심층 분석: 펠릿 연료의 코킹으로 이어지는 매개 변수에 대해 알아두기

먼저, '깨끗한' 재(먼지, 암석, 미연소 탄소 등 제외)가 주로 무기 산화물의 조합이라는 것을 알아둡시다. 바이오매스가 연소되면 유기물(기본적으로 모든 탄소, 수소, 질소 및 산소)이 배출되는 반면 무기 미네랄은 산화 상태로 남아 있어 재로 간주됩니다. 검출을 통해 바이오매스 재는 주로 칼슘, 이산화규소, 알루미늄, 마그네슘, 칼륨, 망간, 나트륨, 철, 인 및 기타 광물 산화물 형태로 구성됩니다. 이러한 산화 광물들은 각각 고체 형태로 존재하며 다른 고체와 마찬가지로 녹는점을 가지고 있습니다. 존재하는 다양한 광물 산화물의 녹는점의 범위는 매우 다양하게 변할 수 있으며 고온에서 나타나는 재의 총 녹는점은 모든 광물 성분과 화학적 상호작용의 함수입니다. 따라서 재는 보통 특정 온도가 아닌 일정한 온도 범위 내에서 용해되는데 그 범위는 몇 도에서 50도 또는 심지어 섭씨 100도까지 될 수도 있습니다. 이것이 바로 회 융해 시험 결과를 보면 온도 범위(예: 변형 온도 = 1310°C, 반구형 변화 온도 = 1330°C, 흐름 온도 = 1350°C)로 보고되는 이유입니다. 이런 경우 재는 섭씨 40도에서 용해됩니다.

변형 온도(DT)는 재가 처음 녹기 시작하여 '점착'해지는 온도이기 때문에 재 용해 테스트의 핵심 매개 변수로 간주됩니다. 끈적끈적한 재가 연소 시스템의 거의 모든 표면에 축적되어 절연 효과가 발생하여 전체 연소 시스템의 온도가 상승하게 되고 온도가 높을수록 녹는 양이 많아집니다. 이 과정은 재가 액체로 변하고 기본적으로 슬래그가 될 때까지 계속됩니다. 흥미롭게도 슬래그의 특성은 우리에게 무언가를 알려줄 수 있는데, 재가 뭉쳐 있으면 여전히 손으로 부술 수 있고 만약 진짜 유리를 발견한다면 재는 이미 완전히 녹았으며, 코크스는 보통 둘 사이에 있습니다. 재 융합(코킹)을 방지하는 핵심은 연소 시스템의 온도를 재의 DT 이하로 유지하는 것입니다. 대부분의 바이오매스 연소 시스템은 섭씨 1200도 이하에서 작동하기 때문에 연료는 보통 이 온도 이상의 DT를 확인함으로써 평가됩니다. 다행히도 '깨끗한' 목재(나무껍질, 모래, 먼지 또는 기타 파편 없음)의 경우 코킹은 보통 문제가 되지 않습니다. 재와 목질 바이오매스의 융합은 거의 항상 어떤 형태의 원료와 관련이 있고 다른 형태의 바이오매스(견과의 껍질, 농업용 풀, 에너지 작물 등)에 대해서는 마찬가지라고 말할 수 없습니다. 이러한 물질은 종종 높은 회분 함량을 가지고 있어 낮은 DT의 가능성을 증가시킨데, 즉 단순히 높은 회분 함량만으로는 특정 형태의 바이오매스와의 회분 융합(코킹) 문제를 잘 예측할 수 없습니다. 회분의 광물 조성의 성질은 기여 요인입니다. 예를 들어, 재의 칼슘 함량이 높으면 일반적으로 재의 용해 온도가 높고 이산화규소 함량이 높으면 재 용융 문제가 발생할 가능성이 더 높지만 항상 그런 것은 아닙니다. 이산화규소와 관련하여 흥미로운 것은 이산화규소 형태로 존재할 경우 실제 용융 온도는 매우 높을(1710°C) 것입니다. 그러나 탄소와 같이 이산화규소는 다른 광물과 결합할 수 있는 4개의 활성 전자를 가지고 있으며 종종 낮은 녹는점을 가진 복잡한 규산염을 생성합니다. 이러한 이유로 우리가 코킹 문제를 볼 때 90%는 이산화규소와 관련이 있습니다. 온도가 상승할 때 다른 광물들이 문제를 일으킬 수 있고 코킹을 복잡하게 만드는 많은 다른 요소들도 있습니다. 연소 시스템은 산소가 풍부하거나 부족할 수 있으므로 녹는점 조건이 달라질 수 있습니다. 바이오매스는 종종 부정한 운송 시스템을 사용하기 때문에 비료나 소금과 같은 눈에 띄지 않는 물질로 오염될 수 있습니다. 오염 물질은 대개 간헐적으로 변하므로 다음 연료를 테스트한다고 해서 이전 연료의 코킹 문제가 무엇인지 파악하는 데 반드시 도움이 되는 것은 아닙니다. 대체로 보아 만약 위의 원리를 이해했다면 입자 코킹의 문제를 어떻게 처리할 것인지 결정할 더 나은 기회를 가져야 합니다.