저렴한 장치로 가정용 화로를 더 깨끗하고 안전하며 오래 사용할 수 있습니다.

Oak Ridge National Laboratory 작성2023년 3월 16일

수상 경력에 빛나는 ORNL의 초청정 응축 고효율 천연 가스 용해로는 산성 가스 및 기타 배출물의 99.9% 이상을 제거할 수 있는 저렴한 추가 기술이 특징입니다. 이 기술은 다른 천연가스 구동 장비에도 추가될 수 있습니다. 신용: Jill Hemman/ORNL

천연가스 난로는 집을 가열할 뿐만 아니라 상당한 양의 오염을 발생시킵니다.

현대식 고효율 응축로에서도 상당한 양의 부식성 산성 응축과 건강에 해로운 수준의 질소산화물, 일산화탄소, 탄화수소 및 메탄이 생성됩니다. 이러한 배출물은 일반적으로 대기로 배출되어 결국 토양, 물 및 공기를 오염시킵니다.

이제 에너지부 산하 오크리지 국립연구소(ORNL)의 과학자들은 초청정 천연가스 용해로를 생산하기 위해 산성 가스와 기타 배출가스를 99.9% 이상 제거하는 저렴한 추가 기술을 개발했습니다. 이 산성 가스 감소(AGR) 기술은 온수기, 상업용 보일러, 산업용 용광로 등 다른 천연가스 구동 장비에도 추가할 수 있습니다.

ORNL 에너지 과학 기술 담당 연구원인 Zhiming Gao는 "촉매 변환기가 전 세계 수십억 대의 차량에서 배출되는 가스를 줄이는 데 도움이 되는 것처럼 새로운 AGR 기술은 오늘날의 신규 및 기존 주거용 가스 용광로에서 발생하는 문제가 있는 온실 가스와 산성 응축을 사실상 제거할 수 있습니다"라고 말했습니다. 이사. “친환경 응축수를 사용하면 용광로 열교환기에 부식 방지 스테인리스 스틸 소재를 사용할 필요가 없어 제조 비용이 절감됩니다.”

용광로에서 산성 가스 감소 효과를 입증하기 위해 연구진은 AGR 촉매를 제작하고 이를 금속 하우징에 넣은 다음 시중에서 판매되는 표준 고효율 응축로에 장치를 설치했습니다. 400시간의 신뢰성 및 내구성 테스트 결과, AGR은 배기가스에서 유해한 배출물을 거의 완전히 제거하고 중성 pH 수준의 비산성 응축물을 생성한 것으로 나타났습니다.

장치의 가스 흐름 채널을 손상시키지 않고 테스트 후 AGR의 내부 상태와 그을음 분포를 조사하기 위해 과학자들은 ORNL의 고유속 동위원소 원자로(HFIR)에서 중성자 컴퓨터 단층 촬영을 사용했습니다. X선과 달리 중성자는 금속 하우징을 관통하여 이미지를 기록한 다음 사용된 장치의 2D 및 3D 표현을 생성하는 데 사용됩니다.

Gao는 "이러한 통찰력은 보다 균일하고 자가 세척되는 가스 흐름 패턴을 위한 향상된 AGR 장치 설계를 가능하게 할 것"이라고 말했습니다. "이는 또한 과도한 그을음 축적을 완화하여 AGR 지원 용광로 성능을 향상시키는 데 도움이 될 것입니다."

일반적으로 탄화수소의 불완전 연소로 인해 형성되는 그을음 입자에는 상당한 양의 수소가 포함되어 있습니다. 중성자는 특히 수소와 기타 가벼운 원소를 감지하고 매핑하는 데 능숙합니다.

HFIR의 중성자 기기 과학자인 ORNL의 Yuxuan Zhang은 "AGR 테스트 후 중성자 이미징 및 매핑을 통해 연도 가스가 AGR을 통해 어떻게 흘러갔는지에 대한 세부 정보를 제공했으며, 이는 촉매 중간에 그을음 입자가 많이 축적되었음을 드러냈습니다."라고 말했습니다.

AGR 기술을 통해 용광로 제조업체는 대부분의 열교환기에 사용되는 스테인리스강보다 더 저렴한 재료를 사용할 수 있습니다. 이러한 증가된 경제성으로 인해 용광로 제조업체는 주거용 및 상업용 용광로 배출에 대해 캘리포니아가 제안한 새로운 표준을 충족하는 더 높은 효율의 용광로를 판매할 수 있습니다.

Gao는 "현재 AGR 지원 용광로는 일반적인 사용 조건에서 약 3년에 한 번씩 장치의 오프라인 재생이 필요합니다"라고 말했습니다. “AGR 장치는 주택 소유자나 기술자가 제거하여 재생 및 재활용 장소로 운반할 수 있습니다. 이는 소비자가 야외 그릴용으로 빈 천연가스 탱크를 딜러에게 가져가서 가득 찬 탱크로 교환하는 방법과 유사할 것입니다.”