전 세계적으로 화석연료의 고갈 및 온실가스 저감계획에 따른 신재생에너지 자원의 확보는 중요 관심사로 떠오르고 있고 우리나라 또한 태양에너지⋅바이오매스에너지⋅풍력에너지 및 폐기물에너지 등 대체에너지 개발에 많은 연구 및 사업화가 진행 중에 있다. 우리나라는 대체에너지원 중에서 현실적인 대안으로 폐기물 에너지화를 적극적으로 추진함에 따라 폐기물 고형연료제품의 사용량이 급증할 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 성상 변화(...
전 세계적으로 화석연료의 고갈 및 온실가스 저감계획에 따른 신재생에너지 자원의 확보는 중요 관심사로 떠오르고 있고 우리나라 또한 태양에너지⋅바이오매스에너지⋅풍력에너지 및 폐기물에너지 등 대체에너지 개발에 많은 연구 및 사업화가 진행 중에 있다. 우리나라는 대체에너지원 중에서 현실적인 대안으로 폐기물 에너지화를 적극적으로 추진함에 따라 폐기물 고형연료제품의 사용량이 급증할 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 성상 변화(RDF, RPF)와 성형조건 형태 (Pellet, Fluff) 변화에 따른 고형연료제품의 물리화학적 특성, 연소시간에 따른 고형연료제품의 열적 감량 변화 및 발생되는 배출 가스(NOx, CO, HCl 등)와 잔류물의 강열감량에 대한 특성연구를 수행하였다. 진밀도 분석결과, RPF제품이 폐기물 조성이 균일하고 성형이 용이한 단일 플라스틱계 폐기물로 구성되어 RDF제품보다 진밀도가 낮게 분석되었다. 3성분 분석결과, 수분은 대부분 5%이하로 낮게 분석되었으며 성형제품이 비성형제품에 비해 수분함량이 다소 높게 나타났으며, RPF제품이 RDF제품보다 가연분은 높고 회분은 낮게 분석되었다. 원소분석 결과, 50%이상 대부분의 함량을 탄소(C)가 차지하고 있었으며, 황(S)함량은 대부분 제품에서 0.1% 미만 포함되어 있어 연소시 황 물질에 의한 SOx 생성 영향은 미미할 것으로 판단된다. 염소(Cl)함량은 고형연료제품 품질등급 기준인 2%를 초과하는 시료도 있어 Cl에 대한 관리가 필요할 것으로 판단된다. 발열량 분석결과, 고형연료제품의 품질․등급기준 습기준 저위발열량 3,500kcal/kg이상(변경전 RDF 3,500kcal/kg 이상, RPF 6,000kcal/kg이상)을 모든 제품이 충족하는 것으로 나타났으며, RPF제품이 RDF제품보다 발열량이 높게 분석되었다. 고형연료제품의 연소 감량효과 분석결과, RPF제품과 비성형제품이 감량율이 높고 강열감량이 적어 연소효율이 우수한 것으로 판단된다. 연소시간에 따른 시료무게변화 특성은 RDF제품이 다종의 폐기물로 구성되어 초기 연소시작은 빠르나 총 연소시간은 길게 분석되었고 RPF제품은 단일 플라스틱계 폐기물로 구성되어 초기 연소시작은 느리나 총 연소시간에서 짧게 분석되었으며, 최대 감량변화량(Max. dg/dt)도 RPF제품이 크게 분석되었다. 형태별 연소 무게변화 특성은 비성형(Fluff)제품이 성형(Pellet)제품보다 연소 접촉 표면적이 넓어 초기 연소시작이 빠르고 총 연소시간도 단축되어 연소성이 우수하다고 판단된다. 고형연료제품 대기오염물질 배출특성을 정리하면, 일산화탄소는 연소 대부분구간에서 50ppm이상을 배출하고 시료무게변화특성(dg/dt)과 동일한 경향을 나타내는 것으로 분석되었다. 질소산화물은 급격한 증가후 완만하게 감소하는 경향을 보였으며, 400~550℃ 주연소구간에서 70ppm이상을 배출하는 것으로 분석되었다. 염화수소(HCl) 함량은 배출편차가 커서 Cl관리가 필요할 것으로 판단된다. 결론적으로 고형연료제품의 성상별 종합 실험결과, RPF제품이 RDF제품보다 폐기물의 조성이 플라스틱계열 폐기물로 균일한 성상으로 구성하고 있어 성형에 유리하고 발열량이 높으며, 연소성이 우수하여 연소감량효과도 크며 연소시간도 단축되었다. 고형연료제품의 형태별 종합 실험결과, 비성형제품이 성형제품에 비해 접촉 표면적이 넓어 강열감량이 우수하고 연소시간도 단축되어 연소효율이 우수하며, 성형에 필요한 자원을 절감할 수 있다. 따라서 고형연료제품의 연소효율 향상과 대기오염물 배출특성을 일정하게 유지하기 위해서는 고형연료제품의 연소접촉 표면적을 증대시키고 폐기물의 조성을 균일하게 유지할 필요가 있는 것으로 판단된다. 향후, 고형연료제품 연소로 형식별 연소특성 및 대기오염물질 배출특성 등의 기초자료가 상용시설에 직접 활용할 수 있도록 연구가 필요할 것으로 판단된다.
전 세계적으로 화석연료의 고갈 및 온실가스 저감계획에 따른 신재생에너지 자원의 확보는 중요 관심사로 떠오르고 있고 우리나라 또한 태양에너지⋅바이오매스에너지⋅풍력에너지 및 폐기물에너지 등 대체에너지 개발에 많은 연구 및 사업화가 진행 중에 있다. 우리나라는 대체에너지원 중에서 현실적인 대안으로 폐기물 에너지화를 적극적으로 추진함에 따라 폐기물 고형연료제품의 사용량이 급증할 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 성상 변화(RDF, RPF)와 성형조건 형태 (Pellet, Fluff) 변화에 따른 고형연료제품의 물리화학적 특성, 연소시간에 따른 고형연료제품의 열적 감량 변화 및 발생되는 배출 가스(NOx, CO, HCl 등)와 잔류물의 강열감량에 대한 특성연구를 수행하였다. 진밀도 분석결과, RPF제품이 폐기물 조성이 균일하고 성형이 용이한 단일 플라스틱계 폐기물로 구성되어 RDF제품보다 진밀도가 낮게 분석되었다. 3성분 분석결과, 수분은 대부분 5%이하로 낮게 분석되었으며 성형제품이 비성형제품에 비해 수분함량이 다소 높게 나타났으며, RPF제품이 RDF제품보다 가연분은 높고 회분은 낮게 분석되었다. 원소분석 결과, 50%이상 대부분의 함량을 탄소(C)가 차지하고 있었으며, 황(S)함량은 대부분 제품에서 0.1% 미만 포함되어 있어 연소시 황 물질에 의한 SOx 생성 영향은 미미할 것으로 판단된다. 염소(Cl)함량은 고형연료제품 품질등급 기준인 2%를 초과하는 시료도 있어 Cl에 대한 관리가 필요할 것으로 판단된다. 발열량 분석결과, 고형연료제품의 품질․등급기준 습기준 저위발열량 3,500kcal/kg이상(변경전 RDF 3,500kcal/kg 이상, RPF 6,000kcal/kg이상)을 모든 제품이 충족하는 것으로 나타났으며, RPF제품이 RDF제품보다 발열량이 높게 분석되었다. 고형연료제품의 연소 감량효과 분석결과, RPF제품과 비성형제품이 감량율이 높고 강열감량이 적어 연소효율이 우수한 것으로 판단된다. 연소시간에 따른 시료무게변화 특성은 RDF제품이 다종의 폐기물로 구성되어 초기 연소시작은 빠르나 총 연소시간은 길게 분석되었고 RPF제품은 단일 플라스틱계 폐기물로 구성되어 초기 연소시작은 느리나 총 연소시간에서 짧게 분석되었으며, 최대 감량변화량(Max. dg/dt)도 RPF제품이 크게 분석되었다. 형태별 연소 무게변화 특성은 비성형(Fluff)제품이 성형(Pellet)제품보다 연소 접촉 표면적이 넓어 초기 연소시작이 빠르고 총 연소시간도 단축되어 연소성이 우수하다고 판단된다. 고형연료제품 대기오염물질 배출특성을 정리하면, 일산화탄소는 연소 대부분구간에서 50ppm이상을 배출하고 시료무게변화특성(dg/dt)과 동일한 경향을 나타내는 것으로 분석되었다. 질소산화물은 급격한 증가후 완만하게 감소하는 경향을 보였으며, 400~550℃ 주연소구간에서 70ppm이상을 배출하는 것으로 분석되었다. 염화수소(HCl) 함량은 배출편차가 커서 Cl관리가 필요할 것으로 판단된다. 결론적으로 고형연료제품의 성상별 종합 실험결과, RPF제품이 RDF제품보다 폐기물의 조성이 플라스틱계열 폐기물로 균일한 성상으로 구성하고 있어 성형에 유리하고 발열량이 높으며, 연소성이 우수하여 연소감량효과도 크며 연소시간도 단축되었다. 고형연료제품의 형태별 종합 실험결과, 비성형제품이 성형제품에 비해 접촉 표면적이 넓어 강열감량이 우수하고 연소시간도 단축되어 연소효율이 우수하며, 성형에 필요한 자원을 절감할 수 있다. 따라서 고형연료제품의 연소효율 향상과 대기오염물 배출특성을 일정하게 유지하기 위해서는 고형연료제품의 연소접촉 표면적을 증대시키고 폐기물의 조성을 균일하게 유지할 필요가 있는 것으로 판단된다. 향후, 고형연료제품 연소로 형식별 연소특성 및 대기오염물질 배출특성 등의 기초자료가 상용시설에 직접 활용할 수 있도록 연구가 필요할 것으로 판단된다.
주제어
#Solid Recovered Fuel SRF RDF RPF Combustion Renewable energy
학위논문 정보
저자
장명호
학위수여기관
서울시립대학교 도시과학대학원
학위구분
국내석사
학과
환경공학과
지도교수
동종인
발행연도
2013
총페이지
v, 84 p.
키워드
Solid Recovered Fuel SRF RDF RPF Combustion Renewable energy
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