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SRF를 이용한 열병합 연소시스템 개발을 위한 수치해석적 연구
상병찬(Byung-Chan Sang),엄태인(Taein Ohm) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.1
최근 국내에서 생활폐기물 소각로 신·증설에 대한 관심이 고조되면서 주민들의 민원과 우려가 급증하는 실정이다. 본 연구에서는 생활폐기물과 가연성 산업폐기물을 이용하여 생산할 수 있는 고품질 폐기물고형 연료제품 (solid refuse fuel; SRF)를 활용하여 화석연료를 대체할 수 있는 연소로 및 열회수 시스템 구축에 관하여 전산유체역학(CFD) 프로그램을 이용하였다. SRF는 폐기물 재활용 업체에서 생산한 것으로 저위발열량은 약 4,500kcal/kg 이다. 소형 연소로에서 SRF 연소용량은 0.5 톤/시간, 연소로 형태는 화격 자식이고 연소로와 열회수설비는 일체화된 것이다. 열병합발전에 적합한 SRF 최적 연소조건을 구하기 위하여 과잉공기비는 1.87, 1.77, 1.67 3 종류이다. CFD 프로그램을 이용하여 우선적으로 SRF 전용 연소로의 반웅장과 열유동 해석을 수행하여 연소로 출구 값을 계산한 후 이들 값을 후단 열교환설비 계산에 입구 조건으로 활용하였다. SRF 연소로 해석 결과 연소 보일러의 운전 조건에서는 과잉공기비가 클수록 불완전 연소물인 SRF 의 농도가 낮았고, 공해물질인 CO 와 SO₂ 농도는 적게 생성되었다. 후단 열교환기에서는 연소로 출구에서 평균 가스온도는 과잉공기비에 따라 약 lOK 차이가 있지만 열교환기 출구에서는 온도는 lK 정도로 줄어들었다. 열교환설비에서 회수한 스팀의 온도는 약 400°C 이고 압력은 40bar 이다. 이 스팀을 이용하여 전력을 생산할 경우 발전효율이 약 20~23%로 예측된다. 따라서 발생량이 꾸준히 증가하고 있는 가연성 폐기물의 활용도를 높이고 탄소중립에 기여할 수 있는 방안으로 화석연료 사용량을 획기적으로 줄여서 온실가스 발생을 저감하면서 전력생산과 폐열활용이 가능한 SRF 전용 복합발전 시스템 개발이 중요한 과제이다.
채종성(JongSeong Chae),양승재(SeungJae Yang),김석완(SeokWan Kim),이재희(JaeHee Lee),엄태인(TaeIn Ohm) 한국신재생에너지학회 2020 신재생에너지 Vol.16 No.2
The amount of food waste and its water content depends on both the season and region. In particular, the water content typically varies between 73.8 wt.% and 83.3 wt.%, depending on the proportion of vegetables. Current food waste drying technologies are capable of reducing the water content to less than 10 wt.%, while increasing the heating value. Ongoing studies aim to utilize dried food waste as fuel. Food waste can be used to produce solid refuse fuel (SRF) by mixing it with various solid fuels or other types of waste. The analysis of specimens is very important when considering the direct combustion of food waste or its co-firing with solid fuels. In this study, the weight reduction of specimens after burning them in a small combustor, and compared with the results of thermogravimetric analysis (TGA). The concentration of various chemicals was also measured to define the characteristics of waste generation. Performed proximate analysis, elemental analysis, TGA, combustion experiment, the heating value, and derivative thermogravimetry (DTG).