A Study on the Combustion Characteristics of the Small Scale Cyclone Incinerate System for Sludge

슬러지용 소형 사이클론 소각 시스템의 연소특성에 대한 연구

The performance of the small scale cyclone incinerate system (100kg/hr) to process the sewage sludge containing high moisture is evaluated. The incinerate system design is based on properties of the domestic sewage sludge. The combustion characteristics of the incinerate system is tested and analyzed with the various operation conditions of the moisture level, the sludge feed rate and the auxiliary fuel feed rate. The pressure loss of the whole system is appeared relatively small of 700mmAq under the normal operating condition and the temperature distribution of the incinerator internal combustion is maintained less than 1000C. Auxiliary fuel of 4.7 1/hr is required to incinerate 100kg sludge which include 87% moisture. Because the inside temperature of the incinerator is maintained less than $1000^{\circ}C$, it is predicted that the most NOx measured is produced not from the heat during the combustion process but from the oxidation of the N ingredient in the sludge. From the component analysis of ash, the organic matter is not entirely detected. Accordingly, it is estimated that the complete combustion has been accomplished in the incinerator.

본 연구에서는 수분 함유량이 높은 하수 슬러지 처리를 위한 열 건조기를 포함하는 100kg/hr급 소용량 사이클론 소각시스템의 소각 성능을 평가하였다. 국내에서 발생하는 하수 슬러지의 물성치를 바탕으로 소각시스템을 설계하였다. 슬러지 수분 정도, 슬러지 투입량, 보조연료량 등 동작조건의 변화에 따른 성능실험을 통하여 소각시스템의 특성을 분석하였다. 정상 운전 시 전체시스템의 압력 손실은 700mmAq로 비교적 적게 나타났으며, 소각기 내부의 연소에 의한 온도분포도 $1000^{\circ}C$미만으로 유지되었다. 수분 86.1%의 슬러지 100kg을 소각하는 경우 $4.7{\ell}/hr$ 정도의 보조 연료가 필요하다. 소각기 내부의 온도가 $1000^{\circ}C$ 미만으로 유지되기 때문에 측정된 대부분의 NOx는 연소과정에 발생된 열적인 NOx 보다는 슬러지 중에 포함된 N 성분의 산화에 의하여 발생되는 연료적 NOx인 것으로 예측된다. 배출된 소각재의 성분 분석 결과, 소각재 속에는 유기물이 전혀 검출되지 않았으며, 이로부터 소각기에서 완전 연소가 이루어진 것으로 예상된다.