중황산암모늄 생성 저감을 위한 발전 보일러용 공기예열기의 유입공기온도

Abstract

본 논문에서는 회전형(Ljungstrom type) 공기예열기가 설치된 석탄화력 발전소에서 중황산암모늄(Ammonium bisulfate, ABS)의 생성을 최소화 시키기 위한 공기예열기 유입공기온도를 제시하였다. 기존 연구에 의하면 중황산암모늄은 150℃ ～ 230℃의 반응온도에서 생성되며, 반응온도가 공기예열기의 열소자 연결부에서 형성될 때 중황산암모늄에 의한 배기가스의 압력강하는 4배 이상 증가된다. 이에 본 연구에서는 공기예열기로 유입되는 배기가스 및 연소용 공기의 온도변화에 따른 공기예열기 열소자의 온도 변화를 예측하고 공기예열기의 중온부와 냉단부 사이의 공간, 즉, 열소자 연결부에서의 중황산암모늄 생성정도를 추정하여 결론을 도출하였다. 본 논문의 연구모델인 500 MW 신규석탄화력발전소 당진화력 7호기의 공기예열기는 보일러최대연속출력(Boiler maximum continuous rate, BMCR)에서 열소자 연결부가 중황산암모늄 생성온도에 노출되는 회전각이 99° ～ 180°로 설계되어되도록 설계되었다. 그러나, 2013년도 운전데이터를 분석하면 보일러최대연속출력 운전 시 공기예열기로 유입되는 배기가스 온도는 최고 372.1℃, 유입공기온도는 최고 63.98℃로 열소자 연결부가 중황산암모늄 생성온도에 노출되는 회전각은 27° ～ 180° 였다. 이는 열소자 열결부에서 중황산암모늄의 생성이 설계보다 증가된 것을 의미한다. 본 논문에서는 중황산암모늄의 생성 저감을 위해 유입되는 배기가스 온도 349℃ ～ 372℃일 때의 적정 유입공기온도를 도출한 결과 적정 유입공기온도를 28℃ ～ 29.7℃로 제시하고 있다. 이는 공기예열기의 허용운전온도 범위를 벗어나지 않으며 중황산암모늄의 생성을 최소로 유지할 수 있는 온도이다.