RDF발전시스템 동서대학교 환경공학과 임 동민, 배 수정.

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1 RDF발전시스템 동서대학교 환경공학과 임 동민, 배 수정

2 순 서 1.RDF 란? 2.RDF 특징 3.RDF 제조방식 4.RDF 연소기 5.RDF 2단계연소방법 6.RDF 연계

3 RDF란? 폐기물로부터 제조된 연료(Refuse Derived Fuel)로 어떠한 가공을 통하여 연료로서의 이용성을 향상시킨 폐기물을 의미한다 폐기물을 연료로서 이용하기 쉽도록 가공한 모든 것을 대상으로 하며 폐기물의 소각 시 처리하기 곤란한 대형폐기물을 제거한 것에서부터 폐기물을 열화학적으로 분해하여 만든 재생유까지 포함된다. 최근 리사이클 에너지를 얻는 방법으로서 큰 주목을 받고 있는 에너지 회수 시스템이다.. 폐기물로부터 대형 폐기물을 제거한 것은 소각처리방식으로 통상 이루어져 있고, 열화학적으로 분해하여 폐기물을 가스 또는 액체연료로 변화하는 방법은 독립된 재자원화 기술로서 취급되고 있으므로 협의의 범위가 일반적으로 RDF이다..

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6 RDF의 특성 발열량이 비교적 높다 발화가 쉽고 연소 반응이 좋다. 규격화로 수송성,저장성이 양호하다. 매립효율의 향상
▶발열량 저위발열량 기준으로 종이와 플라스틱이 주원료일 때 4900㎉/kg 정도 이고 플라스틱만을 원료로 할 경우 7100 ㎉/kg 이나, 보통의 생활쓰레기를 원료를 할 경우 3500~4000 ㎉/kg 정도로서 석탄 과 비슷한 열량을 낸다. ▶ 연소반응 일반폐기물에 비해 형상 및 중량이 균일하여 제어가 쉽고 안정된 연소 가 가능하다..제조과정에서 불연물이 제거되었고 조성이 균일하기 때 문에 중금속류의 염화물 비산이 적고,발열량의 변동이 적으므로 완전 연소가 가능하다. ▶ 수송성 겉보기 밀도가 약0.6톤/m3 정도로 충분히 크므로 적재 효율이 양호하다. ▶ 저장성 RDF는 장지간 저장 가능한 것이 특징으로 5개월간 저장해도 세균수나 냄새의 증가가 없고 곰팡이도 발생하지 않는다. ▶ 매립 효율 향상 강력한 압축성형으로 쓰레기의 체적부피를 최대80%이상 줄 일수 있다.

7 도시 하수쓰레기와 혼합소각으로 환경문제 해결
고분자 폐기물의 연료화 기존 연료에 비해 오염물질 배출 낮음 도시 하수쓰레기와 혼합소각으로 환경문제 해결 제조공정이 단순한 물리적 과정으로 제조원가가 저렴하고 제조 공해가 발생하지 않는다. ▶ 매립,소각으로 소멸되어 가는 자원의 재생산 ▶ 제조과정에서 중금속성분을 선별제거 하였기 때문에 소각재에서의 중 금속성 성분은 모두 매립처분의 용출규제기준 이하 RDF 제조 시 화학첨가제의 사용으로 염화수소의 발생농도가 낮음. 다이옥신 발생농도가 낮다. 소각잔재 및 비산재의 발생이 적다. ▶ 다이옥신 고엽제로 알려진 화학물질 두 개의 벤젠핵이 산소로 이어진 구조를 가진 유기화합물로서 염소의 수와 그 위치에 따라 75종의 이성체가 있다. 그러나 보통 다이옥신이라는 말은 이 중 2, 3, 7, 8-사염화디벤조-p-다이옥신(TCDD)을 가리키는데, 가장 독성이 강하며 최기형성, 발암성이 있다. 쓰레기 소각장이나 인체로부터도 검출되고 있다. 환경보호청(EPA)의 한 보고서는 다이옥신이 대부분의 사람들 몸 속에 현재 들어 있는 배경농도에서도 암과 불임, 태아의 발달 저해 등을 일으킬 수 있다고 밝혔다.

8 RDF의 제작 방법 및 과정 RDF 제작 방법 RDF 과정

9 RDF 화 1.미분화 미분화연료기술은 폐 플라스틱 등의 폐기물을 미분화하여 이것을 기존에 설치되어 있는 보일러나 소각로 등에서 연소하여 최종적으로는 증기나 전력의 형태로 이용하는 기술 ▶ 폐기물을 밀리(mm)단위의 사이즈로 분쇄하여 버너연소를 가능하게 하는 방법 이다. 버너연소가 상연소나 유동연소에 비해 연소효율이 높은 점이다 대부분의 경우에 로의 구조가 간단하게 되며, 로효율이 높게 됨으로 로를 만드는 비용도 적게된다. ▶ 미분화에 적합한 폐기물 - 균질성이 높다.    - 연소열(칼로리)가 크다.    - 크기차이가 적다(파쇄처리공정이 없다.).    - 변질하기 어려워 안정하다.    - 연질보다도 경질.    - 유해물질을 함유하지 않는다 플라스틱이 가장 적합하다. 그것도 다양한 플라스틱이 섞여있고, 오물 이 묻어있는 생활계의 분리 수거된 플라스틱보다도 한정 배출원으로 부터 배출된 특정 사업계 플라스틱이 더 좋다.

10 폐기물 전처리 조분쇄 증 유 미분쇄 저장,공급 연소 증 기 ▶ 전처리 기술 -분쇄,탈수.건조 ▶ 조분쇄기술
-단단하고 무른 것은 압축이나 충격력을 이용한 분쇄, 종이나 필름상의 것은 전단력을 이용한 분쇄, 또한 플라스틱과 같은 끈기가 있는 것은 전단력과 충격력 모두를 이용한 분쇄가 효과적이다. ▶ 미분쇄기술 -미분쇄에 있어서는 양호한 연소를 실시하기 위해서 필요한 분체입경을 얻기 위한 목 적이 있으며,미립자가 필요이상 미분화되면 에너지비용을 증가시키게 된다 ▶ 저장.공급기술 -분쇄공정은 완전자동화가 어려우므로 24시간 운전을 실시하지는 않는다. 그러므로 야간에 연소할 양은 주간에 분쇄한 분쇄물을 하룻밤 저장한 뒤 연소설비에 공급하게 된다 ▶ 연소기술 -기존 설비의 소각로나 보일러에서 연소한다. 벌크나 덩어리상으로 연소시켜도 연소효율이 좋고, 미분탄 이나 액체연료와 마찬가지 로 취급하는 것이 특징.. 다른 연료와 혼합 연소하는 것이 기본이기 때문에 버너형식은 간단한 것이 좋다 증 기

11 2.정형화 폐기물을 일정사이즈 이하로 파쇄하여 압축과 열처리에 의해 연소하기 쉽게 성형화 하는 것이다. 대상폐기물에 금속 등의 불연물이 포함되는 경우는 파쇄한 뒤 분리공정으로 제거한다. 또한 성형연료에 석회를 가하는 것으로 연소 시 발생하는 염화수소나 황산화물을 적게 하는 것이 가능하다. 폐기물을 감용하여 저장, 운송이 용이해 지고, 복수의 폐기물을 분별하지 않고 연료화가 가능하다. 또한 복수의 폐기물을 혼합하는 것에 의해 연료칼로리를 조절하는 것이 가능하다. 특정한 단일 폐기물이거나 복수의 혼합 폐기물이어도 상관은 없으나, 연소효율을 적절하게 조정하는 목적이라면 오히려 복수 혼합폐기물을 대상으로 하는 것이 좋다 정형화 적합 폐기물 a, 혼합수집 가연쓰레기  b. 플라스틱(불특정 혼합) c. 종이류(잡지, 신문지, 골판지, 포장자재) d. 섬유조각(섬유제조, 봉제과정의 섬유조각) e. 수피, 톱밥(항만, 목재가공 배출)

12 1)전처리 프로세스 폐기물의 형상이 큰 것의 사전처리 프로세스(가구 등의 조대 쓰레기, 건설, 목재제조.가공폐재 등)
▶ 전처리 프로세스 우선 조파쇄하여 적당한 크기로 파쇄하여 이후의 프로세스에 투입하기 쉽게 함과 동시에 부착되어 있는 금속 등의 불연물을 분리하기 쉽도록 한다.

13 폐기물의 수분이 많은 경우의 사전처리 프로세스(주방, 유기 슬러지, 동식물잔사 등)
수분이 80%를 초과할 경우에는 직접정형화라인에 투입하는 것은 건조비용의 부담이 크게 되며, 또한 작업 환경상에도 장해가 크다.

14 폐기물의 수분이 극히 적어 비중이 가벼운 것(섬유조각 등)
폐기물의 발열량이 아주 높거나 반대로 낮은 경우(플라스틱, 식물잔사 등) 수분이 극히 적으면 성형 되기 어렵고 비중이 가볍게 되어 성형 또한 어렵게 되며, 작업속도를 늦추게 한다. 이 대책으로서 재질에 대응하는 적절한 물을 첨가하거나 다른 비중이 무거운 가연성폐기물을 투입한다. 고발열량폐기물 또는 저발열량폐기물과 혼합하여 열량을 조정해 주는 작업이 전처리에서 필요하다

15 2)정형화 프로세스 건조공정이 필요치 않은 것 (수분이 적은 종이, 목재, 플라스틱 등) ▶ 조파쇄
건조공정이 필요치 않은 것 (수분이 적은 종이, 목재, 플라스틱 등) ▶ 조파쇄 비교적 대형이고 부정형, 그리고 불연물이 부착된 폐기물을 이후의 라 인에 알맞도록 파쇄하는데, 부정형이기 때문에 자동화가 어렵고 또한 처리속도가 느리다. 또한,부착되어 있는 금속장신구 등의 불연물은 경 도가 높고, 견고하게 부착되어 있기 때문에 분리가 간단하지는 않다. 그러므로 파쇄시 칼날을 사용하는 경우에는 손상이 커서 작업효율을 저하시키며 처리비용을 높이게 된다. ▶ 탈수.건조.발효 수분이 많은 폐기물을 연료화 할 때는 수분의 제거가 필요하다. 가령 일 반적으로 주방쓰레기는 85%의 수분을 함유하고 있고, 또 다른 유기 슬 러지에서도 동일한 양상을 띤다. 고형연료는 연소효율 면에서 함수율이 대 략10%이하로 조정되어야 하는데, 이것은 폐기물에 포함되어 있는 수분의 80%상당을 제거하여야 한다. ▶ 선별(불연물의 분리) 선별은 고형연료의 연소성을 좋게 하는 파쇄, 성형공정에서 기계설비의 손상을 경감시키기 위해 중요하다. ▶ 혼합 일반폐기물의 가연쓰레기와 같이 잡다한 폐기물을 균질한 고형연료로 하기 위해서도 혼합과정은 중요한 포인트 중에 하나이다.

16 성형하고 건조하여 제품화하는 것 (가연성 일반폐기물 또는 사전처리 된 가연 성폐기물)
폐기물을 가늘게 파쇄하고 건조시키고나서 성형하는 것

17 ▶ 성형 정형화의 가장 중요한 곳은 성형공정 이다. a. 압출에 의한 성형 톱밥과 같은 균질하고 입도가 가는 폐기물에 약간의 압력을 가하여 압 출하는 것. 또는 폐플라스틱과 같이 열에 의해 용융하는 폐기물을 포함 할 경우 플라스틱을 점결제로 이용하여 압출하면서 정형하여 고화하는 방법이 있다. b. 브리케트형 성형 비교적 단순한 방법으로 일정한 형틀에 폐기물을 압축하여 넣고 압력 을 가하여 브리케트형태, 슟덩이형 등으로 성형하는 방법 c. 고리식(링식) 압축성형 중밀도의 압축성형이 가능하고, 고형연료의 통기성을 유지하며, 보존성, 운송성을 확보할 목적을 가진 것 d. 롤러식 압축성형 고밀도의 압축성형이 가능하며, roller와 타이즈로 구성된 사이에 가늘 게 파쇄한 폐기물을 넣고, 고압으로 찍어내는 방식

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19 미분화하는 것에 의해 고형화 연료화가 가능한 경우나 정형화하는 것에 의해 연료화 되는 경우를 제외한 경우
3.부정형화 미분화하는 것에 의해 고형화 연료화가 가능한 경우나 정형화하는 것에 의해 연료화 되는 경우를 제외한 경우 1)수피 등 목질계 폐기물 2)건설 폐재 3)회수 타이어 4)슈레더 분진 ▶ 가정계는 플라스틱과 나무로 된 대형폐기물이 있으며, 산업폐기물로서는  수피등 목질계 폐기물, 회수타이어, 건설폐재, 유기 슬러지, 동식물잔사등이 있다 ▶ 수피등 목질계 폐기물 수피나 톱밥은 절반이 분산되어 발생하기 때문에 소각처분 시키고 있는 것이 현실적이나 수피는 집하나 건조문제가 해결되면 충분히 발열량을 가지는 연료가 되는 폐기물이다. 목질폐기물의 연료화의 실적은 성형가공품의 톱밥가공품만 이었다. 톱밥가공품은 톱밥이나 수피를 원료하여 생산되며, 가정용 연료로서 사용되어 왔다, ▶ 건재 폐재 주배출원은 콘크리트폐재, 폐아스팔트, 해체목재 등이다. 직접연료로서 재이용되고 있는데, 기본적으로는 분쇄.선별공정으로 처 리된다. 연료화의 경우 슈레더에서 파쇄된다 ▶ 회수타이어 타이어는 고무, 섬유 및 철이 주성분이고, 산소함유량이 적고, 8,200㎉의 발열량을 가지고 있다 ▶ 슈레더 분진 슈레더분진으로는 자동차나 가전제품 등을 파쇄하여 금속을 회수한 후 의 파편상의 폐기물이며,구성하는 주성분은 플라스틱, 섬유, 초자, 고무 등이 있다. 슈레더 분진은  용출실험에 이하여 납 등의 유해물질을 검출 됨으로 지정폐기물로서 분류가 될 수 있다.

20 RDF 화 과정 1.선별,파쇄 방식 조파쇄 RDF 종이,플라스틱,목재 플라프 상RDF 쓰레기 파쇄,선별 금속 불연물+부패성물
플랜트란, 기계와 장치를 기술적으로 복합화 하여 생산자가 목적으로 하는 원료 또는 중간재, 최종 제품을 제조할 수 있는 생산설비를 뜻한다. 금속 불연물+부패성물 실시 예:(미)센트루이스 실증플랜트(1972~75) (미) 아메스시 플랜트 (1975~ )

21 2.퇴비화 병용,파쇄,선별방식 보통 가연 쓰레기 파쇄,선별 플라프상 RDF 금속 불연물 부패성물 퇴 비
금속 불연물 부패성물 퇴 비 실시 예:(유)프로토기아FESENU공장(1978~)

22 3.파쇄 선별 미분쇄 방식 산 목피류,USA가연쓰레기 파쇄,선별 미분쇄 금속 불연물+부패생물 열 미분RDF
실시 예: (미)프리짓폰드시 Eco-FuelⅡ플랜트(1979~80)

23 4.파쇄,선별,성형방법 소석회 목재,종이,플라스틱류 USA가연쓰레기 파 쇄,선 별 성형 금속 불연물+부패생물 펠렛상RDF
실시 예 : (미)윌리암즈탄우싯플랜트(1982~) (일)예폭쓰레기 자원화공장(1990~)

24 5.퇴비화 병용 건조식형 방식 보통건조쓰레기 파 쇄,선별 건조 성형 퇴비화 금속 부패생물 불연물 펠렛상RDF 콤포스트
콤프스트 짚·잡초·낙엽 등을 퇴적하여 부식 시킨 비료로서, 두엄이라고도 한다 콤포스트 실시 예 : (스웨덴)코핏크플랜트(1981~) (독)벨텐루이루 원료회수센터(1982~) (일)전원정 크린센타 (1987~)

25 6. 건조성형방식 목재,종이,플라스틱 쓰레기,USA쓰레기 파 쇄,선별 건조 열 금속 불연물 성 형 소석회
실시 예 : (영)베이커실증플랜트(1980~) (일)봉원정호미센터(1991~)

26 7.화학반응 처리방식 생석회 보통가연쓰레기 파쇄,선별 반응 성형 금속 불연물 건조반응 조파쇄RDF 펠렛상 RDF
실시 예 : (스위스)무든플랜트(1982~1990,휴지 중) (일)율구견실증플랜트(1991~)

27 RDF연소기 유동상식 연소로 화격자식 연소로

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29 유동상식 연소로 유동사로 인한 열전달 및 혼합 양상 연소효율 증대
유동층의 큰 열용량으로 인하여 폐기물 주입률 및 조성에 따른 노내 조건 변화가 심하지 않고 shut down 후 다시 start up이 쉽게 될 수 있음 수명이 길고 유지비가 적음 슬러지 혼소가 가능

30 RDF의 크기가 클 경우 파쇄 과정 필요 노내 잔류물질 제거가 어려움 비산재 발생량이 많음 수분 함량이 높을 경우의 운전이 어려움 유동화 조건 선정의 어려움(분산과 설계,유량 압력 조건 설정,입자 사이즈 설정)

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32 화격자식 연소로 디자인 개념이 간단하고 운전이 다른 소각로에 비해 쉬움 화격자 구동에 따른 폐기물의 노내 체류시간 조절이 가능
처리할 수 있는 폐기물의 성상범위가 비교적 넒음 RDF크기에 구애 받지 않음

33 페기물 주입률 및 조성에 따른 노내 조건변화가 심한 편임
연료층의 혼합 성능 향상이 비교적 어려움 슬러지 혼소 불가능 화격자 구동 기계 장치 설계 및 운전상의 어려움

34 RDF 2단계 연소 산화·환원에 연관되어 있어서 일차공기는 환원분위기를 조성하고 이차공기는 산화분위기를 조성하여 RDF 의 연소를 용이하게 한다

35 연소용 공기를 1차 공기와 2차 공기로 나누어서 공급하고 1차 공기는 화격자 밑에서 공급하여 환원분위기로 연소하여 NOx ,SOx ,다이옥신 및 퓨란의 발생을 억제한다.
2차 공기를 화염 위에 주입하면 난류가 생겨서1차 공기영역에서 넘어오는 그을음, 미 연소분,분지 등을 완전히 연소한다.

36 *RDF Boiler RDF보일러는 대용량, 자연순환수관 보일러이고 하부에 이동 화격자가 장치되어 있으며 연료로서는 RDF,석탄 또는 하수슬러지를 사용할 수 있다 RDF투입 장치에서 RDF 를 보일러 내부로 살포하게 되면, 살포된 연료의 큰 입자는 가까이 떨어져서 화격자상에서 연소하게 된다

37 공중에 살포된 연료는 건류 되어서 휘발성 유기성분이 떨어지면서 일차공기의 환원분위기에서 연소하게 되면서 글을음,미연소분,분진이 발생하게 된다.
1차 공기는 공기 예열기에서 예열 되어서Plenum Chamber를 통해서 화격자 밑에서 들어 와서, NOx ,SOx ,CO₂,다이옥신등의 오염물질의 발생이 대폭 억제된다.

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40 RDF연계 및 적용가능분야 열 병합 발전소 보일러 사용 사업장 난방(온수)이용 업자 기타열원을 필요로 하는 사업장
열병합 발전소---기존 열병합 발전소에 보조 연료로 활용 RDF전용 열병합 발전설비를 설치하여 활용 우연탄과 RDF연료를 혼합하여 사용하는 열병합 발전소 를 설치하여 활용