초록 ▼

음식물 쓰레기를 주도하는 유기성 폐기물을 가공하여 고형분말연료를 만들고 이를 재활용 우수제품[GR]인증을 받기위해 품질기준을 만들었다(심사 중)
고형분말연료는 음식물 처리중간과정의 원료 함수율 48%를 함수율 12%이하로 하여 연소시 불완전 요인을 제거하고 적절한 분말 입도 (30MESH이하)를 유지하므로 열전달 및 물질이동을 원활하게 하고 연속적으로 일정량을 공급하므로 연소시 화염을 일정하게 하므로 노대의 온도를 유지시켰다.
또한 화학적인 특성을 분석하여 연소로 내부의 완전연소 유도와 연소 시 발생하는 각종 가스의 발생

음식물 쓰레기를 주도하는 유기성 폐기물을 가공하여 고형분말연료를 만들고 이를 재활용 우수제품[GR]인증을 받기위해 품질기준을 만들었다(심사 중)
고형분말연료는 음식물 처리중간과정의 원료 함수율 48%를 함수율 12%이하로 하여 연소시 불완전 요인을 제거하고 적절한 분말 입도 (30MESH이하)를 유지하므로 열전달 및 물질이동을 원활하게 하고 연속적으로 일정량을 공급하므로 연소시 화염을 일정하게 하므로 노대의 온도를 유지시켰다.
또한 화학적인 특성을 분석하여 연소로 내부의 완전연소 유도와 연소 시 발생하는 각종 가스의 발생을 사전에 예측하고 대체하였다.
이를 위하여 분체연료를 원료로 한 소형연소로를 제작, 운전하여 연소특성을 파악 및 분석 자료로 활용하였다.
분체연료(유기성폐기물)을 기름버너와 같이 활용할 수 있는 버너를 제작 활용하기 위해서 소형연소로에 적용하였으며 연소기 유동성 분석을 하여 실제 적응하므로 미연분을 최소화하고 완전연소를 유도하였다.
연소설비 및 에너지회수설비는 스팀발생량 1[톤/시간]으로 제작 운전하였으며 방지시설은 집진기를 설치하였고 30MESH이하의 분체연료를 연소시키므로 착화 및 화염형성을 양호하게 유도하였으며 배기가스 분석 결과도 양호하였다.

Abstract ▼

This device made fuel powdery solidity by processing organic waste leading food waste, and formed quality standard to acquire a certificate of recycling excellent product [GR] (under examination).
As this fuel powdery solidity removed unstable factor in case of combustion by reducing water conten

This device made fuel powdery solidity by processing organic waste leading food waste, and formed quality standard to acquire a certificate of recycling excellent product [GR] (under examination).
As this fuel powdery solidity removed unstable factor in case of combustion by reducing water content percentage of raw materials during middle treatment process of the food waste from 48% to below 12%, and sustained grain size of proper powdery (below 30MESH). And then, the solidity kept temperature of balcony with regular flames because this made smooth in heat delivery and material's move and provided fixed quantity consecutively.
Also, we analyzed characteristic of chemical and thus predicted and substituted happenings of various gases occurred in case of inducing inner perfect combustion and combustion itself in the combustion furnace beforehand.
For this, we manufactured and operated small a combustion furnace by fueling char and then utilized this analytical data along with grasping combustion characteristic. We applied char (organic waste) to a small combustion furnace to manufacture and utilize the burner which can be utilized same as oil burner, and induced perfect combustion with minimizing unburned portion through burner flowage.
We manufactured and operated the combustion facility and energy recovery equipment as 1[ton/time] in steam emission, and installed dust chamber in the prevention facility. Also, the combustion facility burner char of below 30 MESH, and thus induced flame formation good and expressed satisfactory results in exhaust gas analysis.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ...18
• 1-1 서론 ...18
• 1-2 연구 목표 ...21
• 1-3 개발기술의 중요성 ...22
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ...24
• 2.1 국내특허조사 ...24
• 2.2 에너지회수기술 제도 ...38
• 2.3 분체연료 규격 ...41
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...53
• 3-1 분체연료 제조 및 특성 ...53
• 1) 분체연료 제조 ...53
• 2) 분체연료 특성 ...54
• 3-2 연소실험 결과 및 고찰(1) ...63
• 1) 소형연소장치 설계, 제작 ...63
• 2) 소형연소장치 운전 특성 ...69
• 3-3 버너개발을 위한 연소기 유동해석 ...74
• 1) 해석목적 ...74
• 2) 해석방법 ...75
• 3) 해석결과 ...76
• 4) 결론 ...82
• 3-4 연소실험 결과 및 고찰(2) ...83
• 1) 파일럿 연소설비 설계 및 제작 ...83
• 2) 파일럿 연소설비 시운전 ...93
• 3) 파일럿 연소설비 실험결과 및 고찰 ...100
• 4) 결론 ...141
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...144
• 4-1 기술적 측면 ...144
• 4-2 산업.경제적 측면 ...144
• 4-3 정책적 측면 ...145
• 4-4 활용방안 ...145
• 4-5 연구개발의 SWOT 분석 ...146
• 4-5 본 사업결과를 이용한 실제 사업제품에 대한 scale-up ...147
• 제 5 장 연구개발의 활용계획성 ...150
• 5-1 연구개발 사업성과의 사업화가능성 ...150
• 5-2 시장규모 ...152
• 5-3 사업화계획 및 무역수지 개선효과 ...153
• 5-4 추가연구 필요성 ...156
• 5-5 환경법 연계한 법적 타당성 검토 ...157
• 제 6 장 참고문헌 ...166
• 그림 목차
• [그림 2-1] 음식물쓰레기를 이용한 연료 제조 공정도 ...25
• [그림 2-2] 유기물 및 폐기물 쓰레기 건조 연료화 리싸이클링시스템 공정도 ...26
• [그림 2-3] 고체 연료 연소장치 공정도 ...27
• [그림 2-4] 음식물쓰레기를 이용한 고체연료 제조 공정도 ...28
• [그림 2-5] 생활.산업폐기물로 가연성 연료(WAS) 생산과 소각연소발전.열 활용시스템 장치 공정도 ...30
• [그림 2-6] 건조폐기물 처리용 소각기 공정도 ...31
• [그림 2-7] 소각열을 이용한 대체에너지 생산 공정도 ...32
• [그림 2-8] 음식물쓰레기를 이용한 고체 연료 제조 공정도 ...33
• [그림 2-9] 하수/폐수 슬러지 및 가연성 폐기물과 음식물쓰레기건조물을 이용한 고체연료 제조공정도 ...34
• [그림 2-10] 음식쓰레기를 이용한 고체 연료 제작공정도 ...35
• [그림 2-11] 미분탄용 버너 사시도 ...37
• [그림 2-12] 미분탄용 버너 사시도 A - A선 단면도 ...37
• [그림 2-13] 증류식 수분정량장치(A.O.A.C 형) ...43
• [그림 3-1] 음식물쓰레기로부터 분체연료를 제조하기 위한 공정도 ...53
• [그림 3-2] 음식물쓰레기와 제조한 분체연료 사진 ...54
• [그림 3-3] 건조특성(1) ...55
• [그림 3-4] 건조특성(2) ...55
• [그림 3-5] 열중량분석, 질소 ...61
• [그림 3-6] 열중량분석, 공기 ...62
• [그림 3-7] 시료(분체)에 대한 DTG 그래프(질소, 공기) ...62
• [그림 3-8] 시료(수원)에 대한 DTG 그래프(질소, 공기) ...63
• [그림 3-9] 시료(안양)에 대한 DTG 그래프(질소, 공기) ...63
• [그림 3-10] 소형 연소장치 도면-측면 ...64
• [그림 3-11] 연소장치 도면 및 사진-정면 ...68
• [그림 3-12] 버너 사진 ...69
• [그림 3-13] 소형연소로 정면 사진 ...69
• [그림 3-14] Feeder 사진 ...69
• [그림 3-15] 제어반 사진 ...69
• [그림 3-16] 연소로 굴뚝 사진 ...69
• [그림 3-17] 연소로 측면 사진 ...69
• [그림 3-18] 측면화염-1 ...70
• [그림 3-19] 측면화염-2 ...70
• [그림 3-20] 측면화염-3 ...70
• [그림 3-21] 버너정면화염 ...70
• [그림 3-22] 굴뚝에서의 연소배가스 배출사진 ...72
• [그림 3-23] 분체연료 사진 ...73
• [그림 3-24] 바닥재 사진 ...73
• [그림 3-25] 비산재 사진 ...73
• [그림 3-26] 바닥재 SEM사진(10,000배) ...73
• [그림 3-27] 바닥재 SEM사진(2,000배) ...73
• [그림 3-28] 열교환기 입구에서의 fouling ...74
• [그림 3-29] 열교환기 입구 확대 사진 ...74
• [그림 3-30] 연소기 전체 형상 해석 ...75
• [그림 3-31] 최소위치에서 유동 제적 ...77
• [그림 3-32] 최소위치에서 압력 분포[Pa] ...77
• [그림 3-33] 최소위치에서 유속 분포[m/s] ...77
• [그림 3-34] 최소위치에서 선회속도 분포[m/s] ...77
• [그림 3-35] 최소위치에서 온도 분포[K] ...78
• [그림 3-36] 최소위치에서 난류에너지 분포[$m^2/s^2$] ...78
• [그림 3-37] 최소 위치에서 30 mesh 이상 분체 거동 ...78
• [그림 3-38] 최소 위치에서 30-45 mesh 분체 거동 ...78
• [그림 3-39] 최소 위치에서 45-60 mesh 분체 거동 ...78
• [그림 3-40] 최소 위치에서 60 mesh 이하 분체 거동 ...78
• [그림 3-41] 중간 위치에서 유동 궤적 ...79
• [그림 3-42] 중간 위치에서 압력 분포[Pa] ...79
• [그림 3-43] 중간 위치에서 유속 분포[m/s] ...79
• [그림 3-44] 중간 위치에서 선회 속도 분포[m/s] ...79
• [그림 3-45] 중간 위치에서 유속분포[K] ...80
• [그림 3-46] 중간위치에서 난류에너지 분포[$m^2/s^2$] ...80
• [그림 3-47] 중간 위치에서 30 mesh 이상 분체 거동 ...80
• [그림 3-48] 중간 위치에서 30 - 45mesh 분체 거동 ...80
• [그림 3-49] 중간 위치에서 45 - 60mesh 분체 거동 ...80
• [그림 3-50] 중간 위치에서 60mesh 이하 분체 거동 ...80
• [그림 3-51] 최대 위치에서 유동 궤적 ...81
• [그림 3-52] 최대 위치에서 압력 분포[Pa] ...81
• [그림 3-53] 최대 위치에서 유속 분포[m/s] ...81
• [그림 3-54] 최대 위에서 선회속도 분포[m/s] ...81
• [그림 3-55] 최대 위치에서 온도 분포[K] ...81
• [그림 3-56] 최대 위치에서 난류 에너지 분포[$m^2/s^2$] ...81
• [그림 3-57] 최대 위치에서 30 mesh이상 분체거동 ...82
• [그림 3-58] 최대 위치에서 30 - 45 mesh 분체거동 ...82
• [그림 3-59] 최대 위치에서 45 - 60 mesh 분체거동 ...82
• [그림 3-60] 최대 위치에서 60 mesh 이하 분체거동 ...82
• [그림 3-61] 기본설계도 ...84
• [그림 3-62] 설비 계통도 ...86
• [그림 3-63] 시험연소설비 배치도 ...87
• [그림 3-64] 시험연소설비 측면도 1 ...88
• [그림 3-65] 시험연소설비 측면도 2 ...88
• [그림 3-66] 음식물쓰레기 중간처리물 저장 yard ...88
• [그림 3-67] 원료 저장조 ...88
• [그림 3-68] 건조기로 이송하기 위한 screw feeder ...89
• [그림 3-69] 건조기 ($3{\times}2$) ...89
• [그림 3-70] Hammer mill ...89
• [그림 3-71] Pin mill ...89
• [그림 3-72] 분체연료 저장조 ...90
• [그림 3-73] 저장조로부터 버너로의 연료이송장치 ...90
• [그림 3-74] 버너와 연소로 사진 ...90
• [그림 3-75] 연소로 전경 사진 ...90
• [그림 3-76] SNCR 분무기 ...91
• [그림 3-77] 요소수 탱크 ...91
• [그림 3-78] 연소로와 보일러 사이 덕트 ...91
• [그림 3-79] 보일러 사진 ...91
• [그림 3-80] 스팀 분배기 ...92
• [그림 3-81] 공기 compressor ...92
• [그림 3-82] 백필터 ...92
• [그림 3-83] 열교환기 ...92
• [그림 3-84] 스택과 I.D.Fan ...93
• [그림 3-85] control panel ...93
• [그림 3-86] 가스분석 기 ...93
• [그림 3-87] 연소로내 온도분포 ...94
• [그림 3-88] 버너 측면 ...96
• [그림 3-89] 연소로 버너측 ...96
• [그림 3-90] 연소로 중간 ...96
• [그림 3-91] 연소로 후단 ...96
• [그림 3-92] 전면 좌측 ...97
• [그림 3-93] 전면좌측 ...97
• [그림 3-94] 보일러 입 구 ...97
• [그림 3-95] 전면 우측 ...97
• [그림 3-96] 비산재 SEM 사진 (3.0K, 2.5K) ...99
• [그림 3-97] 바닥재 SEM 사진 (2.5K, 3.0K) ...99
• [그림 3-98] 2,3,7,8-치환이성체 실측농도(1) ...101
• [그림 3-99] 2,3,7,8-치환이성체 TEQ 농도분포(2) ...101
• [그림 3-100] 2,3,7,8-치환이성체 실측농도 분포(2) ...109
• [그림 3-101] 2,3,7,8-치환이성체 TEQ 농도분포(2) ...109
• [그림 3-102] 다이옥신 시료 채취장치 ...110
• [그림 3-103] 등속흡인 장치 ...110
• [그림 3-104] 염소시료 채취장치 사진(1) ...110
• [그림 3-105] 연소시료 채취장치 사진(2) ...110
• [그림 3-106] 분체연료 공급량(1차실험) ...112
• [그림 3-107] 1차, 2차 버너공기 온도(1차실험) ...112
• [그림 3-108] 1차, 2차 공기 유량(1차실험) ...113
• [그림 3-109] 과잉공기비(1차실험) ...113
• [그림 3-110] 스팀 발생량(1차실험) ...114
• [그림 3-111] 스팀 온도와 압력(1차실험) ...114
• [그림 3-112] 산소, 이산화탄소 농도(1차실험) ...115
• [그림 3-113] 산소12%에서 CO, NO, $SO_2$농도(l차실험) ...115
• [그림 3-114] CO, NO, $SO_2$, THC농도(1차실험) ...116
• [그림 3-115] 온도분포(1차실험) ...116
• [그림 3-116] 분체연료 공급량(2차실험) ...117
• [그림 3-117] 분체연료 공급량(2차실험) ...117
• [그림 3-118] 1차, 2차 버너공기 유량(2차실험) ...118
• [그림 3-119] 과잉공기비(2차실험) ...118
• [그림 3-120] 스팀 발생량(2차실험) ...119
• [그림 3-121] 스팀 온도와 압력(2차실험) ...119
• [그림 3-122] 산소, 이산화탄소 농도(2차실험) ...120
• [그림 3-123] 산소12%에서 CO. NO, $SO_2$농도(l차실험) ...120
• [그림 3-124] CO, NO, $SO_2$, THC농도(2차실험) ...121
• [그림 3-125] 온도분포(2차실험) ...121
• [그림 3-126] 분체연료 공급량(3차실험) ...122
• [그림 3-127] 1차, 2차 버너 공기온도(3차실험) ...123
• [그림 3-128] 1차, 2차 버너 공기유량(3차실험) ...123
• [그림 3-129] 과잉공기비(3차실험) ...124
• [그림 3-130] 스팀발생량(3차공기) ...124
• [그림 3-131] 스팀 온도와 압력(3차실험) ...125
• [그림 3-132] 산소, 이산화탄소 농도(3차실험) ...125
• [그림 3-133] 산소12%에서 CO, NO, $SO_2$농도(3차실험) ...126
• [그림 3-134] CO, NO, $SO_2$, THC농도(3차실험) ...126
• [그림 3-135] 로내압 (3차실험) ...127
• [그림 3-136] 온도분포(3차실험) ...127
• [그림 3-137] 분체연료 공급량(4차실험) ...128
• [그림 3-138] 1차, 2차 버너 공기 온도(4차실험) ...128
• [그림 3-139] 1차, 2차 버너공기유량(4차실험) ...129
• [그림 3-140] 과잉공기비(4차실험) ...129
• [그림 3-141] 스팀 발생량(4차실험) ...130
• [그림 3-142] 스팀 온도와 압력(4차실험) ...130
• [그림 3-143] 산소, 이산화탄소 농도(4차실험) ...131
• [그림 3-144] 산소 12%에서 CO, NO, $SO_2$농도(4차실험) ...131
• [그림 3-145] CO, NO, $SO_2$, THC농도(4차실험) ...132
• [그림 3-146] 로내압 (4차실험) ...132
• [그림 3-147] 온도분포(4차실험) ...133
• [그림 3-148] 분체연료 공급량(5차실험) ...134
• [그림 3-149] 1차, 2차 버너 공기온도(5차실험) ...134
• [그림 3-150] 1차, 2차 버너 공기유량(5차실험) ...135
• [그림 3-151] 과잉공기비(5차실험) ...135
• [그림 3-152] 스팀 발생량(5차실험) ...136
• [그림 3-153] 스팀 온도와 압력(5차실험) ...136
• [그림 3-154] 산소, 이산화탄소 농도(5차실험) ...137
• [그림 3-155] 산소12% 교정시 CO, NO, $SO_2$농도(5차실험) ...137
• [그림 3-156] CO, NO, $SO_2$, THC농도(5차실험) ...138
• [그림 3-157] 로내압(5차실험) ...138
• [그림 3-158] 온도분포(5차실험) ...139
• 표 목차
• [표 2-1] 관련법령 및 운용체제 ...38
• [표 2-2] 품질기준 ...42
• [표 3-1] 분체연료의 원소분석 ...56
• [표 3-2] 분체연료의 공업분석 ...56
• [표 3-4] 분석결과통보서 ...57
• [표 3-5] 분석결과통보서 ...58
• [표 3-6] 분석결과통보서 ...59
• [표 3-7] 분석결과통보서 ...60
• [표 3-3] 분체연료의 물리.화학적 특성 ...61
• [표 3-8] 회재 주요 구성성분(wt.%) ...61
• [표 3-9] 소형연소장치 운전시 온도분포 ...71
• [표 3-10] 대기 분석 결과 ...72
• [표 3-11] 회재 성분 분석 ...74
• [표 3-12] 공기의 유량 및 온도 ...76
• [표 3-13] 분체연료 크기 분포 ...76
• [표 3-14] 전체적인 heat/mass balance 수립 ...85
• [표 3-15] 로내온도에 따른 연소배가스 조성 ...94
• [표 3-16] 국내 RDF 관련 대기오염물질의 배출허용 기준[가스상 물질] ...95
• [표 3-17] 국내 RDF 관련 대기오염물질의 배출허응 기준[입자상 물질] ...95
• [표 3-18] 회재분석(공업, 화학분석) ...97
• [표 3-19] 회재분석(공업, 원소분석) ...98
• [표 3-20] EDAX 분석에 의한 회재 조성 ...99
• [표 3-21] 2,3,7,8-치환이성체 농도(1) ...100
• [표 3-22] 다이옥신 분석시 연소설비 오염물질 배출농도 분석결과(1) ...102
• [표 3-23] 다이옥신 분석결과(1) ...102
• [표 3-28] 다이옥신 분석시 연소설비 오염물질 배출농도 분석결과(2) ...102
• [표 3-24] 2,3,7,8-치환이성체 농도(2) ...103
• [표 3-29] 다이옥신 분석결과(2) ...109
• [표 3-30] 대기오염물질 분석 ...111
• [표 3-31] 회재 공업분석 , 원소분석 ...140
• [표 3-32] 회재분석 ...140
• [표 3-33] 분체연료 입도분포 ...140