[국가R&D연구보고서]열분해/가스화 타르제거 및 고수율 가스 생산 외부가진 플라즈마 개질기 개발 Development of an Externally Oscillated Plasma Reformer for Pyrollysis Gasification Tar Removal and High Yield Gas Production원문보기
▶ 최종성과 ; 열분해/가스화 생성가스 타르제거 및 고발열량 가스전환 생산을 위한 외부가진 Gliding Arc 플라즈마 개질 기술 및 장치 개발 ▶ 세부 연구성과 ▻ 열분해 가스 타르제거 및 고급가스 생산용 외부가진 플라즈마 개질기 설계기술 확보 및 제작 ▻ 최대 타르 제거율 및 최적 열분해 가스 생성 조건 파악 및 기술 개발 ▻ 잔류타르 제거용 흡착제 흡착기전(adsorption mechanism) 규명 및 방안제시 ▻ 타르 샘플링 및 정성/정량 분석 기술 확보 ° 외부가진 Gliding A
▶ 최종성과 ; 열분해/가스화 생성가스 타르제거 및 고발열량 가스전환 생산을 위한 외부가진 Gliding Arc 플라즈마 개질 기술 및 장치 개발 ▶ 세부 연구성과 ▻ 열분해 가스 타르제거 및 고급가스 생산용 외부가진 플라즈마 개질기 설계기술 확보 및 제작 ▻ 최대 타르 제거율 및 최적 열분해 가스 생성 조건 파악 및 기술 개발 ▻ 잔류타르 제거용 흡착제 흡착기전(adsorption mechanism) 규명 및 방안제시 ▻ 타르 샘플링 및 정성/정량 분석 기술 확보 ° 외부가진 Gliding Arc 플라즈마 설계는 플라즈마의 안정적인 유지를 위한 방전 전류, 전압, 전기장 세기, 방전 전극 간격 및 길이, 주입노즐 직경 등을 계산에 의해 도출하였으며, 반응기 조립 시 접합부의 기밀 및 절연에 대한 부분을 고려하여 최적의 Gliding Arc 플라즈마 개질기 설계 및 제작함 ° Gliding Arc 플라즈마 개질기의 조건을 파악하기 위해 운전 조건인 수증기 주입량, 전체가스량, 주입 타르 농도, 전력 변화와 형상 조건인 전극 형태, 전극 간격, 전극 길이, 가스노즐 직경 변화의 변수별 실험을 통하여 최적 운전 조건을 확립함 ▻ Gliding Arc 플라즈마의 최적 운전 및 형상 조건 <운전 조건> 수증기 주입량: 0.5~8.0 L/min, 전체가스량: 12~18.4 L/min,주입 전력: 0.91~1.0 kWh/m3, 주입 농도: 0.13~56.1 g/Nm3 <형상 조건> 아크 형태 전극 길이: 120 mm, 전극 간격: 3 mm, 가스 노즐 직경: 1.5~3 mm <모사 타르 분해 효율> 벤젠: 95%, 나프탈렌: 79%, 안트라센: 96.1%, 피렌: 88.3% <에너지 효율> 벤젠: 120g/kWh, 나프탈렌: 68 g/kWh, 안트라센: 0.22 g/kWh, 피렌: 0.13 g/kWh ° 외부 가진 Gliding Arc 플라즈마 개질기 조건을 파악하기 위해 운전 조건인 가진 주파수 및 전압, 수증기 주입량, 전체가스량, 주입 타르 농도, 전력 변화의 변수별 실험을 통해 최적 운전 조건을 확립함 ▻ 외부가진 Gliding Arc 플라즈마의 최적 운전 및 형상 조건 <운전 조건> 가진주파수: 267 Hz, 가진전압: 3 Vpp 수증기 주입량: 0.66 L/min, 전체 가스량: 16.4 L/min, 주입 전력: 0.17 kWh/m3, 주입 농도: 0.12% <형상 조건> 아크 형태 전극 길이: 120 mm, 전극 간격: 3 mm, 가스 노즐 직경: 3 mm <모사 타르 분해 효율> 벤젠: 95%, <에너지 효율> 벤젠: 120g/kWh ° 연속식 열분해로 반응기를 설계/제작 한 후, Gliding Arc 플라즈마 및 흡착 실험을 통하여 최적 제거 효율 조건을 확립함 ▻ 최적의 운전 조건 <운전조건> 수증기 주입량: 0.3 L/min, 주입 전력: 0.91 kWh/m3, 전체가스량: 12.05 L/min <플라즈마 타르 분해 효율> 1 Ring: 91.8%, 2 Ring: 77.9%, 3 Ring: 68.9%, 4 Ring: 76% <흡착 제거 효율> 68.4% ° 타르의 샘플링은 건식법 및 습식법을 이용하여 샘플링 방법을 정리하였으며 정성/정량 분석위한 검량선작성 체계를 확립함 <샘플링 조건> 습식법 샘플링 온도: 5℃, –20℃이하, 샘플링 시간: 30min, 샘플링 유량: 1L/min 건식법 샘플링 온도: 상온, 샘플링 시간: 3min, 샘플링 유량: 0.3L/min <절대 검량선 정확도> 벤젠: 99.04%, 나프탈렌: 99.53%, 안트라센: 99.54%, 피렌: 98.99% ▶ 개발된 외부가진 Gliding Arc 플라즈마 개질기는 산업현장에 적용 가능한 타당성을 입증함 ° 외부가진 Gliding Arc 플라즈마 개질기는 폐기물 자원화 공정에서 발생되는 타르를 분해하여 후속공정에 적용 가능하며, 탄화수소 계열을 수소 가스로 전환하여 높은 발열량의 생성가스를 얻을 수 있음
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