초록
본 연구에서는 천안시 병천 하수종말처리장의 '열건조물'로 고형연료를 제조하기 위하여 유중건조 공정의 최적 조건을 선정하는 연구를 수행하였다. 연구결과물의 특성을 평가하기 위하여 $130^{\circ}C$, $160^{\circ}C$, $190^{\circ}C$의 온도조건에서 '유증발량 측정실험' 및 '열건조물의 유중건조 실험'을 수행하였으며, 칼로리미터와 TGA 장비를 이용하여 고형연료의 성능을 측정하였다. 또한 휴대용 복합악취측정기를 이용하여 유중건조 중 복합악취, 암모니아, 황화수소 및 총 휘발성 유기화합물의 발생농도를 측정하고, EDS 장비를 이용하여 성분분석 연구를 수행하였다. 대량생산을 고려하여 기름과 열건조물의 무게비를 임의의 비율인 4:1로 고정하였고, $130^{\circ}C$에서는 일부 내부수의 순간적인 건조 이후 기름과 열건조물의 물리적인 혼합만이 진행된다고 판단된다. 환경 친화적인 측면을 고려하였을 때, $160^{\circ}C$와 $190^{\circ}C$의 건조효율에 큰 차이가 없으므로 $160^{\circ}C$의 건조온도에서 5분 이내로 처리하는 것을 최적 조건으로 선정하였다. 본 연구에서 재조한 고형연료의 신뢰성을 확보하기 위해 화력발전소 현장연료와의 성능비교 연구를 진행한 결과 발열량 4,449kcal/kg, 함수율 2%, 회분함량 34%로 현재 사용 중인 현장연료보다 대체로 우수한 성능을 나타내었으므로 기존의 목재펠릿 뿐만 아니라 석탄에너지 또한 충분히 대체할 수 있을 것이라 판단된다.
This study examined the optimal manufacturing conditions of RDF using heat-dried sludge from sewage treatment plant in Cheonan with the oil-drying method. The amounts of oil evaporation and oil drying of the heat-dried sludge were measured at different temperatures to evaluate the value of the product. The performance of the product was then measured using a calorimeter and TGA. In addition, the concentration of odor, NH3, H2S, and TVOC during drying was determined using a portable odor-meter. Ingredient analysis was performed by EDS. Considering mass-production, the oil to heat-dried sludge weight ratio was fixed to 4:1. At $130^{\circ}C$, only physical mixing occurred after the instantaneous drying of internal water. Considering the eco-friendly aspects, there was no significant difference in the drying efficiency between $160^{\circ}C$ and $190^{\circ}C$. Therefore, the optimal conditions were a drying temperature of $160^{\circ}C$ within 5 minutes. Finally, the RDF manufactured in this study and fuel used in the thermal power plants were compared. The calorific value was 4,449kcal/kg, the water content was 2% and the ash content was 34%, which is higher than the fuel of thermal power plants. Therefore, it is believed that coal energy as well as wood pellets can be replaced.