In this study, the combustion characteristics were investigated based on the biodrying solid recovered fuel (SRF) in a 5 Ton/day scale combustion boiler. The composition of the combustion gas containing the biodrying SRF was analyzed, the particulate matter, and its HCl content was determined with the air pollutant process test method. Mass balance, carbon balance, and combustion efficiency were calculated according to the equivalence ratio (ER) method; the energy recovery efficiency of the combustion boiler was also analyzed. The overall combustion efficiency of the biodrying SRF was 97.3 % and the energy recovery efficiency was 80.2%.

인류의 문명이 점점 고화됨에 따라 부수적으로 폐기물 또한 증가하고 있는 실정이다. 최근 이러한 폐기물의 발생억제(reduce), 재사용(reuse), 재활용(recycle), 에너지자원화(recovery)에 국내를 비롯한 전 세계적인 노력이 활성화 되고 있다. 폐기물 에너지화(Waste to Energy, WTE) 기술이란 폐기물을 에너지 공급에 사용할 수 있는 다양한 연료로 전환시키는 기술이다. 도시에서 발생되는 고형폐기물(Municipal Solid Waste, MSW)을 활용한 발전보일러는 폐기물의 매립을 최소화하고, 환경 오염물질 배출을 감소시킬 뿐만 아니라, 전기나 증기와 같은 열에너지를 얻을 수 있어 각광 받고 있다. 하지만 MSW는 일반적으로 종이류, 플라스틱류, 고무류, 섬유, 가죽, 나무, 음식물 및 금속류 등 다양한 재료로 구성되어 있으며, 지역에 따라 구성요소 또한 차이가 난다. 이러한 다양 구성요소로 이루어진 MSW는 염소(Cl)등의 여러 가지 부식성 물질과 카드뮴(Cd), 납(Pb), 아연(Zn), 비소(As)등의 물질을 함유하고 있다. 이들 물질들은 연소 중에 서로 반응하여 염화물을 형성하여 탄소강 또는 Cr-Mo의 저합금강으로 제작된 페라이트계 보일러 튜브의 심각한 부식을 야기시킨다. SRF(Soiled Refuse Fuel) 연소 보일러의 열교환 장치(Water Wall Panel, Super Heater Tube, Economizer)를 염화물과 같은 부식성 물질로부터 보호할 필요가 있다. SRF 연소 보일러의 열교환 장치 표면을 각종 부식성 물질로부터 보호하기 위한 표면개질 방법에는 내열합금 오버레이 용접, 열융사 코팅, SiC-Epoxy 코팅, Castable 도포 등의 방법이 주로 사용된다. 본 연구에서는 SRF 연소 보일러 열교환 장치에 적용되는 내열합금 오버레이 용접을 중심으로 나머지 표면개질 방법과 비교하였다.

현재 국내 도시 생활쓰레기 및 산업쓰레기의 처리 시, 매립지 부족과 침출수 등으로 인한 2차 오염문제로 매립처리 방법은 우리나라에서는 적절치 않다. 하지만 쓰레기의 소각처리의 경우, 소각으로 인한 열작감량이 매우 크고 폐에너지 회수의 장점도 있기에 국내 쓰레기의 처리는 소각에 많이 의존하고 있다. 또한 국내 대체에너지의 목표치가 높아지는 상황에서 폐기물의 대체 에너지가 큰 역할을 해 주어야 한다. 폐기물 고형연료를 연소하는 과정 중에는 여러 문제점이 있는데, 설비의 고온 부식의 영향 및 연소로 내 국부적인 가열로 인한 설비의 파손, 연소로 내 불규칙적 유동현상으로 인한 연소 장애 등이 있다. 따라서 앞에서 말한 문제점들을 보안하며 보일러의 안정적인 운전 및 열효율 향상을 위해서는 기본적으로 연소로 내 유동현상을 정확히 예측할 수 있어야 한다. 이를 위해 우리는 상용화 되고 있는 50ton/day 이상 Stoker 보일러 현장 운전조건을 대입, Ansys CFD Fluent.18을 사용하여 시뮬레이션을 진행하였다. 연소로 내 열의 유동해석, 배출가스의 흐름 등을 예측하여 연소장애의 원인을 찾아보고 이에 맞는 대안을 찾기 위한 연구를 하였다.

By the end of 2012, the recycled proportion of domestic waste tires was 287,330 ton (93.9%) of the amount of waste tires discharged (305,877 ton). The waste tires have been reused for heat supply, material recycling and other purposes; the proportions are 50.1%, 20.7% and 23.1%, respectively. In the case of heat supply, waste tires are supplied to cement kiln (104,105 ton, 68%), RDF manufacture facilities (47,530 ton, 31%) and incinerators (1,923 ton, 1%). Recently, there has been an increase in the use of waste tires at power generation facilities as an auxiliary fuel. Thus, physico-chemical analysis, such as proximate analysis, elemental analysis and calorific value analysis have been carried out to evaluate potential of waste tires as an auxiliary fuel in Korea. The LHV (Lower Heating Value) of waste tires is approximately 20% higher than that of coal, at an average of 8,489 kcal/kg (7,684 ~ 10,040 kcal/kg). Meanwhile, the sulfur content is approximately 1.5wt. %, and balance of plant (e.g. pipe line, boiler tube, etc.) may be corroded by the sulfur. However, this can be prevented by construction and supplementation with refractories. In this study, TDF (Tire Derived Fuel) produced from waste tires was co-combusted with coal, and applied to the CFB (Circulating Fluidized Bed) boiler, a commercial plant of 100 tons/day in Korea. It was combined with coal, ranging from 0 to 20wt. %. In order to determine the effect on human health and the environment, gas emission such as dioxin, NOx, SOx and so on, were continuously analyzed and monitored as well as the oxygen and carbon monoxide levels to check operational issues.

The advantage of CFBC(Circulating fluidized bed combustor) is that it can apply to various fuel sources including the lower rank fuel and remove SOx by means of direct supply of limestone to the combustor without additional desulfation facility. In this paper, we denote characteristics of fly and bed ash to reuse finer limestone usually abandoned(used spec[Coarse LS] 0.1mm under 25%, new spec[Fine LS] 0.1mm under 50%). According to the results, the chemical composition of fly ash was as follows; SiO2 40.8%, Al2O3 31.9%, CaO 10.7%, K2O 4.46% in the case of coarse limestone and SiO2 41.1%, Al2O3 31.3%, CaO 10.9%, K2O 4.66% in the case of fine limestone. The chemical composition of bed ash was as follows; SiO2 54.2%, Al2O3 33.1%, CaO 1.56%, K20 4.34% in the case of coarse limestone and SiO2 53.8%, Al2O3 32.6%, CaO 2.21%, K2O 4.45% in the case of fine limestone. It showed that there was no significant change in chemical composition. And it is conformed that there was no significant change in particle size and shapes.