Abstract
VOCs (Volatile Organic Compounds) are generally generated in the painting process, or at the company and laundry where use organic solvents. The VOCs consist of various hydrocarbons and has low calorific value due to its dilution with atmospheric air. Therefore, the VOCs are difficult to burn by a conventional fuel combustor. In this study, a novel plasma dump combustor was proposed for the treatment of low calorific VOC gases. This combustor was designed a combination of the characteristics in a plasma burner, a dump combustor and a 3D matrix burner. The combustor has good structure for maintaining enough residence time and reaction temperature for stable flame formation and VOC destruction. For investigating the performance characteristics of the plasma dump combustor, an experiment was achieved for VOC feed rate, VOC injector position, etc. Toluene was used as a surrogate of VOC. The novel combustor gave better performance than a conventional combustor, showing that VOC destruction rate and energy efficiency were 89.64% and 12.27 kg/kWh respectively, at feeding rate of 450 L/min of VOC of 3,000 ppm of toluene concentration.
휘발성 유기화합물인 VOCs (Volatile Organic Compounds)는 주로 도색 공정이나 유기용제를 사용하는 업체나 세탁소 등에서 발생된다. 이는 다양한 형태의 탄화수소로 구성되어 있으며 대기 중에 방출되어 희석되므로 그 농도가 낮아 발열량이 크지 않기 때문에 일반 연소기로는 직접 소각처리가 어렵다. 본 연구에서는 이와 같이 저열량 가스인 VOC를 처리하기 위해 새로운 형태의 플라즈마-덤프 연소기를 제안하였다. 이 연소기는 플라즈마 버너와 덤프 연소기 그리고 3D 매트릭스 버너의 특성이 조합된 형태로 이루어졌다. 따라서 본 연소기는 안정적인 화염형성과 VOC 분해에 필요한 충분한 분해온도와 체류시간을 확보할 수 있는 구조로 되어있다. 플라즈마-덤프 연소기의 성능특성을 규명하기 위해 모사 VOC를 톨루엔으로 하여 VOC 공급량과 농도 그리고 VOC 인젝터 위치 등에 대해 실험을 수행하였다. VOC 인젝터 위치를 바깥쪽으로 하여 톨루엔의 농도가 3,000 ppm인 VOC를 450 L/min 공급한 경우 VOC 분해효율이 89.64%이고 에너지 효율은 1.227 kg/kWh으로 기존의 연소기에 비해 우수한 성능을 보였다.
