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폐기물연소용 기포식 유동층연소로의 모델링과 적용

전문가 제언: ○ RDF는 폐기물 고형연료(Refuse Derived Fuel)로서, 우리나라는 2006년에 와서야 RDF에 대한 품질기준과 배출기준이 확립되어 연료로 사용 가능하게 되었다. RDF는 우리나라에서는 플라스틱이나 제지 슬러지 등의 폐기물을 압축 성형한 것으로 폐기물의 직접소각에 비해서 열 회수율이 매우 높은 것이 장점이다.

○ 이러한 RDF와 바이오매스를 연료로 할 때 유동층연소 보일러 형식이 가장 적합하여 많은 연구와 상용 플랜트가 건설되고 있다. 이는 열용량이 높아서 저급부터 고품위의 연료를 모두 다룰 수 있고, 저 부하에서도 상대적으로 높은 연소효율을 유지하며 연소온도가 800~900℃로 비교적 낮아서 NOx 발생을 크게 줄일 수 있으며 완전연소가 가능하기 때문이다.

○ 이 글에서는 유동층연소 기술이 석탄연소뿐 아니라 폐기물의 연소 및 RDF의 연소에도 효과적임을 알리고 대규모 플랜트에 적용할 수 있는 전산유체역학 모델링의 개념과 적용에 대해 소개하고 있다.

○ 유동층연소에서 중요한 사항 중의 하나는 층 높이를 일정하게 유지하여야 안정운전이 가능하며, 이는 연료가 가지고 있는 수분, 휘발분, 그리고 고정탄소의 특성에 좌우된다. 이는 현재의 모델링으로서는 모사할 수 없는 한계이기도 하지만, 다차원모델 등 전산유체역학의 발전으로 대규모 플랜트에도 적용할 수 있을 때가 올 것으로 믿는다.

○ 최근 우리나라에서도 RDF를 주 연료로 하는 유동층연소 보일러가 8T/H, 1㎿의 발전 용량으로 성공한바 있어서, 대규모 발전보일러에 적용하려면 모델링을 적용하여 각 연소특성을 파악해서 대비할 수 있는 단계에 있어 고무된다. 다만, 폐기물을 원료로 하는 RDF는 유해가스의 방출 등으로 별도의 전용 연소로를 개발하는 것이 더 효과적으로 본다.

저자: S. Ravelli, A. Perdichizzi, G. Barigozzi
자료유형: 학술정보