에너지 연소 열을 사용하여
연소의 최종 결과는 유용한 에너지–일반적으로 열,전력,또는 열 및 전력 모두의 형태이다. 이것은 건물의 공간 난방,산업 요구를위한 공정 난방,그리드에 대한 현장 사용 또는 판매를위한 전기 또는 열과 전기의 동시 생성(소위”결합 된 열 및 전력”또는 채널)을 제공하는 데 사용될 수 있습니다. 가장 일반적으로 연소 열은 뜨거운 물,뜨거운 공기 또는 증기의 형태로 포착됩니다.
대부분의 농장은 추운 기후에서 겨울 동안 농장 난방을 제외하고 연소열에 대한 상당한 필요가 없습니다. 그러나 농장은 주거용,상업용 또는 산업용 고객에게 연소 연료를 제공 할 가능성을 고려해야합니다.
연소 장비
연소 장비는 다양 한 크기 및 구성에서 사용할 수 있지만 선택은 화석 연료 연소에 대 한 보다 작은 경향이 있다. 그것은 일반적으로 석유 또는 천연 가스 발사 장치 보다 더 비싼 하지만 바이오 매스 연료는 일반적으로 덜 비싼–사용자에 대 한 장기 저축의 결과. 농장에서 온실을 가열하는 데 사용되는 바이오 매스 연소 시스템의 많은 예가 있습니다.
바이오 매스 연소 장비의 두 가지 주요 범주는 주거 시스템과 상업/산업 시스템입니다.
주거 연소 장비
벽난로는 주거 연소 장비의 일반적인 모양 이다-그런데,또한 아주 효과적이지 않아 경향이 있는다(열의 최대량은 굴뚝높은 쪽으로 잃는다). 가정에서 연소 열을 사용 하기 위한 더 높은 효율 방법을 제공 하는 스토브 및 용광로의 다른 많은 종류를 사용할 수 있습니다. 보통 장비는 생물 자원 연료의 단지 1 가지의 유형을 위해 적당합니다,그래서 당신이 점화하는 것을 바라는 연료를 적합한 난로를 선정하는 것이 중요합니다.
나무 난로는 나무를 굽기위한보다 효율적인 수단이다-그들은 공기 흐름의 속도를 제어하고 연소 연료에서 열의 추출을 극대화 할 수 있습니다. 그러나 이러한 장치는 일반적으로 코드 우드를 태우는 데만 적합합니다.
벽난로 삽입물은 본질적으로 기존 벽난로의 개구부에 설치되는 나무 난로입니다. 그들은 많은 나무 난로 처럼 수행 하 고 비슷한 효율 등급.
펠릿 난로는 특별하 제조 목제 연료 펠릿을 연소하기 위하여 디자인됩니다. 이 펠릿은 스토브가 더 효율적으로 작동하고 일반적인 나무 스토브보다 더 깨끗하게 구울 수 있도록주의 사양에 제조된다. 일부 펠 릿 스토브는 자동으로 그들을 사용 하 여 조금 더 쉽게 스토브에 연료를 공급 수 있습니다.
바이오 매스 스토브는 밀짚,옥수수 여물통 또는 풀과 같은 목재 이외의 재료로 만든 연료 펠릿을 연소하도록 설계되었습니다. 다른 연료 유형이 난로를 손상 시키거나 안전하지 않은 작동 상태로 이어질 수 있으므로 스토브가 연소 할 수있는 연료 유형을 알고 있어야합니다.
옥수수 스토브-국가의 일부 지역에서는 연소 연료로 껍질을 벗긴 옥수수를 태우는 것이 인기가 있습니다. 어떤면에서 옥수수 커널은 자연적으로 제조 된 연료 펠렛입니다. 옥수수는 놀라 울 정도로 잘 타지 만 목재 재보다”슬래그”(단단한 덩어리 형성)가 더 쉬운 상당히 많은 양의 재를 생산합니다. 대부분의 다른 바이오 매스 연료와 달리 옥수수에는 측정 가능한 양의 황(~0.1%,예를 들어 석탄보다 훨씬 낮음)이 포함되어 있습니다. 따라서 목재 펠렛 스토브는 일반적으로 옥수수에 적합하지 않으며 대신 특수 제작 된 옥수수 스토브를 사용해야합니다. 일부 보고서는 옥수수 스토브 또한 바이오 매스에 대 한 잘 작동 하지만 확실 하 게 난로 제조 업체와 확인 제안 했다.
상업/산업 연소 장비
상업용 연소 장비는 주거용 장치보다 크고 복잡합니다. 전형적으로,연소기로의 사료의 전달은 컨베이어 벨트 및/또는 오거의 사용을 통해 자동화된다. 연료 및 공기의 흐름은 신중하게 제어되며 연소기 내의 조건은 최대 효율을 보장하기 위해 자동으로 조정됩니다. 고급 오염 제어 장치(일반적으로 최소 사이클론 분리기)는 대형 장비의 규제 한도 내에서 입자 배출을 유지하는 데 사용됩니다.
이러한 시스템은 일반적으로 난방 요구 사항 및 사용 가능한 연료에 따라 맞춤 제작되었습니다. 대부분의 주거용 시스템은 가열 된 공기를 생산하지만 상업용 규모의 장비는 일반적으로 뜨거운 물이나 증기를 생산하도록 설계되었습니다.
연소 효율
연소 장비의 효율은 유용한 열의 양을 연료에서 사용 가능한 열의 총량으로 나눈 값과 같습니다.
장치의 효율성은 장비의 품질과 작동 방식에 따라 달라집니다. 이 전체 출력에서 실행 될 때 대부분의 연소 장비는 가장 높은 효율을 가지고–열 부하가 저하 될 때 효율이 떨어진다. 다른 유형의 장비의 일반적인 완전 부하 연소 효율은 다음 표에 나와 있습니다.
| 장비 | 전형적인 효율성(%) | |
| 주거 벽난로 | -10~20 | 굴뚝 밖으로 따뜻한 공기”누출”의 큰 거래 |
| 주거 실내 나무 난로 | 40-70 | 최신 모델은 빈티지 스토브보다 훨씬 높은 효율을 갖는 경향이 있습니다. 최대 효율성을 위해 필요한 건조한 연료 및 고온. |
| 주거 펠릿 난로 | 70-80 | 일관된 연료 품질로 높은 전반적인 효율성 제공 |
| 옥외 목제 가열기 | 40-70 | 시동 및 급유 중 효율성이 낮음 |
| 상업용 목재 칩 연소기 | 70-90 | 컴퓨터 제어-다양한 연료 및 수분 함량으로 잘 작동합니다. |
이러한 효율 값은 연료의”높은 가열 값”을 기반으로합니다. 또한 열 출력이 낮은 경우 이러한 장치의 효율이 떨어지는 것을 명심하십시오-그들은 피크 또는 거의 피크 열 출력에서 가장 잘 작동하도록 설계되었습니다.
오염 및 대기 질 문제
바이오 매스는 효율적으로 연소되면 대기 오염 측면에서 상대적으로 깨끗한 연료입니다. 연기가 자욱한 화재 나 목재 버너에 익숙한 사람들에게는 놀라운 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 이러한 비효율적 인 시스템의 연기에는 많은 양의 연소되지 않은 연료가 포함되어 있으며 이는 낮은 효율의 신호입니다. 고능률 장비에는 일반적으로 눈에 보이는 연기 방출 및 탐지가능한 냄새가 없습니다.
바이오 매스를 연소시켜 생성 할 수있는 대기 오염의 네 가지 주요 유형이 있습니다:1)정상적인 연소 생성물(이산화탄소와 물),2)이산화황(삭스)과 질소 화합물(녹스)과 같은 연소 중에 형성된”여분의”화학 화합물,3)그을음과 같은 바이오 매스의 분쇄되지 않은 분자,4)공기 중에 부유하기에 충분히 작은 재 입자(플라이 애쉬 및 미립자).
이산화탄소와 물
이산화탄소와 물 증기는 연소기에서 방출되는 두 가지 주요 가스입니다. 일반적인 바이오 매스 연소는 건조한 연료 킬로그램 당 약 1.8 킬로그램의 이산화탄소와 0.5 킬로그램의 물 증기를 생성합니다.
이산화탄소와 물 증기는 전통적으로 오염물질로 생각되지 않았다. 그러나 지구 온난화에 대한 우려가 높아지면서 이산화탄소 배출에 대한 정부의 우려가 커졌습니다. 일부 정부는 연소 시설에 이산화탄소 배출 제한을 부과했습니다. 그러나 바이오 매스 연소는 일반적으로”탄소 중립”으로 간주되며,이는 바이오 매스의 연소에 의해 방출되는 이산화탄소가 나중에 연료에 사용될 재배 작물에 의해 재 흡수된다는 것을 의미합니다. 이 때문에 바이오 매스 연소로 인한 이산화탄소 배출은 일반적으로 제한되지 않습니다.
바이오 매스 연소”굴뚝”은 종종 꼭대기에서 떠오르는 흰색의 물결 모양의 구름 깃털을 가지고 있습니다. 이것은 냉각으로 물 방울로 응축 하는 연소 배기 가스에 물 증기. 어떤 사람들은 바이오 매스 연소기 위의 구름이 오염의 징후라고 잘못 생각합니다.
녹스와 삭스
현대 바이오 매스 연소기는 다른 많은 연료에 비해 일반적으로 낮은 배출량을 가지고 있지만,우려되는 바이오 매스 연소로 인한 오염 물질이 있습니다.
바이오 매스를 연소 할 때 우려해야 할 주요 오염 물질은 질소 산화물입니다. 그들은 일반적으로”질소 산화물”배출 라고 하 고 그들은 연소 과정에서 산소와 화학적으로 결합 하는 공기에 있는 질소 때 형성. 대기 중의 녹스는 물 증기와 결합하여 질산을 형성 할 수 있으며 산성비의 중요한 원천으로 확인되었습니다. 더 뜨거운 연소는 더 많은 녹스를 생성하는 반면,더 차가운 조건은 덜 생성합니다. 바이오 매스 연소기로부터의 질소 산화물 배출은 일반적으로 석탄 연소 연소기 또는 다른 화석 연료 시스템의 배출과 유사하며 일반적으로 연료의 유형보다 연소 장비의 설계에 더 의존합니다.
황산화물 화합물(“삭스”)은 산성비의 원천으로 여겨지는 또 다른 연소 생성물이며,분자는 물 과 결합하여 황산을 형성한다. 삭스 화합물은 연료의 황이 연소 과정에서 산소와 결합 할 때 형성됩니다. 석탄은 일반적으로 높은 수준의 황을 가지고 있지만 대부분의 바이오 매스는 거의 없습니다.
그을음 및 크레오소트
“그을음”은 배기 가스에서 혼합되지 않거나 부분적으로 연소된 입자에 대한 일반적인 용어입니다. 반면에”크레오소트”는 바이오 매스의 불완전 연소 후 응축되는 타르 액체를 나타냅니다(석탄도 크레오소트를 생성 할 수 있음). 주거용 벽난로와 목재 스토브는 오랫동안 이러한 오염 물질의 원천이었지만 고효율 연소 장비는 이러한 물질을 거의 또는 전혀 생성하지 않습니다.
미립자(회분)
연소로부터의 대부분의 회분은 연소기에 남아 있다. 그러나,(“비산회”에게 불리는)가장 정밀한 재의 적은 양은 배기 개스를 가진 연소기에서 불어집니다. 상업용 규모의 연소 장비는”사이클론 분리기”및”백 하우스”와 같은 재 포획 장치를 사용하여 대기로 방출되기 전에이 재의 대부분을 제거합니다.
대기 질 규정
매우 큰 연소 장비(예:발전소)의 공기 배출은 연방법에 의해 규제됩니다. 더 작은 장비는 주 및 지역 규칙에 의해 규제됩니다. 이 규정은 일반적으로 규칙과의 복잡성을 보장하기 위해 스택 가스의 사전 허가 및 정기적 인 테스트가 필요합니다. 종종,가장 작은 연소 장비(즉. 주거 장비)이 방법으로 규제되지 않습니다. 대신 소형 장치 제조업체는 장비가 특정 최소 요구 사항을 충족하는지 인증해야 할 수 있습니다.
추가 정보
연소:소개|공급 원료|가공|활용
- 테네시 대학교 목재 2 에너지의 자원:
- 과학 기술의 상태. 연소 기술에 대한 심층 출판. 2010.
- 미국과 캐나다의 바이오 매스 사용자 데이터베이스. 에너지 산업,생산자 및 사용자에 대한 목재 데이터베이스,여러 가지 특성으로 검색 할 수 있습니다. 2010.
- 바이오매스 에너지 연구 센터 베르크의 자원:
- 커뮤니티 규모의 기술 개요.
- 학교와 지역 사회에 바이오 매스 에너지 사용의 이점. 팩트 시트.
- 바이오 매스 에너지 및 이산화탄소. 팩트 시트.
- 바이오 매스 연소 배출 사실 자료. 팩트 시트.
- 전 세계 최고 수준의 바이오 매스 에너지 시스템에 대한 50 개 이상의 사례 연구.
- 상업 및 기관 설정을위한 목재 칩 가열 가이드.
- 지역 규모 바이오 매스 에너지 프로젝트의 국가 데이터베이스
- 펜 스테이트 협동 조합 확장에서 자원:
- 상업 규모의 바이오 매스 난방 장비.
- 석탄과의 공동 연소 바이오 매스.
- 코넬 협동 확장 자원,목재 난방:
- 연소 장비 비교
- 목재 스토브 안전
- 적절한 유지 보수
- 최고의 화상 관행
- 장작 구매
- 펠렛 연료 연구소:산업 표준 및 가용성.
- 연소 오염 물질. 유타 주립 대학,협력 확장.
이 연소 시리즈의 다른 기사:
- 연소용 바이오매스 공급원료
- 바이오연료는 얼마나 많은 열을 가지고 있는가?
- 바이오매스 연소 소개
- 연소용 바이오매스 처리
- 온실열 연료로 옥수수 껍질
- 에너지용 연소열 사용
- 온실용 목재열
이 기사의 기고자
저자
- 다니엘 시올 코스,확장 준회원,펜 스테이트
피어 리뷰어
