Journal of the Korean Institute of Gas (한국가스학회지)

The Korean Institute of GAS (한국가스학회)
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An Evaluation of Minimum Explosible Concentration and Explosion Severity of Coal Dust in a Thermal Power Plant

화력발전소용 석탄분진의 최소폭발농도와 폭발강도 평가

  • Yeosong Yoon (Dept. of Safety Engineering, Korea University of Technology and Education) ;
  • Keun-won Lee (Dept. of Environmental, Ajou University)
  • 윤여송 (한국기술교육대 안전환경공학과) ;
  • 이근원 (아주대학교 환경안전공학과)
  • Received : 2023.06.24
  • Accepted : 2023.12.20
  • Published : 2023.12.31
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Abstract

The use of low-grade coal is continuously increasing with the development of combustion technology and cost reduction for coal used in thermal power plants . During combustion, the latent heat of evaporation due to moisture is large, and there is a risk of spontaneous combustion and dust explosion during the process of storing and pulverizing coal. This study compared and evaluated the minimum explosive concentration and explosive strength of four types of coal dust-fine, coal dust-coarse, wood pallet+organic dust, and wood chip with coal powder collected from domestic power plant D. The minimum explosive concentration of coal dust was measured according to JIS Z 8818:2002, and the explosion strength was tested according to ASTM E1226 using a Siwek 20 L Chamber Apparatus. As a result of the minimum explosive concentration test, it was found that coal dust-fine has a risk of dust explosion, and since an explosion occurs at a dust concentration of 130 g/m3 of wood chips, it was found that there is a risk of explosion at the lowest dust concentration. According to the dust explosion class standard, Kst is less than 200 bar m/s, and all samples fall under the explosion class St 1, and the dust has a low risk of explosion.

화력발전소용 석탄에 대한 연소기술의 발전과 원가절감을 위해 저급탄의 사용량이 지속적으로 증가하고 있다. 연소 시 수분에 의한 증발잠열 손실이 크고 탄을 저장하고 미분화하는 과정에서 자연발화와 분진의 폭발위험이 있다. 본 연구는 국내 D 발전사에서 채취한 석탄분진(coal powder)으로 Coal dust-fine, Coal dust-coarse, Wood pallet+organic dust 및 Wood chip 4종에 대한 최소폭발농도와 폭발강도를 비교 평가하였다. 석탄 분진의 최소폭발농도는 JIS Z 8818:2002에 따라 측정하였으며, 폭발강도는 Siwek 20 L Chamber Apparatus를 이용하여 ASTM E1226에 따라 실험을 실시하였다. 최소폭발농도 시험결과 coal dust-fine가 분진폭발 위험이 있는 것으로 나타났으며, wood chip의 분진농도 130 g/m3에서 폭발이 일어나므로 가장 낮은 분진농도에서 폭발의 위험이 있는 것을 알 수 있었다. 분진폭발 등급 기준에 따르면 Kst가 200 bar m/s 이하로 모든 시료가 폭발등급 St 1등급에 해당되며, 폭발의 위험성이 약한 분진으로 평가되었다.

Keywords

Acknowledgement

이 논문은 2023년도 한국기술교육대학교 교육연구활동 프로그램의 지원을 받아 수행되었습니다.

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