$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

[국내논문] 파일럿 규모 기포 유동층 반응기를 이용한 하수 슬러지 연소 특성 분석
Investigation on Combustion Characteristics of Sewage Sludge using Pilot-scale Bubbling Fluidized Bed Reactor 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.23 no.3, 2017년, pp.331 - 342  

김동희 (한국생산기술연구원) ,  허강열 (포항공과대학교 기계공학과) ,  안형준 (한국생산기술연구원) ,  이영재 (한국생산기술연구원)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

하수 슬러지 고형연료 및 우드 펠렛의 연소 특성을 평가 하기 위하여 열중량 분석(TGA), 회 융점(AFT) 분석, 그리고 회분 성분 분석을 수행하였다. TGA 분석 결과, 하수 슬러지 고형연료의 연소성이 우드 펠렛에 비해 상대적으로 좋지 않았다. 또한 AFT 분석을 통해 하수 슬러지 고형연료의 슬래깅 가능성이 매우 높은 것을 확인하였다. 또한 연소성 평가를 위해 pilot-scale 기포 유동층 반응기를 적용하였으며, 장치는 예열기, 유동층 반응기, 연료 공급장치, 사이클론, 회분 포집 장치, 그리고 가스분석기로 구성되었다. 반응기는 직경 400 mm, 높이 4300 mm이며, 하수 슬러지는 $54.5{\sim}96.5kW_{th}$의 열량으로 실험을 수행하였고 우드 펠렛은 $96.1kW_{th}$ 실험을 수행하였다. 실험 결과, 하수 슬러지 고형연료 연소의 경우 평균적으로 우드 펠렛의 연소 보다 배기가스 중 $NO_x$는 10.1배, CO는 3.5배 높았다. 또한 사이클론에서 포집한 회분을 분석한 결과, 모든 실험 조건에서 연소 효율은 99% 이상이었고, 회분의 성분 분석을 통해 슬래깅/파울링 가능성이 높은 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

To estimate the combustion characteristics of sewage sludge and wood pellet, thermogravimetric analysis (TGA) was conducted. As TGA results, combustion characteristics of sewage sludge was worse than wood pellet. In ash fusion temperature (AFT) analysis, slagging tendency of sewage sludge is very hi...

주제어

#하수 슬러지   #우드 펠렛   #기포 유동층   #$NO_x$ 배출   #슬래깅   #파울링  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
폐기물 및 바이오매스의 장점은 무엇인가? 하지만 대체 에너지에 대한 대책은 미흡한 실정이며, 화석연료의 수요 증가와 고유가 정책으로 인해 신재생 에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 이러한 신재생 에너지 중 특히 폐기물 및 바이오매스는 저렴한 비용으로 에너지를 공급 할 수 있고, 온실가스 감축 의무를 만족시킬 수 있는 유용한 수단이다. 따라서 화력발전에서는 이미 바이오매스와 폐기물을 화석 연료와 혼소하여 사용하고 있다.
유동층 연소기의 특징은 무엇인가? 유동층 연소기는 층 물질의 존재로 인하여 미분탄 연소기에 비해 상대적으로 열전달이 증가하며 투입되는 연료의 크기나 구성 성분의 제약이 적다. 따라서 바이오매스, 폐자원 그리고 하수 슬러지와 같은 에너지원을 최소한의 전처리 공정을 통해 유동층 연소기로 투입시켜 에너지원으로 활용할 수 있어 많은 연구가 진행되었다[1,2].
본 연구에서 연료 특성을 평가 중 슬래깅/파울링을 예측하는데 이용한 결과는 무엇인가? 앞서 언급하였던 AFI는 회분의 용융으로 인한 문제들을 예측하는데 중요한 인자 중 하나이지만, 회분의 퇴적과 층 물질 응집 현상에 대한 문제는 추가적인 분석이 필요하다[13]. 따라서 본 연구에서는 전기로를 이용하여 만들어진 SS와 WP의 회분의 ICP-OES 분석과 XRF 분석 결과를 이용하여 슬래깅/파울링 가능성을 예측하였고, 분석 결과는 Table 4에 나타내었다. 또한 분석 결과를 토대로 회분의 거동과 퇴적 경향과 관련된 인자를 Equation (2)~(6)을 통해 도출 하였다[14,15].
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (22)

  1. Werther, J., and Ogada, T., "Sewage Sludge Combustion," Prog. Energy and Combust. Sci., 25, 55-116 (1999). 

    상세보기 crossref

  2. Choung, Y. H., Cho, K. C., Kang, D. H., Kim, Y. K., Park, C. W., and Oh, K. J., "A Study on the Drying and Carbonization of Sewage Sludge in Fluidized Bed Reactor," Korean Soc. Environ. Eng., 28(7), 746-751 (2006). 

  3. Otero, M., Diez, C., Calvo, L. F., Garcia, A. I., and Moran, A., "Analysis of the Co-combustion of Sewage Sludge and Coal by TG-MS," Biomass and Bioenergy, 22, 319-329 (2001). 

  4. Otero, M., Calvo, L. F., Gil, M. V., Garcia, A. I., and Moran, A., "Co-combustion of Different Sewage Sludge and Coal: A Non-isothermal Thermogravimetric Kinetic Analysis," Bioresour. Technol., 99, 6311-6319 (2008). 

    상세보기 crossref

  5. Folgueras, M. B., Diaz, R. M., Xiberta, J., and Prieto, I., "Thermogravimetric Analysis of the Co-combustion of Coal and Sewage Sludge," Fuel, 82, 2051-2055 (2003). 

    상세보기 crossref

  6. Leckner, B., Amand, L. -E., Lucke, K., and Werther, J., "Gaseous Emissions from Co-combustion of Sewage Sludge and Coal/Wood in a Fluidized Bed," Fuel, 83, 477-486 (2004). 

    상세보기 crossref

  7. Amand, L. -E., and Leckner, B., "Metal Emissions from Co-combustion of Sewage Sludge and Coal/Wood in Fluidized Bed," Fuel, 83, 1803-1821 (2004). 

    상세보기 crossref

  8. Kupka, T., Mancini, M., Irmer, M., and Weber, R., "Investigation of Ash Deposit Formation during Co-firing of Coal with Sewage Sludge, Saw-dust and Refuse Derived Fuel," Fuel, 87, 2824-2837 (2008). 

    상세보기 crossref

  9. Vamvuka, D., Zografos, D., and Alevizos, G., "Control Methods for Mitigating Biomass Ash-related Problems in Fluidized Beds," Bioresour. Technol., 99, 3534-3544 (2008). 

    상세보기 crossref

  10. Cui, H., Ninomiya, Y., Masui, M., Mizukoshi, H., Sakano, T., and Kanaoka, C., "Fundamental Behaviors in Combustion of Raw Sewage Sludge," Energy & Fuels, 20, 77-83 (2006). 

    상세보기 crossref

  11. Gray, R. J., and Moore, G. F., "Burning the Sub-bituminous Coals of Montana and Wyoming in Large Utility Boilers," the American Society of Mechanical Engineers, 74-WA/FU-1 (1974). 

  12. Lopez, C., Unterberger, S., Maier, J., and Hein, K. R. G., "Overview of Acutal Methods for Characterization of Ash Depostion," Paper No. A-38, Heat Exchanger Fouling and Cleaning: Fundamentals and Application, Santa Fe, New Mexico, (May. 2003). 

  13. Teixeira, P., Lopes, H., Gulyurtlu, I., Lapa, N., and Abelha, P., "Evaluation of Slagging and Fouling Tendency during Biomass Co-firing with Coal in a Fluidized Bed," Biomass and Bioenergy, 39, 192-203 (2012). 

    상세보기 crossref

  14. Vamvuka, D., Pitharoulis, M., Alevizos, G., Repouskou, E., and Pentari, D., "Ash Effects during Combustion of Lignite/Biomass Blends in Fluidized Bed," Renew. Energy, 34, 2662-2671 (2009). 

    상세보기 crossref

  15. Lee, Y., Kim, J., Kim, D., and Lee, Y., "Experimental Study of Co-firing and Emission Characteristics Fueled by Sewage Sludge and Wood Pellet in Bubbling Fluidized Bed," Clean Technol., 23(1), 80-89 (2017). 

    원문보기 상세보기 crossref

  16. Grace, J. R., "Fluidized-Bed Hydrodynamics," In Handbook of Multiphase System, Ed. Hetsroni, G. Hemisphere, Washington, 8, 5-64 (1982). 

  17. Clean Air Technology Center, "Nitrogen Oxides (NOx), Why and How They Are Controlled," Office of Air Quality Planning and Standards, U.S. Environmental Protecction Agency, Report No.EPA-456/F-99-006R (1999). 

  18. Kambara, S., Takarada, T., Yamamoto, Y., and Kato, K., "Relation between Functional Forms of Coal Nitrogen and Formation of $NO_x$ Precursors during Rapid Pyrolysis," Energy & Fuels, 7, 1013-1020 (1993). 

    상세보기 crossref

  19. Solomon, P. R., and Colket, M. B., "Evolution of Fuel Nitrogen in Coal Devolatilization," Fuel, 57(12), 749-755 (1978). 

    상세보기 crossref

  20. Pohl, J. H., and Sarofim, A. F., "Devolatilization and Oxidation of Coal Nitrogen," Symposium on Combust., 16(1), 491-501 (1977). 

    상세보기 crossref

  21. Baxter, L. L., Mitchell, R. E., Fletcher, T. H., and Hurt, R. H., "Nitrogen Release during Coal Combustion," Energy & Fuels, 10, 188-196 (1996) 

    상세보기 crossref

  22. Glarborg, P., Jensen, A. D., and Johnsson, J. E., "Fuel Nitrogen Conversion in Solid Fuel Fired Systems," Prog. Energy and Combust. Sci., 29, 89-113 (2003). 

    상세보기 crossref

저자의 다른 논문 :

LOADING...

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

유발과제정보 저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로