[학위논문]유동층 연소로의 운전 조건 및 설계인자 결정 (The) experimental study on the design parameters and operating conditions of fluidized bed combustor for paper sludge원문보기
최근 우리나라 뿐 아니라 세계적으로 인구 증가와 생활수준의 향상에 따라 하수 배출량이 증가하고 산업 발달에 따른 폐수 등이 증가하여 슬러지의 양이 급속도로 늘어나고 있다. 슬러지는 하수처리, 제지 공정, 농산물 가공 등의 정제 공정등 다양한 배출원이 있는데 처리방법은 매립과 해양 투기에 의해 주로 처리되었다. 그러나 전 세계적인 환경에 대한 관심과 규제 증대로 이러한 처리 방법은 중단되지 않으면 안 된다.
이러한 슬러지의 처리 방법으로 유동층 연소가 각광 받고 있는데 이는 소각에 의한 방법이 막대한 슬러지 양을 가장 크게 줄일 수 있는 방법이고, 특히 ...
최근 우리나라 뿐 아니라 세계적으로 인구 증가와 생활수준의 향상에 따라 하수 배출량이 증가하고 산업 발달에 따른 폐수 등이 증가하여 슬러지의 양이 급속도로 늘어나고 있다. 슬러지는 하수처리, 제지 공정, 농산물 가공 등의 정제 공정등 다양한 배출원이 있는데 처리방법은 매립과 해양 투기에 의해 주로 처리되었다. 그러나 전 세계적인 환경에 대한 관심과 규제 증대로 이러한 처리 방법은 중단되지 않으면 안 된다.
이러한 슬러지의 처리 방법으로 유동층 연소가 각광 받고 있는데 이는 소각에 의한 방법이 막대한 슬러지 양을 가장 크게 줄일 수 있는 방법이고, 특히 함수율이 높은 슬러지의 특성에 유동층 방식의 소각이 가장 적합하기 때문이다. 그러나 아직도 보조 연료의 사용, 건조 설비의 병행 설치 등으로 인해 비용 상승 및 연속운전 시 고장 등이 발생하고 있다.
본 연구에서는 제지 슬러지를 대상 연료로 하여 pilot 규모의 유동층 소각로에서의 연소 현상에 대해 연구하고자 하였다. 유동층 소각로에서의 슬러지 소각뿐만 아니라 실제 연소 현상에서 실제 연속 운전 시 연소 성능에 관계되는 인자들은 매우 유기적이다. 그러나 모든 인자를 고려할 수 없고, 슬러지 소각 시 슬러지의 함수율의 변화와 베드 높이의 변화가 유동층 소각로의 효율 및 운전 성능에 어떠한 영향을 미치는지 비료에 의해 유동층 연소로의 운전 및 설계에 실제적으로 필요한 연구를 수행하였다. 또한 기존에 소각로 설계시 경험적으로 이용되던 화상부하율과 화로 부하율의 유동층 소각로에 적용에 대해 재고하여 보았다.
연료는 제지 슬러지를 대상으로 하였고 함수율을 40, 50wt%로 변화시키면서 베드 높이가 0.2, 0.4m로 달라질 때 최대 소각량과 연소 효율이 어떻게 달라지는지 관찰하였다. 슬러지는 스크류피더를 통하여 연속식으로 투입하여 15~40kg/hr로 증가 시켰고, 연료 투입에 따른 공기비는 연료의 주입에 따라 변하는 경우와 연료의 투입에 따라 유동화 공기를 증가시켜 공기비를 고정시키는 두 가지 방법을 택하였다.
본 실험 장치의 적정 소각량은 함수율과 베드 높이에 영향을 받았다. 함수율40wt% 슬러지에 대해 30kg/hr의 투입률이 적절한 것으로 나타났으며, 함수율50wt%, 베드 높이 0.2m에서 CO수치가 급격히 증가하는 현상을 보였다.
적정 소각량을 증가시키기 위해서 베드 높이만을 증가시키는 것은 송풍기 용량 등 소각로 운영비 증가와 관련되므로 베드높이, 함수율 등과 관련된 최적화된 운전 조건이 요구된다.
최근 우리나라 뿐 아니라 세계적으로 인구 증가와 생활수준의 향상에 따라 하수 배출량이 증가하고 산업 발달에 따른 폐수 등이 증가하여 슬러지의 양이 급속도로 늘어나고 있다. 슬러지는 하수처리, 제지 공정, 농산물 가공 등의 정제 공정등 다양한 배출원이 있는데 처리방법은 매립과 해양 투기에 의해 주로 처리되었다. 그러나 전 세계적인 환경에 대한 관심과 규제 증대로 이러한 처리 방법은 중단되지 않으면 안 된다.
이러한 슬러지의 처리 방법으로 유동층 연소가 각광 받고 있는데 이는 소각에 의한 방법이 막대한 슬러지 양을 가장 크게 줄일 수 있는 방법이고, 특히 함수율이 높은 슬러지의 특성에 유동층 방식의 소각이 가장 적합하기 때문이다. 그러나 아직도 보조 연료의 사용, 건조 설비의 병행 설치 등으로 인해 비용 상승 및 연속운전 시 고장 등이 발생하고 있다.
본 연구에서는 제지 슬러지를 대상 연료로 하여 pilot 규모의 유동층 소각로에서의 연소 현상에 대해 연구하고자 하였다. 유동층 소각로에서의 슬러지 소각뿐만 아니라 실제 연소 현상에서 실제 연속 운전 시 연소 성능에 관계되는 인자들은 매우 유기적이다. 그러나 모든 인자를 고려할 수 없고, 슬러지 소각 시 슬러지의 함수율의 변화와 베드 높이의 변화가 유동층 소각로의 효율 및 운전 성능에 어떠한 영향을 미치는지 비료에 의해 유동층 연소로의 운전 및 설계에 실제적으로 필요한 연구를 수행하였다. 또한 기존에 소각로 설계시 경험적으로 이용되던 화상부하율과 화로 부하율의 유동층 소각로에 적용에 대해 재고하여 보았다.
연료는 제지 슬러지를 대상으로 하였고 함수율을 40, 50wt%로 변화시키면서 베드 높이가 0.2, 0.4m로 달라질 때 최대 소각량과 연소 효율이 어떻게 달라지는지 관찰하였다. 슬러지는 스크류 피더를 통하여 연속식으로 투입하여 15~40kg/hr로 증가 시켰고, 연료 투입에 따른 공기비는 연료의 주입에 따라 변하는 경우와 연료의 투입에 따라 유동화 공기를 증가시켜 공기비를 고정시키는 두 가지 방법을 택하였다.
본 실험 장치의 적정 소각량은 함수율과 베드 높이에 영향을 받았다. 함수율40wt% 슬러지에 대해 30kg/hr의 투입률이 적절한 것으로 나타났으며, 함수율50wt%, 베드 높이 0.2m에서 CO수치가 급격히 증가하는 현상을 보였다.
적정 소각량을 증가시키기 위해서 베드 높이만을 증가시키는 것은 송풍기 용량 등 소각로 운영비 증가와 관련되므로 베드높이, 함수율 등과 관련된 최적화된 운전 조건이 요구된다.
In this paper, the effect of sand amount and water content in paper sludge on incineration capacity of fluidized bed combustor are experimentally studied. For fluidized-bed combustion, water content in sludge and bed height are important parameters to determine the capacity of fluidized bed combusto...
In this paper, the effect of sand amount and water content in paper sludge on incineration capacity of fluidized bed combustor are experimentally studied. For fluidized-bed combustion, water content in sludge and bed height are important parameters to determine the capacity of fluidized bed combustor, maximum amount of sludge to be disposed. The sludge should be heated and mixed in the bed enough to evaporate its water content. Furthermore, the amount of bed material directly affects on thermal capacity of the bed. Combustion experiments were performed at 0.2, 0.3, 0.4m bed heights for various water contents of paper sludge, 40, 45, 50wt%. To monitor reliable combustion condition, flue gas and temperature are measured by a gas analyzer and four thermocouples respectively.
A resonable disposal capacity is under 30kg/hr feeding rate for 40wt% sludge. When the water content increase over 30kg/hr feeding rate and around 50wt% water content, CO emission level shows a sudden increase. The amount of bed materials, which is bed height in this study, affect the capacity of fluidized bed combustor. The more bed material, the more sludge can be burnt. But the amount of bed materials, which related with fluidization air and blower capacity. Therefore, optimal design of operating condition, depending on required amount of sludge disposal and sludge water contents, is needed
In this paper, the effect of sand amount and water content in paper sludge on incineration capacity of fluidized bed combustor are experimentally studied. For fluidized-bed combustion, water content in sludge and bed height are important parameters to determine the capacity of fluidized bed combustor, maximum amount of sludge to be disposed. The sludge should be heated and mixed in the bed enough to evaporate its water content. Furthermore, the amount of bed material directly affects on thermal capacity of the bed. Combustion experiments were performed at 0.2, 0.3, 0.4m bed heights for various water contents of paper sludge, 40, 45, 50wt%. To monitor reliable combustion condition, flue gas and temperature are measured by a gas analyzer and four thermocouples respectively.
A resonable disposal capacity is under 30kg/hr feeding rate for 40wt% sludge. When the water content increase over 30kg/hr feeding rate and around 50wt% water content, CO emission level shows a sudden increase. The amount of bed materials, which is bed height in this study, affect the capacity of fluidized bed combustor. The more bed material, the more sludge can be burnt. But the amount of bed materials, which related with fluidization air and blower capacity. Therefore, optimal design of operating condition, depending on required amount of sludge disposal and sludge water contents, is needed
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