DOI QR코드

DOI QR Code

A study on the fuel of sewage sludge by torrefaction process

반탄화를 이용한 하수슬러지 연료화에 관한 연구

  • Lee, Yoonkyung (Graduate School of energy and Environment, Seoul National University of Technology & Science) ;
  • Kim, Jae-Hyeong (Graduate School of energy and Environment, Seoul National University of Technology & Science) ;
  • Gang, Seol-Song (Graduate School of energy and Environment, Seoul National University of Technology & Science) ;
  • Kim, Gyeong-A (Graduate School of energy and Environment, Seoul National University of Technology & Science) ;
  • Pak, Daewon (Graduate School of energy and Environment, Seoul National University of Technology & Science)
  • 이윤경 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원 에너지환경공학과) ;
  • 김재형 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원 에너지환경공학과) ;
  • 강설송 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원 에너지환경공학과) ;
  • 김경아 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원 에너지환경공학과) ;
  • 박대원 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원 에너지환경공학과)
  • Received : 2013.10.05
  • Accepted : 2013.12.10
  • Published : 2013.12.31

Abstract

In this work, torrefaction of the sewage sludge was investigated the characteristics of torrefied products and the value of as energy resource to improve energy density and to maintain consistent quality of SRF. Torrefaction was performed two important torrefaction operational parameter, temperature($150-230^{\circ}C$) and reaction time(10-60min). As raising the torrefaction temperature at long reaction times, the moisture content of torrefied products was decreased, while the heating value was increased. Moreover, increasing of the torrefaction temperature led to a increase of the content of the carbon up to 60% compare to the initial the sample, and a decrease of the content hydrogen and oxygen. Especially, Average heating value was 4,818 kcal/kg regardless of the reaction time when torrefaction was performed over $210^{\circ}C$. In addition, the fuel ration and coal band were improved after torrefaction because the O/C and the H/C ratio were decreased.

본 연구에서는 하수슬러지를 이용하여 높은 에너지 밀도와 균일한 품질의 고형연료 생산을 위해 반탄화 기술을 적용하여 반탄화 생성물의 특성과 에너지원으로서의 가치를 확인하였다. 운전인자로 반응온 도($150-230^{\circ}C$)와 반응시간(10-60분)을 달리한 결과, 반응온도가 높고, 반응시간이 길어질수록 반탄화 생성물의 수분함량은 감소하고, 발열량은 증가하였다. 또한 반응온도 조건의 상승과 함께 탄소의 함량 이 초기 시료(하수슬러지 탈수케이크) 대비 최대 60%까지 증가하였고, 산소와 수소의 함량은 감소하는 경향을 나타내었다. 특히 반응온도 $210^{\circ}C$ 이상에서는 반응시간에 관계없이 평균 발열량 약 4,818 kcal/kg를 나타내었으며, 연료비, 석탄밴드 분석 결과 H/C와 O/C의 원자수비가 낮아져 반탄화를 통해 저등급 석탄에 가까운 연료등급으로 개선되었음을 확인 할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 남원준 외 : 발전용 석탄과 하수슬러지 고형연 료탄의 혼소시료 특성 연구, 한국폐기물학회, 춘계학술연구회 발표논문집, 304-307, (2010).
  2. 정성배 : 하수슬러지의 탄화에 관한 실험적 연구, 박사학위논문, 원광대학교, 2-3, (2011).
  3. 김기석 외 : 반탄화 우드칩의 열분해 특성 및 발열량에 관한 연구, 한국화학공학회, 추계학술연구회 발표 논문집, vol. 23, (2012).
  4. 박영수 외 : EFB(Empty Fruit Bunch) 반탄화 시 생성된 Char의 수율 및 특성에 대한 운전변수의 영향, 한국폐기물학회, 추계학술연구회 발표 논문집, vol 29, (2012)
  5. 박상우 외 : 기계적으로 선별한 가연성폐기물의 탄화 ; 생성물의 연료특성 조사, 한국폐기물학회, 춘계학술연구회 발표 논문집, vol 30, (2013)
  6. 배재근 외 : 유기성폐기물의 자원화 기술의 현황과 전망, 대한위생학회, 3-20, (2001)
  7. Fenfen Zhu 외 : The study of sewage sludge Thermo-Drying Efficiency, ICWNT7, vol 16, (2012)
  8. M.J.C. van der Stelt 외 : Biomass upgrading by torrefaction for the production of biofuel: A review, The Netherlands, (2011)
  9. J.J Chew, V. Doshi 외 : Recent advances in biomass pretreatment - Torrefaction fundamentals and technology, Malaysia , (2010)
  10. 이재원 외 : 고에너지밀도 펠릿제조를 위한 목 재칩 반탄화 특성, 한국화학공학회, 춘계학술연구회 발표 논문집, vol 50, (2012)
  11. 박상우 외 : 탄화에 의한 하수슬러지의 연료개 질 특성, 한국폐기물자원순환학회, vol 27, 674-680, (2010)
  12. 이명석 외 : Oil Palm Frond의 반탄화를 통한 연료화 연구, 한국화학공학회, 465-469, (2013)
  13. 서명원 외: 바이오매스 가스화 정제 기술 소개 및 현황, KIC, vol 15, (2012)
  14. 이동영 외 : 국산 붉가시나무 탄화물 분석, 한국 목재공학 학술 발표 논문집, 213-214, (2012)
  15. 이재근 : 석탄 화력발전소에서 발생되는 석탄회 의 수분함유량 및 온도에 따른 비저항성 특성 연구, 대한기계학회논문집, 526-532, (2000)
  16. 최우진 외 : 석탄의 고품위화를 위한 선별성 향 상에 관한 연구, 한국지구시스템공학회지, 293-299, (1993)