한국응용과학기술학회지(구 오일 및 응용과학 학회지) Vol. 35 No. 4 (p.985-994)

다양한 원료에 따른 발전용 바이오중유의 윤활 특성 연구

Study on the Lubricity Characteristics of Bio-heavy Oil for Power Generation by Various feedstocks
키워드 :
바이오중유,바이오연료,바이오디젤,동·식물성유지,윤활성,Bio-heavy oil for power generation,Lubricity,biofuels

목차

요약
Abstract
1. 서론
2. 실험
3. 결과 및 고찰
5. 결론
References

초록

바이오중유란 다양한 동·식물성 유지, 지방산 메틸에스테르, 지방산 에틸에스테르 및 그 부산물 을 혼합하여 제조된 제품이며, 국내 기력 중유발전기의 연료(B-C)로 사용되고 있다. 그러나 이러한 바이오 중유의 원료 조성 때문에 발전기의 보일러로 이송되는 연료펌프, 유량펌프, 인젝터 등의 연료 공급시스템 에서 마찰마모를 유발할 경우 심각한 피해를 초래 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 발전용 바이오중유의 다양한 원료들의 연료특성과 이에 따른 윤활성을 평가하고, 발전기의 마찰마모 저감을 위한 발전용 바이오 중유의 연료 구성 방안을 제시하였다. 발전용 바이오중유 원료물질의 윤활성(HFRR)은 평균 137 μm이며, 원료물질에 따라 차이가 있으나 60μm ~ 214 μm 분포를 보이고 있다. 이 중 윤활성이 좋은 순서는 Oleo pitch > BD pitch > CNSL > Animal fat > RBDPO > PAO > Dark oil > Food waste oil이다. 발전용 바이오중유의 원료 물질 3종으로 구성된 바이오중유 평가시료 5종에 대한 윤활성은 평균 151 μm이며, 101 μm ~ 185 μm 분포를 보이고 있다. 이 중 윤활성이 좋은 순서는 Fuel 1 > Fuel 3 > Fuel 4 > Fuel 2 > Fuel 5이다. 바이오중유 평가시료(평균 151 μm)는 C중유(128 μm) 대비 낮은 윤활성을 나타내었다. 이는 발전용 바이오중유가 지방산 물질로 구성되어 있어 C중유보다 파라핀, 방향족 성분 함량이 낮아 점도 가 낮고, 산가가 높기 때문에 산성 성분에 의한 윤활막 형성 저해에 따른 것으로 판단된다. 따라서, 적정 수준의 마찰마모 저감을 위해 윤활성을 증가 시킬 수 있는 바이오중유의 원료로서 Oleo pitch, BD pitch를 60% 이상 함유할 경우 연료 제조 시 윤활성 증가가 예상된다.
Bio-heavy oil for power generation is a product made by mixing animal fat, vegetable oil and fatty acid methyl ester or its residues and is being used as steam heavy fuel(B-C) for power generation in Korea. However, if the fuel supply system of the fuel pump, the flow pump, the injector, etc., which is transferred to the boiler of the generator due to the composition of the raw material of the bio-heavy oi, causes abrasive wear, it can cause serious damage. Therefore, this study evaluates the fuel characteristics and lubricity properties of various raw materials of bio-heavy oil for power generation, and suggests fuel composition of biofuel for power generation to reduce frictional wear of generator. The average value of lubricity (HFRR abrasion) for bio-heavy oil feedstocks for power generation is 137 μm, and it varies from 60 μm to 214 μm depending on the raw materials. The order of lubricity is Oleo pitch> BD pitch> CNSL> Animal fat> RBDPO> PAO> Dark oil> Food waste oil. The average lubricity for the five bio-heavy oil samples is 151 μm and the distribution is 101 μ m to 185 μm. The order of lubricity is Fuel 1> Fuel 3> Fuel 4> Fuel 2> Fuel 5. Bio-heavy oil samples (average 151 μm) show lower lubricity than heavy oil C (128 μm). It is believed that bio-heavy oil for power generation is composed of fatty acid material, which is lower in paraffin and aromatics content than heavy oil(B-C) and has a low viscosity and high acid value, resulting in inhibition of the formation of lubricating film by acidic component. Therefore, in order to reduce friction and abrasion, it is expected to increase the lubrication of fuel when it contains more than 60% Oleo pitch and BD pitch as raw materials of bio-heavy oil for power generation.