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어떠한 원리로 바이오 매스는 에너지로 변환될까요?
바이오매스 전력은 단순히 재생 가능한 유기 폐기물에서 생산되는 탄소 중립 전기로, 공개적으로 태우거나 매립지에 버려지거나 화재를 일으키기 위해 산림에 방치되었을 수 있습니다.
태양의 에너지는 화학 에너지의 형태로 식물에 전달되어 저장됩니다. 식물이 절단되거나 죽으면 나무 조각, 짚 및 기타 식물 물질이 바이오 가스 공장으로 전달됩니다.
바이오매스가 연소하면 열의 형태로 에너지를 방출합니다. 집에 벽난로가 있는 경우, 불타는 나무가 바이오매스 연료의 한 형태이기 때문에 이미 바이오매스 활용에 참여하고 있는 것입니다.
바이오매스 플랜트는 나무 나 다른 형태의 폐기물을 실어 증기를 생성합니다. 증기의 에너지는 파이프를 통해 터빈을 작동하도록 전달됩니다.
증기는 결국 전기를 생산하거나 가정 및 산업에 열을 발생시키는 터빈을 가동하기 위해 상승합니다. 대부분 국가에서 지역 주민들에게 전기를 공급하기 위해 시골에 바이오매스 공장이 건설되었습니다.
전기를 생산하고 수백만 가정에 전력을 공급하기 위해 쓰레기를 싣는 폐기물 에너지 발전소가 있습니다. 에너지는 나무를 다듬은 후 남은 나무 조각이나 나무 조각을 태워서 사용할 수도 있습니다.
예를 들어, 연소 공학 및 오염 제어와 같은 기술의 발전으로 인해 산업 플랜트에서 화석 연료를 싣는 것보다 산업 환경에서 배출량이 감소했다고 합니다.
기본적 원리는 위의 설명과 같으며 바이오매스의 CHP 플랜트의 작동 원리를 좀 더 확인해보도록 하겠습니다. 작동 원리는 고전적인 Clausius-Rankine-Process에 따릅니다.
보일러에서 고온, 고압 증기가 발생하여 증기 터빈으로 들어갑니다. 증기 터빈에서 증기의 열에너지는 기계 작업으로 변환됩니다.
터빈에서 나오는 저압 증기는 응축기 셸로 들어가 응축기 튜브에서 응축됩니다. 증기가 냉각되어 응축되면 응축수는 보일러 급수 시스템에 의해 보일러로 다시 운반되어 다시 사용됩니다.
추출 응축 터빈 공정을 기반으로 한 일반적인 바이오매스 CHP 플랜트의 증기 보일러는 증발기 장치, 과열기 및 이코노마이저로 구성되며 일반적으로 4 패스 설계로 배열됩니다.
또한 일부 제조업체는 이코노마이저 하류의 연도 가스에 추가 연소 공기 예열기를 구현하는 반면 다른 제조업체는 연소 공기 예열을 위해 증기 또는 온수를 사용합니다.
수증기 사이클의 급수는 과열기 하류에 설치된 급수 이코노마이저에서 끓는점에 가까운 온도로 가열됩니다. 급수 이코노마이저는 과열기 하류의 세 가지 가능한 열 회수 장치 중 첫 번째입니다.
연소실에서는 화학적으로 결합된 연료의 에너지가 방출되어 보일러와 열교환기 표면을 통해 수증기 사이클로 전달됩니다. 가열된 물은 보일러 증발기에서 증발하여 스팀 드럼에 모입니다.
일반적으로 수직으로 배열된 증발기 튜브는 연소실 벽의 상부를 구성합니다. 스팀 드럼은 연도 가스 흐름 외부에 있습니다. 증기 드럼에서 포화 증기는 과열기로 전달됩니다.
과열기는 고온 수준의 베가스를 사용하여 과열 증기를 생성합니다. 연도 가스 온도를 제어하기 위해 과열기 이전에 보호 증발기를 구현해야 할 수 있는 고온 부식 메커니즘에 주의를 기울여야 합니다.
보일러 후 다중 사이클론 및 전기 집진기 또는 직물 필터는 일반적으로 베가스에서 먼지를 제거하는 데 사용됩니다. 고압 및 고온에서 과열된 증기는 파이프를 통해 증기 터빈으로 연결되어 소비되고 감압됩니다.
추출에서 응축 터빈 증기는 열 소비자에 의해 미리 결정된 압력 상태에서 터빈으로부터 추출됩니다. 이 추출된 압력 증기의 주요 부분은 가열 응축기로 이동하고 더 작은 부분은 열을 급수로 전달하는 데 사용됩니다.
나머지 증기는 터빈의 저압 부분에서 응축기 압력 상태로 팽창한 다음 일정한 압력으로 냉각됩니다. 현장 조건에 따라 건식 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기가 설치됩니다.
일반적으로 터보 발전기 장치에는 다음 모듈이 포함됩니다. 증기 터빈, 변속기 / 발전기 장치, 윤활유 시스템, 제어 오일 시스템, 측정 및 제어 시스템이 터보 발전기 장치에 있습니다.
탈 이온수는 작동을 방해하지 않고 유지하기 위해 수증기 회로에 사용됩니다. 수처리 장치에서 풀고 용해된 천연 수의 불순물을 제거해야 합니다.
블로우 다운 및 표본으로 인한 수증기 회로의 손실은 급수 처리 장치의 탈 이온수로 보충됩니다. 자료를 조사하면서 증기 터빈의 효율이 에너지를 효과적으로 생성하는 데 매우 중요함을 알 수 있습니다.
화학적으로 처리되지 않은 목재와 같은 바이오매스만 사용하는 경우 현재의 최신 기술 이후 약 540° C의 증기 온도가 달성됩니다.
폐목재를 사용하면 증기 온도를 약 450° C에서 낮추어 침적 및 부식 공격을 방지해야 합니다. 달성 가능한 연간 전기 사용 효율은 증기 매개 변수인 온도, 압력 및 공정 구역에 필요한 온도 수준에 따라 다릅니다.
이렇듯 재생에너지의 핵심은 에너지를 발생시키는 터빈이랑 생성하는 모터의 중요성을 많은 조사를 하면서 깨닫게 되었습니다.
새로운 재생에너지를 발굴하는 것도 좋은 방안이지만, 기존의 터빈과 기술들의 효율을 고려하고 개발하는 것도 매우 중요한 부분입니다.
하드웨어의 발달이라고 표현을 해도 되겠습니다. 요즘 컴퓨터와 스마트폰은 과거와 비교하면 엄청난 스펙을 가집니다.
이처럼 에너지의 핵심 기술인 터빈과 모터들도 엄청난 효율과 스펙을 가지게 된다면 그 적용 범위도 무궁무진해질 것이라 기대가 됩니다.