하수슬러지를 이용한 반탄화 방법별 고형연료화 가능성 연구 :A study on the possibility of solid fuel by torrefaction methods using sewage sludge

이용호

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이용호 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수: 박대원

발행연도: 2017

저작권: 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수1

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2019

반탄화 기술을 이용한 가축분뇨의 고형연료화 가능성 연구

이용호 , 어용 에르덴 , 박대원 한국유화학회지 2019.01 학술저널

2018

반탄화 방법을 이용한 가축분뇨 고형연료화 가능성 연구

이용호 , 어용에르덴 , 쑨밍하오 외 2명 대한환경공학회 학술발표논문집 2018.11 학술대회자료

2017

하수슬러지를 이용한 반탄화 방법별 고형연료화 가능성 연구

이용호 에너지환경공학과 2017.01 학위논문

2016

반탄화 방법을 통한 하수슬러지와 음식물류폐기물 연료화 가능성 연구

이용호 , 김현숙 , 이경조 외 1명 대한환경공학회 학술발표논문집 2016.11 학술대회자료

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본 연구에서는 하수슬러지를 이용하여 반탄화 방법을 통해 고형연료화 가능성을 연구하였다.
본 연구는 하수슬러지 중 최초 짐전지에서 발생되는 생슬러지를 사용하여 실험을 진행하였다.
반탄화 방법은 건조방법, 유중방법, 건조 후 유중 방법 3가지 방법을 통해 실험을 진행하였다. 건조반탄화와 유중반탄화 실험 시 반응온도는 200℃, 215℃, 230℃로 차이를 두어 실험을 진행하였으며, 반응 시간은 15분, 30분, 45분으로 15분의 차이를 두어 실험을 진행하였다.
건조반탄화 후 유중반탄화 방법으로 실험을 진행할 시 반응온도를 200℃로 고정하였으며, 건조반탄화 15분 후 유중반탄화 15분, 건조반탄화 15분, 유중반탄화 30분을 진행하여 생성물을 제작하였으며, 건조반탄화 30분 후 유중반탄화 15분을 진행하여 총 반응시간이 45분을 초과하지 않게 생성물을 제작하였다.
건조반탄화 방법으로 생성된 생성물은 반응온도 230℃, 반응시간 30분 후부터 고형연료기준인 3,500kcal/kg에 준하는 반응물을 얻을 수 있었으며, 생성물의 함수율 역시 반응온도 230℃, 반응시간 30분 이상부터 10% 이하로 내려가는 것을 관찰하였다.
유중반탄화 방법으로 생성된 반응물의 경우 반응온도와 반응시간에 상관없이 생성물 모두 고형연료기준에 부합하였으며, 함수율 역시 10% 이하의 생성물을 얻을 수 있었다.
건조방법과 유중방법의 반탄화를 혼합하여 사용할 시 하수슬러지의 함수율을 보다 높게 제거할 수 있었으며, 발열량 역시 건조반탄화에 비해 높은 효율을 나타내는 것을 관찰할 수 있었다. 따라서 반탄화 방법을 통해 하수슬러지의 고형연료화 시 유중반탄화 방법이 함수율 제거와 발열량 측면에서 더 높은 효율을 나타내는 것을 알 수 있었다.

In this study, I researched on feasibility of solid fuel process by torrefaction methods by using sewage sludge.
In this study, the experiment was performed by using raw sludge generated from the first sedimentation area among sewage sludge.
For torrefaction method, the experiment was performed through 3 methods, which are drying method, fry method, fry after drying method. When conducting drying torrefaction and fry torrefaction experiment, the reaction temperature was 200℃, 215℃ and 230℃ and reaction time was 15 minutes, 30 minutes and 45 minutes.
When conducting experiment by fry torrefaction after drying torrefaction, the reaction temperature was fixed as 200℃, I produced products by progressing 15 minutes of fry torrefaction after 15 minutes of drying torrefaction, 15 minutes of drying torrefaction and 30 minutes of fry torrefaction, and I produced products not exceeding 45 minutes of total reaction time by progressing 15 minutes of fry torrefaction after 30 minutes of drying torrefaction.
For the products generated by drying torrefaction method, I could get the reaction products conform to solid fuel standard 3,500kcal/kg at the condition of reaction temperature 230℃ and after reaction time of 30 minutes. And I observed the moisture content of the product decreased to below 10% at the condition of reaction temperature 230℃ and after reaction time of 30 minutes of reaction time.
In case of reaction product generated by fry torrefaction method, it fulfilled solid fuel standard regardless of reaction temperature and reaction time and below 10% of moisture content.
When combining drying method and fry method torrefaction, I could remove moisture content of sewage sludge higher and I could observe the caloric value showed higher efficiency than drying torrefaction. Therefore, it was observed that fry torrefaction method for solid fuel production of sewage sludge through torrefaction method shows higher efficiency in terms of removing moisture content and caloric value.

#반탄화 #하수슬러지 #고형연료화 #저온열분해

I.서 론 1
II. 이론적 고찰 3
1. 하수슬러지 3
1) 하수슬러지의 발생 3
2) 하수슬러지의 종류 및 특성 4
3) 국가별 하수슬러지 발생 및 처리현황 5
(1) 유럽 5
(2) 미국 6
(3) 일본 6
2. 하수슬러지 처리기술 8
1) 건조기술 8
(1) 유동상 건조기 9
(2) 디스크 건조기 9
(3) 패들 건조기 9
(4) 박막 건조기 10
(5) 드럼 건조기 10
2) 소각시설 10
(1) 스토카식 소각로 10
(2) 유동상식 소각로 11
(3) 로타리 킬른식 소각로 12
(4) 다단로상식 소각로 12
3) 탄화기술 13
(1) 직접가열 회전로상식 탄화설비 14
(2) 간접가열 회전로상식 탄화설비 14
(3) 간접가열 스크류식 탄화설비 14
4) 고형연료화 기술 16
3. 반탄화 17
1) 반탄화 관련 기술 17
(1) 회전 드럼 17
(2) 나사식 반응로 18
(3) 다단로 18
(4) 토베드 반응로 19
(5) CMB 반응로 19
(6) 벨트 건조기 20
(7) 마이크로파 반응로 20
III. 실험 장치 및 실험 방법 21
1. 실험 재료 21
1) 하수슬러지 21
2) 열매체유 21
2. 실험 장치 22
3. 실험 방법 24
1) 실험 방법 24
2) 분석 방법 24
(1) 삼성분 분석 24
(2) 원소 분석 24
(3) 발열량 분석 25
(4) 석탄밴드 분석 26
IV. 실험 결과 및 고찰 27
1. 건조반탄화 생성물 분석 27
1) 건조반탄화 생성물 수분 분석 및 삼성분 분석 28
2) 건조반탄화 생성물 발열량 분석 30
3) 건조반탄화 생성물 석탄밴드 분석 31
2. 유중반탄화 생성물 분석 34
1) 유중반탄화 생성물 수분 분석 및 삼성분 분석 35
2) 유중반탄화 생성물 발열량 분석 37
3) 유중반탄화 생성물 석탄밴드 분석 38
3. 건조반탄화 후 유중반탄화 생성물 분석 41
1) 건조반탄화 후 유중반탄화 생성물 수분 분석 42
2) 건조반탄화 후 유중반탄화 생성물 발열량 분석 45
3) 건조반탄화 후 유중반탄화 생성물 석탄밴드 분석 46
V. 결 론 48
참고문헌 50
영문초록(Abstract) 52

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