Design and operation of the double-cylinder rotary ash cooler for large CFB boilers
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Fluidized bed combustion
As one of the most important technology of clean coal combustion,large scale circulating fluidized bed(CFB) boiler is the other major type of power plant boiler,besides pulverized boiler.The characteristic technologies of large scale CFB boiler structure are reviewed,and the differences between those developed by the largest two foreign manufacturers of CFB boiler are introduced.Based on the understanding of large scale CFB boiler technologies,the characters of the 300MWe CFB boilers produced by the largest three CFB boiler manufacturers in China are summarized.
Pulverized coal-fired boiler
Fluidized bed combustion
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화력발전소에서 배출되는 석탄회는 주변 환경을 오염시키고 매립지 확보의 문제 등을 유발하여 이를 해결하고자 선진국에서는 일찍부터 석탄회의 재활용을 적극 추진하고 있다. 그러나 석탄회의 재활용은 주로 비산재를 중심으로 이루어지고 연소보일러 하부에서 발생되는 Bottom ash는 재활용 비중이 상대적으로 낮은 실정이다. bottom ash의 재활용 비중을 증가시키기 위해서는 Bottom ash에 포함되어 있는 여러 유해물질을 파악하는 연구가 선행되어야 할 것이다. 이에 본 연구는 화력발전소에서 발생하는 Bottom ash에 함유된 유해물질을 파악하고, 이들의 용출 특성을 확인하는 연구를 수행하였다. XRD, XRF를 통해 Bottom ash의 구성성분을 파악하고, 함량분석, 용출실험 등을 통하여 중금속 및 각종 무기이온을 분석하였다. 그 결과 Bottom ash의 성분은 SiO₂＞ Al₂O₃＞ Fe₂O₃＞ CaO＞ MgO 순으로 SiO₂와 Al₂O₃, Fe₂O₃의 성분이 각각 63.2 %, 18.9 %, 7.8 %로 전체의 90 %이상을 차지했다. 용출 실험 결과 Cr??의 함량이 0.13 ㎎ L?¹로 다소 높은 결과를 보였으나, 다른 항목은 검출되지 않았다. Bottom ash의 용출 결과를 폐기물관리법 기준과 비교 분석한 결과 그 기준을 넘는 항목은 없음을 알 수 있었다. 이는 Bottom ash의 재활용 시 발생 가능한 환경문제는 최소화되어 재활용 범위가 보다 광범위하게 확장될 수 있음을 의미한다.
Incinerator bottom ash
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일반적으로 지반의 배수성 불량은 밭작물 생육, 구조물 축조 등 고부가가치 목적으로의 이용을 어렵게 하는 요인으로서, 지반의 다각적인 활용을 위해서는 배수 개선 대책이 필요하다. 한편, 국내에서는 약 110만∼180만 톤의 Bottom ash가 배출되는데, 상당수가 매립, 야적되어 여러 환경 문제를 야기하고 있으므로 이에 따라 Bottom ash의 재활용에 대한 관심이 증가하고 있다. 따라서, 폐기물로 취급되는 Bottom ash를 지반 배수 재료로 재활용할 경우 지반의 배수 개선 및 재활용을 통한 환경적 이익 극대화 효과를 거둘 수 있을 것으로 판단된다. 그러나, 산업폐기물이 친환경적으로 재활용되기 위해서는 재활용 재료 자체로 인한 오염, 가공, 운송, 시공에 따른 오염물질 배출 등에 의한 환경성 저하 여부가 검토되어야 한다. 이를 위하여 재료의 재활용 적합성에 대한 물리, 화학적 검토와 가공, 운송 및 시공 단계를 고려한 정량적 환경성 평가가 선행되어야 한다. 이에 따라, 본 연구에서는 배수 불량 지반의 개선을 위한 재료로서 Bottom ash의 혼합 및 수평배수층 재료 적합성 평가를 수행하였다. 또한, 전과정 CO2 배출량 산정을 통한 정량적 환경성 평가를 수행하였으며, 재료의 운송거리에 따라 전과정 CO2 배출량 감축의 측면에서 재활용성을 평가하여 Botrtom ash 재활용의 실용화 발판을 마련하고자 하였다. 재료 적합성 평가 결과, Bottom ash는 혼합 및 수평배수층을 통한 배수개선 재료로서 모래를 대체할 수 있는 것으로 나타났다. 단, 혼합 재료로 이용 시 낮은 CEC를 고려한 시공이 필요할 것으로 사료된다. 다음으로, 전과정 CO2 배출량 산정식을 도출하여 분석한 결과, 천연 모래 대비 전과정 CO2 배출량의 정량적 감축효과를 확인하였다. 이에 따른 재료의 적용성을 평가한 결과, Bottom ash를 국토 내 상당수의 지역에 모래 대체 배수재로서 이용할 경우 CO2 배출량 감축효과가 있는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 배수불량 지반의 친환경 배수재료로서 Bottom ash의 재활용의 실용화에 기여할 수 있을 것으로 판단되며, 향후 Bottom ash의 대량처리, 천연 골재 수급난 억제, 배수불량 지반의 활용성 확대 등 다양한 부가 효과가 기대된다.
Incinerator bottom ash
Volcanic ash
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The municipal solid waste incineration (MSWI) bottom ash is the main by-product in the waste-to-energy plant, which accounts for about 80% of the total by-products. The further challenge after incineration is to find a suitable way to dispose or use the solid residue. It is well understood that the bottom ash contains contaminants, such as heavy metals, which pose an environmental risk. In order to reduce landfill of these residues and enhance the recycling of resources, different treatments are applied to upgrade the quality of the bottom ash, for instance, weathering, washing, etc. However, the treatments on the MSWI fine bottom ash particles are less sufficient. Hence, in this study the thermal treatment is applied on fine bottom ash and its effect on the bottom ash properties are investigated.
Incinerator bottom ash
Dispose pattern
Thermal Treatment
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A 430 t /h Indonesian coal-fired CFB boiler has been successfully put into operation.No other bed material is needed to keep the boiler's normal circulating combustion.The operation characteristics are different from those of CFB boilers used in China,which are analyzed in detail.The results can provide significant reference to the design of CFB boilers exporting to Indonesia or burning Indonesian coal only.
Fluidized bed combustion
Pulverized coal-fired boiler
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유연탄 화력발전시 발생되는 Bottom Ash의 국내 재활용 가능성을 확인하고자 500MW×2units 유연탄 화력발전 설비를 대상으로 재활용 공정인 Dry Bottom Ash 처리 설비의 경제성을 기존의 Wet Bottom Ash 처리 설비와 비교하여 평가하였다. Wet Bottom Ash 설비와 Dry Bottom Ash 설비의 경제성 평가 결과 초기투자비는 각각 8,325,342천원, 12,749,220천원으로, 연간 시설 운영비는 각각 1,122,293천원, 191,010천원으로 산출되었다. 이를 기초로 신설 발전 설비에의 적용 시 Dry Bottom Ash 설비를 도입할 경우 Wet Bottom Ash 설비의 도입과 비교 할 때 추가 투자비는 4,423,878천원이 소요되며 이에 대한 투자회수기간은 자본이익률 10%에서 6.8년이며 이후 연간 931,283천원의 운영비 절감액의 이익이 발생될 것으로 평가되어 Bottom Ash의 재활용공정이 경제적 공정인 것으로 확인되었다. 반면 현재 운영되고 있는 Wet Bottom Ash 설비를 Dry Bottom Ash 설비로 교체할 때의 경제성 분석 결과 통상의 자본이익률 10%에서 시설 사용연한 내에 투자비 회수가 불가능한 것으로 검토되었다. 이는 현재 국내 회처리장으로 처분되는 ash 처분비가 유럽, 일본과 비교하여 상대적으로 저렴하기 때문이며 향후 회사장 조성 부지 확보의 어려움 등으로 Ash 처분비가 상승할 경우 재활용 공정의 경제성이 확보될 것으로 예측된다.
Incinerator bottom ash
Wood ash
Volcanic ash
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The structure characteristics and application effects of several typical fluidized bed bottom ash coolers are analyzed in this paper, and the influence of structures and operation parameters on the performance of bottom ash coolers is discussed emphatically. In view of the general operation problems of fluidized bed bottom ash coolers in China, a basic idea of a new fluidized bed bottom ash cooler is explored.
Fluidized bed combustion
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The disposal of the bottom ash originated from a thermoelectric power plant which used the pulverized coal, has been an important issue of the power plants. In order to find the possibleway of recycling of the bottom ash, the applicability of the bottom ash as an inorganic filler for papermakingwas investigated in this study. The pretreatment with acid were applied for upgrading the properties of bottom ash. The effects of the addition of the bottom ash to the different pulp stocks, Sw-BKP, DIP(Deinked Pulp), Sw-UBKP were evaluated in terms of the change in paper properties. The brightness and tensile strength decreased as the increase of the amount of the bottom ash addition. The bulk and the opacity were increased by the addition of bottom ash. The pretreatment of bottom ash resulted in the increase of improvement of the brightness and the strength properties comparing with those of untreated bottom ash.
Incinerator bottom ash
Wood ash
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Fluidized bed combustion
Slag (welding)
Substitution (logic)
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With the aim of reducing carbon content in fly ash,the present work was carried out on a 75 t/h Circulating Fluidized Bed(CFB) boiler burning mixture of 60% coal sludge and 40% coal by recalculating fly ash with bottom feeding.Results show that as the recirculation rate of fly ash increases,the CFB dense bed temperature decreases,and the furnace outlet temperature increases,also the temperature distribution in the furnace becomes uniform.Compared with the condition without fly ash recirculation,the combustion efficiency increases from 92% to 95% when the recirculation rate increases to 8 t/h,and the desulfurization efficiency also increases significantly.As the recirculation rate increases,the emissions of NO and CO decrease,but the particulate emission increases.The present study indicates that the technology of fly ash recirculation with bottom feeding can improve the combustion performance and desulfurization efficiency for the CFB boilers burning coal sludge,which can bring large economical and environmental benefits in China.
Fluidized bed combustion
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