폐기물 고형 연료화기술 폐기물 고형 연료화기술

(1)

폐기물 고형 연료화기술 폐기물 고형 연료화기술

임세헌

정두영

이은지

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서론 서론

지구환경보호 , 자원보호를 위해서는 자원순환형사회의 구 축이 요청

최근의 지구온난화 문제의 주요인으로 알려진 이산화탄소 의 배출억제에 대한 필요성이 증대



대책 : 미이용에너지원의 하나인 폐기물에너지의 효율적인 이용이 주목



고형화연료 (Refuse-derived Fuel: RDF) 는 저장 및 운반

성이 우수하며 취급이 용이한 고형연료로서 폐기물의 에너

지이용방법으로서 새롭게 주목

(3)

본론 본론

1. RDF(Refuse Derived Fuel) 란 ? 2. 선진국의 RDF 현황 , 이용 실태 3. RDF 의 특징

4. RDF 제조공정 및 기술

5. 연계 및 적용 가능 분야 , 기대효과

6. RDF 발전

(4)

1. 1. RDF(Refuse Derived Fuel) RDF(Refuse Derived Fuel)

–

– 쓰레기재생 연료란 쓰레기재생 연료란 ? ?

• 폐기물로부터 제조된 연료를 의미

• 폐기물을 연료로서 이용하기 쉽도록 가공한 모든 것을 대상

• RDF 화는 소각을 대체할 수 있는 보편적인 기술이 될 가능성

• 미국의 ASTM(American Sociey 　 of Testing

　 and 　 material) 에 의한 정의에서는 , 다음

표와 같이 분류

(5)

분 　 류 약 　　 칭 정 의 RDF-1

^-

^{폐기된 그대로의 형} 태에서 , 연료로 사

용되는 폐기물

RDF-2

Coarse RDF, c- RDF

자력 선별후의 엉 성한 입자로 처리된 폐기물

RDF-3

Fluff RDF, f- RDF

도시 쓰레기를 미세하게 파쇄하고 , 금속 , 유리 , 기타의 무기물을 제거한 연료 (95% 중량이 50

㎜의 정방형체를 통과할 수 있는 크기 )

RDF-4

^{Powder RD}

F, p- RDF

95% 의 중량이 10 번체의 스크린을 통 과할 수 있는 분체까 지 가공된 가연 폐기

RDF-5

Densified RD

물

F, d- RDF

pellet, 슬러그 , 큐 벳트 , 브리켓트등 치밀화된 가연 폐기

물

RDF-6

Liquified 　 F uel

액체 연료에 가공된 가연 폐기물

RDF-7

^Gaseous

Fuel

기체 연료에 가공

된 가연 폐기물

(6)

2. 선진국의 RDF 현황 , 이용 실태

•

고형연료화는 유럽에서 초목 , 낙엽 등을 난방용연 료로 하기 위해 100 년전부터 사용

•

현재의 고형연료 ( 정형화 ) 는 1970 년대에 미국에 서 실용화

•

도시쓰레기 RDF 시스템의 개발사례 ( 유럽 및 미국 )

•

도시쓰레기 RDF 시스템의 개발사례 ( 일본 )

(7)

3. RDF 의 특징

1) RDF 의 장점

•

일반적 장점

•

환경적 장점 - 처리방법상

- 대기오염물질 배출상 - 기타 장점

•

에너지측면에서의 장점 - 연소적 장점

- 자원화의 장점

•

건설비 및 유지관리비 측면

(8)

2) RDF

2) RDF 연료의 특성 연료의 특성

인지 비중

0.6

정도 ( 역청탄 0.8)

발열량

(kcal/

㎏ )

2,900∼4,200(

역청탄 6,200)

조 　 성 수분 : 5.7 % , 회분 : 17.4 %, 가연분 : 76.9 % 수 송 성

pellet장이기 핸들링성이 뛰어난다 .

저 장 성

¹²

월간의 저류시험에서는 누수 방지 대책에 유의하면 , RDF 의 장기 보존성에는 문제가 없는 것이 확인되었다 .

연소 특성등

-

부엌 쓰레기에 비교 형상 , 열량이 균일화되어 내리고 , 제어하기 쉽게 안정된 연소를 달성할 수 있다 .

- 공기비는 , 석탄분과 같은 모양 1.3∼1.4 정도의 운전이 가능 ( 일반

의 쓰레기 소각로에서는 , 1.6∼2.3 정도 )

(9)

3) 3) 폐기물 처리 방법

• RDF , 소각 , 매립 비교

(10)

구분 RDF

일반소각 매립

설비

*공해방지 시설비가 불필요

*단순 소각시설과 비교하여 운전관리비가 저렴

*제조설비가가 저렴하고 설치장소를 구애받지 않음

*시설비가 고가 ( 부지 , 설비 )

*공해방지 시설비가 고가

*종합적인 운전관리비가 높음

*입지선정이 어려움

*막대한 매립지 확보비용

*메탄가스 , 침출수 차단 방지시설 필요

*배수시설 별도 필요

*복토나 분진 차단막 시설 필요

처리 비

용

^*운전비용 9 만원 / 톤 *운전비용 10~12 만원 / 톤

*

처리단가 95000 원 / 톤

(

환경부 산출금액 )

대기 오 염

* 유해가스 (Co,NOx,SOx) 발생 기준치 이하

*다이옥신 발생 거의없음

*분진 , 비산이 적음

*매연 발생 거의 없음

*유해가스 (Co,NOx, SOx) 발생 기준치 이상

*다이옥신 발생농도가 높음

*방제시설 필요

*집진장치 부담이 높음

*매립 후 위생처리 곤란

*매립 후 2 차공해 유발 ( 악취 , 분진 , 매립지 분해가스 , 유해가스 등 )

수질 오

염

^*^해당없음

*잔류물 처리시 매립으로 인한 수질 오염우려 ( 소각량의 20% 이상 매 립 )

*침출수에 의한 지하수 오염

*강수유출에 의한 지표수 오염

잔류물

*연소재 잔재량이 5% 이 하

*중금속 용출량이 없음

*소각재 중의 미연 잔류 물 발생적 음

*연소재 발생량이 20% 이상

*중금속 용출량이 많음

*염화물 발생량이 많음

*소각재중 다이옥신 함유량 많음

*매립지 바닥 및 사면붕괴 위험

*잔류물로 인한 토양오염

자원 소 득

*열에너지의 회수율이 높음

*열이용의 범위가 높음

*비축할 수 있으므로 계 획생산과 소비가 가능

*열에너지의 회수율이 낮음

*열 이용의 범위가 제한

*중 . 소형 소각로에서 열이용은 거의 불가능

*매립지 가스 (LFG) 추출 및 정제시스템 연구중

*잔류물로 인한 토양오 염

부대 효

*농어촌 경제력 제고

*폐기물의 연료화에 따른 자원절약 및 수입대체 효과

*연소 시설이므로 님비 (Nymby)

대상 - 否定的 *매립지 확보난 - 否定的

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4. RDF 제조공정 및 기술

1. 제조공정

· RDF 공정은 선별 , 파쇄 , 성형까지의 공정이 기본 · 우리나라 실정에 맞는 RDF 는 무엇보다도 음식물 찌꺼기를 배제

1) 선별공정

2) 파쇄공정

3) 성형공정

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2. 2. 고형연료화 기술 고형연료화 기술

 미분화 , 안정화 , 부정형분쇄 3 가지 형태

1) 미분화 가공 ( 미분폐기물 연료 )

•

미분화는 폐기물을 밀리 (mm) 단위의 사이 즈로 분쇄하여 버너연소를 가능하게 하는 방법

•

규모가 큰 석탄보일러의 경우

•

폐기물의 경우도 미분화

(13)

 미분화에 적합한 폐기물 미분화에 적합한 폐기물

•

균질성이 높다 .

•

연소열 ( 칼로리 ) 가 크다 .

•

크기차이가 적다 ( 파쇄처리공정이 없다 .).

•

변질하기 어려워 안정하다 .

•

연질보다도 경질

•

유해물질을 함유하지 않는다 .



이상의 적합성 조건을 고려하면 , 플라스틱이

가장 적합

(14)

① ① 대상폐기물과 적용범위 대상폐기물과 적용범위

• 미분화하여 연소시킬수 있는 모든 폐기물이 연료화의 대상

• 가정계 생활폐기물은

• 산업폐기물로서 배출된 폐플라스틱

• 기타 미분화연료로서 가능한 폐기물

• 폐플라스틱의 발생량

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② ② 처리기술 처리기술

[ 미분화연소 기술공정 ]

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가 . 전처리 기술 나 . 조분쇄기술 다 . 미분쇄기술

라 . 저장 . 공급기술 마 . 연소기술

바 . 기타의 기술 ( 분진폭발방지기술 )

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③ ③ 처리설비 처리설비

[ 미분화연료 처리흐름도 ]

(18)



필요한 설비는 크게 분류하여 다음의 4 종류

-

전처리설비 : 폐기물수입에서 조분쇄설비 에 운송하기까지

-

조분쇄설비 : 조분쇄설비와 그 부대설비

-

미분쇄설비 : 미분쇄설비와 그 부대설비

-

연소설비 : 저장 , 공급에서부터 버너에

의한 연소까지

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가 가 . . 전처리설비 전처리설비

 분별기

 탈수기 , 건조기

 용융고화기

 세정기

(20)

나 나 . . 조분쇄설비 조분쇄설비



부대설비



조분쇄기



분급기



송풍기



부대설비

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다 다 . . 미분쇄설비 미분쇄설비



미분쇄기



호퍼



사이클론



백필터



배풍기



송풍기

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라 라 . . 연소설비 연소설비

 버너의 개조

 저장조

 공급장치

 배가스 처리장치

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마 마 . . 설비전반 설비전반

 유틸리티 : 전기 , 물 , 연료

 건물 , 폐기물반입설비

 분진폭발방지대책

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2) 2) 정형화 가공 정형화 가공 ( ( 성형 폐기물 연 성형 폐기물 연 료 료 ) )

•

폐기물의 정형화가공은 폐기물을 일정사이즈 이하로 파쇄하여 압축과 열처리에 의해 연소하기 쉽게 성형화

•

정형화가공에는 파쇄 , 열처리 , 압축 , 성형 등 대형기 계에 의존하는 상당히 많은 조작과 공정이 필요

•

재생연료의 사용이라는 측면에서 수요가 적은 가정보 다 수요가 많은 특정수요측이 적합

•

성형연료의 특성면에 있어서 플라스틱과 같은 열용융

성물질이 어느정도 함유되어 있는 것이 성형연료의 강

(25)

① ① 대상폐기물과 적용범위 대상폐기물과 적용범위

가 . 정형화의 목적과 대상폐기물

- 폐기물을 감용하여 저장 , 운송이 용이해 지고 복수의 폐기물을 분별하지 않고 연료화가 가능

- 복수의 폐기물을 혼합하는 것에 의해 연료칼로리를 조절하는 것이 가능

나 . 정형화연료의 대상폐기물과 적용성요약

(26)

(27)

② ② 처리기술 처리기술

가 . 전처리 프로세스 나 . 정형화프로세스

다 . 기술의 포인트와 문제점

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㉠ 폐기물의 형상이 큰 것의 사전처리 프로세스

㉡ 폐기물의 수분이 많은 경우의 사전처리 프로세스 ㉡

(29)

㉢ 폐기물의 수분이 극히 적어 비중이 가벼운 것

㉣ 폐기물의 발열량이 아주 높거나 반대로 낮은 경우

(30)

나 나 . . 정형화프로세스 정형화프로세스

㉠ 건조공정이 필요치 않은 것

(31)

㉡ 우선 성형하고 그뒤에 건조하여 제품화하는 것

㉢ 우선 폐기물을 가늘게 파쇄하고 건조시키고

나서 성형하는 것

(32)

다 다 . . 기술의 포인트와 문제점 기술의 포인트와 문제점

• 조파쇄

• 탈수 . 건조 . 발효

• 선별 ( 불연물의 분리 )

• 혼합

• 성형

a. 압출에 의한 성형 b. 브리케트형 성형

c. 고리식 ( 링식 ) 압축성형

d. 롤러식 압축성형

(33)

3) 3) 부정형 연료화 기술 부정형 연료화 기술

① 부정형 연료의 종류

가 . 수피등 목질계 폐기물 나 . 건설폐재

다 . 회수타이어

라 . 슈레더분진

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② 수피등 목질계 폐기물

가 . 폐기경로와 폐기량 목재를 공급에서

리사이클을 개괄하면 아래와 같다

(35)

나 . 목질계 폐기물의 연료화기술



나무조각이나 바이오메스의 가스화프로세의 실용상의 과제

•

생성가스가 저위발량인 것

•

생성가스가 더러운 가스인 것

•

생성가스의 저장 . 운송에 문제가 많은 것

•

챠르와 폐수처분이 곤란한 것

•

장치가 대형이고 복잡한 것

(36)

③ 건재 폐재

- 건설폐기물은 신설시와 해체시에 발생

④ 회수타이어

(37)

[ 타이어의조성 ]

[ 폐타이어에서 전환된 연료의 예 ]

(38)

[ 건류유의 성상 ]

(39)

[ 챠 및 카본의 성상 ]

(40)

⑤ 슈레더 분진

가 . 발생현황과 조성

(41)

나 . 처리기술

㉠ 소각 . 발전 . 용융방식

㉡ 가스화 . 용융방식

㉢ 분쇄 . 선별 . 연료화방식

㉣ 건류로 . 비철제련로방식

㉤ 액화증류방식

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5. 5. 연계 및 적용 가능 분야 연계 및 적용 가능 분야 , , 기대효 기대효 과 과

적용가능 분야

•

열병합발전서

•

보일러 사용 사업장

•

난방 ( 온수 ) 이용업자

•

기타열원을 필요로 하는 사업장

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기대효과

•

자원 재생산적 측면

•

사회 경제적 측면

•

환경친화성 및 안정성

•

폐기물 고형 연료화기술 폐기물 고형 연료화기술