석탄의 회분 함량을 결정하는 것은 품질을 직접 측정하고 성능을 예측하는 중요한 진단 테스트입니다. 이 단일 값은 석탄 내 연소되지 않는 광물 불순물의 비율을 나타내며, 이는 에너지 생산량, 취급 비용 및 연소 장비에 미치는 영향에 근본적으로 영향을 미칩니다. 이는 특정 석탄 사용의 실제 비용을 예측하는 데 있어 경제적 및 운영적 가치를 평가하는 가장 중요한 매개변수 중 하나입니다.
회분 함량은 단순한 순도 측정 그 이상입니다. 이는 운영 효율성과 재정적 위험을 예측하는 도구입니다. 회분 비율이 높을수록 톤당 에너지 수율이 낮아지고 장비 마모가 증가하며 폐기물 처리 비용이 늘어나므로, 특정 석탄 사용의 실제 비용을 예측하는 데 그 결정이 필수적입니다.
회분 분석의 주요 역할: 석탄 품질 정의
회분 함량은 석탄이 완전히 연소된 후 남는 잔류물입니다. 이는 연료에 존재하는 점토, 장석, 석영, 황철석과 같은 불활성 광물질을 직접 측정하는 것입니다.
에너지 희석의 직접적인 척도
석탄의 주된 가치는 가연성 성분에서 나옵니다. 회분은 연소되지 않으므로 발열(열) 가치를 제공하지 않습니다.
회분 함량이 높을수록 석탄 톤당 가연성 물질이 적다는 것을 의미합니다. 이는 연료의 에너지 밀도를 직접적으로 희석시켜, 동일한 양의 에너지를 생산하기 위해 더 많은 석탄을 태워야 함을 의미합니다.
석탄 가격 책정의 기초
석탄은 품질 사양에 따라 거래되며, 회분 함량은 주요 요소입니다. 구매자는 바위가 아닌 에너지를 구매하고 있습니다.
석탄 계약에는 거의 항상 허용 가능한 회분 함량 범위가 명시됩니다. 회분 함량이 낮은 석탄은 더 많은 에너지를 제공하고 운영 문제를 덜 일으키므로 더 높은 가격을 받습니다.
높은 회분이 운영에 미치는 영향
단순한 에너지 희석 외에도, 높은 회분 함량은 석탄을 연소시키는 모든 시설, 특히 발전소에 심각하고 비용이 많이 드는 문제를 야기합니다. 이러한 결과는 분석을 수행하는 더 깊은 이유가 되는 경우가 많습니다.
마모 및 마모 증가
회분 입자는 단단하고 마모성이 있는 광물입니다. 석탄이 운송, 분쇄 및 분쇄될 때, 이러한 입자는 장비에 사포처럼 작용합니다.
이는 컨베이어, 분쇄기 및 버너의 마모 및 손상을 가속화하여 유지보수 비용과 장비 고장 빈도를 증가시킵니다.
보일러의 슬래깅 및 파울링
이는 가장 심각한 결과 중 하나입니다. 보일러 내부의 고온에서 회분의 특정 광물 성분이 연화되어 녹을 수 있습니다.
슬래깅(Slagging)은 이 녹은 회분이 용광로의 가장 뜨거운 부분에 있는 보일러 벽과 열 전달 표면에 달라붙을 때 발생합니다. 이는 제거하기가 극도로 어려운 단단하고 유리 같은 코팅을 형성합니다.
파울링(Fouling)은 이와 유사하지만 보일러의 더 시원한 하류 부분에서 발생하며, 여기서 회분 입자가 서로 달라붙습니다. 슬래깅과 파울링 모두 보일러 튜브를 절연시켜 열 전달 효율을 급격히 감소시키고 잠재적으로 청소를 위해 플랜트 전체를 폐쇄해야 할 수 있습니다.
높은 취급 및 폐기 비용
석탄과 함께 플랜트에 유입되는 회분 톤당 모두 제거하고 관리해야 합니다. 이 폐기물은 보일러 바닥에 쌓이는 바닥재 회분(bottom ash)과 배기 가스에서 포집되는 비산재(fly ash)로 알려져 있습니다.
회분 함량이 높을수록 이 폐기물의 양이 직접적으로 증가하여 회분 연못이나 매립지에서의 수거, 운송 및 폐기에 대한 비용이 증가합니다.
맥락에서 회분 이해하기: 원소 분석
회분 함량 결정은 거의 단독으로 수행되지 않습니다. 이는 고체 연료 특성화를 위한 표준 방법인 원소 분석(proximate analysis)의 네 가지 주요 구성 요소 중 하나입니다.
네 가지 주요 구성 요소
원소 분석은 석탄 샘플의 네 가지 뚜렷한 구성 요소의 백분율을 보고합니다.
- 수분(Moisture): 석탄에 포함된 물로, 무게는 추가하지만 에너지 가치는 없습니다.
- 휘발성 물질(Volatile Matter): 가열 시 가스로 방출되는 성분입니다. 쉽게 발화하여 초기 연소에 기여합니다.
- 고정 탄소(Fixed Carbon): 휘발성 물질이 제거된 후 남는 고체 가연성 잔류물입니다. 지속적인 에너지 방출의 대부분을 제공합니다.
- 회분(Ash): 비가연성 광물 잔류물입니다.
구성 요소가 함께 작동하는 방식
이 네 가지 구성 요소는 항상 합쳐서 100%가 됩니다. 에너지를 생산하는 요소는 휘발성 물질과 고정 탄소입니다.
에너지를 생산하지 않는 요소, 즉 희석제는 수분과 회분입니다. 회분 비율을 알면 공급품에서 가치 있는 연료와 문제성 폐기물의 상대적인 비율을 이해하는 데 도움이 됩니다.
목표에 맞는 올바른 선택
회분 함량의 중요성은 특정 운영 역할과 목표에 따라 다릅니다. 이 데이터를 이해하면 선제적인 의사 결정을 내릴 수 있습니다.
- 주요 초점이 발전소 효율성과 신뢰성인 경우: 회분 함량 및 회분 융점 데이터를 사용하여 슬래깅 가능성을 예측하고 비용이 많이 드는 계획되지 않은 정전을 방지하기 위해 그을음 불기 또는 유지보수를 예약하십시오.
- 주요 초점이 연료 조달 및 경제성인 경우: 회분 함량을 주요 협상 지점으로 사용하여, 낮은 에너지 가치와 높은 운영 비용을 상쇄하기 위해 회분 함량이 높은 석탄에 대해 더 낮은 가격을 요구하십시오.
- 주요 초점이 환경 규정 준수 및 폐기물 관리인 경우: 회분 데이터를 사용하여 수거, 처리 및 폐기가 필요한 비산재 및 바닥재 회분의 양을 정확하게 예측하십시오.
궁극적으로 석탄 회분을 측정하는 것은 알려지지 않은 변수를 관리 가능한 위험으로 전환하여 성능을 최적화하고 수익을 보호할 수 있도록 지원합니다.
요약표:
| 높은 회분 함량의 주요 영향 | 결과 |
|---|---|
| 에너지 희석 | 낮은 발열량, 에너지 단위당 더 많은 석탄 필요 |
| 장비 마모 | 컨베이어, 분쇄기 및 버너의 마모 증가 |
| 보일러 효율성 | 슬래깅 및 파울링으로 열 전달 감소, 정지 위험 |
| 취급 및 폐기 비용 | 관리해야 할 바닥재 회분 및 비산재 양 증가 |
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