초록

○ 연구결과
1.Pilotplant를 운전결과 (30L/회 용량,100kg/일 처리규모)
단위 발열량 5,237kcal/kg(HHV),고형연료 회수율 60%
2.통합공정에 대한 물질 및 열수지 확보
1)고형 연료 에너지 생산 효과 :1톤 돈분 (축산분뇨 4.3톤)처리시 658Mcal(HHV),126kg생산
2)메탄 가스 에너지 생산 효과 :1톤 돈분 (축산분뇨 4.3톤)처리시 114Mcal(HHV),13m3 생산
3)열수분해 소비에너지 :1톤 돈분 처리시 300Mcal

Abstract ▼

Ⅳ. Results
1. Characteristics and applicability of pig slurry for thermal hydrolysis
1) Physico-chemical properties of pig slurry samples
Water content : about 80%, combustible solid/total solid : 17%, combustion calory : 4,700 kcal/kg
2) Applicability of pig slurry for thermal hydrolysi

Ⅳ. Results
1. Characteristics and applicability of pig slurry for thermal hydrolysis
1) Physico-chemical properties of pig slurry samples
Water content : about 80%, combustible solid/total solid : 17%, combustion calory : 4,700 kcal/kg
2) Applicability of pig slurry for thermal hydrolysis
Optimum condition : 220℃, 35bar (In the aspect of the settleability of carbonized particle, water content of solid fuel was achieved to 40%)
Unit combustion calory : 5,500 kcal/kg (HHV, higher heating value), Recovery of solid fuel : 62%
2. Development of thermal hydrolysis reactor
1) Viscosity and thermal conductivity in the thermal hydrolysis of pig sludge
Initial reaction viscosity : 200,000 cP
Initial reaction thermal conductivity : 0.2 w/m℃
2) Design factors by numerical interpretation
Cylindrical reactor : height/diameter = 2.5 (most optimum thermal conductivity point)
3. Test of thermal hydrolysis pilot plant
1) Operation result thermal hydrolysis pilot plant (scale : 30L/batch, 100 kg/day)
Unit combustion calory : 5,237 kcal/kg (HHV)
Recovery of solid fuel : 60%
2) Mass and energy balance in the integrated renewable energy production system
Total energy conversion : 88.8%
Energy productivity by solid fuel : 658 Mcal(HHV), 126 kg in the basis of 1 ton-pig sludge(4.3 ton-pig slurry)
Energy productivity by methane gas : 114 Mcal(HHV), 13 m3 in the basis of 1 ton-pig sludge(4.3 ton-pig slurry)
Consumption energy at thermal hydrolysis process : 300 Mcal in the basis of 1 ton-pig sludge(4.3 ton-pig slurry)
4. Operational optimization of unit processes in the integrated renewable energy production system
1) Optimum condition of thermal hydrolysis process considering anaerobic digestibility : 220℃ × 35bar
2) Anaerobic digestibility of the liquid fraction of thermal hydrolysate
Methane production : 15.13 m3/ton-liquid thermal hydrolysate
Methane yield : 86.5% was recovered for theoretical methane potential value(Busswells equation)
(BMP condition : S/I ratio in the basis of added VS contnet = 0.5, 38℃ in mesophilic)
5. Optimization of operational condition of the integrated renewable energy production system
1) Methane production potential of the input mixture that is composed of a liquid fraction of thermal hydrolysate and a filtrate through solid/liquid separation of pig slurry
Liquid thermal hydrolysate : filtrate of pig slurry = 4 : 1 (v/v)(This mixing ratio was calculated from mass balance analysis of total system)
Methane production : 11.92 m3/ton-input mixture
Methane yield : 93.6% for theoretical methane potential value(Busswells equation)
(Reference : BMP result = 86.5%, S/I ratio in the basis of added VS contnet = 0.5, 38℃ in mesophilic)
2) Operational results from the integrated renewable energy production system
Energy productivity by methane gas : 114 Mcal(HHV), 13 m3 in the basis of 1 ton-pig sludge(4.3 ton-pig slurry)
Energy yield : 88.2% was recovered for theoretical methane potential value(Busswells equation)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 10
• CONTENTS ... 17
• 목차 ... 19
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 21
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 21
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 26
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 31
• 제 1 절 국내 기술개발 현황 ... 31
• 제 2 절 국외 기술개발 현황 ... 40
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 49
• 제 1 절 돈분의 열수분해 반응특성 평가 ... 49
• 제 2 절 열수분해반응기의 반응기 특성 연구 ... 87
• 제 3 절 열수분해반응기 pilot plant 설계 및 제작 ... 119
• 제 4 절 pilot plant 열수분해반응기의 적용성 평가 ... 150
• 제 5 절 pilot plant 열수분해반응기의 운전 매뉴얼 ... 168
• 제 6 절 혐기소화기질(열수분해 액체생산물)의 특성 평가 ... 184
• 제 7 절 열수분해 액체생산물의 혐기소화 능력 평가 ... 190
• 제 8 절 열수분해 액체생산물과 축산분뇨 탈수된 액상의 연속반응기 운전 시험 ... 228
• 제 9 절 축산분뇨 에너지생산 통합공정의 물질 & 에너지수지 ... 235
• 제 10절 축산분뇨 에너지생산 통합공정의 경제성 평가 ... 239
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 242
• 제 1 절 연구개발목표의 달성도 ... 242
• 제 2 절 관련분야 기술발전에의 기여도 ... 244
• 제 5 장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 246
• 제 1 절 실용화·산업화 계획 (기술실시) ... 246
• 제 2 절 교육·지도·홍보 등 기술확산 계획 ... 246
• 제 3 절 지식재산권 확보계획 ... 246
• 제 4 절 추가연구 계획 ... 247
• 제 5 절 연구개발 성과 요약 ... 247
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 250
• 제 7 장 참고문헌 ... 283
• 끝페이지 ... 287