소규모 분산형 석탄 난방시스템의 연소분석을 통한 에너지 이용 효율 향상 방안 - 김학균 (The Graduate School, Ajou University, 2017)
최근 대기 환경에 대한 각 국의 기대치는 계속 높아지고 국제사회의 규제는 점차 강화되고 있는 추세이다. 그러나 몽골과 같은 중앙아시아 극빈국가의 경우 경제적 지리적 요인으로 천연가스를 비롯한 청정연료는 보급되지 못하고 있으며, 신재생에너지 또한 감당하기 힘든 투자비가 소요되므로 보급이 매우 어려운 상황이다. 이에 본 연구에서는 여러 경제적인 지정학적인 환경의 영향으로 석탄 연료를 LNG 등 청정 연료로 전환할 수 없는 석탄연료 난방 수요자들에게 기존의 소규모 분산 직접연소 난방 시스템을 중규모의 집중형 지역난방방식으로 전환함으로써 연소효율을 높여 연료사용량을 절감하고 그로 인한 대기환경 등 삶의 질을 개선하는 방안을 제시하고자 하였다. 본 연구는 현재 몽골 울란바타르 남부 Zummod 지역의 7개의 소규모 분산형 난방시설에서 운영중인 사례를 중심으로 이루어졌다. 현재 사용중인 분산형 난방시설은 제작당시 최대 열효율은 65～75% 이었지만 입출열법을 이용한 현재의 열효율은 계산결과 46.6%로 20～30%P 정도 저하된 상태이며, 본 연구에서 제안하는 중규모 집중형 지역난방방식 순환유동층 보일러(CFBC)를 설치할 경우 30% 이상의 효율향상을 통해 연간 19,764Ton의 석탄 사용량을 절감할 수 있을 것으로 계산되며, 이는 51만불에 해당하는 큰 경제적 효익을 가져다 줄 것으로 기대된다. 또한, 연구대상지 몽골 Zummod군의 노후 보일러시설은 불완전 연소로 인하여 많은 오염물질이 굴뚝을 통하여 대기로 배출되며, 보일러 연소후 먼지(Dust)를 잡아주는 집진장치나 탈황시설 등이 설치되지 않아 더욱 그 오염 농도가 심하게 배출되고 있다. 본 연구에서 제안하는 중규모 집중형 지역난방방식 순환유동층 보일러(CFBC)를 설치할 경우 연간 이산화탄소는 약 24,509톤, 이산화황은 475톤의 배출량이 줄어들어, 주민들의 주거 환경 및 삶의 질이 크게 개선될 것으로 연구되었다.
학위논문(석사)--아주대학교 공학대학원 :에너지학과,2017. 2
Keywords: Coal; heating; efficiency; combustion analysis; 석탄; 난방; 효율; 연소분석