쓰레기 매립지에 개설된 수많은 포집정으로부터 매립가스를 포집하여 연결된 배관망을 통해 처리계통까지 지속적이고 안정적으로 수송시키는 일은 매우 중요하다. 이러한 매립가스의 안정적인 포집 및 수송은 매립지의 유체유동특성, 가스생성량, 배관망내 침출수 수분점유 상황, 배관망의 구조 및 사양 등에 따라 그 성공여부가 결정된다. 이에 따라 본 연구에서는 오래된 쓰레기 매립지에 생성된 매립가스의 포집 및 수송 메커니즘을 포집정과 지상 배관망 단계별로 분석하였고, 최종적으로 매립지 압력강하의 최소화에 따른 가스막힌 밀집구역이 발생되지 않도록 송풍기의 흡입력을 최적으로 운용하는 방법을 제안하였다.
쓰레기 매립지에 개설된 수많은 포집정으로부터 매립가스를 포집하여 연결된 배관망을 통해 처리계통까지 지속적이고 안정적으로 수송시키는 일은 매우 중요하다. 이러한 매립가스의 안정적인 포집 및 수송은 매립지의 유체유동특성, 가스생성량, 배관망내 침출수 수분점유 상황, 배관망의 구조 및 사양 등에 따라 그 성공여부가 결정된다. 이에 따라 본 연구에서는 오래된 쓰레기 매립지에 생성된 매립가스의 포집 및 수송 메커니즘을 포집정과 지상 배관망 단계별로 분석하였고, 최종적으로 매립지 압력강하의 최소화에 따른 가스막힌 밀집구역이 발생되지 않도록 송풍기의 흡입력을 최적으로 운용하는 방법을 제안하였다.
It is important that the gas collected from wells completed in waste landfill should be continuously and stably transported to pre-treatment stage through pipelines. The transport is generally affected by fluid flow characteristics of landfill, gas reserves, leachate moisture holdup in pipeline, str...
It is important that the gas collected from wells completed in waste landfill should be continuously and stably transported to pre-treatment stage through pipelines. The transport is generally affected by fluid flow characteristics of landfill, gas reserves, leachate moisture holdup in pipeline, structures and dimensions of pipeline network, etc. This paper analyzes the pipeline transport and collection mechanism for gas generated in a durable waste landfill. From the results, the optimal controlled scheme of blower inlet pressure is proposed for the prevention of trapped gas pocket zones.
It is important that the gas collected from wells completed in waste landfill should be continuously and stably transported to pre-treatment stage through pipelines. The transport is generally affected by fluid flow characteristics of landfill, gas reserves, leachate moisture holdup in pipeline, structures and dimensions of pipeline network, etc. This paper analyzes the pipeline transport and collection mechanism for gas generated in a durable waste landfill. From the results, the optimal controlled scheme of blower inlet pressure is proposed for the prevention of trapped gas pocket zones.
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문제 정의
본 연구는 기 발표된 쓰레기 매립지''를 대상으로 매 립가스를 안정적이고 지속적으로 포집할 수 있는 배관망 최적운영 및 관리에 대해 초점을 맞추었다. 이를 위해 필수적으로 선행되어야 할 일은 완성된 매립지층에 대한 물성과 유체의 투과 특성을 파악하고 완결된 포집정과 이와 연결된 배관망에 대한 정보를 획득해야만 한다.
가설 설정
완료되었고 26공은 매립지 사면에 완결되어 있다. 하나의 포집정 주변에 근접되어 있는 3~7개공 정도의 거리를 평균하여 계산해 본 결과, 각 포집정 간 평균 간격은 약 120m 정도 떨어져 있으며 매립지 내부의 가스압력은 매우 낮아 실제로 가스가 포집될 때 짧은 시간내에 포집정 주변압력이 다른 포집정에 영향을 끼치므로 포집정 간 평균거리의 1/2거리를 각 포집정의 최대 배가스 반경 (Maximal drainage radius of gas)으로 가정한다. A2매립지에는 직경 200mm의 총 48공의 포집정이 개설 .
제안 방법
6과 같이 절점, 구획선, 포집정으로 구성되며 A1과 A2 중앙에 설치한 송 풍기에 의해 매립가스를 동시 포집하는 체계이다. 분석방법은 송풍기 입구압력을 0.9atm에서 0.75atm으로 변화시켜 최적의 시스템 운용조건하에 매립가스를 안정적으로 포집하고자 한다. 일반적으로 송풍기 입구 압력을 증가시키는 경우에, 즉 매립지와의 차압을 감소시키는 경우에 가스 포집량은 감소하는 반면, 배관 망내 유속감소에 의한 압력강하 감소로 안정적인 가스포집이 가능하다.
대상 데이터
A1 에는 직경 200mm의 총 58공의 포집정이 개설 . 완료되었고 26공은 매립지 사면에 완결되어 있다.
하나의 포집정 주변에 근접되어 있는 3~7개공 정도의 거리를 평균하여 계산해 본 결과, 각 포집정 간 평균 간격은 약 120m 정도 떨어져 있으며 매립지 내부의 가스압력은 매우 낮아 실제로 가스가 포집될 때 짧은 시간내에 포집정 주변압력이 다른 포집정에 영향을 끼치므로 포집정 간 평균거리의 1/2거리를 각 포집정의 최대 배가스 반경 (Maximal drainage radius of gas)으로 가정한다. A2매립지에는 직경 200mm의 총 48공의 포집정이 개설 . 완료되었고 25공이 매립지 사 면에 완결되었으며 포집정 간 평균 간격은 약 108m이다.
이론/모형
아울러 포집정의 심도가 60m정도로 매우 낮기 때문에 가스유동에 따라 발생하는 압력강하를 거의 무시할 수 있다. 따라서 이 분석모델은 생산 포집정 모델 (Production string model)5,6)로서 본 연구에는 적용되지 않았으나 측정한 가스유량으로부터 가스 압력을 산출하는데에만 적용한다. 마지막으로는 포집 정으로부터 포집된 가스가 지상 배관망을 따라 가스처 리시설로 보내는 단계로서, 이때 가스의 유량에 따른 압력강하가 배관 간에 연결된 절점 (Node point)에서 발생하여 가스의 유량정도를 결정한다.
그러나, 일반적으로 포 집정 간의 간격이 비교적 좁고 압력이 저하된 매립지에 개설한 포집정으로 유입되는 가스유동량은 거의 일정하다고 가정할 수 있고 이러한 매립지로부터 추출된 침출수의 유량은 미량으로 간주될 수 있거나 또는 포 집정에서 연결된 침출수 저류관 또는 저수조에서 전처 리시설을 감안하면 주배관망으로는 가스만이 유동하는 것을 가정할 수 있다. 따라서 포집정으로의 매립가스 유입모델은 가스-침출수 2상 전산유동모델 대신에 정상상태의 가스정 모델 (Gas well bore model with steady state flow)41 을 사용할 수 있다. 두번째는, 수직 포집정에서 가스의 유동은 수직정의 심도, 가스의 중량, 포집정 벽면마찰 등에 따라 달라진다.
성능/효과
(1) 가스압력이 저하된 Al, A2매립지로부터 안정적인 가스를 포집하기 위해서는 송풍기의 입구 압력을 최적으로 운용해야만 한다.
송풍기는 Fig. 7 (a)의 Al 우측과 (b)의 A2 좌측에 위치해 있으며, 송풍기와 멀리 떨어진 포집정 압력은 매립지 압력에 가까워지나 가까운 포집정 압력은 송풍기 입구압력에 가까워져 매립지 압력과의 차압이 증가함을 알 수 있다. 포집정 압력은 A1 이 A2에 비해 감소함에 따라 A1 가스 포집량이 높게 나타나며 단위는 me/day이다.
따라서 포집정으로의 매립가스 유입모델은 가스-침출수 2상 전산유동모델 대신에 정상상태의 가스정 모델 (Gas well bore model with steady state flow)41 을 사용할 수 있다. 두번째는, 수직 포집정에서 가스의 유동은 수직정의 심도, 가스의 중량, 포집정 벽면마찰 등에 따라 달라진다. 특히, 석유/가스산업분야의 개발가스전에서의 가스전 내부압력이 매우 높다면 가스정으로 생산되는 가스의 유량을 조절하기 위해 가스정 상부에 조절압력을 가하기 때문에 이러한 응용기술을 필수적으로 적용해야 하지만, 금번 매립지 내부압력은 거의 대기압 상태로 매우 낮게 관측되었을 뿐만 아니라 포집정은 지상의 배관망과 직접 연결되어 있으므로 배관망과 동일한 시스템으로 볼 수 있다.
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