재 함량 증가는 두 가지 주요 원인에 의해 발생합니다. 재료 자체에 자연적으로 존재하는 비연소성 광물(고유재)과 수확, 취급 및 보관 중에 도입되는 토양, 모래, 먼지와 같은 물질로 인한 외부 오염(외부재)입니다.
핵심 문제는 재가 단일 물질이 아니라 재료의 고유한 광물 구성과 축적된 모든 외부 오염 물질의 조합이라는 것입니다. 높은 재 함량을 효과적으로 제어하려면 재료의 출처와 이후 공급망의 모든 단계를 이해하고 관리해야 합니다.
재의 두 가지 유형: 고유재 대 외부재
높은 재 함량을 적절하게 진단하고 제어하려면 먼저 두 가지 근본적인 출처를 구별해야 합니다. 각 유형은 다른 원인과 다른 관리 전략이 필요합니다.
고유재: 재료의 자연적 청사진
고유재는 재료의 자연적이고 구조적인 부분인 광물로 구성됩니다. 여기에는 칼슘, 칼륨, 실리카, 마그네슘, 인과 같은 원소가 포함됩니다.
고유재 수준은 주로 재료의 생물학과 성장 조건에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 바이오매스에서 나뭇잎, 껍질, 짚은 깨끗한 나무 줄기 부분보다 훨씬 더 많은 광물을 자연적으로 함유하고 있습니다.
외부재: 오염 요소
외부재는 본질적으로 흙과 모래입니다. 이는 재료의 원래 구조의 일부가 아니라 외부 환경에서 도입된 것입니다.
이러한 유형의 재는 가장 가변적이며 종종 지나치게 높은 재 수준에 가장 큰 기여를 합니다. 또한 가장 직접적으로 제어할 수 있는 요소이기도 합니다.
재 함량을 증가시키는 주요 요인
몇 가지 특정 조치와 조건은 주로 외부 오염 물질을 도입함으로써 재 수준을 크게 높일 수 있습니다.
수확 및 수집 방법
이것은 오염의 가장 흔한 출처 중 하나입니다. 땅을 긁는 기계식 수확기 또는 재료를 끌거나 긁는 공정은 필연적으로 토양, 암석 및 모래를 섞게 됩니다.
옥수수 속대나 밀짚과 같은 농업 잔류물의 경우, 작물을 얼마나 낮게 자르는지와 사용된 수집 방법은 중요한 변수입니다.
환경 및 보관 조건
덮개가 없는 흙이나 자갈 위에 보관된 재료는 오염됩니다. 바람이 재고에 먼지와 흙을 날릴 수 있으며, 비가 아래층에 진흙을 튀길 수 있습니다.
지역 토양 유형도 역할을 합니다. 모래가 많거나 먼지가 많은 지역의 작업은 무거운 점토 토양이 있는 지역보다 바람에 날리는 오염 위험이 훨씬 높습니다.
재료 출처 및 해부학
원자재의 선택은 근본적인 요소입니다. 언급했듯이 식물의 다른 부분은 고유재 수준이 크게 다릅니다.
깨끗한 탈피 목재 칩 대신 껍질, 잎 또는 농업용 풀을 선택하면 외부 오염이 고려되기 전에 항상 더 높은 기준선 재 함량이 발생합니다.
높은 재 함량이 심각한 문제인 이유
높은 재의 원인을 이해하는 것은 중요합니다. 왜냐하면 그 존재가 심각한 기술적, 재정적 결과를 초래하기 때문입니다. 이는 단순히 불활성 충전재가 아닙니다. 적극적으로 운영상의 문제를 일으킵니다.
발열량 감소
모든 연소 공정에서 재는 비연소성 물질입니다. 에너지를 제공하지 않습니다. 재 함량이 높을수록 에너지 밀도(BTU/lb 또는 MJ/kg)가 직접적으로 낮아져 동일한 양의 열을 생성하기 위해 더 많은 연료를 구매하고 연소해야 함을 의미합니다.
심각한 장비 손상: 슬래깅 및 파울링
이것이 가장 중요한 운영상의 문제입니다. 재에 있는 특정 광물(특히 실리카와 결합된 칼륨 및 나트륨과 같은 알칼리 금속)은 녹는점이 낮습니다.
보일러 내부에서 이러한 광물은 녹아 슬래그라고 불리는 용융된 유리와 같은 물질로 변할 수 있습니다. 슬래그는 보일러 튜브와 열교환 표면을 덮어 효율성을 급격히 저하시키고 종종 값비싼 비계획적 가동 중단을 초래합니다. 또한 심각한 부식을 유발하여 값비싼 장비의 수명을 단축시킬 수 있습니다.
운영 및 폐기 비용 증가
녹아서 슬래그가 되지 않는 재는 바닥재 또는 비산재로 시스템에서 제거되어야 합니다. 이 고체 폐기물을 관리, 운송 및 폐기하는 것은 상당하고 직접적인 운영 비용을 나타냅니다. 재가 많을수록 폐기물도 많아집니다.
재 함량을 제어 및 관리하는 방법
재를 효과적으로 관리하려면 특정 운영 목표와 공급망에서 영향력을 행사할 수 있는 영역을 기반으로 한 목표 접근 방식이 필요합니다.
- 연소용 연료 최적화에 중점을 두는 경우: 가장 제어 가능한 변수이므로 토양 오염을 최소화하기 위해 깨끗한 수확, 취급 및 보관 프로토콜을 우선시하십시오.
- 장비 수명 연장에 중점을 두는 경우: 재의 양뿐만 아니라 화학적 구성도 정기적으로 테스트하여 주요 손상을 일으키기 전에 슬래깅 및 파울링 위험을 예측하고 완화하십시오.
- 고품질 원자재 확보에 중점을 두는 경우: 산림 잔재물보다 깨끗한 줄기 목재와 같이 재 함량이 낮은 구성 요소를 지정하고 깨끗한 취급 관행을 입증할 수 있는 공급업체에 요구하십시오.
궁극적으로 재를 제어하는 것은 원자재 선택과 사용 지점까지 전체 취급 공정의 무결성을 제어하는 문제입니다.
요약표:
| 재의 유형 | 주요 원인 | 주요 예시 |
|---|---|---|
| 고유재 | 재료 구조 내의 자연 광물. | 나뭇잎, 껍질 및 짚에 있는 칼슘, 칼륨, 실리카. |
| 외부재 | 취급 및 환경으로 인한 오염. | 수확 및 보관으로 인한 토양, 모래 및 먼지. |
| 주요 결과 | 운영에 미치는 영향 | 재정적 영향 |
| 슬래깅 및 파울링 | 용융된 재가 보일러 튜브를 덮어 효율성 감소. | 비용이 많이 드는 가동 중단, 수리 및 장비 손상. |
| 발열량 감소 | 불활성 물질로 인해 단위 연료당 에너지 감소. | 동일한 열 출력을 달성하기 위한 연료 비용 증가. |
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