KR20060081654A - 연소 기관에서의 스케일 방지와 슈트, 크링커 및 슬러지제거와 화염 조절용 조성물 - Google Patents

Abstract

과산화수소, 아민계 안정제, 붕사(borax) 및 수산화나트륨을 포함하여, 석탄, 오일 및 가스 등의 연료에 첨가되어 연소를 촉진하고 연료기관 내 불순물을 제거하여 열 전달을 증가시켜 열효율을 향상시킬 뿐만 아니라, SOx, NOx 및 CO 등의 유해 배기가스의 방출을 저감시키는 연료용 첨가 조성물을 개시한다.

Description

연소 기관에서의 스케일 방지와 슈트, 크링커 및 슬러지 제거와 화염 조절용 조성물{COMPOSITION FOR PREVENTING SCALING, EXCLUDING OF SOOT, CLINKER AND SLUDGE, AND CONTROLLING FLAME IN COMBUSTION APPARATUS}

본 발명의 목적은 석탄, 오일 및 가스 등의 연료에 첨가되어 연소를 촉진하고 연료기관 내 슈트, 크링커 등 불순물을 제거하여 열 전달을 증가시키며, 동시에 화염의 크기를 조절하여 복사열의 전달 체계를 개선하는 등의 방법으로 열효율이 향상되는 연료용 첨가 조성물을 제공하는데 있다.

(a) Field of the Invention

본 발명은 물에 붕사, 수산화나트륨, 아민계 안정제 및 과산화수소를 포함하여 연소를 촉진시키고, 열효율을 증가시킬 뿐만 아니라 매연을 방지하며, 특히 로 내 슈트와 크링커를 제검함과 동시에 화염을 조절하여 복사열의 전달 체계를 개선하는 수용성의 연료용 첨가 조성물에 관한 것이다.

(b) Description of the Related Art

종래에는 주로 로의 슈트(soot) 및 크링커(clinker)의 제거를 물리적으로 제거하였고 대기 오염절감의 경우 후방처리를 통해 이루어졌다. 열복사의 개선은 과거에 주로 기계적인 시스템에 의거하여 열효율을 개선하여 왔다. 그러나 로의 운전 상 또는 연료의 성상에 의거 많은 한계점이 있었다.

가스 보일러의 경우 백화 현상 등으로 보일러에 딱딱한 고체 물질 등의 슬러지가 형성되어 가스의 소모가 증가되거나 가스사고가 유발될 우려가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 연료용 첨가 조성물의 시간에 따른 배기 가스의 감소 효과를 보여주는 그래프이다.

본 발명은 과산화수소 8∼40 중량부, 아민계 안정제 8∼40 중량부, 붕사(borax) 10∼40 중량부, 수산화나트륨 16∼40 중량부 및 잔부로 물을 포함하는 연료용 첨가 조성물을 제공한다.

또한, 상기 조성물은 물에 분산시켜 수분산 형태로 제조되며, 이때 조성물에 대해 물의 함량이 1:2∼1:50의 중량비가 되도록 한다.

상기 연료용 첨가 조성물은 연료 100 중량부에 대해 0.02∼0.5 중량부로 첨가한다.

상기 조성물은 추가로 메틸알코올 또는 계면활성제를 포함하며, 이때 그 함량은 1:1∼1:3의 중량비가 되도록 한다.

상기 조성물은 추가로 탄산칼륨(Potassium carbonate), 탄산칼슘(Calsium carbonate) 및 탄산나트륨(Sodium carbonate)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 촉매를 포함하며, 이때 그 함량은 1:0.03∼1:0.3의 중량비가 되도록 한다.

또한, 본 발명은 붕사 10∼40 중량부가 용해된 수용액에 수산화나트륨 16∼40 중량부를 혼합하는 단계와,

얻어진 혼합물에 아민계 안정제를 8∼40 중량부를 첨가하는 단계와,

얻어진 혼합물에 과산화수소 8∼40 중량부를 첨가하는 단계를 거쳐 제조되는 연료용 첨가 조성물의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제조된 연료용 첨가 조성물의 용도를 제공한다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 연료용 첨가 조성물은 일정량의 물에 과산화수소, 아민계 안정제, 붕사 및 수산화나트륨을 포함하여 연료의 연소를 촉진 및 완전 연소를 유도한다.

상기 과산화수소는 발생기 산소를 방출하여 연료의 연소를 촉진시키는 역할을 한다. 발생기 산소(라디칼 산소)란, 원자 상태의 산소로서 매우 불안정하여 아주 짧은 시간에 존재하며 화학종으로도 불안정하여 반응력이 매우 큰 특징이 있다. 본 발명의 조성물에서 과산화수소는 발생기 산소를 발생시킬 수 있음에 따라 로 및 연소관에 유입되는 연료의 연소를 촉진시키고, 산소량이 적은 경우에서 연료를 쉽게 태울 수 있다. 또한, 연소 기관의 경우 상기 발생기 산소로 인해 NOx (thermal NOx)의 저감을 가져오고, SOx 및 CO 등의 PM물질의 발생을 억제시킨다.

상기 과산화수소는 상온에서도 라디칼 산소 또는 산소 분자를 생성시키기 때문에, 글리세린 또는 아민계 안정제를 사용하여 이의 생성을 억제시킨다. 그 결과, 약 400 ℃의 일정 온도에서 라디칼의 다량 생성으로 연소시 산소 접촉 능력을 높여 연소 촉진 효과를 얻을 수 있으며, 약 800 ℃ 이상에서는 붕사의 라디칼 산소로 인해 연소 촉진을 증진시킬 수 있다.

상기 아민계 안정제로는 디메탄올아민(dimethanol amine), 디에탄올아민(diethanol amine), 트리메탄올아민(trimethanol amine) 및 트리에틸아민(triethanol amine)으로 이루어진 그룹 중에서 선택하여 사용한다.

더욱이, 상기 아민계 안정제를 사용함으로써 상온은 물론 약 180℃까지 가열해도 분해가 지연되도록 하며 약 180 ℃이상이 되면 발생기 산소를 대량 방출하여 연료의 연소를 촉진시킴과 동시에, 적은 산소량의 존재 하에서도 연료(탄소)를 빨리 태워 연소를 촉진시킬 수 있다. 또한, 아민계 안정제는 저온부식을 방지하며 수용액상에서의 물질의 분산성을 높여 물질의 비중차를 줄여준다.

상기 붕사는 사붕산나트륨십수화물(Na₂B₄O₇·10H₂O, Borax)로서 연소상태의 연소 기관 및 로 내의 슈트, 크링커 및 슬러지를 제거하여, 전도율을 높여, 로의 표면의 부식을 방지시켜 로의 수명을 연장시키는 역할을 한다.

오일 및 석탄 등의 연료 속에 혼재되어 있던 붕사는 일부는 분해되어 라디칼산소를 방출하지만 미처 분해되지 못한 붕사는 로 및 부속 설비의 표면에 침착되어 피막을 형성하여 고온에서의 부식을 억제하고, 회분(ash)의 점도를 낮춰줌으로써 슈트, 크링커 및 슬러지 등의 PM물질을 제거하고 부착을 억제하여 열효율을 증진시키고, 나아가 대기 오염물질(더스트, 스모크, NOx 및 SOx)을 저감시킨다. 즉, 연소기관의 경우 본 발명의 연료용 첨가 조성물의 라디칼 산소로 인하여 써말(thermal) NOx의 저감을 가져오고 혼합물에 혼재된 NA로 인해 망초가 형성되어 하부로 방출되어 대기 중으로 SOx의 생성을 억제한다.

상기 붕사는 분말로 물에 용해시켜 첨가하나, 시간이 지남에 따라 침전이 발생되는 등의 문제점이 발생하므로, 붕사의 물에 대한 용해도를 높이고, 수분산시 침전을 방지하기 위해 수산화나트륨과 아민계 안정제를 사용한다.

전술한 바의 연료용 첨가 조성물은 과산화수소 8∼40 중량부, 아민계 안정제 8∼40 중량부 붕사 10∼40 중량부 및 수산화나트륨 16∼40 중량부를 포함하여 물에 분산시켜 제조하며, 이때 상기 조성물과 물은 1:2∼1:50의 중량비가 되도록 한다.

이때, 각 조성의 함량이 상기 범위를 벗어나게 되면, 연소가 늦어져 연료사용이 증가되거나 세정력이 저하되고, 수분산시 침전이 발생하는 등의 문제점이 있어 바람직하지 못하다.

상기 연료용 첨가 조성물은 추가로 탄산칼륨, 탄산칼슘 또는 탄산나트륨 등을 더욱 혼합하여 연소 시 매연을 개선한다. 또한, 저온 연소를 유도하여 NOx를 억제시킬 수 있고, 연료 연소시 화염의 크기를 조절하여 복사열 전도체계를 개선하여 연료 절감을 유도시킨다. 이때, 본 발명의 조성물에 대해 상기 추가 조성이 1:0.03∼1:0.3의 중량비가 되도록 한다.

본 발명의 연료용 첨가 조성물은 사용되는 연료의 종류와 질에 따라서 그리고 로의 운전상황, 시스템과 노후 정도에 따라 조성 비율을 적절히 조절할 수 있으며, 바람직하기로 연료 100 중량부에 대해 0.02∼0.5 중량부로 첨가한다. 그 결과, 세정 능력이 증가되고, 연소 시 약 180 ℃이상에서 아민계 안정제와 붕사에 의해 저온 부식과 고온 부식을 억제시킬 수 있다.

이러한 본 발명의 연료용 첨가 조성물은 수산화나트륨 16∼40 중량부가 용해된 수용액에 붕사 10∼40 중량부를 혼합하는 단계와,

얻어진 혼합물에 아민계 안정제를 8∼40 중량부를 첨가하는 단계와,

얻어진 혼합물에 과산화수소 8∼40 중량부를 첨가하는 단계를 거쳐 제조된다.

특히, 붕사를 50∼95 ℃에서 첨가함으로써 상기 붕사의 용해도를 극대화할 수 있으며, 과산화수소를 맨 마지막 공정에 첨가함으로써 발생되는 라디칼 산소의 함량을 적절히 제어할 수 있다. 이때, 과산화수소를 처음 단계인 붕사 및 수산화나트륨과 동시에 혼합하게 되면, 과도한 라디칼 산소의 발생으로 기포가 발생하며, 라디칼 산소가 손실되는 단점이 있으며 최종 제조된 연료용 첨가조성물의 온도가 증가하여 공정상의 어려움과 위험성이 수반된다.

이때, 추가되는 탄산칼륨, 탄산칼슘 및 탄산나트륨은 과산화수소의 첨가 단계 이후에 수행한다.

사용 가능한 연료는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으나, 고체 연료, 액체 연료 및 기체 연료가 사용될 수 있다. 일예로, 상기 고체 연료로는 석탄, 코크스, 목탄 등이 있으며, 상기 액체 연료로는 가솔린, 등유, 경유, 중유, 콜타르, 오일 샌드, 오일셰일, 메탄올 및 에탄올 등이 있으며, 상기 기체 연료로는 천연가스, 액화 석유 가스, 수소 및 아세틸렌 등이 있다.

본 발명의 연료용 첨가 조성물은 상기 연료의 회가 회융이 되기 전에 탄소 알갱이(석탄 등)를 태우고 그로 인해 탄소 알갱이와 회가 엉켜 붙는 것을 동시에 방지하며 붕사의 피막 형성작용과 회분의 점도를 변화시켜 로 내에 크링커, 슈트 및 슬러지 등이 고착되는 것을 방지할 수 있다.

특히, 크링커의 생성 억제 능력은 로 내의 환원분위기에서는 회융점이 강하하는데 있어, 본 발명의 연료용 첨가 조성물에 의해 환원 분위기에서의 라디칼 산소로 인해 회융점 강하를 억제시킨다. 이와 더불어, 석탄의 공극 속에 침투된 붕사가 가열 받으면 붕사의 유리구슬 반응으로 회가 용융될 경우 회가 서로 유착되는 것을 방해하고, 미처 분해되지 못한 붕사는 로 및 부속설비의 표면에 침착되어 피막을 형성하여 고온부식억제 및 크링커의 부착을 억제하여 열효율을 증진시킨다.

제1예로, 본 발명의 연료용 첨가 조성물은 가스 보일러에 적용되어 슬러지 등의 생성을 억제하고, 에너지가 저감되는 효과를 얻을 수 있다.

구체적으로, 가스보일러의 경우 연소를 위하여 흡입된 공기 중에 섞여있던 미세먼지가 탄화되어 응고되는 백화현상 등으로 보일러에 딱딱한 고체물질 등의 슬러지가 약 1∼2 mm의 두께로 형성된다. 이때, 본 발명의 연료용 첨가 조성물을 사용함으로써, 융점 강하 및 착화 온도를 낮추어, 상기 생성된 슬러지를 제거하거나, 슬러지의 생성을 억제시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 연료용 첨가 조성물을 물과 1:40의 비율로 수분산시킨 후 H아파트에서 가스 및 오일 겸용인 온수용 로타리 보일러 20 ton/H급의 보일러에서 실험한 결과, 화염이 오렌지 빛으로 변하면서 화염이 길어지는 현상을 확인하였고, 이로 인해 약 5％의 에너지 저감율을 얻을 수 있었다.

제2예로, 본 발명의 연료용 첨가 조성물을 가스 터어빈에 처리하게 되면, 상기 터어빈의 블레이드에 부착된 먼지를 제거한다. 상기 부착된 먼지는 가스 터어빈의 고속 회전시에는 진동이 발생하여 고속 운전에 장애를 발생하게 하는 바, 본 발명의 연료용 첨가 조성물을 사용함으로써 상기 먼지 제거 및 흡작 먼지 및 슈트의 빠른 연소로 인해 효율적인 고속 운전을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 약 2％의 열 효율을 증진시킬 수 있다.

제 3예로, 본 발명의 연료용 첨가 조성물은 디젤용 경유와 혼합하여 에너지를 저감시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 연료용 첨가 조성물은 상기 디젤용 경유와의 에멀젼 혼합효과를 높이기 위해 메틸알콜 또는 계면활성제를 첨가하여 사용한다. 그 결과, 상기 디젤용 경우의 연소시 발생하는 먼지의 양을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 약 9％의 에너지 저감율을 얻을 수 있었다.

제 4예로, 본 발명의 연료용 첨가 조성물은 수분산시켜 미분탄 등의 분쇄도(HGI)를 약 10％를 증진시키고, 이와 함께 상기 연료용 첨가 조성물의 발생기 산소에 의한 연소촉진을 시켜 재의 양을 줄이고 석탄재의 재활용 가치를 높일 수 있다. 이와 더불어 상기 조성물을 석탄, 연탄(구공탄 등), 코크스 또는 숯 등에 뿌리거나 섞어서 태울 경우 연소가 증진되고 연기 및 유황 냄새 등을 현격히 감소시킬 수 있다. 특히, 상기 조성물에 탄산칼륨 등을 혼합하여 매연을 개선하고, 저온 연소를 유도하여 NOx 등의 유해 배기 가스의 방출을 제어할 수 있을 뿐 아니라 가스 연료 연소시 복사열 전도 체계를 개선하여 연료 절감을 유도할 수 있다.

제 5예로, 본 발명의 연료용 첨가 조성물은 시멘트 킬른에 단염 처리하여 킬른의 단위면적당 연소율과 나아가 크링커 생산성을 높일 수 있다. 일반적으로, 화염의 길이는 라디칼 산소에 의거하여 연소 속도가 증진되는 데, 본 발명의 연료용 첨가 조성물을 사용하여 완전 연소를 유도하여 화염의 길이를 줄어들게 한다. 또한, 미세한 다공성의 석탄 연료의 경우, 붕사의 강한 침투성으로 석탄의 공극 사이에 깊이 침투하였다가 일정 온도 이상 가열시 라디칼 산소를 발생시키고 탄산칼슘, 탄산나트륨의 융점 저하 기능 및 다공성 증진 기능으로 산소의 접촉 면적을 높여 연소속도 증진 및 착화 온도를 낮출 뿐만 아니라, 링겔만 탁도에 의하면 매연을 3도인 경우 1도까지 감소시켰다.

제 6예로, 본 발명의 연료용 첨가 조성물은 오일 보일러에 적용되어 연료의 완전연소를 유도하고 그로 인해 중유의 불완전 연소로 인한 플라이 애쉬 중의 유진을 줄이고 집진기의 집진효율 및 촉매의 수명을 연장시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 조성물을 수분산시켜 오일 보일러의 연소실에 분사하여 연료절약을 약 3％정도 증진시켰고, 보일러 내의 슬러지를 제거하여 운전 장애를 없앨 수 있었다. 이와 더불어, 먼지 및 매연을 제거할 수 있었고, 예열기에 생성되던 스케일 및 슬러지가 제거되는 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 연료용 첨가 조성물을 포함하는 연소 기관의 스케일 방지제, 부식 억제제, 슈트 생성 억제제, 크링커 제거제, 슬러지 제거제 및 화염 조절제 등으로 바람직하게 사용된다.

이하 하기 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명할 것이나, 하기 하는 실시예는 본 발명의 일 예시일 뿐 본 발명이 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

＜실시예 1＞

연료용 첨가 조성물을 제조하기 위해 물 50 kg에 붕사 30 kg 및 수산화나트륨 20 kg을 70 ℃에서 용해시킨 다음, 트리에틸아민 20 kg, 과산화수소 20 kg 및 탄산칼륨 10 kg을 첨가하였다. 상기 제조된 연료용 첨가 조성물은 시간이 지나도 붕사의 침전 또는 석출 등이 발생하지 않으며, 안정한 수용액을 제조하였다.

＜비교예 1＞

수산화나트륨을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 연료용 첨가 조성물을 제조하였다. 제조된 조성물은 시간이 지남에 따라 바닥에 침전물이 발생함을 확인하였다.

＜비교예 2＞

상기 온도를 40 ℃에서 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 연료용 첨가 조성물을 제조하였다. 상기 제조된 조성물은 시간이 지남에 따라 바닥에 침전물이 발생함을 확인하였다.

＜비교예 3＞

상기 온도를 45 ℃에서 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 연료용 첨가 조성물을 제조하였다. 상기 제조된 조성물 또한 상기 비교예 1 및 2에서와 마찬가지로 시간이 지남에 따라 바닥에 침전물이 발생함을 확인하였다.

＜비교예 4＞

연료용 첨가 조성물을 제조하기 위해 물 50 kg에 붕사 30 kg, 수산화나트륨 20 kg 및 과산화수소 30 kg을 70℃에서 용해시킨 다음, 트리에틸아민 20 kg 및 탄산칼륨 10 kg을 첨가하여 연료용 첨가 조성물을 제조하였다. 상기 제조된 조성물은 시간이 지남에 따라 조성물 내의 온도가 100 ℃정도까지 급상승하였으며, 이러한 결과는 과산화수소의 첨가에 따라 라디칼 산소가 과다로 형성되는 것에서 기인한다.

＜실험예 1＞ 에너지 효율 시험

상기 실시예 1의 첨가 조성 물을 사용하여 에너지 효율에 실험을 수행하였으며, 이때 그 조건은 하기와 같다.

수분 1.73％, 회분 14.73％ 및 휘발분 30.12％인 석탄(발열량 : 6977kcal, 회융점(FT) : 섭씨 1588도)을 사용하여, 중기생산량이 10ton/h인 보일러를 8kpa의 운행 압력으로, 80％의 부하상태에서 측정한 결과, 16.8％의 석탄 저감율을 얻을 수 있었다.

＜실험예 2＞ 오염 저감 시험

상기한 조성의 첨가제를 이용하여 분진, 이산화황 및 링겔만 농도 등의 항목에 대해 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

＜표 1＞

＜실험예 3＞ 연료 절감 효과 시험

상기한 조성의 첨가제를 이용하여 유연탄을 사용하는 열병합 발전소에 적용함으로서 대기 오염 물질과 크링커 제거 등을 통한 연료 절감 효과를 알아보았다.

시험 방법은 상기 제조된 첨가제를 석탄 무게 대비 약 1000:1이 되도록 물에 희석한 다음, 주입하여 석탄 주입기(Coal Feeder) 위의 괴탄 위에 분무하여 미분기에서 200 메쉬(mesh) 이하로 분쇄하여 버너를 통해 연소시켰다.

이때, 보일러로 120ton/h인 것을 사용하였고, 사용 연료로는 유연탄인 중국 대동탄(열량 6,600kcal/kg, 회융점 1180℃ 황함유량 0.8%)을 사용하였으며, 연료 사용량은 300ton/h, 로내 온도는 1300∼1700℃, 버너 타입은 수직형 분사(Horizontal firing) 타입이고, 보일러 타입은 자연 순환 타입(Natuaral Circulation)을 사용하였다.

A: 대기 오염 물질 발생 저감 효과

4 주 동안 먼지의 배출농도와 SOx 농도, NOx 농도, CO의 농도를 측정하였다.

1. 먼지의 배출 농도 : 원통 여지법을 이용하여 측정하였으며, 투입 전 평균 19.4 mg/sm²에서 4주 후 약 47.0%의 감소를 보였다.

2. SOx 배출 농도, : 침전 적정법을 이용하여 측정하였으며, 약 10.2％의 감소효과를 얻었다.

3. NOx 배출 농도 : 아연화 원나프틸 디아민법을 이용하여 측정하였으며, 약 13.0％의 감소효과를 얻었다.

4. CO 배출 농도 : 비분산 적외선 분석법을 이용하여 측정하였으며, 약 27％의 감소효과를 얻을 수 있었다.

B: 연료 효율 증진 효과

플라이 애쉬(fly ash)의 함량을 측정한 결과, 본 발명의 연료용 첨가 조성물에 의해 처리하기 전에 30.8％에서 처리 후 13.0％로 약 57.8％ 감소하였다.

또한, 크링커의 한 종류인 바닥회의 함량의 측정 결과, 본 발명의 연료용 첨가 조성물에 의해 처리하기 전 후 그 함량이 59.0％에서 25.％로 약 57.6％로 감소함을 보였다.

C: 크링커 제거 효과

본 실험에서 일반적으로 사용되는 1300-1400℃ 석탄보다 낮은 1180℃의 저회융점인 석탄을 사용하였음에도 불구하고, 본 발명의 연료용 첨가 조성물을 사용한 후 노벽과 슈퍼 히터에 크링커가 발생되지 않았으며, 포울링(Fouling) 현상도 발생하지 않았다.

＜실험예 4＞ 연료 절감 효과 시험

상기한 조성의 첨가제를 이용하여 보일러 내의 크링커 제거와 열효율 개선을 알아보기 위하여 하기와 같이 실험을 실시하였다.

시험 방법은 석탄을 분쇄한 다음, 본 조성물을 물에 희석시켜 분무하였으며, 이때 석탄: 물: 조성물의 함량비가 1000:10:1이 되도록 한 다음, Coal Feeder 위의 괴탄 위에 분무하여 미분기에서 200 메쉬(mesh) 이하로 분쇄하여 버너를 통해 연소시켰다.

사용 연료인 석탄은 수분이 약 2.36％, 회분이 약 27.89％, 휘발분이 약 17.97％이고, 콜 미분이 200 메쉬인 것을 사용하였으며, 보일러는 수직 분사형을 사용하였으며, 이때 증발량은 220ton/hr, 증기압력 9.8Mpa이었으며, 로내 온도가 1,500℃∼1,700℃, 공기비 약 4.8, 연도 배기 온도가 120℃, 증기 온도는 약 540℃ 였다.

A: 연료 절감 효과

본 발명에 따른 연료용 첨가 조성물을 석탄과 혼합하여 14일 동한 사용한 결과, 9,786.54kg 석탄 사용 시 76,710 ton의 증기량을 생산할 수 있었으며, 이에 비해, 석탄만을 사용하여 15일 동안 사용한 결과, 사용된 석탄은 9,910.58kg이였고, 발생한 증기량은 68.462 ton이었다. 이러한 결과는, 본 발명의 연료용 첨가 조성물을 사용함으로써 적은 량의 연료로도 연료 효율을 높일 수 있음을 보여준다.

B: SOx 감소 효과

본 발명에 따른 연료용 첨가 조성물의 SOx 감소 효과를 알아보기 위해, 상기 실시예 1의 조성물(C1)과, 상기 조성에 대해 탄산칼륨을 10 중량％(10 kg)로 첨가한 조성물(C2)을 1:1000 (중량비)의 비율로 합하여 석탄과 혼합하여 사용한 것과, 석탄만을 사용하여 시간에 따른 배기 가스의 감소효과를 알아 보았다.

이때 그 조건은 하기에 기재된 바와 같으며 얻어진 결과를 도 1에 나타내었다.

측정 기기 : Test 350M/XL (Maker : TESTO)

측정 방식 : 정전위 케미컬방식

측정 기기 형식승인번호 : 제 ASGAM-2001-6호 (한국 국립환경연구원)

측정 기기 성능시험성적서 : 산업기술시험원

도 1을 참조하면, #1 및 #2는 상기 실시예 1의 조성물을 첨가하지 않은 경우의 SOx 방출량(-□-, -◇-)을 나타낸 것이고, C1만을 첨가한 경우 (-▲-)와, C1에 대해 C2를 10 중량％(-◆-) 및 15 중량％(-■-)를 첨가한 경우의 SOx 방출량을 측정하였다.

본 발명의 연료용 첨가 조성물로 처리하지 않은 경우와 비교하여, 탄산칼륨을 사용함으로써 연료 배기 방출량이 평균 약 1,100 ppm에서 평균 약 600 ppm으로 감소하여 대략 45％ 정도의 SOx 저감효과를 얻었다.

C: 플라이 애쉬(Fly Ash) 중의 미연분 저감효과

본 발명에 따른 연료용 첨가 조성물을 사용하여 보일러 플라이 애쉬의 미연분이 저감되는 효과를 알아보기 위해, 본 발명의 조성물로 처리한 1호기의 보일러, 미처리한 2호기 보일러의 미연분을 6일 동안 측정하였다.

그 결과, 본 발명의 연료용 첨가 조성물을 사용한 경우(1호기) 미연분이 7.39％이었고, 그렇지 않은 경우(2호기) 8.76％로, 약 15.64％의 미연분이 저감되는 효과를 나타내었다.

따라서, 본 발명의 연료용 첨가 조성물을 사용함으로써 분진, SOx 및 NOx 등의 배기가스를 저감시키고, 완전 연소를 유도하여 석탄 등의 연료 사용량을 낮출 뿐만 아니라, 연소 장치 내 슈트, 크링커 및 슬러지 등의 생성 및 부식을 방지하여 열 전달 효율을 높이고, 작업 안정성 등을 높인다.

Claims (20)

1. 과산화수소 8∼40 중량부, 아민계 안정제 8∼40 중량부, 붕사(borax) 10∼40 중량부, 수산화나트륨 16∼40 중량부 및 잔부로 물을 포함하는 연료용 첨가 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 아민계 안정제는 디메탄올 아민, 디에탄올 아민, 트리 메탄올 아민 및 트리에틸아민로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 연료용 첨가 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 붕사는 수산화나트륨 수용액에 용해되는 것을 특징으로 하는 연료용 첨가 조성물.
4. 제 1항에 있어서, 상기 조성물은 수분산 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 연료용 첨가 조성물.
5. 제 4항에 있어서, 상기 수분산시 연료용 첨가 조성물 및 물의 함량은 1:2∼1:50의 중량비인 것을 특징으로 하는 연료용 첨가 조성물.
6. 제 1항에 있어서, 추가로 탄산칼륨(Potassium carbonate), 탄산칼슘(Calcium carbonate) 및 탄산나트륨(Sodium carbonate)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료용 첨가 조성물.
7. 제 6항에 있어서, 상기 연료용 첨가 조성물과 촉매는 1:0.03∼1:0.3의 중량비로 존재하는 것을 특징으로 하는 연료용 첨가 조성물.
8. 제 1항에 있어서, 추가로 메틸알코올 또는 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료용 첨가 조성물.
9. 제 8항에 있어서, 연료용 첨가 조성물과 메틸 알코올 또는 계면 활성제의 함량은 1:1∼1:3의 중량비인 것을 특징으로 하는 연료용 첨가 조성물.
10. 붕사 10∼40 중량부가 용해된 수용액에 수산화나트륨 16∼40 중량부를 혼합하는 단계와,

    얻어진 혼합물에 아민계 안정제를 8∼40 중량부를 첨가하는 단계와,

    얻어진 혼합물에 과산화수소 8∼40 중량부를 첨가하는 단계를 거쳐 제조되는 연료용 첨가 조성물의 제조방법.
11. 제 10항에 있어서, 상기 물, 붕사 및 수산화나트륨의 혼합은 50∼95℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 연료용 첨가 조성물의 제조방법.
12. 제 1항의 연료용 첨가 조성물을 포함하는 연소 기관의 스케일 방지제.
13. 제 1항의 연료용 첨가 조성물을 포함하는 연소 기관의 부식 억제제.
14. 제 1항의 연료용 첨가 조성물을 포함하는 연소 기관의 슈트 생성 억제제.
15. 제 1항의 연료용 첨가 조성물을 포함하는 연소 기관의 크링커 제거제.
16. 제 1항의 연료용 첨가 조성물을 포함하는 연소 기관의 슬러지 제거제.
17. 제 1항의 연료용 첨가 조성물을 포함하는 연소 기관의 화염 조절제.
18. 제 1항의 연료용 첨가 조성물을 포함하는 연료 조성물.
19. 제 18항에 있어서, 상기 연료용 첨가 조성물은 연료 100 중량부에 대하여 0.02∼0.5 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 조성물.
20. 제 19항에 있어서, 상기 연료는 고체연료, 액체연료 및 기체연료로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 연료 조성물.

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