순산소연소 조건에서 Drop tube furnace를 이용한 운전변수에 따른 석회석의 탈황특성 연구 (A Study on the Desulfurization Characteristic of Limestone Depending on the Operating Parameters of In-Furnace Desulfurization for Oxy-Fuel Combustion Using Drop Tube Furnace)

서지정보

· 발행기관 : 한국화학공학회
· 수록지 정보 : Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) / 49권 / 6호 / 857 ~ 864페이지
· 저자명 : 최욱, 이형근, 조항대, 박영성, 길상인, 최원길

초록

순산소연소는 높은 연소 효율과 적은 배가스량, 낮은 질소산화물 농도를 장점으로 하고 있으며 연소온도 조절을 위한 배가스 재순환에 의해 배출되는 연소가스중의 CO_2 농도를 95%까지 농축이 가능하므로 석탄 연소설비에 대한 유망한 CCS 기술로 부각되고 있다. 본 연구는 순산소연소 조건에서 배가스의 재순환을 통한 CO_2 농도 증가에 기인하는직접 황화반응이 탈황효율에 미치는 영향을 평가하고 반응온도, CO_2 농도, SO_2 농도상승이 SO_2 제거효율에 미치는영향과 배가스 중 수분 등이 SO_2 제거효율에 미치는 영향을 실험적으로 고찰하였다. 반응온도 1,200 ℃까지 온도 상승에 따라 SO_2의 제거효율은 증가하였고 Ca/S비, CO_2 농도와 수분이 증가할수록 SO_2 제거효율이 증가하였다. 이러한운전변수는 영향인자 평가를 통하여 Ca/S 비>체류시간>O2_농도>반응온도>SO_2농도>CO_2농도>수분농도의 순으로 탈황반응에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 운전변수별 실험결과를 이용하여 로내 건식탈황에 있어서 각 운전변수별 성능 영향인자를 평가할 수 있는 반경험적 모델식을 도출하였다.

영어초록

Oxy-fuel combustion with many advantages such as high combustion efficiency, low flue gas flow rate and low NOx emission has emerged as a promising CCS technology for coal combustion facilities. In this study, the effects of the direct sulfation reaction on SO_2 removal efficiency were evaluated in a drop tube furnace under typical oxy-fuel combustion conditions represented by high concentrations of CO_2 and SO_2 formed by gas recirculation to control furnace combustion temperature.
The effects of the operating parameters including the reaction temperature, CO_2 concentration, SO2 concentration, Ca/S ratio and humidity on SO_2 removal efficiency were investigated experimentally. SO_2 removal efficiency increased with reaction temperature up to 1,200 due to promoted calcination of limestone reagent particles. And SO2 removal efficiency increased with SO_2 concentrations and the humidity of the bulk gas. The increase of SO2 removal efficiency with CO_2 concentrations showed that SO_2 removal by limestone was mainly done by the direct sulfation reaction under oxy-fuel combustion conditions.
From the impact assessment of operation parameters, it was shown that these parameters have an effects on the desulfurization reaction by the order of the Ca/S ratio > residence time > O_2 concentration > reaction temperature > SO_2 concentration > CO_2 concentration > water vapor. The semi-empirical model equation for to evaluate the effect of the operating parameters on the performance of in-furnace desulfurization for oxy-fuel combustion was established.

참고자료

· 없음