[논문]바이오매스 물질에 따른 반탄화 특성 및 연소 거동

류근용; 김선중

doi:10.7844/kirr.2021.30.4.46

바이오매스 물질에 따른 반탄화 특성 및 연소 거동
Comparison for Torrefaction Properties and Combustion Behaviors of Several Biomass Materials 원문보기

Resources recycling = 자원리싸이클링, v.30 no.4, 2021년, pp.46 - 53

류근용 (조선대학교 첨단소재공학과) , 김선중 (조선대학교 신소재공학과)

초록
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바이오매스는 자연에서 얻어진 화학적 에너지로 활용할 수 있으며 곡물, 식물, 동물과 미생물 등의 모든 유기체를 말한다. 별도의 처리과정을 거치지 않아도 재생 및 재활용이 가능하여 친환경적이며 주변에서 쉽게 얻을 수 있다는 이점이 있다. 한편, 바이오매스는 열분해 또는 발효 과정을 거쳐 바이오에너지 연료로 활용할 수 있다. 따라서 화석 연료의 고갈과 환경 영향 등의 문제 해결을 위한 대체 에너지 중 하나로 평가되고 있다. 본 연구에서는 바이오매스의 반탄화 처리가 가능한 523~573K의 온도 및 불활성 분위기 조건에서 다양한 바이오매스(톱밥, 볏짚, 쌀겨, 커피박, 폐목재) 내 탄소 함량을 높이는 공정을 진행하였다. 그리고, 반탄화한 바이오매스를 탄소 농도, 연소 거동 등을 조사하여 철강 산업 등에 활용할 수 있는 고체 연료로서의 가능성을 검토하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Biomass can be considered as chemical energy obtained from nature, and includes all living organisms such as plants, animals, and microorganisms. Biomass is eco-friendly, is easily obtainable from the environment, and can be recycled without special treatment processes. Biomass can also be converted into bioenergy fuel through pyrolysis and fermentation. Therefore, it has been considered as a renewable energy source, which prevents the depletion of natural resources such as fossil fuels. In this study, torrefaction to increase the carbon content in various types of biomass sources (sawdust, rice straw, rice bristles, coffee ground, and waste wood) was conducted under an inert atmosphere and at a temperature of 523~573K. The possibility of using torrefied biomass as an alternative to solid fuel for industrial purposes was analyzed by examining the carbon concentration and combustion behaviors.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. Schematic diagram of resistance furnace for investi-gating combustion behaviors of mixed biomass.
표 Table 1. Proximate analysis of biomass samples (wt%)
표 Table 2. Experimental conditions of torrefaction experiments
그림 Fig. 2. Schematic diagram of resistance furnace for measuring temperature of sample by oxygen blowing.
그림 Fig. 3. Thermal history of torrefaction, combustion rate and temperature profile experiment.
표 Table 3. Weight loss and carbon content in various of biomass pellets before and after torrefaction
그림 Fig. 4. Changes in biomass weight before and after torrefaction.
그림 Fig. 6. Observation of biomass surface before torrefaction by FE-SEM (a: Sawdust, b: rice bristles, c: rice straw d: waste wood e: coffee ground).
그림 Fig. 5. Carbon content in biomass before and after torrefaction.
그림 Fig. 7. Observation of biomass surface after torrefaction by FE-SEM (a: Sawdust, b: rice bristles, c: rice straw d: waste wood e: coffee ground).
그림 Fig. 8. Effect of temperature on the changes in weight loss of cokes and biomass samples by combustion reaction. The mixing mass ratio of cokes and biomass samples was 1:1.
그림 Fig. 9. Effect of time on the reduction ratio of cokes and biomass samples by combustion reaction at 1373K.
그림 Fig. 10. Effect of time on the temperature profile of mixtures of c okes a nd biomass samples. In F ig. (a), t he terrofied biomass was from sawdust, coffee ground and waste wood. In Fig (b), the terrofied biomass was from rice bristles and rice straw.

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