Field Scale Study for Energy Efficiency Improvement of Crematory System by the Shape Optimization of Combustion Chamber

The purpose of this study was to improve the performance of the bogie-type crematory, which is the mainstream of domestic crematory equipment. A field scale technology was investigated via increasing the volume by changing the shape of the furnace and reducing the cremation time and saving the energy usage through the optimization of burner combustion control. First, the optimized structural design through thermal flow analysis increases the volume of the main combustion chamber by about 70%, which increases the residence time of the combustion flue gas. A designed pilot crematory was then installed and the combustion behavior was tested under various operating conditions and the optimum operating plan was derived from for each furnace shape. Based on the results, the practically applicable crematory was designed and installed at Y crematorium in the P City. Optimal combustion conditions could be derived through operating the demonstration crematory furnace. The crematory time and fuel consumption could be minimized by increasing the energy efficiency by increasing the residence time of high temperature combustion flue gas. In other words, the crematory time and fuel consumption were 38 min and $21.8Nm^3$, respectively which were shortened by 44.1 and 54.4% lower than that of the existing crematory, respectively.

화장로 형상 최적화를 통한 에너지효율개선을 위한 실증연구

본 연구는 국내 화장로 설비의 주류를 이루는 대차방식 화장로의 성능개선을 목표로 하였다. 주연소실 형상 변화를 통해 용적을 증대시키고, 버너연소제어 최적화를 통한 화장시간 단축 및 에너지 사용량 절감기술을 실증설비 기반으로 연구하였다. 1차적으로 열유동해석을 통해 최적화된 구조설계로 주연소실의 체적을 약 70% 증대시키므로 연소배가스의 체류시간이 증대되는 효과를 얻을 수 있었고, 이를 통해 설계한 파이로트 화장로를 제작하여 다양한 운전조건에서 연소거동을 실험하고 주연소실 형상별 최적의 운전방안을 도출하였다. 이렇게 도출된 결과를 반영하여 실증 화장로를 설계하고, P시 Y화장장에 설치하였다. 실증 화장로 조업을 통해 최적 연소조건을 도출할 수 있었고, 고온의 연소배가스의 체류시간 증대에 따른 에너지 효율의 증대효과로 기존대비 화장시간 및 연료사용량을 최소화할 수 있었다. 즉, 화장시간은 기존 화장로 조업대비 44.1% 단축된 38 min이었고, 연료사용량은 기존 화장로 대비 54.4% 절감된 $21.8Nm^3$이었다.