Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association (유기물자원화)

Korea Organic Resources Recycling Association (유기성자원학회)
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Characteristics Evaluation of Combustion by Analysis of Fuel Gas Using Refuse-derived Fuel by Mixing Different Ratios with Organic and Combustible Wastes

배연가스 분석에 의한 가연성과 유기성폐기물을 혼합한 고형화연료 연소 특성평가

  • Ha, Sang-An (Dept.of Environmental Engineering, Silla University)
  • 하상안 (신라대학교 환경공학과)
  • Received : 2009.07.22
  • Accepted : 2009.09.27
  • Published : 2009.09.30
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Abstract

The main objective of this study is to investigate the characteristics of combustion by analyzing fuel gases from a combustion equipment with various combustion conditions for refuse-derived fuels (RDFs). CO gas is a parameter for indicating of incomplete combustion during a combustion process. The lowest CO gas was produced when the experiment conditions were m=2 under air-fuel condition and $800^{\circ}C$. $CO_2$ gas is a final product after complete combustions. The highest amount of $CO_2$ gas was produced when the experiment conditions were m=2 under air-fuel condition and $800^{\circ}C$. The highest level of $SO_2$ gas was produced in S.1 sample containing the highest sulfur. The highest level of NOx gas was produced in S.1 sample with the highest nitrogen content and air-fuel condition of m=2 under temperature of $800^{\circ}C$. HCl gas that is generated by reacting with metals catalyst through oxygen catalyst reaction during combustion process is a precursor of dioxin formation. The higher level of HCl gas was produced in the sample with higher chlorine content. The lowest level of HCl gas was produced when the experiment conditions were air-fuel condition of m=2 and $800^{\circ}C$. The lowest level of $NH_3$ gas was generated when the experiment condition was m=2 under air-fuel condition and after 3 minutes. Air-fuel condition is more important to create $NH_3$ gas than operating temperatures. Higher level of $H_2S$ gas was generated in S.1 sample with the higher sulfur content and was created in RDFs that contain higher mixture ratios of sewage sludge and food wastes. A result of combustion, gases and gases levels from the combustion of S.1 and S.2 were very similar to the combustion of a stone coal. As results of this research, when evaluating the feasibility of the RDFs, the RDFs could be used as auxiliary and main fuels.

본 연구는 가연성폐기물, 음식물폐기물 및 하수슬러지를 혼합하여 연료로 제조하여, 연소장치에서 다양한 연소조건에 따라 배출되는 배연가스를 분석하여 연소특성을 조사하였다. CO가스성분은 연소과정에서 불완전연소 부분을 평가하는 가스성분으로서, 연소장치의 실험조건이 온도 $800^{\circ}C$와 공기비 2일 때 가장 낮게 발생하였다. $CO_2$는 시료가 완전 연소되어 최종적으로 발생되는 부산물로서 연소조건이 가장 최적상태인 온도 $800^{\circ}C$와 공기비 2일 때 가장 높은 농도가 발생하였다. $SO_2$ 발생은 시료 중에 황 함유량이 높은 S.1에서 높게 나타났다. NOx는 질소성분이 높은 S.1시료와 온도 $800^{\circ}C$의 조건에서 공기비 m=2의 조건에서 NOx의 발생이 높게 나타났다. HCl가스는 연소과정에서 산소의 촉매 반응을 통해서 분진이나 금속촉매물질과 반응하여 다이옥신류를 발생시키는 전구물질로서 분석결과에서 보면 시료의 Cl함유량이 많은 시료와 동일한 시료에서 온도 $800^{\circ}C$와 공기비 2일 때가 가장 낮은 HCl의 농도가 발생되었다. $NH_3$는 시료의 혼합비율과 온도조건보다는 공기비 2일 때 연소시작 3분 후에 가장 낮게 나타났으며, 연소온도 보다는 공기비가 $NH_3$의 생성에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. $H_2S$ 발생은 시료의 황 함유량이 높은 S.1시료와 하수슬러지나 음식물쓰레기 혼합 비율이 높은 경우 높게 나타났다. 연소실험에서 혼합비율에 따라서 제조된 S.1과 S.2의 시료를 연소한 결과 CxHy농도 무연탄 연소시 발생농도와 비슷하게 나타남으로서, 성형하여 제조된 연료는 보조연료 및 주연료로서 가치가 있는 것으로 평가되었다.

Keywords

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