가압 산소연소 혼합연소 시 첨가제 영향

탄소 중립 시대에 가축 분뇨는 유망한 바이오매스 에너지원이나, 높은 회분 및 알칼리 함량으로 인해 유동층 연소 시 오염물질 제어 및 회분 응집 문제를 야기한다. 본 연구는 아역청탄과 닭 분뇨의 가압 산소연소 혼합연소 과정에서 돌로마이트와 카올린의 영향을 비교 분석했다. 실험실 규모의 가압 기포 유동층에서 30% O₂/70% CO₂ 조건으로 연소하며, 가스 모니터링, 열중량 분석, XRF/XRD, SEM/EDS, FactSage를 활용해 배출물과 회분 변환의 관계를 규명했다. 0.3 MPa, 닭 분뇨 50% 조건에서 돌로마이트는 에너지 정규화 SO₂ 배출량을 52.4%, 카올린은 19.1% 감소시켰으나, CO는 각각 98.8%, 28.3% 증가시켰다. 첨가제 유래 산화물 보정 후, 동일 조건에서 돌로마이트는 회분 K₂O를 27.8%, 카올린은 50.8% 감소시켰다. 두 첨가제 모두 가시적인 회분 응집을 효과적으로 제거했다. 돌로마이트는 황 포집과 내화성 Ca/Mg 규산염 형성을 촉진한 반면, 카올린은 안정적인 알루미노규산염 내에 알칼리 금속을 고정화했다. 따라서 베드 내 탈황이 주요 목표일 때는 돌로마이트가, CO 증가를 최소화하면서 강력한 알칼리 고정화가 필요할 때는 카올린이 더 적합하다. 본 연구 결과는 가압 산소연소 혼합연소 시 광물 첨가제가 기체상 및 회분상에 미치는 복합적인 영향을 명확히 규명하여, 바이오매스 혼합연소 기술 최적화에 기여할 것으로 기대된다.