일반기술

배기가스 재순환을 이용한 산소연소기 및 연소시스템

<기술개요>순산소연소는 산화제로 공기대신 산소를 사용하는 것으로 공기연소에 비해 열효율이 크게 증가하여 연료절감이 가능하고, 또한 배가스 중 수증기를 응축함으로써 고농도의 CO2 가스를 쉽게 회수할 수 있어 2005년 2월 발효된 기후변화협약의 대책으로 큰 주목을 받고 있다. 최근들어 공기분리를 통한 산소제조비용 저감과 함께 가열로, 용해로, 보일러 등에 그 적용처가 확장되고 있다. 순산소 연소를 강재가열로에 적용하게 되면 생산성증가, 연료량 절감 및 강재 품질향상까지 동시에 달성할 수 있다. 한편, 순산소연소를 하게 되면 이론적으로는 NOx가 원천적으로 제거되지만, 화염온도가 고온인데다 산소제조과정에서의 질소불순물 포함 및 연소실 내 소량의 공기침투 등으로 인해 NOx 발생이 상당하여, 최근 순산소 연소기 설계 시 NOx 제어기술이 중요시 되고 있다. 본 기술은 순산소연소기에 고속분사, 다단연소, 이젝터 이용 재순환 연소기술 등을 도입하여 고농도의 이산화탄소 회수와 동시에 NOx 저감이 가능한 신연소기술이다.<기술의 특징>NOx 발생량은 온도에 가장 큰 영향을 받기 때문에 연소기에서 NOx를 저감하기 위해서는 화염온도를 낮추는 것이 가장 중요하다. 산소연소의 경우 공기연소에 비하여 온도가 많이 높기 때문에 배기가스 재순환을 통하여 화염온도를 감소하여야 한다. 하지만 재순환 기체의 공급량을 증가시키는 경우 화염의 안정성이 떨어지는 문제가 발생하게 된다. 본 기술에서는 화염안정성을 증가시키기 위하여 산소를 2단으로 공급하는 기술을 개발하였으며, 배기가스 재순환 시 고온에서의 송풍기 내구성 문제를 해결하기 위하여 송풍기 대신 이젝터를 이용한 재순환 시스템 기술을 개발하였다. 이 과정에서 NOx 발생량을 감소하기 위하여 순산소연소기에 적용하였던 고속분사연소기술을 적용하였다.