Lab-scale 유동층 연소반응기에서의 질소저감기술 적용에 따른 질소산화물 및 미연탄소 배출특성 = Characteristics of UBC and NOx Emission by the Application of deNOx Method in the Lab-scale FBC System

국문 초록 (Abstract)

최근 고도화된 산업화로 인해 온실가스 배출량이 증가함에 따라 질소산화물 관리에 대한 관심이 집중되고 있다. 따라서 발전소 및 폐기물 소각시설의 배출허용기준 강화, 대기관리권역법 및 대기오염물질 배출총량제 시행 등 질소산화물 저감을 위한 많은 정책이 추진되고 있다. 하지만 질소산화물은 고온의 연소 과정에서 불가피하게 발생되고 매우 안정한 화학물질이기 때문에 배출 억제가 용이하지 않다. 대기환경연보에 따르면 제조업연소 또는 비산업연소와 같은 연소공정에서 배출되는 질소산화물 비율이 전체발생량의 약 32% 정도로 나타나 있다. 이 연소공정 중에는 대규모 NOx 발생 시설인 에너지산업 연소시설이 41%를 차지하고 있으며 중·소형 보일러가 많이 포함되어 있는 제조업 및 비산업 연소시설이 약 53%이고, 폐기물처리시설이 6%의 비율을 차지하는 것으로 보고되고 있다. 저감기술은 질소산화물의 발생 메커니즘에 따라 선택적으로 적용할 수 있다. 먼저 Fuel NOx의 경우에는 연료에 포함된 질소성분이 원인이므로 질소함유량이 낮은 연료를 채택하거나 전처리를 통해 연료 중의 질소성분을 제거하는 방법이 있다. 다음으로는 연소 과정의 온도 및 산소농도를 제어함으로써 발생량을 억제하는 방법이 있는데, 연소조건과 방법(재연소, 다단연소)의 최적화가 대표인 방법이다. 마지막으로, 발생된 질소산화물을 최종 처리하는 후처리 기술로써 (비)촉매 기술이 있으며, 가장 제거효율이 높고 널리 적용되고 있다.
본 연구는 Air-FBC 조건에서 Over Fire Air(OFA) 연소기술과 배가스 재순환(Flue Gas Recirculation : FGR) 기술을 혼합 적용하여 질소산화물을 저감하고자 수행되었다. OFA(Over Fire Air) 기술은 주로 보일러에 적용하는 단계적 공기주입 연소기술로서 연소영역에 공급되는 공기량을 줄여 고온의 화염 영역에 환원성 분위기를 만들어 NOx 발생을 억제한 후, 연소로 상부에서 필요한 공기를 충분히 공급하여 완전 연소가 이루어지도록 하는 방법이며, FGR은 배가스의 일부를 연소영역으로 재순환시켜 NOx 발생을 저감하는 기술이다. 하지만 이러한 기술은 연소장의 불안정성을 극대화시켜 소각시설에 직접 적용하는데 있어서 「폐기물관리법 시행규칙」의 세부검사항목에 해당하는 강열감량 항목에 부적합할 수 있는 위험성을 가지고 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결함과 동시에 질소산화물 저감을 극대화하고자 하였다.