현대 폐기물 소각 보일러는 어떻게 작동합니까?

소개: 폐기물을 에너지화하는 과정의 엔진

현대 사회는 막대한 양의 도시 고형 폐기물(MSW)을 생성하며, 이를 관리하는 것은 중요한 환경 및 물류 문제입니다. 전통적인 방법인 매립은 귀중한 토지를 차지하고 강력한 온실가스인 메탄을 생성합니다. 폐기물을 에너지로 변환(EfW) 프로세스는 재활용이 불가능한 폐기물을 귀중한 자원인 전기와 열로 전환하는 정교한 대안을 제시합니다. 이 과정의 핵심에는 폐기물 소각 보일러 , 발전소의 발전소 역할을 하는 복잡하고 강력한 열 공학의 일부입니다. 이는 단순한 소각로 그 이상입니다. 이는 폐기물을 안전하게 파괴하고, 가능한 최대 에너지를 회수하며, 매우 공격적인 연소 환경으로부터 다운스트림 장비를 보호하도록 설계된 고도로 제어되는 시스템입니다. 보일러의 주요 기능은 폐기물 연소 시 방출되는 강렬한 열(일반적으로 850°C~1200°C 사이의 온도에서 완전 연소를 보장하고 오염 물질을 파괴)을 포착하여 물로 전달하여 고압, 고온 증기를 생성하는 것입니다. 이 증기는 터빈을 구동하여 수천 가구에 전력을 공급하거나 지역 난방을 제공할 수 있는 전기를 생산합니다. 전체 EfW 시설의 효율성, 신뢰성 및 환경적 성능은 이 중심 구성 요소의 최적 설계 및 작동에 달려 있어 실용적인 열역학과 재료 과학의 걸작이 됩니다.

• 핵심 기능: 폐기물을 안전하게 연소하고 방출된 열 에너지를 에너지 생산을 위해 작동 유체(물/증기)로 효율적으로 전달합니다.
• 환경적 역할: 폐기물 양을 약 90% 줄이고, 유해한 유기 화합물을 파괴하며, 발전을 위한 화석 연료 사용을 상쇄합니다.
• 경제 동인: 전기, 증기 또는 바닥재에서 회수된 금속의 판매를 통해 폐기 비용을 수익 흐름으로 전환합니다.

핵심 설계 및 엔지니어링 원리

디자인 폐기물 소각 보일러 는 연료원(불균일, 수분 가변성, 화학적으로 복잡한 도시 고형 폐기물)으로 인해 발생하는 고유한 문제에 대한 신중한 대응입니다. 효과적인 MSW 폐기물을 에너지로 변환하는 보일러 설계 완전 연소, 최대 열 회수 및 생성된 부식성 연도 가스로부터의 보호를 우선시해야 합니다. 이 과정은 연소실 내의 움직이는 화격자 시스템에서 시작됩니다. 이 시스템은 폐기물을 천천히 운반하고 교반하여 균일하게 연소되고 바닥재가 완전히 연소되도록 합니다. 미립자 물질과 부식성 화합물이 포함된 뜨거운 연소 가스는 보일러의 복사 구역으로 올라가고, 그곳에서 강렬한 복사열이 수냉식 멤브레인 벽에 흡수됩니다. 그런 다음 가스는 추가 열이 추출되는 여러 대류 통로(튜브 다발의 뱅크)를 통과합니다. 이 전체 열 회수 시스템은 본질적으로 소각용 고효율 배열회수 증기발생기 , 배기가스를 하류 공기 오염 제어 시스템을 위한 최적의 온도로 냉각하는 동시에 증기를 가능한 가장 높은 매개변수(종종 400°C 및 40bar 이상)로 과열시켜 발전을 위한 열역학적 효율을 극대화하도록 세심하게 설계되었습니다. 이에 대한 핵심은 다이옥신과 푸란을 분해하기 위해 고온에서 충분한 가스 체류 시간을 생성하고, 튜브를 단열하고 열 전달을 줄일 수 있는 회분 침착을 최소화하도록 가스 경로를 설계하는 것입니다.

가장 큰 과제 해결: 부식 및 침식

운영에 있어 가장 결정적인 과제는 폐기물 소각 보일러 연도 가스의 매우 공격적인 특성입니다. 연소되는 MSW는 염소(PVC와 같은 플라스틱에서 유래), 황, 알칼리(나트륨, 칼륨) 및 중금속을 방출하여 염화수소(HCl) 및 염화알칼리와 같은 부식성 화합물을 형성합니다. 이러한 화합물이 보일러 튜브 표면(특히 과열기와 절약 장치의 저온 영역)에 응축되면 고온 염소 부식을 촉진하는 끈적한 층이 생성되어 표준 강철 튜브의 보호 산화물 층을 심각하게 공격합니다. 이로 인해 선택이 이루어집니다. 폐기물 소각 보일러용 내식성 재료 중요한 자본 및 운영 결정. 이를 방지하기 위해 첫 번째 대류 통로의 과열기 튜브와 같이 부식되기 쉬운 주요 영역은 합금 625(인코넬) 또는 오스테나이트 스테인리스강(예: 310S)과 같은 고니켈 합금으로 제작되는 경우가 많습니다. 또한 튜브 표면을 보호하기 위해 고급 코팅 및 용접 오버레이가 적용됩니다. 설계 자체도 부식에 대한 무기입니다. 즉, 산성 이슬점보다 높지만 염화물 공격이 가속화되는 임계값보다 낮은 정확한 금속 벽 온도를 유지하고, 그을음 송풍기를 사용하여 침전물이 부식 매체가 되기 전에 정기적으로 제거합니다.

• 부식 메커니즘: 고온 염소 부식, 저온 산 이슬점 부식 및 황화는 보일러 수명에 대한 주요 위협입니다.
• 소재 전략: 단계적 접근 방식이 사용됩니다. 즉, 위험도가 낮은 영역(하부 용광로, 증발기 튜브)에서는 탄소강을 사용하고, 위험도가 높은 과열기 부분에서는 점점 더 발전된 합금(TP91, 합금 625)으로 이동합니다.
• 작전 방어: HCl 형성을 최소화하기 위한 세심한 연소 제어, 최적의 연도 가스 온도 프로필 유지, 그을음 분사를 통한 엄격한 퇴적물 제어.
• 혁신: 튜브 수명을 연장하고 유지 관리 비용을 줄이기 위한 세라믹 코팅, 튜브 차폐 및 고급 클래딩 기술에 대한 지속적인 연구입니다.

작동, 수명 및 연료 유연성

지속적이고 효율적인 운영 폐기물 소각 보일러 엄격한 처방을 요구한다 폐기물 소각 보일러 유지 보수 및 청소 . 연료 연소 보일러와 달리, 폐기물 연소로 인한 재와 입자상 물질(비산회)은 마모성이 강하고 열 교환 표면에 끈질긴 침전물을 형성하기 쉽습니다. 포괄적인 유지 관리 프로그램에는 튜브 뱅크에서 재를 제거하기 위해 증기 또는 공기 제트를 사용하여 매일 또는 매주 그을음 불어넣기, 노 벽에서 슬래그를 정기적으로 검사 및 제거하고 재 호퍼와 컨베이어를 꼼꼼하게 청소하는 작업이 포함됩니다. 내부 검사, 튜브 두께 측정(초음파 테스트) 및 취약한 구성 요소 교체를 위한 예정된 가동 중지 시간은 계획되지 않은 가동 중단 및 치명적인 튜브 고장을 방지하는 데 필수적입니다. 또한, 연료 안보, 경제적 생존 가능성, 탄소 중립성을 강화하기 위해 많은 발전소에서 채택하고 있습니다. 바이오매스 및 폐기물 혼소 보일러 기술 . MSW와 함께 처리된 바이오매스(우드 칩 또는 폐기물 유래 연료 등)를 함께 소성하면 전반적인 연료 품질을 향상시키고, 순 온실가스 배출량을 줄이며, 연도 가스 내 염소와 같은 부식성 원소의 농도를 희석시킬 수 있습니다. 그러나 바이오매스는 서로 다른 재 융합 특성을 가질 수 있고 새로운 오염이나 부식 문제를 야기할 수 있어 연소 매개변수의 조정과 추가적인 그을음 배출 용량의 조정이 필요할 수 있으므로 이를 위해서는 보일러의 세심한 조정이 필요합니다.

FAQ

폐기물 소각 보일러와 석탄 연소 보일러의 주요 차이점은 무엇입니까?

핵심 열역학적 원리는 동일하지만 과제는 크게 다릅니다. 에이 폐기물 소각 보일러 훨씬 더 이질적이고 촉촉하며 화학적으로 공격적인 연료용으로 설계되었습니다. 주요 차이점은 다음과 같습니다. 1) 연료 취급: MSW는 미분탄과 달리 강력한 공급 및 화격자 시스템이 필요합니다. 2) 연소실: 더 낮고 더 가변적인 발열량을 위해 설계되었으며 종종 완전한 연소를 위해 더 큰 용광로 부피를 사용합니다. 3) 부식 관리: 광범위한 사용이 필요합니다. 폐기물 소각 보일러용 내식성 재료 석탄 보일러에서 덜 널리 사용되는 고급 합금과 같습니다. 4) 재 특성: 폐재는 마모성이 강하고 끈적거리며 수용성 염분을 함유하고 있어 다양한 재 제거 및 처리 시스템이 필요합니다. 5) 배출 제어: 폐기물에서 발생하는 연도 가스에는 HCl, 다이옥신 및 중금속 농도가 더 높기 때문에 더 복잡하고 엄격한 하류 대기 오염 제어 시스템이 필요합니다.

폐기물 에너지 보일러의 효율성은 어떻게 측정되며 일반적인 비율은 얼마입니까?

효율성 소각용 고효율 배열회수 증기발생기 맥락은 일반적으로 순 전기 효율로 정의됩니다. 즉, 그리드로 내보내진 전기 에너지를 폐기물에서 입력된 열 에너지(낮은 발열량 - LHV)로 나눈 것입니다. MSW의 고유한 수분 및 불활성 함량, 오염 제어를 위해 연도 가스 온도를 충분히 높게 유지해야 할 필요성, 공장 자체 시스템(팬, 펌프, 처리 장치)의 심각한 기생 부하로 인해 순 전기 효율은 화석 연료 공장보다 낮습니다. 현대 발전소는 일반적으로 20~27%의 순 전기 효율을 달성합니다. 높은 증기 매개변수, 열 회수를 위한 광범위한 연도 가스 응축(지역 난방용) 및 최적화된 프로세스를 갖춘 일부 고급 시설은 전체 에너지 회수(열병합 발전)를 90% 이상으로 높일 수 있습니다.

폐기물과 바이오매스를 혼소하는 것이 점점 더 일반화되는 이유는 무엇입니까?

채택 바이오매스 및 폐기물 혼소 보일러 기술 여러 요인에 의해 좌우됩니다. 첫째, 바이오매스는 탄소 중립으로 간주되어 연료 혼합의 평균 배출량을 효과적으로 낮추므로 공장의 탄소 배출량을 개선합니다. 둘째, 저칼로리 또는 고수분 폐기물 흐름과 혼합하면 연소 안정성과 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 셋째, 폐기물의 염소 및 중금속과 같은 연료의 유해 요소를 희석하여 잠재적으로 부식 속도를 줄이고 재를 더 쉽게 관리할 수 있습니다. 마지막으로, 연료 유연성과 보안을 제공하여 공장이 공급원료 비용과 가용성을 최적화할 수 있도록 해줍니다. 그러나 다양한 재 행동과 잠재적인 새로운 오염 문제를 관리하려면 신중한 운영 조정이 필요합니다.

가장 중요한 일일 유지 관리 작업은 무엇입니까?

효과적인 폐기물 소각 보일러 유지 보수 및 청소 일관된 일일 프로토콜에 의존합니다. 가장 중요한 작업은 다음과 같습니다. 1) 그을음 분사 시퀀스 실행: 효율성을 유지하고 부식을 방지하는 데 필수적인 재 축적을 방지하기 위해 정확한 일정에 따라 다양한 수트 블로워를 작동합니다. 2) 재 시스템 모니터링: 화격자에서 바닥재를 추출하고 호퍼에서 비산회를 제거하는 작업이 지속적으로 작동하여 강제로 가동을 중단할 수 있는 막힘을 방지합니다. 3) 연소 모니터링 및 조정: O2, CO 및 온도 수준을 지속적으로 모니터링하여 연소 완전성과 안정성을 최적화합니다. 이는 보일러 상태 및 배출에 직접적인 영향을 미칩니다. 4) 육안 검사: 라운드 중 눈에 보이는 누출, 비정상적인 침전물 또는 장비 오작동을 확인합니다.

첨단 소재는 어떻게 보일러 튜브의 수명을 연장합니까?

고급 폐기물 소각 보일러용 내식성 재료 연도 가스 내 염소, 황 및 알칼리 화합물의 공격에 저항하는 안정적인 보호 산화물 층을 형성하여 튜브 수명을 연장합니다. 니켈 기반 합금 625와 같은 합금은 크롬 함량이 높아 끈질긴 크롬 산화물(Cr2O3) 층의 형성을 촉진합니다. 또한 고온에서도 기계적 강도를 유지하여 크리프에 저항합니다. 민감한 튜브의 노변에 용접 오버레이로 사용하면 희생적인 부식 방지 장벽을 제공하여 기본 내압 탄소강 또는 저합금강 튜브가 수십 년 동안 손상되지 않은 상태로 유지되도록 하여 비용이 많이 드는 전체 튜브 교체를 방지하고 주요 유지 관리 중단 사이의 간격을 연장합니다.

결론: 순환경제와 에너지 안보를 위한 핵심 기술

현대 폐기물 소각 보일러 재활용이 불가능한 폐기물의 지속적인 문제를 지속 가능한 에너지 인프라의 기둥으로 변화시키는 엔지니어링 독창성의 증거입니다. 단순한 소각로가 아닌, 정교한 소각로입니다. 소각용 고효율 배열회수 증기발생기 , 어려운 연료를 처리하고, 첨단 소재를 사용하여 극심한 부식을 방지하고, 매일 안정적으로 전력을 생산하도록 세심하게 설계된 시스템입니다. 전문업체에서 MSW 폐기물을 에너지로 변환하는 보일러 설계 엄격한 프로토콜에 따라 완전 연소를 보장합니다. 폐기물 소각 보일러 유지 보수 및 청소 수명을 보장하는 모든 측면은 성능과 환경 보호에 최적화되어 있습니다. 지속적인 통합 바이오매스 및 폐기물 혼소 보일러 기술 순환경제로의 전환에서 역할을 더욱 강화합니다. 도시 인프라의 핵심 노드인 폐기물 소각 보일러는 위생적인 ​​폐기물 솔루션을 제공하고, 매립지에 대한 의존도를 줄이고, 화석 연료를 상쇄하고, 에너지 안보에 기여하므로 지속 가능한 현대 도시에 없어서는 안될 기술입니다.