[폐기물]폐기물소각 및 열회수에 대하여

* 폐기물소각 및 열회수

 

- 분자구조 복잡할수록, 반응성이 클수록, 화학결합의 활성도가 클수록, 발열량이 클수록 착화온도는 낮다.

- Hess의 법칙: 화학반응에서 반응열은 그 반응의 시작과 끝 상태만으로 결정되며, 도중의 경로에는 관계하지 않는다는 법칙으로, 에너지보존 법칙의 한 형태로서 총열량보존의 법칙이라고도 한다.

- 액체연료에 있어서 이론공기량을 구하는 근사식 Ao=0.85*Hl/1000+2

 

- 유동층상 소각로는 슬러지 소각에 활용되며, 유동매체의 열용량이 커서 액상, 기상, 고형폐기물의 전소 및 혼소가 가능하다. 또한 반응시간이 빨라 소각시간이 짧으며, 미연소분이 적고 2차 연소실이 불필요한 특징이 있다.

 

- 회전식 소각로는 유해폐기물 소각에 이용되며, 대형폐기물 등 예열, 혼합, 파쇄 등 전처리 없이 주입이 가능한 특징이 있다. 습식가스 세정시스템과 함께 사용할 수 있으며, 용융상태의 물질에 의하여 방해받지 않는다. 넓은 범위의 액상 및 고상 폐기물을 소각할 수 있는 특징이 있다. 열효율이 낮은 단점이 있다.

 

- 다단로 방식 소각로는 체류시간이 길어 슬러지 등 수분함량이 높은 폐기물의 연소가 가능하며, 휘발성이 낮은 폐기물 연소에 유리하다. 분진발생이 많으며, 유해폐기물의 완전분해를 위해서는 2차 연소실이 필요하다.

- 액체주입형 연소기는 광범위한 종류의 액체폐기물을 연소할 수 있으며, 구동장치가 없어서 고장이 적다. 소각재의 배출설비가 없으므로 회분함량이 낮은 액상 폐기물에 사용된다.

 

- 소각로의 형식 구분에서 역류식의 경우는 폐기물과 연소가스의 흐름이 반대인 형태로, 수분이 많고 저위발열량이 낮은 폐기물에 적합하다. 

- 병류식은 폐기물과 연소가스의 흐름이 같은 형태로, 저위발열량이 높은 폐기물에 적합하며, 건조대에서의 건조효율이 저하될 수 있다는 단점이 있다.

- 교류식은 역류식과 병류식의 중간 형태이다.

 

- 폐기물 열분해에 있어서 온도가 증가할수록 수소함량은 증가되며, CO2 함량은 감소한다. 황 및 중금속이 회분 속에 고정되는 비율이 크다는 특징이 있다.

 

- 고온부식이란 320도 온도 이상일 때 소각재 중의 금속염이 촉매로 작용하여 염화철 또는 알칼리철 황산염의 생성 및 분해에 의한 부식이다. 600~700도에서 부식이 가장 활발하며, 700도 이상에서는 완만한 속도로진 행한다.

->가스온도를 노점 이상으로 상승시킨다, 화격자의 재질을 고 크롬, 저 니켈강으로 한다.(고크저니)

 

- 도시쓰레기 소각시설에서 발생하는 소각잔재물은 바닥재와 비산재로 구분된다. 바닥재는 무거운 입자로 입자가 크고, 유해물질을 함유하지 않는 돌, 쇠붙이, 유리병 등으로 일반폐기물로 취급한다. 반면 비산재는 입자가 미세하고 중금속, 다이옥신 등의 유해물질을 함유할 수 있기 때문에 지정폐기물로 분류한다.

 

- 폐기물 소각공정에서 발생하는 다이옥신류 저감방안 및 제거기술 중 소각로 예열에 의한 다이옥신 완전분해 제거기술 도입은 적절하지 않다.

 

- 표준산소농도 환산 공식: 보정계수 m = 21-표준산소농도 / 21-배출가스 산소농도

- 에너지 회수 설비의 설치순서는 과열기 - 재열기 - 절탄기 - 공기예열기 순서이며, 일반적으로 보일러의 부하가 높아질수록 방사 과열기에 의한 과열온도는 저하한다.

 

- SRF, RDF의 품질기준 항목: 발열량 3600kcal/kg 이상, 수분함유량 15% 이하, 회분함량 20% 이하, 염소함량 2% 이하 등이 있다.

- 소각로는 24시간 연속 가동(1일 100톤 이상)하는 연속 연소식, 16시간 연속 가동하는 준연속 연소식, 일일 8시간 가동하는 회분식(batch 식) 연소실이 있다.

- 연소에서 연소식은 CO농도가 30ppm 이하로 유지되어야 한다.

- 화격자식에서 O2농도는 6~12% 유지되어야 한다, 강열감량(미연분)은 5% 이하로 유지하여야 한다.

 

- 연소실 온도가 800도 이하로 낮아지면 오염물질과 미연분의 파괴속도가 느려져 불완전 연소 우려 및 염화철, 알칼리철, 황산염 등의 분해에 의해 연소실벽의 부식이 발생할 수 있다. 또한 1000도 이상으로 지나치게 고온인 경우에는 과열에 의한 벽의 손상과 NOx의 증가가 일어날 수 있다.

 

- 2차 공기주입으로 난류를 형성하기 위해서는 연소공기의 20~30% 주입과 속도는 50~100m/s 정도이어야 한다.

- 화격자 연소방식은 도시폐기물에 적합하며, 슬러지상이나 플라스틱과 같이 용융, 적하하는 폐기물에 대해서는 적용하기 곤란하다. 유동층의 장단점과 반대로 전처리시설이 필요하지 않으며, 소각처리 시간이 길고 배기가스의 배출량이 많다는 특징이 있다.

 

- 회전로식 소각로는 2차 연소실이 필요하며, 전처리과정을 거치지 않고 그대로 소각하며 점착성의 슬러지를 처리하는데 적합하다. 다만 고 점착성의 폐기물은 부적합하며, 미연 분진이나 비산 분진이 많이 배출될 수 있다.

- 고온부식은 염화수소, 황산화물 등에 의해 발생하며, 특히 염화수소의 양에 의해 직접적인 영향을 받는다.

- 저온부식은 SO3에 의해 발생하며, 150도 이하의 전열면에 응축하여 황산염으로 변환되어 저온부식을 일으킨다.

 

- 클링커의 생성은 회분이 환원 분위기 속에 고온 열화하는 경우 생성되며, 국부 가열로 인해 회분이 용융하는 경우 생성된다. 따라서 폐기물 소각층의 온도분포를 고르게 하며, 교반속도를 적절히 조정하며, 회분유입을 억제해야 한다.

 

- SCR은 효율이 약 90% 정도이며, 암모니아 슬립은 5~10ppm 정도로 작은 편이다. 또한 PCDD 제거의 가능성이 있다.

반면 SNCR은 효율이 40~70% 정도로 낮은 편이며, 암모니아 슬립이 10~100ppm 정도로 큰 편이다. PCDD의 제거는 거의 없다.

 

- 다이옥신의 전구물질은 PVC, PCB, 클로로페놀류, 유기염소계 화합물, NaCl 등 염소를 포함한 물질과 촉매제인 Cu, Fe를 사전제거 하는 것이 좋다.