사용된 연료의 특성을 하기 표 2에 수록하였다. The properties of the fuel used in the test are listed in Table 2 below.

Figure pat00004
Figure pat00004

나) 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제 사용 후 Ash의 변화B) Change of Ash after using the additive in the biomass fuel type boiler according to the above embodiment

연소 시 퇴적물이 생기는 원인은 연료에 염소가 함유되었기 때문이다. 염소의 일부는 연소가 되는 동안에 휘발성이 있는 염화칼륨(KCl)이나 염화수소(HCl)와 같이 기체 형태로 방출되고, 나머지 일부는 소결된다. 또한 공기의 과잉공급으로 인하여 온도가 낮아지면 비산재에 존재하는 염이 세미리퀴드(Semiliquid)상태로 형성되며 그에 따라 보일러 전열면에 퇴적물이 늘어나게 된다. The cause of deposits during combustion is that the fuel contains chlorine. A part of chlorine is released in gaseous form such as volatile potassium chloride (KCl) or hydrogen chloride (HCl) during combustion, and the remaining part is sintered. In addition, when the temperature is lowered due to excessive supply of air, the salts present in the fly ash are formed in a semi-liquid state, and the deposits on the heat transfer surface of the boiler increase accordingly.

Ash의 화학적 성분 비교분석은 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 주입하는 동안에 채집한 Ash(P) 시료의 경우 유동 (및 용융) 온도 증가에 상응하는 석탄의 Ash(W) 시료와 비교했을 때 염소 함량이 감소하고 있음을 알 수 있다. The comparative analysis of the chemical composition of Ash is compared with the Ash (W) sample of coal corresponding to the increase in the flow (and melting) temperature in the case of the Ash (P) sample collected while injecting the additive of the biomass fuel type boiler according to the above example. When compared, it can be seen that the chlorine content is decreasing.

이는 LSW100에 칼륨(K)이 포집되고 염화수소가 연도가스로 거의 방출되는 사실로 설명 할 수 있다.This can be explained by the fact that potassium (K) is captured in LSW100 and hydrogen chloride is almost released as flue gas.

하기 표 3에 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 투입한 경우에 채집한 Ash(P)의 성분과, 상기 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제 없이 연료(석탄)만 투입한 경우에 채집한 Ash(W)의 화학적 성분을 수록하였다. In Table 3 below, the components of Ash (P) collected when the additives of the biomass fuel-type boiler according to the embodiment are added, and when only the fuel (coal) is input without the additives of the biomass fuel-type boiler The chemical composition of one Ash(W) is listed.

Figure pat00005
Figure pat00005

표 3을 참조하여 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제의 투입결과를 살펴본다. 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제 주입 시 생성되는 침전물은 Al2O3와 SiO2로 구성된 규산알루미늄 함량이 더 높은 특징이 있다. Referring to Table 3, look at the input result of the additive of the biomass fuel type boiler according to the embodiment. The precipitate generated when the additive is injected in the biomass fuel-type boiler according to the embodiment has a higher content of aluminum silicate composed of Al 2 O 3 and SiO 2 .

또한 산화철 성분이 적은 Ash 퇴적물에서 이산화규소 함량이 높으면 높을수록 Ash의 점도가 증가하고, 이에 따라 슬래그 발생 가능성은 감소한다. In addition, the higher the silicon dioxide content in the ash sediment with a low iron oxide content, the higher the viscosity of the ash, and thus the possibility of slag generation decreases.

한편 Ash의 슬래그 발생 가능성을 결정하는 또 다른 중요한 변수는 산화철이다. 철 함량이 높아지면 Ash의 점도는 낮아지고 퇴적물이 늘어나는 경향이 있다. 예컨대, Fe2O3가 6% 미만일 경우 Ash에서 슬래그가 발생하는 비율이 낮아진다. Meanwhile, another important variable that determines the slag potential of ash is iron oxide. When iron content increases Ash tends to decrease in viscosity and increase sediment. For example, when Fe 2 O 3 is less than 6%, the rate at which slag is generated from Ash is lowered.

즉, Ash 시료의 산화철 함량을 근거로 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 보일러에 공급하였을 때 생성된 Ash는 Fe2O3 성분이 적으므로 첨가제가 없는 석탄을 연소 했을 때 생성된 Ash에 비해 슬래그 발생 가능성이 감소함을 알 수 있다. That is, when the additive of the biomass fuel type boiler according to the above embodiment is supplied to the boiler based on the iron oxide content of the Ash sample, the ash produced when burning coal without an additive has a small Fe 2 O 3 component. It can be seen that the possibility of slag generation is reduced compared to Ash.

다음으로, 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제 사용 시 슬래그 생성에 미치는 영향을 살펴본다. Next, the effect on slag generation when the additive of the biomass fuel type boiler according to the above embodiment is used will be examined.

하기 표 4은 Ash의 오염물 지표를 나타낸 것이다. Table 4 below shows the contaminant indicators of Ash.

Figure pat00006
Figure pat00006

표 4에 보는 바와 같이, 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 보일러에 주입하였을 때 mp 수치는 더 커볐고 슬래그가 생성되는 경향은 줄었다. As shown in Table 4, when the additive of the biomass fuel type boiler according to the above embodiment was injected into the boiler, the mp value became larger and the tendency to generate slag decreased.

Ash 슬래그 발생 경향을 나타내는 지표는 SR로서, 무기물 연료에서 SR 값이 65 미만이면 슬래그가 많이 발생하는 것으로 간주한다. 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 주입한 경우에는 주입하지 않는 경우보다 SR 수치가 증가하는 것을 알 수 있다. The index indicating the tendency of ash slag generation is SR, and if the SR value is less than 65 in inorganic fuels, it is considered that a lot of slag is generated. It can be seen that when the additive of the biomass fuel type boiler according to the embodiment is injected, the SR value is increased compared to the case where the additive is not injected.

또한, 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 연소 시 보일러 첨가제로 사용할 경우 보일러 효율이 향상되는 것으로 드러났다. 상세하게, 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 주입한 동안의 열교환 효율은 경탄만 사용한 경우 보다 6~12% 더 향상되었다. In addition, it was found that when the additive of the biomass fuel type boiler according to the above embodiment is used as a boiler additive during combustion, the boiler efficiency is improved. In detail, the heat exchange efficiency during the injection of the additive of the biomass fuel type boiler according to the above embodiment was improved by 6 to 12% more than when only light coal was used.

종합하면, 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제의 사용효과는 다음과 같다. In summary, the effect of using the additive of the biomass fuel type boiler according to the above embodiment is as follows.

1) 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제의 융점은 약 1900 ℃ 이상이므로, 노내 가스 온도에서 소결되지 않으며, 325 mesh 분말로 공급이 가능하여 연소로 분사 투입이 가능하다.1) Since the melting point of the additive of the biomass fuel type boiler according to the above embodiment is about 1900 ° C. or higher, it is not sintered at the gas temperature in the furnace, and it can be supplied as 325 mesh powder, so that it can be injected into the combustion furnace.

2) 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 사용함으로써, 슬래그 및 오염물질 감소 효과를 가진다. 슬래그 발생 지표들(cm, SR)을 분석한 결과 석탄 연소 시 발생되는 슬래그와 생성을 억제한다. 2) By using the additive of the biomass fuel type boiler according to the above embodiment, it has an effect of reducing slag and pollutants. As a result of analyzing the slag generation indicators (cm, SR), slag generated during coal combustion and generation are suppressed.

3) 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 사용함으로써, 비산재에서 슬래그의 생성을 감소시켜 열전달 효율을 6~12%정도 향상시킬 수 있다. 3) By using the additive of the biomass fuel type boiler according to the above embodiment, it is possible to reduce the generation of slag from the fly ash and improve the heat transfer efficiency by 6 to 12%.

4) 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 사용함으로써, 연소 시 세미리쿼드(Semiliquid) 상태의 슬래그가 생성되지 않아 Ash의 유동은 증가하지만 연소 시 발생되는 환경 오염물질(SO3, CO2, Acid-smutemd 등)을 흡착하여 배출량을 감소시키므로, 환경오염 방지효과를 가진다. 4) By using the additive of the biomass fuel type boiler according to the above embodiment, slag in a semi-liquid state is not generated during combustion, so the flow of ash is increased, but environmental pollutants generated during combustion (SO 3 , CO 2 , Acid-smutemd, etc.) is adsorbed to reduce emissions, so it has the effect of preventing environmental pollution.

5) 생산 효율성 증가 효과 : 연소반응으로 생성된 바나듐 화합물인 V205와 니켈, 황, 철 등과 결합하여 세미리퀴드(Semiliquid) 상태로 쓰로트(Throat), 튜브, 에어브로아(Air Blower), 연소로 벽면에 파울링(Foulig)과 플러그(Plug)를 생성하므로 이를 제거하기 위하여 석탄, 바이오메스, 비닐계열 소재에 따라 다소 차이는 있으나, 주기적(1개월 ~ 1년)으로 파울링(Foulig)과 플러그(Plug)를 제거 하여야 하므로 연속 생산을 할 수 없는 문제점을 해결 할 수 있다. 5) Effect of increasing production efficiency: It is combined with V 2 0 5 , a vanadium compound produced by combustion, with nickel, sulfur, iron, etc. to form a semi-liquid state through Throat, Tube, Air Blower, Since fouling and plugs are generated on the walls of the furnace, there are some differences depending on coal, biomass, and vinyl-based materials to remove them, but periodically (1 month to 1 year) fouling is performed. It is possible to solve the problem that continuous production cannot be done because the plug and the plug must be removed.

6) 설비 부식방지 효과 : 세미리퀴드(Semiliquid) 상태의 바나듐(V205) 물질이 보일러 버너 쓰로트(Throat), 튜브, 에어브로아(Air Blower), 연소로 벽면등에 V205 화합물이 파울링(Foulig)과 플러그(Plug) 상태로 적층되고, SO3가 수분과 반응하여 생성된 황산증기로 응축되어 부식을 가속화 시킨다. 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 사용함으로써, Ash의 성질을 변화시키므로 Ash를 이용한 시멘트 등의 소재로 활용 할 수 있다. 특히 상기 실시예에 따른 바이오매스 연료형 보일러의 첨가제를 첨가하면 바이오메스 저장 취급 시 주의해야 할 부분인 진균독(Mycotoxins) 발생을 방지 할 수 있다.6) Anti-corrosion effect of equipment: Vanadium (V205) in semi-liquid state causes fouling and V205 compound on boiler burner throat, tube, air blower, combustion furnace wall, etc. It is stacked in a plug state, and SO3 reacts with moisture to condense into sulfuric acid vapor, which accelerates corrosion. By using the additive of the biomass fuel type boiler according to the above embodiment, the properties of ash are changed, so that it can be used as a material such as cement using ash. In particular, if the additive of the biomass fuel type boiler according to the above embodiment is added, it is possible to prevent the occurrence of mycotoxins, which is a part to be careful when handling biomass storage.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments described in this specification and the accompanying drawings are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Therefore, since the embodiments disclosed in the present specification are for explanation rather than limitation of the technical spirit of the present invention, it is obvious that the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Modifications and specific embodiments that can be easily inferred by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the present invention are included in the scope of the present invention. will have to be interpreted.

Claims (3)

보일러 내부와 전열면, 튜브표면에 발생하는 슬래그를 방지하기 위한 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling) 현상 억제용 연소 첨가제로서,
할로이사이트 결정구조를 가지는 고령토원광을 메타크릴로일프로필트트리메톡시실란이 첨가된 알길산나트륨 수용액에 침지한 다음 건조한 후 분쇄함으로써 제조되는 전처리된 할로이사이트 분말을 포함하는 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling) 현상 억제용 연소 첨가제.
A combustion additive for suppressing slagging or fouling to prevent slag generated on the inside of the boiler, on the heating surface, and on the tube surface,
Slagging or A combustion additive for suppressing fouling.
제 1항에 있어서,
상기 전처리된 할로이사이트 분말을
붕사(Borax) 분말 10 ~ 15 중량%, 산화알루미늄(Aluminum Oxide) 분말 5 ~ 10 중량% 및 규산칼륨(Potassium Silicate) 분말 10 ~ 15 중량%와 혼합함으로써 제조되는 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling) 현상 억제용 연소 첨가제.
The method of claim 1,
The pre-treated halloysite powder
Slagging or fouling prepared by mixing 10 to 15% by weight of Borax powder, 5 to 10% by weight of Aluminum Oxide powder and 10 to 15% by weight of Potassium Silicate powder ( Fouling) combustion additive for suppression.
제 1항에 있어서,
상기 고령토원광은, 상기 고령토원광 전체 중량에 대하여 SiO2 45 ~ 55 중량%, Al2O3 30 ~ 35 중량%, Fe2O3 0.5 ~ 1.5 중량%, CaO 2 ~ 3 중량%, MgO 0.1 ~ 0.5 중량%, TiO2 0.05 ~ 0.3 중량%, NaO2 0.5 ~ 0.2 중량% 및 K2O 0.1 ~ 0.7 중량%을 포함하는 슬래깅(Slagging) 또는 파울링(Fouling) 현상 억제용 연소 첨가제.
The method of claim 1,
The kaolin ore is, based on the total weight of the kaolin ore, SiO 2 45 to 55 wt%, Al 2 O 3 30 to 35 wt%, Fe 2 O 3 0.5 to 1.5 wt%, CaO 2 to 3 wt%, MgO 0.1 to 0.5% by weight, TiO 2 0.05 to 0.3% by weight, NaO 2 0.5 to 0.2% by weight, and K 2 O A combustion additive for suppressing slagging or fouling, comprising 0.1 to 0.7% by weight.
KR1020200020740A 2020-02-20 2020-02-20 Fluidized-bed boiler interior and tube surface slagging or fouling combustion additives using lime and biomass as fuel KR102332238B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200020740A KR102332238B1 (en) 2020-02-20 2020-02-20 Fluidized-bed boiler interior and tube surface slagging or fouling combustion additives using lime and biomass as fuel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200020740A KR102332238B1 (en) 2020-02-20 2020-02-20 Fluidized-bed boiler interior and tube surface slagging or fouling combustion additives using lime and biomass as fuel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210106076A true KR20210106076A (en) 2021-08-30
KR102332238B1 KR102332238B1 (en) 2021-11-30

Family

ID=77502009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200020740A KR102332238B1 (en) 2020-02-20 2020-02-20 Fluidized-bed boiler interior and tube surface slagging or fouling combustion additives using lime and biomass as fuel

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102332238B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102391820B1 (en) 2022-03-16 2022-05-09 주식회사 한국분체 Combustion Additive For Preventing Clinker Containing Low Grade Pyrophyllite And Regenerated Alumina Oxide
CN114703001A (en) * 2022-04-12 2022-07-05 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 Additive for synergistically inhibiting slagging and corrosion of CFB boiler and preparation method thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102517510B1 (en) 2022-10-27 2023-04-04 한국세라믹기술원 Fuel making method including silica component extracted from biomass that can prevent internal corrosion, agglomeration and slagging of boiler

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100761065B1 (en) * 2006-06-09 2007-10-04 오미혜 Composition of additive for fuel
KR20170110817A (en) * 2016-03-24 2017-10-12 주식회사 제일화성 Surface treatment method of halloysite nanotube
KR101799877B1 (en) * 2017-07-12 2017-11-23 김창욱 A method for producing a pharmaceutical composition for inhibiting boiler combustion slug and a burning slug blocking agent produced by the method
KR20190024146A (en) * 2017-08-31 2019-03-08 주식회사 블루오션 산업 Additive composition for fouling, slagging and corrosion prevention of biomass co-existence or exclusive boiler using aluminum oxide

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100761065B1 (en) * 2006-06-09 2007-10-04 오미혜 Composition of additive for fuel
KR20170110817A (en) * 2016-03-24 2017-10-12 주식회사 제일화성 Surface treatment method of halloysite nanotube
KR101799877B1 (en) * 2017-07-12 2017-11-23 김창욱 A method for producing a pharmaceutical composition for inhibiting boiler combustion slug and a burning slug blocking agent produced by the method
KR20190024146A (en) * 2017-08-31 2019-03-08 주식회사 블루오션 산업 Additive composition for fouling, slagging and corrosion prevention of biomass co-existence or exclusive boiler using aluminum oxide

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
학술논문, Potassium and chlorine distributions in high temperature halloysite formed deposits, E3SWEB OF CONFERENCES *
학술논문, The effect of halloysite additive on operation of biolers firing agricultural biomass, FUEL PROCESSING TECHNOLOGY, *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102391820B1 (en) 2022-03-16 2022-05-09 주식회사 한국분체 Combustion Additive For Preventing Clinker Containing Low Grade Pyrophyllite And Regenerated Alumina Oxide
CN114703001A (en) * 2022-04-12 2022-07-05 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 Additive for synergistically inhibiting slagging and corrosion of CFB boiler and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR102332238B1 (en) 2021-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102332238B1 (en) Fluidized-bed boiler interior and tube surface slagging or fouling combustion additives using lime and biomass as fuel
KR100642146B1 (en) Fuel additives composition having good freezing resistance property for preventing slagging and the effective removal of clinker
KR101697716B1 (en) Additive composition for solid fuel
CN107236580A (en) A kind of solid sulfur catalysis composition of coal high-efficiency
KR101572562B1 (en) process of manufacturing
CN101275095B (en) Coal burning additive
KR20090013116A (en) Composition of fuel-additives
KR102067720B1 (en) Additive composition for solid fuel
CN107573980A (en) A kind of coal supply chain combustion adjuvant and preparation method thereof
CN1064994C (en) Sulfur-immobilizing coal-saving additive
KR102366353B1 (en) Vanadium Corrosion Inhibitors in Gas Turbine Applications
KR101313527B1 (en) Fuel Additives For Prevention And Removal of Clinker And Reducing Harmful Gas
KR101542076B1 (en) Composite for combusition of solide fuel and methode for using the same
CN104845698A (en) Boiler chromium-based decoking and coal saving agent composition and preparation method thereof
CN101955818B (en) Coke-removing and soot-cleaning combustion improver for boiler
US3514273A (en) Fuel oil additive
KR101696398B1 (en) Fuel additive composition
CN105670716A (en) Oxygenation decoking agent
KR101311291B1 (en) Liquid Combustion Additive Composition Containing Ionized Metal Compounds
US8048243B2 (en) Combustion catalyst
KR102513233B1 (en) Method for Preventing Corrosion of Power Plant Using Halloysite Kaolin Raw Ore
KR102231686B1 (en) Combustion additive composition for preventing fouling and corrosion of biomass and waste incineration boilers using coal ash and sulfuric acid
CN103031174B (en) Liquid state coal-saving additive
KR102517510B1 (en) Fuel making method including silica component extracted from biomass that can prevent internal corrosion, agglomeration and slagging of boiler
PL239678B1 (en) Additive for combustion of fuels and solid wastes and application of halloysite as the additive for combustion of fuels and solid wastes

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant