Lab-scale 유동층 반응기에서 NOx 발생과 석탄 및 공기 공급과의 상관 관계에 대한 실험적 연구

화력 발전소에서 NO 및 NO2 배출은 의한 산성비 및 초미세먼지와 같은 광범위한 분야에 걸쳐 지구 환경에 부정적인 영향을 미치고 있다. 대기로의 NOx 배출을 줄이기 위해 저NOx 연소, 순산소 연소, 초임계 CO2 발전사이클, 저온 SCR 등 혁신적인 친환경 연소 기술들이 개발되고 있다. 연소장 내 연료와 공기 공급, 공기/연료 비율에 의해 결정되는 연소 조건은 반응장 내 NOx 발생을 결정한다. 본 연구은 NOx 발생에 미치는 산소 및 연료 공급의 효과를 명확하게 밝히는 것이다. 첫째, 연소로 내 각 요소기술을 구분하여 NOx 발생에 미치는 기여도를 평가하였다. 정상상태 연소모드 중 석탄 공급, 1차 및 2차 공기, 공기/연료 비율 측면에서 비교하였다. NOx 발생을 최소화하는 최적 연소 운전조건을 도출하였다. 둘째, 실제 연소로에서 주기적인 연소 부하 변동조건에서 NOx 발생에 미치는 영향을 비교하였다. 실험 조건은 석탄 공급 속도 ±20% 및 ±40% 주기적 분사변동, 공기 공급 속도 ±20% 및 ±40% 주기적 공급 변동, 석탄 및 공기 공급 속도 ±20% 및 ±40% 동시 변동실험을 진행하였다. 결론적으로, 주기적인 석탄및 공기 공급 변동에 의해 연소 배가스 조성의 주기적인 변화가 관찰되었다. 마지막으로, 주기적인 변동에 대한 NOx 발생 민감도 분석을 통해 각 운전모드들을 비교 및 평가하였다. 본 연구는 랩스케일 규모의 FBC에서 연소 부하 변동에 따른 NOx 배출 변화와 반복적인 연료투입 주기성을 갖는 실스케일 연소로 운전에 따른 NO 배출을 결정하기 위한 중요한 기초연구가 될 것이다. 석탄 화력발전소의 유연한 운전(flexible operation)을 위한 동적 운영에 대한 이해에 기여할 것으로 예상된다.