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제안 방법
- 그 중에서도 재생 가능한 에너지원으로바이오매스(Biomass)' 자원이 최근 에너지 및 환경 문제를 동시에 해결할 현실적인 대체 에너지원으로 급부상하고 있으며 바이오매스 이외에 에너지원으로 발열량이 높은 플라스틱 폐기물을 이용한 기술 개발 연구가 수행되고 있다.1,2) 본 연구에서는 steam을 이용하여 초고온 분위기에서 바이오매스 및 플라스틱인 PE를 가스화하고 그 특성을 고찰하였다. 물을 전기 분해하여 수소와 산소의 예혼합화염 (Premixed Flame)을 발생시키는 브라운 가스(Brown-Gas) 장치를 이용하여 톱밥과 하수슬러지, 폴리에틸렌(PE)의 가스화를 수행하였다.
- 각 샘플들의 삼 성분 및 원소 분석은 폐기물 및 석탄에 일반적으로 적용되는 방법으로 분석하였으며 그 결과를 Table l~Table 3에 나타내었다.3)시료투입은 감속비 60 대 1의 screw feeder 를 사용하여 인버터 컨트롤로 투입량 실험을 통하여 정량투입을 하였으며, 각 시료들의 steam/carbon (S/C) 비에 따른 투입량을 Table 4에 나타내었다. 시료는 연속투입을 하였고 시료투입기 상부에 공기의 유입을 차단하기 위하여 A籍 500ml/min 주입하였다.
- 이 화염에 직접 접촉을 통한 가스화를 수행하여 불필요한 잔류산화제의 발생을 억제하고 발생 가스를 극대화 하였다. Steam/carbon 비를 1-5로 변화시키면서 이에 따른 가스화 기체의 특성 및 발생 가스량, 부가적으로 생성되는 tar 의 생성량을 고찰하였다.
- Tar를 포집하기 위하여 thimble filter> 설치하여 정상 운전조건에서 1.18L/min의 유량으로 한시간 포집하여 분석하였다. 반응기에서 나오는 가스는 다량의 수증기가 포함되어 있으므로 thimble filter] 수분이 응결되는 것을 방지하기 위하여 외부에 heating tape 를 이용하여 열을 공급하였다4)
- Tar의 포집은 thimble filter로 포집하여 건조기에 UXTC로 1시간 이상 건조하여 수분을 증발시켜 무게를 측정하였다. Fig.
- 가스화 발생가스를 분석하기 위하여 마이크로 GC를 설치하여 4분 간격으로 가스의 조성을 실시간으로 분석하였다. 발생가스에 포함된 수분을 제거하기 위하여 실리카겔과 활성탄을 통과하도록 하였으며 제습용 유리병을 영하 20℃의 냉동고에 넣어 제습하여 micro GC로 실시간 공급하였다.
- 시료는 연속투입을 하였고 시료투입기 상부에 공기의 유입을 차단하기 위하여 A籍 500ml/min 주입하였다. 또한 수소 산소 예혼합가스의 연소시 발생할 수 있는 역 화의 위험으로 인하여 수증기 생성량은 일정하게 유지하고 공급되는 폐기물의 양을 조절하여 steam/carbon 비를 조절하였다.
- 1,2) 본 연구에서는 steam을 이용하여 초고온 분위기에서 바이오매스 및 플라스틱인 PE를 가스화하고 그 특성을 고찰하였다. 물을 전기 분해하여 수소와 산소의 예혼합화염 (Premixed Flame)을 발생시키는 브라운 가스(Brown-Gas) 장치를 이용하여 톱밥과 하수슬러지, 폴리에틸렌(PE)의 가스화를 수행하였다. 브라운 가스 장치의 경우 수소와 산소가 당량비 조건으로 공급되어 3000℃ 화염을 형성하며 초고온의 수증기가 생성되게 된다.
- 발생가스에 포함된 수분을 제거하기 위하여 실리카겔과 활성탄을 통과하도록 하였으며 제습용 유리병을 영하 20℃의 냉동고에 넣어 제습하여 micro GC로 실시간 공급하였다.
- 3)시료투입은 감속비 60 대 1의 screw feeder 를 사용하여 인버터 컨트롤로 투입량 실험을 통하여 정량투입을 하였으며, 각 시료들의 steam/carbon (S/C) 비에 따른 투입량을 Table 4에 나타내었다. 시료는 연속투입을 하였고 시료투입기 상부에 공기의 유입을 차단하기 위하여 A籍 500ml/min 주입하였다. 또한 수소 산소 예혼합가스의 연소시 발생할 수 있는 역 화의 위험으로 인하여 수증기 생성량은 일정하게 유지하고 공급되는 폐기물의 양을 조절하여 steam/carbon 비를 조절하였다.
- 브라운 가스 장치의 경우 수소와 산소가 당량비 조건으로 공급되어 3000℃ 화염을 형성하며 초고온의 수증기가 생성되게 된다. 이 화염에 직접 접촉을 통한 가스화를 수행하여 불필요한 잔류산화제의 발생을 억제하고 발생 가스를 극대화 하였다. Steam/carbon 비를 1-5로 변화시키면서 이에 따른 가스화 기체의 특성 및 발생 가스량, 부가적으로 생성되는 tar 의 생성량을 고찰하였다.
- 조고온의 수증기를 발생하는 brown gas 화염을 이용하여 톱밥, 하수슬러지 및 PE의 가스화를 수행하였다. Brown gas 화염을 이용하여 높은 가연성 가스 농도, 낮은 tar 함량, 높은 수소 함량을 나타내는 가연성 가스를 생성할 수 있었다.
대상 데이터
- 폐기물의 가스화에 있어서 대상폐기물의 발생가스 농도를 분석하기 위하여 폐기물의 기본이 되는 목재류인 톱밥(sawdust), 하수슬러지, 고분자화합물로는 폴리에틸렌(PE)을 실험대상물로 선정하였다. 각 샘플들의 삼 성분 및 원소 분석은 폐기물 및 석탄에 일반적으로 적용되는 방법으로 분석하였으며 그 결과를 Table l~Table 3에 나타내었다.
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