순환 유동층 보일러의 동적 성능 모사

Abstract

지금까지 순환 유동층 보일러는 여러 장점으로 인해 널리 보급되고 있고 보일러 용량도 커진다. 최적의 운전조건과 최대의 보일러 효율을 유지하기 위해 보일러 성능 평가는 필수적이다. 지금까지 많은 연구들에서 순환 유동층 보일러의 성능 예측이 이루어져 왔다. 대부분의 연구가 정상상태 성능예측이 중점적으로 이루어져 왔고 비정상 성능 예측은 드물다. 그러나 보일러는 부하변동, 운전조건 변화와 같이 외부 환경변화에 의해 동적 상황을 자주 겪는다. 따라서 보일러의 동적 성능예측이 중요하다. 특히 미분탄 보일러와는 달리 순환 유동층 보일러는 많은 양의 고체가 연소실과 CFB loop에 존재한다. 그래서 고체 측의 동적 거동을 이해하는 것과 보일러 전체 시스템에서 고체 측의 영향을 파악하는 것이 매우 중요하다. 그러나 가스-고체 측, 물-증기 측 과 벽 측을 모두 고려한 순환유동층 동적 모델은 거의 없다. 또한 대부분 개발된 모델에서 대상 보일러는 랩스케일 대상 보일러이다. 따라서 본 연구에서는 대용량 보일러 대상으로 모델링이 진행 되었다. 본 모델에서는 고체 측 동적 거동을 해석하기 위해 입자크기분포, 최소유동화 속도, 입자 종말 속도, 고체 순환율, 연소실 압력강하가 계산 되었다. 물 증기 측과 가스 측은 셀 접근방법을 사용하였다. 연소실은 축 방향 고체 분포를 해석하기 위해 core-annulus 모델을 적용하였다. 고체 측은 IEA-CFB 모델과 검증을 진행 하였고 가스 측은 운전 데이터와 진행 하였다. 성능 예측은 증기량이 1025t/h, 340MW인 대용량 보일러를 대상으로 이루어져 왔다. 성능모사는 장시간 운전, 전 부하 운전, shut down, 고체 측 동적 거동에 대해서 진행 하였다. 본 연구의 목적은 고체 측 동적 거동이해와 전체 계통을 고려한 동적 성능 모델 개발에 있다. 또한 이런 모델을 바탕으로 보일러의 성능 모사를 진행 하였다.