• 폐기물을 압축하는 열분해 통로와 산소를 이용한 가스화용융
• 산소 저장 또는 제조시설 필요, 산소 과다혼입을 감시하는 안전장치 필요
• 유기물질로 합성가스를 생산하고 불연성 무기물은 슬래그로 재활용, 중금속 은 제련공장원료로 재사용하는 등 환경부하 경감
그림 6.43 Thermoselect 공정도
라. 유동상 가스화 용융
• 모래 내열성 분립체를 유동매체로 충전하고 바닥에 설치된 공기를 가열 분산판을 통해주입 고온가스를 불어 넣어 유동상을 형성시켜 유동매체의 온도를 700~800℃로 유지하면서 유동층에 피소각물을 균일하게 연속적 으로 투입하여 순간적으로 건조․연소
(1) 공정 구성
• EBARA 공정 : 유동상로, 선회용융로를 접목
- 가스화용융시설, 폐열회수시설, 연소가스처리시설 등으로 구분
• 550~630℃로 가열된 유동층 내에 폐기물을 투입하여 건조․가스화
• 유동층 가스화로에서 발생된 가스는 선회식 용융로로 보내어져 연소공기 와 함께 선회하면서 1,300~1,450℃ 고온에서 연소
• 선회류형 유동상 가스화로는 유동공기의 작용, 디플렉터의 작용, 공기분산 판의 작용에 의해 로내에 기계적 구동부가 없는 구조로서 유동매체인 모 래가 양측으로부터 강력하게 로 중앙으로 향하는 선회류를 형성
• 생성된 선회류에 의한 파괴효과로 인해 폐기물처리가 가능해짐
• 용융로 내부는 비산재를 포함하고 있는 열분해가스의 선회효과에 의해 용 융로 1차 연소실이 싸이클론 역할을 하여 비산재가 용융로 벽에 부착․용 융되어 출탕구를 통해 배출되고 냉각수조에서 급냉되어 유리질 알갱이 형 태의 슬래그로 응고
(2) 공정의 특징
• 용융로 내 가스의 선회효과에 의해 로내 온도 균일
• 다이옥신류를 완전히 분해하며, 전구체물질의 분해에 의해 재합성 방 지로 다이옥신 배출량 저감 극대화
• 용융로 1차 연소실이 싸이클론 역할을 하여 비산재가 용융로 벽에 포 집되기 쉬운 구조로 슬래그화가 잘되며 비산재량 저감
• 고온연소(1,300℃ 이상)에 의해 다이옥신류 최소화
• 유동상이므로 건조속도, 연소효율이 다른 형식에 비해 높음
• 미세한 char는 가스화로에서 발생하는 열분해가스와 함께 선회용융로 로 이동하여 고온연소, 큰 char는 유동상 모래내에서 연소되므로 char 가 가스화로 하부로 배출되지 않으며 char 선별장치 등도 필요 없음
그림 6.45 EBARA 공정도(대표적인 공정)
열분해 용융 직접 용융 열분해 가스화 용융 유동상 가스화 용융
운전온도 열분해드럼 : 450℃
열소용융로 : 1,300℃
건조․예열대 : 300~400℃
열분해․가스화대 : 300~1,000℃
연소․용융대 : 1,800℃
탈가스 : 600℃
고온반응로 : 1,200℃
용융 : 2,000℃
가스화로 : 550~630℃
연소용융로 : 1,300~1,450℃
전처리조건 폐기물전처리 파쇄필요 대형폐기물외 별도시설 불필
요 투입구보다 클 경우 파쇄 필
요 폐기물전처리 파쇄필요
주요특징 열분해드럼과 용융로를 결합 한 방식
고질 유가금속 회수
하나의 로에서 열분해가스화 및 용융이 일어남
폐기물을 청정연료로 전환하 여 합성가스를 연소시켜 에 너지 회수
유동상식 로와 용융로를 결 합한 방식
고질의 유가금속 회수 가능
출탕방식 연속출탕 간헐출탕(1시간에 1회) 연속출탕 연속출탕
보조연료
및 첨가제 보조연료 : LNG 또는 경유 첨가제 : -
보조연료 : 연속운전(코크스 +순산소)
첨가제 : 석회석(연속운전)
보조연료 : 연속운전(LNG+
순산소) 첨가제 : -
보조연료 : LNG 또는 경유 (비상시 또는 간헐운전) 첨가제 : -
운전 용이성 쉬움 다소 어려움 다소 어려움 쉬움
비산재발생량 보통 보통 보통 다소 많음
폐수 발생량 소량 소량 다량 소량
건설공사비 보통 보통 다소 많음 보통
장점
보조연료없이 폐기물 자체발 열량으로 용융이 가능 다이옥신을 비롯한 대기오염 배출량이 극히 적음
유가금속을 산화되지 않은 상태에서 회수가능
일체형 공정으로 폐기물투입 량에 따라 산소투입량 조절 다이옥신을 비롯한 대기오염 배출량이 극히 적음
고순도폐기물에도 연소조건 을 일정하게 유지 가능
대형폐기물을 제외한 폐기물 에 대하여 전처리 설비 불필 요 다이옥신 등 대기오염 배출 량이 극히 적음
모든 부산물은 재활용하여 매립이 불필요
보조연료 없이 폐기물 자체 발열량으로 용융이 가능 다이옥신을 비롯한 대기오염 배출량이 극히 적음
유가금속을 산화되지 않은 상태에서 개별적 회수 가능
단점
소량의 불연물 발생 전처리 파쇄 필요함 가스누출 가능성
일체형에 비해 공정설비가 복잡
보조연료로 코크스 및 석회 석 등의 부자재가 필요 코크스 사용에 따른 CO2 가 스 과다배출
가스누출 가능성
다량의 폐수 발생
보조연료소모가 타방식에 비 해 다소 많은 편
가스누출 가능성
소량의 불연물 발생 전처리 파쇄 필요함
6.3.4 열분해를 이용한 자원화 가. 폐타이어
• 폐타이어 파쇄 후 금속류(약 8%) 분리 후 원료물질인 고무를 열분해 폐타이어 + 열 → 고농도의 액체 유기물(타르, 오일, 탄소화합물 등)
+ 저농도 액체 유기물(유기산, 탄소화합물 등) + char + 가스(CH4, H2, C2H6, C4H6, CO, CO2, etc.)
• char : 타이어의 재충진물, 활성탄으로 사용 가능
• 폐타이어 고무화합물 : 고분자 결합이 끊어져 저분자 형태의 탄화수소로 전 환(C4~C10)
- C4 이하 : 비응축가스, C5 이상 : 오일로 생성
• P.T.Williams의 연구에 의하면 700℃에서 타이어 열분해시 - 55% 오일, 10% 가스, 35% char 생성
- 가스 : H2, CO, CO2, C4H6, CH4, C2H6 등
• 폐타이어 열분해시 발생하는 재활용 품목
- 40~50% 회수된 정제 오일, 30~35% 카본 블랙, 10~15% 금속, 10~15% 가연 성 가스
- 열분해 잔류물 : 아스팔트 보강제 등으로 사용
나. 폐플라스틱의 유화공정
- 폐유, 폐용제 다음으로 액체연료화에 적합
- 산업계 폐플라스틱은 오염이 적고 쉽게 액화 가능 (1) 열분해 유화공정
• 저온열분해 : 액상제품 생산량 극대화
- 열분해 반응온도가 350~450℃ 조건에서 반응속도가 느려 탄소수가 큰 액상의 기름이 주로 생성
• 열분해 유화공정
- 혼합폐플라스틱을 원료로 가스, 오일, 고체 잔류물 등이 얻어짐
- 가스 : 상온에서 응축되지 않는 비응축성 성분으로 탄소수 1~4인 올레핀 류와 수소가 주성분
- 오일 : 주 생성물로 저비점부터 고비점 성분의 혼합유 생산
- 촉매사용시 분해반응이 촉진되어 휘발유 성분의 경질오일이 많이 생성 되지만 가스 성분도 많이 생성되어 오일의 수율을 떨어뜨림
• 열분해 유화처리공정 : 회분식 공정, 반연속식 공정, 연속식 공정 - 회분식 공정 : 2,000톤/년 이하 소규모 플랜트에 주로 이용
- 반연속식 공정 : 일정시간 간격으로 원료 투입, 반응기 내 잔류물 배출은 원료를 여러 차례 투입한 후 실시
- 연속식 공정 : 5,000톤/년 규모 이상 대규모 플랜트 대상, 원료의 투입, 열 분해, 잔류물 배출 및 처리, 제품 정제 등을 연속적으로 실시