CFBC 보일러와 BFBC 보일러 비교를 통한 발전소 보일러의 이해

전 세계적으로 CO2 배출에 따른 환경오염의 문제가 대두되고 있습니다. 결국 석탄 보일러의 사용을 줄이고 LNG 복합화력 발전소나 원자력 발전소를 선호하고 추세로 바뀌고 있습니다. 하지만 모든 발전소의 시작은 바로 석탄 보일러에서 시작되었다고 봐도 무리가 없을 것입니다. 오늘은 그 석탄 보일러의 종류 중 CFBC 보일러와 BFBC보일러에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

원자력 발전소의 장점과 단점을 알고 계신가요

 

LNG 복합화력 발전소의 이해-GT, ST, HRSG 및 DH

 

CFBC 보일러 (Circulation Fluidized bed Combustion)

• 장점
  • 석회석을 유동 매체로 사용하여 로내 탈황이 가능하다. (유동사를 석회석으로 대체)
  • 스토커 형식보다 연소온도가 낮다. (약 900‘C, 석회석 반응 온도) (연소온도가 높으면 고온 부식 우려 있음)
  • 로에서 슬래깅 현상이 발생하지 않는다. (슬래깅 : 연소 후 찌꺼기가 튜브에 달라붙어 열교환이 잘 일어나지 않는 현상)
  • 타 보일러에 비해 NOx 발생량이 낮게 유지된다.
  • 바이오매스 연료의 경우, 완전연소가 가능하다.
  • 공기 공급량과 배기가스 배출량이 적으며, 투자비 고려 30MW 이상의 보일러 용량에 적합
  • BFBC와 비교했을 때, 보일러 용량에 따른 보일러 자체 단면적이 작고, 높다.
  • Pulverized firing 같이 넓은 범위의 턴 다운비를 갖는다.
  • 연소효율이 가장 높다.
• 단점
  • FDF(Forced draft fan 강제통풍 ) 및 IDF(Induced draft fan 유도 통풍)의 용량이 타 연소시스템보다 크기 때문에 Stoker 타입보다 운전을 위한 전력 소모가 크다.
  • 로내 및 로벽의 Tube 수명이 짧다. (마모 발생)
  • 집진장치의 용량이 크다. (FGT(flue gas treatment) system이라고 함.)
  • 보일러 용량이 커질수록, 로의 사이즈가 높아지기 때문에 보일러 높이가 높다.
  • 연료의 혼소가 어렵다
  • 연료가 매체와 함께 순환되어 연료를 전단 및 파쇄해야 한다.
  • 매체가 순환되는 부분이 막히기 때문에 돌, 철사 등의 불연소 물질이 제거되어야 한다. (순환에 의해 불연소 물질은 계속 남아 있게 된다.)

 

BFBC 보일러 (Bubbling Fluidized Bed Combustion)

• 장점
  • 석회석을 유동 매체로 사용하여 로내 탈황이 가능하다. (유동사를 석회석으로 대체)
  • 스토커 형식보다 연소온도가 낮다.(약900‘C, 석회석 반응 온도) (연소온도가 높으면 고온 부식 우려 있음)
  • 로에서 슬래깅 현상이 발생하지 않는다. (슬래깅 : 연소 후 찌꺼기가 튜브에 달라붙어 열교환이 잘 일어나지 않는 현상)
  • 타 보일러에 비해 NOx 발생량이 낮게 유지된다.
  • 바이오매스 연료의 경우, 완전연소가 가능하다.
  • 공기 공급량과 배기가스 배출량이 적으며, 투자비 고려 30MW 이상의 보일러 용량에 적합하다
  • CFBC와 비교했을 때, 보일러 용량에 따른 보일러 높이가 낮다.
  • 불연소 물질(돌, 철사 등)이 다소 포함된 연료도 연소는 가능하다.
  • 연소효율이 높다.
• 단점
  • FDF(Forced draft fan 강제통풍 ) 및 IDF(Induced draft fan 유도 통풍)의 용량이 타 연소시스템보다 크기 때문에  Stoker 타입보다 운전을 위한 전력 소모가 크다.
  • 로내 및 로벽의 Tube 수명이 짧다.(마모 발생)
  • 집진장치의 용량이 크다. (FGT(flue gas treatment) system이라고 함.)
  • 보일러 용량이 커질수록 보일러 Bed 크기가 커지기 때문에 다른 연소시스템보다 보일러 면적이 넓다.
  • 연료의 혼소 시 비중이 거의 동일하여야 함.

 

CFBC 보일러와 BFBC 보일러 비교

 

Turndown rate, 턴 다운비란?

보일러 최소, 최대 부하의 비율을 뜻하며 턴 다운비가 크면 최대, 최소 부하의 폭이 큰 것이므로 보일러가 운전할 수 있는 온도의 폭이 커진다는 것을 의미합니다. BFBC는 Bed material 없이 가스하고 연료로만 로내 주입량 조절로 보일러 부하를 조절하는 방식이고 CFBC는 로내 Bed material(모래, 석회석)을 주입하여 Bed를 만들어 높고 연료를 주입하는 방식입니다. CFBC가 Bed 층을 만들어 높고 연소를 하다 보니 로내 전체에 열전달을 할 수 있으므로 온도가 높고 신속한 Turndown이 가능합니다.