기본 사항 이해

연소 가열은 대규모 산업 공정에서 화학 반응을 일으키는 데 필요한 열을 제공하는 효과적이고 인기 있는 방법이었습니다. 정제, 개질 및 분해 공정은 전통적으로 쉽게 구할 수 있는 에너지원(예: 천연 가스)에 의존해 왔습니다. 화석 연료는 석유 정제 및 증류에 필요한 저렴하고 효율적인 에너지원이었지만 이러한 연료에 포함된 탄소는 장기적으로 환경에 영향을 미치는 바람직하지 않은 배출을 초래합니다. 그러나 수소 연소는 연소의 산물로서 CO2 형성을 완화하므로 온실 가스 배출을 줄이는 데 매력적인 옵션입니다.

기술적 과제

연소 특성

수소 연소 역학은 대부분의 다른 탄화수소 연료와 유사하지만 수소를 연소할 때 버너 성능이 크게 다릅니다. 수소 연소는 단열 화염 온도가 상당히 높고 가연성 한계가 넓으며 반응 속도가 빠릅니다. 이러한 특성은 열 전달 속도, 공정 히터의 전반적인 효율성 및 궁극적으로 용광로의 작동 방식에 영향을 미칩니다. 또한 이러한 특성은 설계되지 않았을 수 있는 연소 가열 장비(예: 프리믹스 버너)에 큰 피해를 줄 수 있습니다.

버너 신뢰성

수소의 높은 화염 온도, 넓은 가연성 한계 및 화염 속도는 연소 가열 장비에 사용되는 재료의 마모를 증가시킬 수 있습니다. 천연 가스와 잘 작동하는 전반적인 장비 설계는 수소 연소를 처리할 때 가속화된 속도로 성능이 저하될 수 있습니다. 이를 위해서는 업그레이드된 구성 재료와 함께 보다 강력한 버너 설계 전략을 개발하여 신뢰성 문제를 줄이고 원하는 실행 길이를 달성해야 합니다.

안전 문제

수소는 천연 가스에 비해 가연성 범위가 더 넓어 시동 조건에서 발화 및 폭발 위험이 증가합니다. 잘 정립된 안전 프로토콜을 구현하고 페일 세이프 시스템을 설계하는 것은 이러한 위험을 완화하는 데 매우 중요합니다.

혁신의 기회

유리한 버너 설계:

수소 연소의 고유한 특성은 버너 설계를 혁신할 수 있는 기회를 제공합니다. John Zink의 유리한 버너 및 기술은 특정 분야에서 번창할 수 있도록 맞춤화되어 있습니다. 수십 년 동안 고함량의 수소를 연소한 경험을 바탕으로 버너 개발은 두 가지 주요 문제를 해결하는 데 중점을 두었습니다.

  • 장비 신뢰성: 공정 버너의 소모품은 실질적으로 불가피합니다. 그러므로, 유리한 버너 설계는 버너 성능을 저하시키지 않으면서 소모품에 대한 의존도를 현저하고 효과적으로 줄이는 설계가 될 것입니다.
  • 일관된 운영: 연료 구성 및 연소 공기 온도의 변화에 관계없이 원하는 성능을 달성하기 위해 실시간으로 연소 성능을 조정하기 위해 주제별 전문 지식을 활용할 때 한 차원 높은 성능을 찾을 수 있습니다. SOLEX 버너는 바로 그렇게 할 수 있습니다. 두 개의 독립적인 연소 구역을 활용하여 버너의 전략적 부분에 있는 화학량론을 효과적으로 조정하여 역화 위험을 완화하는 동시에 NOx 성능을 최적화할 수 있습니다.

SOLEX Burner Illustration

그림 1 SOLEX 버너 연소 구역


  • 안전 시스템: 강력한 안전 시스템의 필요성은 센서 기술 및 제어 시스템의 혁신을 촉진하고 있습니다. 이러한 발전은 수소를 안전하게 사용할 수 있도록 하여 사고 위험을 줄이고 전반적인 공정 신뢰성을 향상시킵니다.

경제적 고려 사항

: 수소로 전환하려면 상당한 자본 투자가 필요합니다. 여기에는 기존 인프라 개조, 새로운 장비 개발, 안전 표준 준수 보장이 포함됩니다. 탄소 배출 감소의 장기적 이점은 분명하지만, 초기 비용은 많은 응용 분야에서 방해 요소가 될 수 있습니다. 정부와 규제 기관은 이러한 비용을 상쇄하고 수소 기술의 채택을 장려하기 위해 인센티브와 보조금을 제공함으로써 중추적인 역할을 할 수 있습니다. 또한 수소 인프라에 대한 이러한 투자는 장치 생산성을 향상시키고 탈탄소화 노력에 대한 보상을 제공할 수 있습니다.