운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한...

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工學碩士學位請求論文 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구 A Study on Performance of the Stoker Type Incinerator Using Operating Heat Value 2005年 12月 仁荷大學校 工學大學院 環境工學科 申 惠 淑

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Page 1: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

工學碩士學位請求論文

운 발열량을 이용한 스토커식 소각로의

운 특성에 한 연구

A Study on Performance of the Stoker Type

Incinerator Using Operating Heat Value

2005年 12月

仁荷大學校 工學大學院

環境工學科

申 惠 淑

工學碩士學位請求論文

운 발열량을 이용한 스토커식 소각로의

운 특성에 한 연구

A Study on Performance of the Stoker Type

Incinerator Using Operating Heat Value

2005年 12月

指 敎授 趙 碩 衍

이 論文을 碩士學位 論文으로 提出함

仁荷大學校 工學大學院

環境工學科

申 惠 淑

本 論文을 申惠淑의 碩士學位 論文으로 認定함

2005年 12月

主審 印

副審 印

委員 印

- i -

요 약 문

본 연구는 사업장 폐기물 소각장 스토커식 소각로(stoker type

incinerator)의 폐기물 성상에 따른 운 형태 악을 목 으로 한다 검토

인자로는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로

하 으며 이를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열

량(operating heat value)을 계산하여 그 특성을 악하고자 하 다 한

소각로의 운 발열량에 따른 효율 인 소각로 운 에 한 방안을 제시

하고자 하 다

상 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 특성은 크게 주

야간의 성상 차이가 큰 lsquo평일rsquo과 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합

(mixing)을 한 후 투입하는 lsquo휴일rsquo과 여름철 하 기 등의 함수율이 높은

폐기물을 소각 처리하는 lsquo우수기rsquo로 구분되었다 각 사례별 폐기물 처리량

측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경우가 가장 안정

으로 많은 양을 처리 할 수 있는 것으로 나타났다 운 발열량은 충분히

혼합된 폐기물의 소각시에 약 3036kcalkg 가장 높게 나타났다

따라서 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기 한 방법으로 폐

기물을 소각하기 에 충분한 혼합(mixing)과 처리 후에 소각로로 투

입하는 것이 소각로의 온도 유지 소각처리량 등의 측면에서 가장 안정

으로 소각운 할 수 있는 것으로 단된다

- ii -

ABSTRACT

The present study aimed at characterizing operation modes of stoker

type incinerators for industrial wastes The operation parameters chosen

in this study were the amount of feed waste the combustion

temperature combustion air flow rate oxygen concentration at the

exhaust gas The operating heat value was calculated from these

operation parameters to evaluate the performance of incinerators In

addition the ways to improve operation practices using operating

heating values were developed

The industrial wastes under the present study was identified as three

types as follows the weekday waste the combustion characteristics of

which varies greatly from daytime to nighttime the weekend waste

which is adequately mixed before incineration and rainy season waste

which contains a substantial amount of moisture Considering the

amount of waste processed by each type the weekend waste was

found to be the best for incineration in terms of the amount

incinerated and the stability of incineration The operating heat value of

the weekend waste was estimated to be 3036 kcalkg which is the

highest among three waste types

Therefore it is recommended to mix the wastes before feeding into

incinerators to enhance the combustion efficiency which will aid

maintaining combustion temperatures and increase the incineration

capacity

- iii -

목 차

요 약 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅰ

Abstract middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅱ

목 차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅲ

표 목 차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅴ

그림목차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅵ

1 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot1

2 문헌조사 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

21 소각로의 구분 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

211 스토커식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

212 유동상식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

213 회 로식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

214 폐기물 소각설비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot12

22 소각 발열량과 연소온도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot16

221 폐기물의 발열량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot16

222 연소온도와 운 발열량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot18

3 조사 상 소각로 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

31 소각로 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

32 소각로 운 자료 검토 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

33 사례별 운 특성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot29

- iv -

331 평일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot29

332 휴일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot33

333 우수기 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot37

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot41

4 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot44

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot46

- v -

표 목차

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot19

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt표 3-4gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt표 3-5gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한

주요 운 결과 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- vi -

그림 목차

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot5

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot7

lt그림 2-3gt 로타리 킬른 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot10

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot13

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비계통도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot22

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot23

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot25

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-9gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

- vii -

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt그림 3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- 1 -

1 서 론

폐기물의 처리 방법 소각처리는 가장 표 인 감량화 처리 방법

하나이다 한 부패하기 쉬운 유기물질을 연소함으로써 생 으로 무해

화 안정화하여 처리할 수 있다 하지만 소각에 의한 처리 방법은 각종

기오염물질과 다이옥신 문제가 발생하고 배출된 기오염물질이 주변

환경에 미치는 향도 지역이나 계 에 따라 아주 다양하기 때문에 폐기

물의 처리를 한 소각시설 운 과 리에는 고도의 기술과 경험이 필요

하다1)2)3)4)

우리나라 폐기물 발생 황은 1997년 195275톤일에서 2003년의 경우

303028톤일로 계속 으로 증가 추세에 있다 체 생활폐기물과 더불어

산업 장에서 배출되고 있는 사업장폐기물도 산업의 발달과 더불어 1997

년 147380톤일에서 2003년의 경우 252292톤일로 꾸 히 증가하고 있

다 발생된 폐기물 사업장폐기물의 처리 황은 생활폐기물과 유사하게

매립에 의한 처리로 지속 으로 감소하고 있으며 재활용률은 지속 으로

증가하고 있는 추세이다 2003년의 경우에는 매립 29377톤일(116) 소

각 11338톤일(45) 재활용 200829톤일(796) 기타 10748톤일

(43)로 나타났다5)

사업장폐기물의 소각에 의한 처리 방법 스토커식 소각로는 소각처리

기술이 확립되어 있고 소규모를 막론하고 안정 인 연소가 가능하기

때문에 국내에서 많이 채택되어 운 되고 있다 특히 연소 배출가스에서

열에 지를 증기 회수하여 발 등에 유효하게 이용할 수 있는 장 이 있

는 반면 구동부분이 많기 때문에 보수가 까다롭고 수리비가 많을 수 있

고 배출가스량이 많고 가스 처리 비용이 클 수 있는 단 이 있다6)

소각로의 수명을 연장하고 효율 인 운 을 해서는 소각 상의 폐

- 2 -

기물의 성상에 따른 소각 투입량의 결정과 그에 따른 한 소각로 온도

유지와 배출가스 다이옥신 기오염물질의 감을 한 여러 가지

운 인자를 고려하여야 한다 특히 발열량이 낮은 폐기물의 경우 소각로

온도가 하되고 연소의 안정성이 떨어져 완 연소에도 시간이 걸리게

된다 반 로 발열양이 높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량이 동

시에 증가하고 가스냉각이나 통풍설비능력 연소로 온도의 국부 인 상승

으로 인한 소각로의 수명 단축이 발생하여 체 으로 소각능력이 하될

수 있다7)8)9)

본 연구에서는 사업장폐기물 소각장의 스토커식 소각로의 운 형태를

악하여 폐기물 성상에 따른 운 형태를 분류하 다 검토 인자로는 폐

기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로 하 으며 이

를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열량을 계산하여

그 특성을 악하고자 하 다 한 소각로의 운 발열량에 따른 소각로

의 효율 인 운 에 한 방안을 제시하고자 하 다

- 3 -

2 문헌조사

21 소각로의 구분

211 스토커식 연소장치10)11)

일반 으로 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소 에 먼 충분한 건

조를 이루어져야 하는 건조 와 건조된 폐기물의 건류화와 연소화염이 발

생하고 고온에서 활발한 산화반응이 진행되는 연소 와 소각재 의 미연

분을 완 히 소각시키는 후연소 로 크게 3부분으로 구성되어 있다 이는

스토커 형식의 명칭이 아니고 각 부분에서 이루어지고 있는 주요 역할에

한 것으로 형식에 따라서는 하나의 스토커에서 건조 연소 후연소의 효

과와 역할이 모두 이루어지는 경우도 있다

폐기물의 건조공정은 아래와 같은 과정으로 별되지만 통상의 소각로

에서는 아래공정의 복합된 과정을 거쳐 건조공정이 이루어진다

- 소각로 내부 고온의 연소 가스나 소각로 측벽 천장 아치부 등에서의

복사열에 의한 건조

- 폐기물 하부로부터 공 되는 고온의 연소공기에 의한 통기 건조

- 폐기물 층 표면과 고온 연소가스와의 건조

- 폐기물 층 내에서의 부분 연소에 의한 연소 건조

일반 건조 에서는 폐기물 층이 상당히 두꺼워서 복사 열과

열은 폐기물 층 내부까지 미치지 않으므로 건조 효과를 높이기 하여 폐

기물 층의 교반 반 에 의해 내부 층에도 건조에 필요한 열이 미치도록

한다

폐기물의 연소공정은 종이 비닐 라스틱류 등이 용이하게 연소되는

- 4 -

물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

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연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

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자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 2: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

工學碩士學位請求論文

운 발열량을 이용한 스토커식 소각로의

운 특성에 한 연구

A Study on Performance of the Stoker Type

Incinerator Using Operating Heat Value

2005年 12月

指 敎授 趙 碩 衍

이 論文을 碩士學位 論文으로 提出함

仁荷大學校 工學大學院

環境工學科

申 惠 淑

本 論文을 申惠淑의 碩士學位 論文으로 認定함

2005年 12月

主審 印

副審 印

委員 印

- i -

요 약 문

본 연구는 사업장 폐기물 소각장 스토커식 소각로(stoker type

incinerator)의 폐기물 성상에 따른 운 형태 악을 목 으로 한다 검토

인자로는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로

하 으며 이를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열

량(operating heat value)을 계산하여 그 특성을 악하고자 하 다 한

소각로의 운 발열량에 따른 효율 인 소각로 운 에 한 방안을 제시

하고자 하 다

상 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 특성은 크게 주

야간의 성상 차이가 큰 lsquo평일rsquo과 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합

(mixing)을 한 후 투입하는 lsquo휴일rsquo과 여름철 하 기 등의 함수율이 높은

폐기물을 소각 처리하는 lsquo우수기rsquo로 구분되었다 각 사례별 폐기물 처리량

측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경우가 가장 안정

으로 많은 양을 처리 할 수 있는 것으로 나타났다 운 발열량은 충분히

혼합된 폐기물의 소각시에 약 3036kcalkg 가장 높게 나타났다

따라서 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기 한 방법으로 폐

기물을 소각하기 에 충분한 혼합(mixing)과 처리 후에 소각로로 투

입하는 것이 소각로의 온도 유지 소각처리량 등의 측면에서 가장 안정

으로 소각운 할 수 있는 것으로 단된다

- ii -

ABSTRACT

The present study aimed at characterizing operation modes of stoker

type incinerators for industrial wastes The operation parameters chosen

in this study were the amount of feed waste the combustion

temperature combustion air flow rate oxygen concentration at the

exhaust gas The operating heat value was calculated from these

operation parameters to evaluate the performance of incinerators In

addition the ways to improve operation practices using operating

heating values were developed

The industrial wastes under the present study was identified as three

types as follows the weekday waste the combustion characteristics of

which varies greatly from daytime to nighttime the weekend waste

which is adequately mixed before incineration and rainy season waste

which contains a substantial amount of moisture Considering the

amount of waste processed by each type the weekend waste was

found to be the best for incineration in terms of the amount

incinerated and the stability of incineration The operating heat value of

the weekend waste was estimated to be 3036 kcalkg which is the

highest among three waste types

Therefore it is recommended to mix the wastes before feeding into

incinerators to enhance the combustion efficiency which will aid

maintaining combustion temperatures and increase the incineration

capacity

- iii -

목 차

요 약 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅰ

Abstract middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅱ

목 차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅲ

표 목 차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅴ

그림목차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅵ

1 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot1

2 문헌조사 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

21 소각로의 구분 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

211 스토커식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

212 유동상식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

213 회 로식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

214 폐기물 소각설비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot12

22 소각 발열량과 연소온도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot16

221 폐기물의 발열량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot16

222 연소온도와 운 발열량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot18

3 조사 상 소각로 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

31 소각로 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

32 소각로 운 자료 검토 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

33 사례별 운 특성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot29

- iv -

331 평일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot29

332 휴일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot33

333 우수기 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot37

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot41

4 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot44

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot46

- v -

표 목차

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot19

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt표 3-4gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt표 3-5gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한

주요 운 결과 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- vi -

그림 목차

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot5

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot7

lt그림 2-3gt 로타리 킬른 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot10

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot13

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비계통도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot22

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot23

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot25

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-9gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

- vii -

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt그림 3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- 1 -

1 서 론

폐기물의 처리 방법 소각처리는 가장 표 인 감량화 처리 방법

하나이다 한 부패하기 쉬운 유기물질을 연소함으로써 생 으로 무해

화 안정화하여 처리할 수 있다 하지만 소각에 의한 처리 방법은 각종

기오염물질과 다이옥신 문제가 발생하고 배출된 기오염물질이 주변

환경에 미치는 향도 지역이나 계 에 따라 아주 다양하기 때문에 폐기

물의 처리를 한 소각시설 운 과 리에는 고도의 기술과 경험이 필요

하다1)2)3)4)

우리나라 폐기물 발생 황은 1997년 195275톤일에서 2003년의 경우

303028톤일로 계속 으로 증가 추세에 있다 체 생활폐기물과 더불어

산업 장에서 배출되고 있는 사업장폐기물도 산업의 발달과 더불어 1997

년 147380톤일에서 2003년의 경우 252292톤일로 꾸 히 증가하고 있

다 발생된 폐기물 사업장폐기물의 처리 황은 생활폐기물과 유사하게

매립에 의한 처리로 지속 으로 감소하고 있으며 재활용률은 지속 으로

증가하고 있는 추세이다 2003년의 경우에는 매립 29377톤일(116) 소

각 11338톤일(45) 재활용 200829톤일(796) 기타 10748톤일

(43)로 나타났다5)

사업장폐기물의 소각에 의한 처리 방법 스토커식 소각로는 소각처리

기술이 확립되어 있고 소규모를 막론하고 안정 인 연소가 가능하기

때문에 국내에서 많이 채택되어 운 되고 있다 특히 연소 배출가스에서

열에 지를 증기 회수하여 발 등에 유효하게 이용할 수 있는 장 이 있

는 반면 구동부분이 많기 때문에 보수가 까다롭고 수리비가 많을 수 있

고 배출가스량이 많고 가스 처리 비용이 클 수 있는 단 이 있다6)

소각로의 수명을 연장하고 효율 인 운 을 해서는 소각 상의 폐

- 2 -

기물의 성상에 따른 소각 투입량의 결정과 그에 따른 한 소각로 온도

유지와 배출가스 다이옥신 기오염물질의 감을 한 여러 가지

운 인자를 고려하여야 한다 특히 발열량이 낮은 폐기물의 경우 소각로

온도가 하되고 연소의 안정성이 떨어져 완 연소에도 시간이 걸리게

된다 반 로 발열양이 높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량이 동

시에 증가하고 가스냉각이나 통풍설비능력 연소로 온도의 국부 인 상승

으로 인한 소각로의 수명 단축이 발생하여 체 으로 소각능력이 하될

수 있다7)8)9)

본 연구에서는 사업장폐기물 소각장의 스토커식 소각로의 운 형태를

악하여 폐기물 성상에 따른 운 형태를 분류하 다 검토 인자로는 폐

기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로 하 으며 이

를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열량을 계산하여

그 특성을 악하고자 하 다 한 소각로의 운 발열량에 따른 소각로

의 효율 인 운 에 한 방안을 제시하고자 하 다

- 3 -

2 문헌조사

21 소각로의 구분

211 스토커식 연소장치10)11)

일반 으로 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소 에 먼 충분한 건

조를 이루어져야 하는 건조 와 건조된 폐기물의 건류화와 연소화염이 발

생하고 고온에서 활발한 산화반응이 진행되는 연소 와 소각재 의 미연

분을 완 히 소각시키는 후연소 로 크게 3부분으로 구성되어 있다 이는

스토커 형식의 명칭이 아니고 각 부분에서 이루어지고 있는 주요 역할에

한 것으로 형식에 따라서는 하나의 스토커에서 건조 연소 후연소의 효

과와 역할이 모두 이루어지는 경우도 있다

폐기물의 건조공정은 아래와 같은 과정으로 별되지만 통상의 소각로

에서는 아래공정의 복합된 과정을 거쳐 건조공정이 이루어진다

- 소각로 내부 고온의 연소 가스나 소각로 측벽 천장 아치부 등에서의

복사열에 의한 건조

- 폐기물 하부로부터 공 되는 고온의 연소공기에 의한 통기 건조

- 폐기물 층 표면과 고온 연소가스와의 건조

- 폐기물 층 내에서의 부분 연소에 의한 연소 건조

일반 건조 에서는 폐기물 층이 상당히 두꺼워서 복사 열과

열은 폐기물 층 내부까지 미치지 않으므로 건조 효과를 높이기 하여 폐

기물 층의 교반 반 에 의해 내부 층에도 건조에 필요한 열이 미치도록

한다

폐기물의 연소공정은 종이 비닐 라스틱류 등이 용이하게 연소되는

- 4 -

물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 3: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

本 論文을 申惠淑의 碩士學位 論文으로 認定함

2005年 12月

主審 印

副審 印

委員 印

- i -

요 약 문

본 연구는 사업장 폐기물 소각장 스토커식 소각로(stoker type

incinerator)의 폐기물 성상에 따른 운 형태 악을 목 으로 한다 검토

인자로는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로

하 으며 이를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열

량(operating heat value)을 계산하여 그 특성을 악하고자 하 다 한

소각로의 운 발열량에 따른 효율 인 소각로 운 에 한 방안을 제시

하고자 하 다

상 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 특성은 크게 주

야간의 성상 차이가 큰 lsquo평일rsquo과 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합

(mixing)을 한 후 투입하는 lsquo휴일rsquo과 여름철 하 기 등의 함수율이 높은

폐기물을 소각 처리하는 lsquo우수기rsquo로 구분되었다 각 사례별 폐기물 처리량

측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경우가 가장 안정

으로 많은 양을 처리 할 수 있는 것으로 나타났다 운 발열량은 충분히

혼합된 폐기물의 소각시에 약 3036kcalkg 가장 높게 나타났다

따라서 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기 한 방법으로 폐

기물을 소각하기 에 충분한 혼합(mixing)과 처리 후에 소각로로 투

입하는 것이 소각로의 온도 유지 소각처리량 등의 측면에서 가장 안정

으로 소각운 할 수 있는 것으로 단된다

- ii -

ABSTRACT

The present study aimed at characterizing operation modes of stoker

type incinerators for industrial wastes The operation parameters chosen

in this study were the amount of feed waste the combustion

temperature combustion air flow rate oxygen concentration at the

exhaust gas The operating heat value was calculated from these

operation parameters to evaluate the performance of incinerators In

addition the ways to improve operation practices using operating

heating values were developed

The industrial wastes under the present study was identified as three

types as follows the weekday waste the combustion characteristics of

which varies greatly from daytime to nighttime the weekend waste

which is adequately mixed before incineration and rainy season waste

which contains a substantial amount of moisture Considering the

amount of waste processed by each type the weekend waste was

found to be the best for incineration in terms of the amount

incinerated and the stability of incineration The operating heat value of

the weekend waste was estimated to be 3036 kcalkg which is the

highest among three waste types

Therefore it is recommended to mix the wastes before feeding into

incinerators to enhance the combustion efficiency which will aid

maintaining combustion temperatures and increase the incineration

capacity

- iii -

목 차

요 약 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅰ

Abstract middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅱ

목 차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅲ

표 목 차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅴ

그림목차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅵ

1 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot1

2 문헌조사 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

21 소각로의 구분 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

211 스토커식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

212 유동상식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

213 회 로식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

214 폐기물 소각설비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot12

22 소각 발열량과 연소온도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot16

221 폐기물의 발열량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot16

222 연소온도와 운 발열량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot18

3 조사 상 소각로 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

31 소각로 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

32 소각로 운 자료 검토 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

33 사례별 운 특성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot29

- iv -

331 평일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot29

332 휴일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot33

333 우수기 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot37

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot41

4 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot44

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot46

- v -

표 목차

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot19

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt표 3-4gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt표 3-5gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한

주요 운 결과 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- vi -

그림 목차

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot5

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot7

lt그림 2-3gt 로타리 킬른 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot10

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot13

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비계통도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot22

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot23

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot25

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-9gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

- vii -

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt그림 3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- 1 -

1 서 론

폐기물의 처리 방법 소각처리는 가장 표 인 감량화 처리 방법

하나이다 한 부패하기 쉬운 유기물질을 연소함으로써 생 으로 무해

화 안정화하여 처리할 수 있다 하지만 소각에 의한 처리 방법은 각종

기오염물질과 다이옥신 문제가 발생하고 배출된 기오염물질이 주변

환경에 미치는 향도 지역이나 계 에 따라 아주 다양하기 때문에 폐기

물의 처리를 한 소각시설 운 과 리에는 고도의 기술과 경험이 필요

하다1)2)3)4)

우리나라 폐기물 발생 황은 1997년 195275톤일에서 2003년의 경우

303028톤일로 계속 으로 증가 추세에 있다 체 생활폐기물과 더불어

산업 장에서 배출되고 있는 사업장폐기물도 산업의 발달과 더불어 1997

년 147380톤일에서 2003년의 경우 252292톤일로 꾸 히 증가하고 있

다 발생된 폐기물 사업장폐기물의 처리 황은 생활폐기물과 유사하게

매립에 의한 처리로 지속 으로 감소하고 있으며 재활용률은 지속 으로

증가하고 있는 추세이다 2003년의 경우에는 매립 29377톤일(116) 소

각 11338톤일(45) 재활용 200829톤일(796) 기타 10748톤일

(43)로 나타났다5)

사업장폐기물의 소각에 의한 처리 방법 스토커식 소각로는 소각처리

기술이 확립되어 있고 소규모를 막론하고 안정 인 연소가 가능하기

때문에 국내에서 많이 채택되어 운 되고 있다 특히 연소 배출가스에서

열에 지를 증기 회수하여 발 등에 유효하게 이용할 수 있는 장 이 있

는 반면 구동부분이 많기 때문에 보수가 까다롭고 수리비가 많을 수 있

고 배출가스량이 많고 가스 처리 비용이 클 수 있는 단 이 있다6)

소각로의 수명을 연장하고 효율 인 운 을 해서는 소각 상의 폐

- 2 -

기물의 성상에 따른 소각 투입량의 결정과 그에 따른 한 소각로 온도

유지와 배출가스 다이옥신 기오염물질의 감을 한 여러 가지

운 인자를 고려하여야 한다 특히 발열량이 낮은 폐기물의 경우 소각로

온도가 하되고 연소의 안정성이 떨어져 완 연소에도 시간이 걸리게

된다 반 로 발열양이 높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량이 동

시에 증가하고 가스냉각이나 통풍설비능력 연소로 온도의 국부 인 상승

으로 인한 소각로의 수명 단축이 발생하여 체 으로 소각능력이 하될

수 있다7)8)9)

본 연구에서는 사업장폐기물 소각장의 스토커식 소각로의 운 형태를

악하여 폐기물 성상에 따른 운 형태를 분류하 다 검토 인자로는 폐

기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로 하 으며 이

를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열량을 계산하여

그 특성을 악하고자 하 다 한 소각로의 운 발열량에 따른 소각로

의 효율 인 운 에 한 방안을 제시하고자 하 다

- 3 -

2 문헌조사

21 소각로의 구분

211 스토커식 연소장치10)11)

일반 으로 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소 에 먼 충분한 건

조를 이루어져야 하는 건조 와 건조된 폐기물의 건류화와 연소화염이 발

생하고 고온에서 활발한 산화반응이 진행되는 연소 와 소각재 의 미연

분을 완 히 소각시키는 후연소 로 크게 3부분으로 구성되어 있다 이는

스토커 형식의 명칭이 아니고 각 부분에서 이루어지고 있는 주요 역할에

한 것으로 형식에 따라서는 하나의 스토커에서 건조 연소 후연소의 효

과와 역할이 모두 이루어지는 경우도 있다

폐기물의 건조공정은 아래와 같은 과정으로 별되지만 통상의 소각로

에서는 아래공정의 복합된 과정을 거쳐 건조공정이 이루어진다

- 소각로 내부 고온의 연소 가스나 소각로 측벽 천장 아치부 등에서의

복사열에 의한 건조

- 폐기물 하부로부터 공 되는 고온의 연소공기에 의한 통기 건조

- 폐기물 층 표면과 고온 연소가스와의 건조

- 폐기물 층 내에서의 부분 연소에 의한 연소 건조

일반 건조 에서는 폐기물 층이 상당히 두꺼워서 복사 열과

열은 폐기물 층 내부까지 미치지 않으므로 건조 효과를 높이기 하여 폐

기물 층의 교반 반 에 의해 내부 층에도 건조에 필요한 열이 미치도록

한다

폐기물의 연소공정은 종이 비닐 라스틱류 등이 용이하게 연소되는

- 4 -

물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

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2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 4: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- i -

요 약 문

본 연구는 사업장 폐기물 소각장 스토커식 소각로(stoker type

incinerator)의 폐기물 성상에 따른 운 형태 악을 목 으로 한다 검토

인자로는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로

하 으며 이를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열

량(operating heat value)을 계산하여 그 특성을 악하고자 하 다 한

소각로의 운 발열량에 따른 효율 인 소각로 운 에 한 방안을 제시

하고자 하 다

상 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 특성은 크게 주

야간의 성상 차이가 큰 lsquo평일rsquo과 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합

(mixing)을 한 후 투입하는 lsquo휴일rsquo과 여름철 하 기 등의 함수율이 높은

폐기물을 소각 처리하는 lsquo우수기rsquo로 구분되었다 각 사례별 폐기물 처리량

측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경우가 가장 안정

으로 많은 양을 처리 할 수 있는 것으로 나타났다 운 발열량은 충분히

혼합된 폐기물의 소각시에 약 3036kcalkg 가장 높게 나타났다

따라서 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기 한 방법으로 폐

기물을 소각하기 에 충분한 혼합(mixing)과 처리 후에 소각로로 투

입하는 것이 소각로의 온도 유지 소각처리량 등의 측면에서 가장 안정

으로 소각운 할 수 있는 것으로 단된다

- ii -

ABSTRACT

The present study aimed at characterizing operation modes of stoker

type incinerators for industrial wastes The operation parameters chosen

in this study were the amount of feed waste the combustion

temperature combustion air flow rate oxygen concentration at the

exhaust gas The operating heat value was calculated from these

operation parameters to evaluate the performance of incinerators In

addition the ways to improve operation practices using operating

heating values were developed

The industrial wastes under the present study was identified as three

types as follows the weekday waste the combustion characteristics of

which varies greatly from daytime to nighttime the weekend waste

which is adequately mixed before incineration and rainy season waste

which contains a substantial amount of moisture Considering the

amount of waste processed by each type the weekend waste was

found to be the best for incineration in terms of the amount

incinerated and the stability of incineration The operating heat value of

the weekend waste was estimated to be 3036 kcalkg which is the

highest among three waste types

Therefore it is recommended to mix the wastes before feeding into

incinerators to enhance the combustion efficiency which will aid

maintaining combustion temperatures and increase the incineration

capacity

- iii -

목 차

요 약 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅰ

Abstract middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅱ

목 차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅲ

표 목 차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅴ

그림목차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅵ

1 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot1

2 문헌조사 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

21 소각로의 구분 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

211 스토커식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

212 유동상식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

213 회 로식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

214 폐기물 소각설비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot12

22 소각 발열량과 연소온도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot16

221 폐기물의 발열량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot16

222 연소온도와 운 발열량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot18

3 조사 상 소각로 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

31 소각로 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

32 소각로 운 자료 검토 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

33 사례별 운 특성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot29

- iv -

331 평일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot29

332 휴일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot33

333 우수기 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot37

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot41

4 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot44

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot46

- v -

표 목차

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot19

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt표 3-4gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt표 3-5gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한

주요 운 결과 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- vi -

그림 목차

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot5

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot7

lt그림 2-3gt 로타리 킬른 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot10

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot13

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비계통도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot22

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot23

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot25

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-9gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

- vii -

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt그림 3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- 1 -

1 서 론

폐기물의 처리 방법 소각처리는 가장 표 인 감량화 처리 방법

하나이다 한 부패하기 쉬운 유기물질을 연소함으로써 생 으로 무해

화 안정화하여 처리할 수 있다 하지만 소각에 의한 처리 방법은 각종

기오염물질과 다이옥신 문제가 발생하고 배출된 기오염물질이 주변

환경에 미치는 향도 지역이나 계 에 따라 아주 다양하기 때문에 폐기

물의 처리를 한 소각시설 운 과 리에는 고도의 기술과 경험이 필요

하다1)2)3)4)

우리나라 폐기물 발생 황은 1997년 195275톤일에서 2003년의 경우

303028톤일로 계속 으로 증가 추세에 있다 체 생활폐기물과 더불어

산업 장에서 배출되고 있는 사업장폐기물도 산업의 발달과 더불어 1997

년 147380톤일에서 2003년의 경우 252292톤일로 꾸 히 증가하고 있

다 발생된 폐기물 사업장폐기물의 처리 황은 생활폐기물과 유사하게

매립에 의한 처리로 지속 으로 감소하고 있으며 재활용률은 지속 으로

증가하고 있는 추세이다 2003년의 경우에는 매립 29377톤일(116) 소

각 11338톤일(45) 재활용 200829톤일(796) 기타 10748톤일

(43)로 나타났다5)

사업장폐기물의 소각에 의한 처리 방법 스토커식 소각로는 소각처리

기술이 확립되어 있고 소규모를 막론하고 안정 인 연소가 가능하기

때문에 국내에서 많이 채택되어 운 되고 있다 특히 연소 배출가스에서

열에 지를 증기 회수하여 발 등에 유효하게 이용할 수 있는 장 이 있

는 반면 구동부분이 많기 때문에 보수가 까다롭고 수리비가 많을 수 있

고 배출가스량이 많고 가스 처리 비용이 클 수 있는 단 이 있다6)

소각로의 수명을 연장하고 효율 인 운 을 해서는 소각 상의 폐

- 2 -

기물의 성상에 따른 소각 투입량의 결정과 그에 따른 한 소각로 온도

유지와 배출가스 다이옥신 기오염물질의 감을 한 여러 가지

운 인자를 고려하여야 한다 특히 발열량이 낮은 폐기물의 경우 소각로

온도가 하되고 연소의 안정성이 떨어져 완 연소에도 시간이 걸리게

된다 반 로 발열양이 높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량이 동

시에 증가하고 가스냉각이나 통풍설비능력 연소로 온도의 국부 인 상승

으로 인한 소각로의 수명 단축이 발생하여 체 으로 소각능력이 하될

수 있다7)8)9)

본 연구에서는 사업장폐기물 소각장의 스토커식 소각로의 운 형태를

악하여 폐기물 성상에 따른 운 형태를 분류하 다 검토 인자로는 폐

기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로 하 으며 이

를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열량을 계산하여

그 특성을 악하고자 하 다 한 소각로의 운 발열량에 따른 소각로

의 효율 인 운 에 한 방안을 제시하고자 하 다

- 3 -

2 문헌조사

21 소각로의 구분

211 스토커식 연소장치10)11)

일반 으로 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소 에 먼 충분한 건

조를 이루어져야 하는 건조 와 건조된 폐기물의 건류화와 연소화염이 발

생하고 고온에서 활발한 산화반응이 진행되는 연소 와 소각재 의 미연

분을 완 히 소각시키는 후연소 로 크게 3부분으로 구성되어 있다 이는

스토커 형식의 명칭이 아니고 각 부분에서 이루어지고 있는 주요 역할에

한 것으로 형식에 따라서는 하나의 스토커에서 건조 연소 후연소의 효

과와 역할이 모두 이루어지는 경우도 있다

폐기물의 건조공정은 아래와 같은 과정으로 별되지만 통상의 소각로

에서는 아래공정의 복합된 과정을 거쳐 건조공정이 이루어진다

- 소각로 내부 고온의 연소 가스나 소각로 측벽 천장 아치부 등에서의

복사열에 의한 건조

- 폐기물 하부로부터 공 되는 고온의 연소공기에 의한 통기 건조

- 폐기물 층 표면과 고온 연소가스와의 건조

- 폐기물 층 내에서의 부분 연소에 의한 연소 건조

일반 건조 에서는 폐기물 층이 상당히 두꺼워서 복사 열과

열은 폐기물 층 내부까지 미치지 않으므로 건조 효과를 높이기 하여 폐

기물 층의 교반 반 에 의해 내부 층에도 건조에 필요한 열이 미치도록

한다

폐기물의 연소공정은 종이 비닐 라스틱류 등이 용이하게 연소되는

- 4 -

물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

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2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 5: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- ii -

ABSTRACT

The present study aimed at characterizing operation modes of stoker

type incinerators for industrial wastes The operation parameters chosen

in this study were the amount of feed waste the combustion

temperature combustion air flow rate oxygen concentration at the

exhaust gas The operating heat value was calculated from these

operation parameters to evaluate the performance of incinerators In

addition the ways to improve operation practices using operating

heating values were developed

The industrial wastes under the present study was identified as three

types as follows the weekday waste the combustion characteristics of

which varies greatly from daytime to nighttime the weekend waste

which is adequately mixed before incineration and rainy season waste

which contains a substantial amount of moisture Considering the

amount of waste processed by each type the weekend waste was

found to be the best for incineration in terms of the amount

incinerated and the stability of incineration The operating heat value of

the weekend waste was estimated to be 3036 kcalkg which is the

highest among three waste types

Therefore it is recommended to mix the wastes before feeding into

incinerators to enhance the combustion efficiency which will aid

maintaining combustion temperatures and increase the incineration

capacity

- iii -

목 차

요 약 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅰ

Abstract middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅱ

목 차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅲ

표 목 차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅴ

그림목차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅵ

1 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot1

2 문헌조사 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

21 소각로의 구분 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

211 스토커식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

212 유동상식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

213 회 로식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

214 폐기물 소각설비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot12

22 소각 발열량과 연소온도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot16

221 폐기물의 발열량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot16

222 연소온도와 운 발열량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot18

3 조사 상 소각로 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

31 소각로 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

32 소각로 운 자료 검토 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

33 사례별 운 특성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot29

- iv -

331 평일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot29

332 휴일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot33

333 우수기 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot37

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot41

4 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot44

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot46

- v -

표 목차

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot19

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt표 3-4gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt표 3-5gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한

주요 운 결과 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- vi -

그림 목차

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot5

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot7

lt그림 2-3gt 로타리 킬른 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot10

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot13

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비계통도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot22

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot23

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot25

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-9gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

- vii -

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt그림 3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- 1 -

1 서 론

폐기물의 처리 방법 소각처리는 가장 표 인 감량화 처리 방법

하나이다 한 부패하기 쉬운 유기물질을 연소함으로써 생 으로 무해

화 안정화하여 처리할 수 있다 하지만 소각에 의한 처리 방법은 각종

기오염물질과 다이옥신 문제가 발생하고 배출된 기오염물질이 주변

환경에 미치는 향도 지역이나 계 에 따라 아주 다양하기 때문에 폐기

물의 처리를 한 소각시설 운 과 리에는 고도의 기술과 경험이 필요

하다1)2)3)4)

우리나라 폐기물 발생 황은 1997년 195275톤일에서 2003년의 경우

303028톤일로 계속 으로 증가 추세에 있다 체 생활폐기물과 더불어

산업 장에서 배출되고 있는 사업장폐기물도 산업의 발달과 더불어 1997

년 147380톤일에서 2003년의 경우 252292톤일로 꾸 히 증가하고 있

다 발생된 폐기물 사업장폐기물의 처리 황은 생활폐기물과 유사하게

매립에 의한 처리로 지속 으로 감소하고 있으며 재활용률은 지속 으로

증가하고 있는 추세이다 2003년의 경우에는 매립 29377톤일(116) 소

각 11338톤일(45) 재활용 200829톤일(796) 기타 10748톤일

(43)로 나타났다5)

사업장폐기물의 소각에 의한 처리 방법 스토커식 소각로는 소각처리

기술이 확립되어 있고 소규모를 막론하고 안정 인 연소가 가능하기

때문에 국내에서 많이 채택되어 운 되고 있다 특히 연소 배출가스에서

열에 지를 증기 회수하여 발 등에 유효하게 이용할 수 있는 장 이 있

는 반면 구동부분이 많기 때문에 보수가 까다롭고 수리비가 많을 수 있

고 배출가스량이 많고 가스 처리 비용이 클 수 있는 단 이 있다6)

소각로의 수명을 연장하고 효율 인 운 을 해서는 소각 상의 폐

- 2 -

기물의 성상에 따른 소각 투입량의 결정과 그에 따른 한 소각로 온도

유지와 배출가스 다이옥신 기오염물질의 감을 한 여러 가지

운 인자를 고려하여야 한다 특히 발열량이 낮은 폐기물의 경우 소각로

온도가 하되고 연소의 안정성이 떨어져 완 연소에도 시간이 걸리게

된다 반 로 발열양이 높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량이 동

시에 증가하고 가스냉각이나 통풍설비능력 연소로 온도의 국부 인 상승

으로 인한 소각로의 수명 단축이 발생하여 체 으로 소각능력이 하될

수 있다7)8)9)

본 연구에서는 사업장폐기물 소각장의 스토커식 소각로의 운 형태를

악하여 폐기물 성상에 따른 운 형태를 분류하 다 검토 인자로는 폐

기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로 하 으며 이

를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열량을 계산하여

그 특성을 악하고자 하 다 한 소각로의 운 발열량에 따른 소각로

의 효율 인 운 에 한 방안을 제시하고자 하 다

- 3 -

2 문헌조사

21 소각로의 구분

211 스토커식 연소장치10)11)

일반 으로 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소 에 먼 충분한 건

조를 이루어져야 하는 건조 와 건조된 폐기물의 건류화와 연소화염이 발

생하고 고온에서 활발한 산화반응이 진행되는 연소 와 소각재 의 미연

분을 완 히 소각시키는 후연소 로 크게 3부분으로 구성되어 있다 이는

스토커 형식의 명칭이 아니고 각 부분에서 이루어지고 있는 주요 역할에

한 것으로 형식에 따라서는 하나의 스토커에서 건조 연소 후연소의 효

과와 역할이 모두 이루어지는 경우도 있다

폐기물의 건조공정은 아래와 같은 과정으로 별되지만 통상의 소각로

에서는 아래공정의 복합된 과정을 거쳐 건조공정이 이루어진다

- 소각로 내부 고온의 연소 가스나 소각로 측벽 천장 아치부 등에서의

복사열에 의한 건조

- 폐기물 하부로부터 공 되는 고온의 연소공기에 의한 통기 건조

- 폐기물 층 표면과 고온 연소가스와의 건조

- 폐기물 층 내에서의 부분 연소에 의한 연소 건조

일반 건조 에서는 폐기물 층이 상당히 두꺼워서 복사 열과

열은 폐기물 층 내부까지 미치지 않으므로 건조 효과를 높이기 하여 폐

기물 층의 교반 반 에 의해 내부 층에도 건조에 필요한 열이 미치도록

한다

폐기물의 연소공정은 종이 비닐 라스틱류 등이 용이하게 연소되는

- 4 -

물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

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10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

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14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

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15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

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17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 6: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- iii -

목 차

요 약 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅰ

Abstract middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅱ

목 차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅲ

표 목 차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅴ

그림목차 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot ⅵ

1 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot1

2 문헌조사 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

21 소각로의 구분 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

211 스토커식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot3

212 유동상식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7

213 회 로식 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

214 폐기물 소각설비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot12

22 소각 발열량과 연소온도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot16

221 폐기물의 발열량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot16

222 연소온도와 운 발열량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot18

3 조사 상 소각로 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

31 소각로 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

32 소각로 운 자료 검토 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

33 사례별 운 특성 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot29

- iv -

331 평일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot29

332 휴일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot33

333 우수기 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot37

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot41

4 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot44

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot46

- v -

표 목차

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot19

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt표 3-4gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt표 3-5gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한

주요 운 결과 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- vi -

그림 목차

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot5

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot7

lt그림 2-3gt 로타리 킬른 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot10

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot13

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비계통도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot22

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot23

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot25

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-9gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

- vii -

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt그림 3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- 1 -

1 서 론

폐기물의 처리 방법 소각처리는 가장 표 인 감량화 처리 방법

하나이다 한 부패하기 쉬운 유기물질을 연소함으로써 생 으로 무해

화 안정화하여 처리할 수 있다 하지만 소각에 의한 처리 방법은 각종

기오염물질과 다이옥신 문제가 발생하고 배출된 기오염물질이 주변

환경에 미치는 향도 지역이나 계 에 따라 아주 다양하기 때문에 폐기

물의 처리를 한 소각시설 운 과 리에는 고도의 기술과 경험이 필요

하다1)2)3)4)

우리나라 폐기물 발생 황은 1997년 195275톤일에서 2003년의 경우

303028톤일로 계속 으로 증가 추세에 있다 체 생활폐기물과 더불어

산업 장에서 배출되고 있는 사업장폐기물도 산업의 발달과 더불어 1997

년 147380톤일에서 2003년의 경우 252292톤일로 꾸 히 증가하고 있

다 발생된 폐기물 사업장폐기물의 처리 황은 생활폐기물과 유사하게

매립에 의한 처리로 지속 으로 감소하고 있으며 재활용률은 지속 으로

증가하고 있는 추세이다 2003년의 경우에는 매립 29377톤일(116) 소

각 11338톤일(45) 재활용 200829톤일(796) 기타 10748톤일

(43)로 나타났다5)

사업장폐기물의 소각에 의한 처리 방법 스토커식 소각로는 소각처리

기술이 확립되어 있고 소규모를 막론하고 안정 인 연소가 가능하기

때문에 국내에서 많이 채택되어 운 되고 있다 특히 연소 배출가스에서

열에 지를 증기 회수하여 발 등에 유효하게 이용할 수 있는 장 이 있

는 반면 구동부분이 많기 때문에 보수가 까다롭고 수리비가 많을 수 있

고 배출가스량이 많고 가스 처리 비용이 클 수 있는 단 이 있다6)

소각로의 수명을 연장하고 효율 인 운 을 해서는 소각 상의 폐

- 2 -

기물의 성상에 따른 소각 투입량의 결정과 그에 따른 한 소각로 온도

유지와 배출가스 다이옥신 기오염물질의 감을 한 여러 가지

운 인자를 고려하여야 한다 특히 발열량이 낮은 폐기물의 경우 소각로

온도가 하되고 연소의 안정성이 떨어져 완 연소에도 시간이 걸리게

된다 반 로 발열양이 높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량이 동

시에 증가하고 가스냉각이나 통풍설비능력 연소로 온도의 국부 인 상승

으로 인한 소각로의 수명 단축이 발생하여 체 으로 소각능력이 하될

수 있다7)8)9)

본 연구에서는 사업장폐기물 소각장의 스토커식 소각로의 운 형태를

악하여 폐기물 성상에 따른 운 형태를 분류하 다 검토 인자로는 폐

기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로 하 으며 이

를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열량을 계산하여

그 특성을 악하고자 하 다 한 소각로의 운 발열량에 따른 소각로

의 효율 인 운 에 한 방안을 제시하고자 하 다

- 3 -

2 문헌조사

21 소각로의 구분

211 스토커식 연소장치10)11)

일반 으로 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소 에 먼 충분한 건

조를 이루어져야 하는 건조 와 건조된 폐기물의 건류화와 연소화염이 발

생하고 고온에서 활발한 산화반응이 진행되는 연소 와 소각재 의 미연

분을 완 히 소각시키는 후연소 로 크게 3부분으로 구성되어 있다 이는

스토커 형식의 명칭이 아니고 각 부분에서 이루어지고 있는 주요 역할에

한 것으로 형식에 따라서는 하나의 스토커에서 건조 연소 후연소의 효

과와 역할이 모두 이루어지는 경우도 있다

폐기물의 건조공정은 아래와 같은 과정으로 별되지만 통상의 소각로

에서는 아래공정의 복합된 과정을 거쳐 건조공정이 이루어진다

- 소각로 내부 고온의 연소 가스나 소각로 측벽 천장 아치부 등에서의

복사열에 의한 건조

- 폐기물 하부로부터 공 되는 고온의 연소공기에 의한 통기 건조

- 폐기물 층 표면과 고온 연소가스와의 건조

- 폐기물 층 내에서의 부분 연소에 의한 연소 건조

일반 건조 에서는 폐기물 층이 상당히 두꺼워서 복사 열과

열은 폐기물 층 내부까지 미치지 않으므로 건조 효과를 높이기 하여 폐

기물 층의 교반 반 에 의해 내부 층에도 건조에 필요한 열이 미치도록

한다

폐기물의 연소공정은 종이 비닐 라스틱류 등이 용이하게 연소되는

- 4 -

물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

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설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

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한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

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10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

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14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

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15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 7: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- iv -

331 평일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot29

332 휴일 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot33

333 우수기 운 사례 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot37

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot41

4 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot44

참고문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot46

- v -

표 목차

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot19

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt표 3-4gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt표 3-5gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한

주요 운 결과 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- vi -

그림 목차

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot5

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot7

lt그림 2-3gt 로타리 킬른 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot10

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot13

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비계통도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot22

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot23

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot25

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-9gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

- vii -

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt그림 3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- 1 -

1 서 론

폐기물의 처리 방법 소각처리는 가장 표 인 감량화 처리 방법

하나이다 한 부패하기 쉬운 유기물질을 연소함으로써 생 으로 무해

화 안정화하여 처리할 수 있다 하지만 소각에 의한 처리 방법은 각종

기오염물질과 다이옥신 문제가 발생하고 배출된 기오염물질이 주변

환경에 미치는 향도 지역이나 계 에 따라 아주 다양하기 때문에 폐기

물의 처리를 한 소각시설 운 과 리에는 고도의 기술과 경험이 필요

하다1)2)3)4)

우리나라 폐기물 발생 황은 1997년 195275톤일에서 2003년의 경우

303028톤일로 계속 으로 증가 추세에 있다 체 생활폐기물과 더불어

산업 장에서 배출되고 있는 사업장폐기물도 산업의 발달과 더불어 1997

년 147380톤일에서 2003년의 경우 252292톤일로 꾸 히 증가하고 있

다 발생된 폐기물 사업장폐기물의 처리 황은 생활폐기물과 유사하게

매립에 의한 처리로 지속 으로 감소하고 있으며 재활용률은 지속 으로

증가하고 있는 추세이다 2003년의 경우에는 매립 29377톤일(116) 소

각 11338톤일(45) 재활용 200829톤일(796) 기타 10748톤일

(43)로 나타났다5)

사업장폐기물의 소각에 의한 처리 방법 스토커식 소각로는 소각처리

기술이 확립되어 있고 소규모를 막론하고 안정 인 연소가 가능하기

때문에 국내에서 많이 채택되어 운 되고 있다 특히 연소 배출가스에서

열에 지를 증기 회수하여 발 등에 유효하게 이용할 수 있는 장 이 있

는 반면 구동부분이 많기 때문에 보수가 까다롭고 수리비가 많을 수 있

고 배출가스량이 많고 가스 처리 비용이 클 수 있는 단 이 있다6)

소각로의 수명을 연장하고 효율 인 운 을 해서는 소각 상의 폐

- 2 -

기물의 성상에 따른 소각 투입량의 결정과 그에 따른 한 소각로 온도

유지와 배출가스 다이옥신 기오염물질의 감을 한 여러 가지

운 인자를 고려하여야 한다 특히 발열량이 낮은 폐기물의 경우 소각로

온도가 하되고 연소의 안정성이 떨어져 완 연소에도 시간이 걸리게

된다 반 로 발열양이 높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량이 동

시에 증가하고 가스냉각이나 통풍설비능력 연소로 온도의 국부 인 상승

으로 인한 소각로의 수명 단축이 발생하여 체 으로 소각능력이 하될

수 있다7)8)9)

본 연구에서는 사업장폐기물 소각장의 스토커식 소각로의 운 형태를

악하여 폐기물 성상에 따른 운 형태를 분류하 다 검토 인자로는 폐

기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로 하 으며 이

를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열량을 계산하여

그 특성을 악하고자 하 다 한 소각로의 운 발열량에 따른 소각로

의 효율 인 운 에 한 방안을 제시하고자 하 다

- 3 -

2 문헌조사

21 소각로의 구분

211 스토커식 연소장치10)11)

일반 으로 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소 에 먼 충분한 건

조를 이루어져야 하는 건조 와 건조된 폐기물의 건류화와 연소화염이 발

생하고 고온에서 활발한 산화반응이 진행되는 연소 와 소각재 의 미연

분을 완 히 소각시키는 후연소 로 크게 3부분으로 구성되어 있다 이는

스토커 형식의 명칭이 아니고 각 부분에서 이루어지고 있는 주요 역할에

한 것으로 형식에 따라서는 하나의 스토커에서 건조 연소 후연소의 효

과와 역할이 모두 이루어지는 경우도 있다

폐기물의 건조공정은 아래와 같은 과정으로 별되지만 통상의 소각로

에서는 아래공정의 복합된 과정을 거쳐 건조공정이 이루어진다

- 소각로 내부 고온의 연소 가스나 소각로 측벽 천장 아치부 등에서의

복사열에 의한 건조

- 폐기물 하부로부터 공 되는 고온의 연소공기에 의한 통기 건조

- 폐기물 층 표면과 고온 연소가스와의 건조

- 폐기물 층 내에서의 부분 연소에 의한 연소 건조

일반 건조 에서는 폐기물 층이 상당히 두꺼워서 복사 열과

열은 폐기물 층 내부까지 미치지 않으므로 건조 효과를 높이기 하여 폐

기물 층의 교반 반 에 의해 내부 층에도 건조에 필요한 열이 미치도록

한다

폐기물의 연소공정은 종이 비닐 라스틱류 등이 용이하게 연소되는

- 4 -

물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

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2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

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설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

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성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

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25권 제6호 pp723~731(2003)

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7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 8: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

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표 목차

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot19

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot21

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot27

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt표 3-4gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt표 3-5gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한

주요 운 결과 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

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그림 목차

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot5

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot7

lt그림 2-3gt 로타리 킬른 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot10

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot13

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비계통도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot22

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot23

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot25

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-9gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

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lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt그림 3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

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1 서 론

폐기물의 처리 방법 소각처리는 가장 표 인 감량화 처리 방법

하나이다 한 부패하기 쉬운 유기물질을 연소함으로써 생 으로 무해

화 안정화하여 처리할 수 있다 하지만 소각에 의한 처리 방법은 각종

기오염물질과 다이옥신 문제가 발생하고 배출된 기오염물질이 주변

환경에 미치는 향도 지역이나 계 에 따라 아주 다양하기 때문에 폐기

물의 처리를 한 소각시설 운 과 리에는 고도의 기술과 경험이 필요

하다1)2)3)4)

우리나라 폐기물 발생 황은 1997년 195275톤일에서 2003년의 경우

303028톤일로 계속 으로 증가 추세에 있다 체 생활폐기물과 더불어

산업 장에서 배출되고 있는 사업장폐기물도 산업의 발달과 더불어 1997

년 147380톤일에서 2003년의 경우 252292톤일로 꾸 히 증가하고 있

다 발생된 폐기물 사업장폐기물의 처리 황은 생활폐기물과 유사하게

매립에 의한 처리로 지속 으로 감소하고 있으며 재활용률은 지속 으로

증가하고 있는 추세이다 2003년의 경우에는 매립 29377톤일(116) 소

각 11338톤일(45) 재활용 200829톤일(796) 기타 10748톤일

(43)로 나타났다5)

사업장폐기물의 소각에 의한 처리 방법 스토커식 소각로는 소각처리

기술이 확립되어 있고 소규모를 막론하고 안정 인 연소가 가능하기

때문에 국내에서 많이 채택되어 운 되고 있다 특히 연소 배출가스에서

열에 지를 증기 회수하여 발 등에 유효하게 이용할 수 있는 장 이 있

는 반면 구동부분이 많기 때문에 보수가 까다롭고 수리비가 많을 수 있

고 배출가스량이 많고 가스 처리 비용이 클 수 있는 단 이 있다6)

소각로의 수명을 연장하고 효율 인 운 을 해서는 소각 상의 폐

- 2 -

기물의 성상에 따른 소각 투입량의 결정과 그에 따른 한 소각로 온도

유지와 배출가스 다이옥신 기오염물질의 감을 한 여러 가지

운 인자를 고려하여야 한다 특히 발열량이 낮은 폐기물의 경우 소각로

온도가 하되고 연소의 안정성이 떨어져 완 연소에도 시간이 걸리게

된다 반 로 발열양이 높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량이 동

시에 증가하고 가스냉각이나 통풍설비능력 연소로 온도의 국부 인 상승

으로 인한 소각로의 수명 단축이 발생하여 체 으로 소각능력이 하될

수 있다7)8)9)

본 연구에서는 사업장폐기물 소각장의 스토커식 소각로의 운 형태를

악하여 폐기물 성상에 따른 운 형태를 분류하 다 검토 인자로는 폐

기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로 하 으며 이

를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열량을 계산하여

그 특성을 악하고자 하 다 한 소각로의 운 발열량에 따른 소각로

의 효율 인 운 에 한 방안을 제시하고자 하 다

- 3 -

2 문헌조사

21 소각로의 구분

211 스토커식 연소장치10)11)

일반 으로 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소 에 먼 충분한 건

조를 이루어져야 하는 건조 와 건조된 폐기물의 건류화와 연소화염이 발

생하고 고온에서 활발한 산화반응이 진행되는 연소 와 소각재 의 미연

분을 완 히 소각시키는 후연소 로 크게 3부분으로 구성되어 있다 이는

스토커 형식의 명칭이 아니고 각 부분에서 이루어지고 있는 주요 역할에

한 것으로 형식에 따라서는 하나의 스토커에서 건조 연소 후연소의 효

과와 역할이 모두 이루어지는 경우도 있다

폐기물의 건조공정은 아래와 같은 과정으로 별되지만 통상의 소각로

에서는 아래공정의 복합된 과정을 거쳐 건조공정이 이루어진다

- 소각로 내부 고온의 연소 가스나 소각로 측벽 천장 아치부 등에서의

복사열에 의한 건조

- 폐기물 하부로부터 공 되는 고온의 연소공기에 의한 통기 건조

- 폐기물 층 표면과 고온 연소가스와의 건조

- 폐기물 층 내에서의 부분 연소에 의한 연소 건조

일반 건조 에서는 폐기물 층이 상당히 두꺼워서 복사 열과

열은 폐기물 층 내부까지 미치지 않으므로 건조 효과를 높이기 하여 폐

기물 층의 교반 반 에 의해 내부 층에도 건조에 필요한 열이 미치도록

한다

폐기물의 연소공정은 종이 비닐 라스틱류 등이 용이하게 연소되는

- 4 -

물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

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013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

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-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 9: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- vi -

그림 목차

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot5

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot7

lt그림 2-3gt 로타리 킬른 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot10

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot13

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비계통도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot22

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot23

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot25

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot30

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot31

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot32

lt그림 3-9gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot34

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot35

- vii -

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt그림 3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- 1 -

1 서 론

폐기물의 처리 방법 소각처리는 가장 표 인 감량화 처리 방법

하나이다 한 부패하기 쉬운 유기물질을 연소함으로써 생 으로 무해

화 안정화하여 처리할 수 있다 하지만 소각에 의한 처리 방법은 각종

기오염물질과 다이옥신 문제가 발생하고 배출된 기오염물질이 주변

환경에 미치는 향도 지역이나 계 에 따라 아주 다양하기 때문에 폐기

물의 처리를 한 소각시설 운 과 리에는 고도의 기술과 경험이 필요

하다1)2)3)4)

우리나라 폐기물 발생 황은 1997년 195275톤일에서 2003년의 경우

303028톤일로 계속 으로 증가 추세에 있다 체 생활폐기물과 더불어

산업 장에서 배출되고 있는 사업장폐기물도 산업의 발달과 더불어 1997

년 147380톤일에서 2003년의 경우 252292톤일로 꾸 히 증가하고 있

다 발생된 폐기물 사업장폐기물의 처리 황은 생활폐기물과 유사하게

매립에 의한 처리로 지속 으로 감소하고 있으며 재활용률은 지속 으로

증가하고 있는 추세이다 2003년의 경우에는 매립 29377톤일(116) 소

각 11338톤일(45) 재활용 200829톤일(796) 기타 10748톤일

(43)로 나타났다5)

사업장폐기물의 소각에 의한 처리 방법 스토커식 소각로는 소각처리

기술이 확립되어 있고 소규모를 막론하고 안정 인 연소가 가능하기

때문에 국내에서 많이 채택되어 운 되고 있다 특히 연소 배출가스에서

열에 지를 증기 회수하여 발 등에 유효하게 이용할 수 있는 장 이 있

는 반면 구동부분이 많기 때문에 보수가 까다롭고 수리비가 많을 수 있

고 배출가스량이 많고 가스 처리 비용이 클 수 있는 단 이 있다6)

소각로의 수명을 연장하고 효율 인 운 을 해서는 소각 상의 폐

- 2 -

기물의 성상에 따른 소각 투입량의 결정과 그에 따른 한 소각로 온도

유지와 배출가스 다이옥신 기오염물질의 감을 한 여러 가지

운 인자를 고려하여야 한다 특히 발열량이 낮은 폐기물의 경우 소각로

온도가 하되고 연소의 안정성이 떨어져 완 연소에도 시간이 걸리게

된다 반 로 발열양이 높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량이 동

시에 증가하고 가스냉각이나 통풍설비능력 연소로 온도의 국부 인 상승

으로 인한 소각로의 수명 단축이 발생하여 체 으로 소각능력이 하될

수 있다7)8)9)

본 연구에서는 사업장폐기물 소각장의 스토커식 소각로의 운 형태를

악하여 폐기물 성상에 따른 운 형태를 분류하 다 검토 인자로는 폐

기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로 하 으며 이

를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열량을 계산하여

그 특성을 악하고자 하 다 한 소각로의 운 발열량에 따른 소각로

의 효율 인 운 에 한 방안을 제시하고자 하 다

- 3 -

2 문헌조사

21 소각로의 구분

211 스토커식 연소장치10)11)

일반 으로 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소 에 먼 충분한 건

조를 이루어져야 하는 건조 와 건조된 폐기물의 건류화와 연소화염이 발

생하고 고온에서 활발한 산화반응이 진행되는 연소 와 소각재 의 미연

분을 완 히 소각시키는 후연소 로 크게 3부분으로 구성되어 있다 이는

스토커 형식의 명칭이 아니고 각 부분에서 이루어지고 있는 주요 역할에

한 것으로 형식에 따라서는 하나의 스토커에서 건조 연소 후연소의 효

과와 역할이 모두 이루어지는 경우도 있다

폐기물의 건조공정은 아래와 같은 과정으로 별되지만 통상의 소각로

에서는 아래공정의 복합된 과정을 거쳐 건조공정이 이루어진다

- 소각로 내부 고온의 연소 가스나 소각로 측벽 천장 아치부 등에서의

복사열에 의한 건조

- 폐기물 하부로부터 공 되는 고온의 연소공기에 의한 통기 건조

- 폐기물 층 표면과 고온 연소가스와의 건조

- 폐기물 층 내에서의 부분 연소에 의한 연소 건조

일반 건조 에서는 폐기물 층이 상당히 두꺼워서 복사 열과

열은 폐기물 층 내부까지 미치지 않으므로 건조 효과를 높이기 하여 폐

기물 층의 교반 반 에 의해 내부 층에도 건조에 필요한 열이 미치도록

한다

폐기물의 연소공정은 종이 비닐 라스틱류 등이 용이하게 연소되는

- 4 -

물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 10: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- vii -

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot36

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot38

lt그림 3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot39

lt그림 3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot40

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot43

- 1 -

1 서 론

폐기물의 처리 방법 소각처리는 가장 표 인 감량화 처리 방법

하나이다 한 부패하기 쉬운 유기물질을 연소함으로써 생 으로 무해

화 안정화하여 처리할 수 있다 하지만 소각에 의한 처리 방법은 각종

기오염물질과 다이옥신 문제가 발생하고 배출된 기오염물질이 주변

환경에 미치는 향도 지역이나 계 에 따라 아주 다양하기 때문에 폐기

물의 처리를 한 소각시설 운 과 리에는 고도의 기술과 경험이 필요

하다1)2)3)4)

우리나라 폐기물 발생 황은 1997년 195275톤일에서 2003년의 경우

303028톤일로 계속 으로 증가 추세에 있다 체 생활폐기물과 더불어

산업 장에서 배출되고 있는 사업장폐기물도 산업의 발달과 더불어 1997

년 147380톤일에서 2003년의 경우 252292톤일로 꾸 히 증가하고 있

다 발생된 폐기물 사업장폐기물의 처리 황은 생활폐기물과 유사하게

매립에 의한 처리로 지속 으로 감소하고 있으며 재활용률은 지속 으로

증가하고 있는 추세이다 2003년의 경우에는 매립 29377톤일(116) 소

각 11338톤일(45) 재활용 200829톤일(796) 기타 10748톤일

(43)로 나타났다5)

사업장폐기물의 소각에 의한 처리 방법 스토커식 소각로는 소각처리

기술이 확립되어 있고 소규모를 막론하고 안정 인 연소가 가능하기

때문에 국내에서 많이 채택되어 운 되고 있다 특히 연소 배출가스에서

열에 지를 증기 회수하여 발 등에 유효하게 이용할 수 있는 장 이 있

는 반면 구동부분이 많기 때문에 보수가 까다롭고 수리비가 많을 수 있

고 배출가스량이 많고 가스 처리 비용이 클 수 있는 단 이 있다6)

소각로의 수명을 연장하고 효율 인 운 을 해서는 소각 상의 폐

- 2 -

기물의 성상에 따른 소각 투입량의 결정과 그에 따른 한 소각로 온도

유지와 배출가스 다이옥신 기오염물질의 감을 한 여러 가지

운 인자를 고려하여야 한다 특히 발열량이 낮은 폐기물의 경우 소각로

온도가 하되고 연소의 안정성이 떨어져 완 연소에도 시간이 걸리게

된다 반 로 발열양이 높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량이 동

시에 증가하고 가스냉각이나 통풍설비능력 연소로 온도의 국부 인 상승

으로 인한 소각로의 수명 단축이 발생하여 체 으로 소각능력이 하될

수 있다7)8)9)

본 연구에서는 사업장폐기물 소각장의 스토커식 소각로의 운 형태를

악하여 폐기물 성상에 따른 운 형태를 분류하 다 검토 인자로는 폐

기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로 하 으며 이

를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열량을 계산하여

그 특성을 악하고자 하 다 한 소각로의 운 발열량에 따른 소각로

의 효율 인 운 에 한 방안을 제시하고자 하 다

- 3 -

2 문헌조사

21 소각로의 구분

211 스토커식 연소장치10)11)

일반 으로 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소 에 먼 충분한 건

조를 이루어져야 하는 건조 와 건조된 폐기물의 건류화와 연소화염이 발

생하고 고온에서 활발한 산화반응이 진행되는 연소 와 소각재 의 미연

분을 완 히 소각시키는 후연소 로 크게 3부분으로 구성되어 있다 이는

스토커 형식의 명칭이 아니고 각 부분에서 이루어지고 있는 주요 역할에

한 것으로 형식에 따라서는 하나의 스토커에서 건조 연소 후연소의 효

과와 역할이 모두 이루어지는 경우도 있다

폐기물의 건조공정은 아래와 같은 과정으로 별되지만 통상의 소각로

에서는 아래공정의 복합된 과정을 거쳐 건조공정이 이루어진다

- 소각로 내부 고온의 연소 가스나 소각로 측벽 천장 아치부 등에서의

복사열에 의한 건조

- 폐기물 하부로부터 공 되는 고온의 연소공기에 의한 통기 건조

- 폐기물 층 표면과 고온 연소가스와의 건조

- 폐기물 층 내에서의 부분 연소에 의한 연소 건조

일반 건조 에서는 폐기물 층이 상당히 두꺼워서 복사 열과

열은 폐기물 층 내부까지 미치지 않으므로 건조 효과를 높이기 하여 폐

기물 층의 교반 반 에 의해 내부 층에도 건조에 필요한 열이 미치도록

한다

폐기물의 연소공정은 종이 비닐 라스틱류 등이 용이하게 연소되는

- 4 -

물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 11: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 1 -

1 서 론

폐기물의 처리 방법 소각처리는 가장 표 인 감량화 처리 방법

하나이다 한 부패하기 쉬운 유기물질을 연소함으로써 생 으로 무해

화 안정화하여 처리할 수 있다 하지만 소각에 의한 처리 방법은 각종

기오염물질과 다이옥신 문제가 발생하고 배출된 기오염물질이 주변

환경에 미치는 향도 지역이나 계 에 따라 아주 다양하기 때문에 폐기

물의 처리를 한 소각시설 운 과 리에는 고도의 기술과 경험이 필요

하다1)2)3)4)

우리나라 폐기물 발생 황은 1997년 195275톤일에서 2003년의 경우

303028톤일로 계속 으로 증가 추세에 있다 체 생활폐기물과 더불어

산업 장에서 배출되고 있는 사업장폐기물도 산업의 발달과 더불어 1997

년 147380톤일에서 2003년의 경우 252292톤일로 꾸 히 증가하고 있

다 발생된 폐기물 사업장폐기물의 처리 황은 생활폐기물과 유사하게

매립에 의한 처리로 지속 으로 감소하고 있으며 재활용률은 지속 으로

증가하고 있는 추세이다 2003년의 경우에는 매립 29377톤일(116) 소

각 11338톤일(45) 재활용 200829톤일(796) 기타 10748톤일

(43)로 나타났다5)

사업장폐기물의 소각에 의한 처리 방법 스토커식 소각로는 소각처리

기술이 확립되어 있고 소규모를 막론하고 안정 인 연소가 가능하기

때문에 국내에서 많이 채택되어 운 되고 있다 특히 연소 배출가스에서

열에 지를 증기 회수하여 발 등에 유효하게 이용할 수 있는 장 이 있

는 반면 구동부분이 많기 때문에 보수가 까다롭고 수리비가 많을 수 있

고 배출가스량이 많고 가스 처리 비용이 클 수 있는 단 이 있다6)

소각로의 수명을 연장하고 효율 인 운 을 해서는 소각 상의 폐

- 2 -

기물의 성상에 따른 소각 투입량의 결정과 그에 따른 한 소각로 온도

유지와 배출가스 다이옥신 기오염물질의 감을 한 여러 가지

운 인자를 고려하여야 한다 특히 발열량이 낮은 폐기물의 경우 소각로

온도가 하되고 연소의 안정성이 떨어져 완 연소에도 시간이 걸리게

된다 반 로 발열양이 높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량이 동

시에 증가하고 가스냉각이나 통풍설비능력 연소로 온도의 국부 인 상승

으로 인한 소각로의 수명 단축이 발생하여 체 으로 소각능력이 하될

수 있다7)8)9)

본 연구에서는 사업장폐기물 소각장의 스토커식 소각로의 운 형태를

악하여 폐기물 성상에 따른 운 형태를 분류하 다 검토 인자로는 폐

기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로 하 으며 이

를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열량을 계산하여

그 특성을 악하고자 하 다 한 소각로의 운 발열량에 따른 소각로

의 효율 인 운 에 한 방안을 제시하고자 하 다

- 3 -

2 문헌조사

21 소각로의 구분

211 스토커식 연소장치10)11)

일반 으로 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소 에 먼 충분한 건

조를 이루어져야 하는 건조 와 건조된 폐기물의 건류화와 연소화염이 발

생하고 고온에서 활발한 산화반응이 진행되는 연소 와 소각재 의 미연

분을 완 히 소각시키는 후연소 로 크게 3부분으로 구성되어 있다 이는

스토커 형식의 명칭이 아니고 각 부분에서 이루어지고 있는 주요 역할에

한 것으로 형식에 따라서는 하나의 스토커에서 건조 연소 후연소의 효

과와 역할이 모두 이루어지는 경우도 있다

폐기물의 건조공정은 아래와 같은 과정으로 별되지만 통상의 소각로

에서는 아래공정의 복합된 과정을 거쳐 건조공정이 이루어진다

- 소각로 내부 고온의 연소 가스나 소각로 측벽 천장 아치부 등에서의

복사열에 의한 건조

- 폐기물 하부로부터 공 되는 고온의 연소공기에 의한 통기 건조

- 폐기물 층 표면과 고온 연소가스와의 건조

- 폐기물 층 내에서의 부분 연소에 의한 연소 건조

일반 건조 에서는 폐기물 층이 상당히 두꺼워서 복사 열과

열은 폐기물 층 내부까지 미치지 않으므로 건조 효과를 높이기 하여 폐

기물 층의 교반 반 에 의해 내부 층에도 건조에 필요한 열이 미치도록

한다

폐기물의 연소공정은 종이 비닐 라스틱류 등이 용이하게 연소되는

- 4 -

물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

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자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

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10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

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11권 2호 pp107~117(1995)

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의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

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감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 12: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

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기물의 성상에 따른 소각 투입량의 결정과 그에 따른 한 소각로 온도

유지와 배출가스 다이옥신 기오염물질의 감을 한 여러 가지

운 인자를 고려하여야 한다 특히 발열량이 낮은 폐기물의 경우 소각로

온도가 하되고 연소의 안정성이 떨어져 완 연소에도 시간이 걸리게

된다 반 로 발열양이 높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량이 동

시에 증가하고 가스냉각이나 통풍설비능력 연소로 온도의 국부 인 상승

으로 인한 소각로의 수명 단축이 발생하여 체 으로 소각능력이 하될

수 있다7)8)9)

본 연구에서는 사업장폐기물 소각장의 스토커식 소각로의 운 형태를

악하여 폐기물 성상에 따른 운 형태를 분류하 다 검토 인자로는 폐

기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량 산소농도 등으로 하 으며 이

를 토 로 스토커식 폐기물 소각로에서 발생하는 운 발열량을 계산하여

그 특성을 악하고자 하 다 한 소각로의 운 발열량에 따른 소각로

의 효율 인 운 에 한 방안을 제시하고자 하 다

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2 문헌조사

21 소각로의 구분

211 스토커식 연소장치10)11)

일반 으로 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소 에 먼 충분한 건

조를 이루어져야 하는 건조 와 건조된 폐기물의 건류화와 연소화염이 발

생하고 고온에서 활발한 산화반응이 진행되는 연소 와 소각재 의 미연

분을 완 히 소각시키는 후연소 로 크게 3부분으로 구성되어 있다 이는

스토커 형식의 명칭이 아니고 각 부분에서 이루어지고 있는 주요 역할에

한 것으로 형식에 따라서는 하나의 스토커에서 건조 연소 후연소의 효

과와 역할이 모두 이루어지는 경우도 있다

폐기물의 건조공정은 아래와 같은 과정으로 별되지만 통상의 소각로

에서는 아래공정의 복합된 과정을 거쳐 건조공정이 이루어진다

- 소각로 내부 고온의 연소 가스나 소각로 측벽 천장 아치부 등에서의

복사열에 의한 건조

- 폐기물 하부로부터 공 되는 고온의 연소공기에 의한 통기 건조

- 폐기물 층 표면과 고온 연소가스와의 건조

- 폐기물 층 내에서의 부분 연소에 의한 연소 건조

일반 건조 에서는 폐기물 층이 상당히 두꺼워서 복사 열과

열은 폐기물 층 내부까지 미치지 않으므로 건조 효과를 높이기 하여 폐

기물 층의 교반 반 에 의해 내부 층에도 건조에 필요한 열이 미치도록

한다

폐기물의 연소공정은 종이 비닐 라스틱류 등이 용이하게 연소되는

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물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

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배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

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그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

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212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

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- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

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연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

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어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

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자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

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① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

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2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

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4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

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25권 제6호 pp723~731(2003)

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8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 13: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 3 -

2 문헌조사

21 소각로의 구분

211 스토커식 연소장치10)11)

일반 으로 스토커식(화격자식) 연소장치는 연소 에 먼 충분한 건

조를 이루어져야 하는 건조 와 건조된 폐기물의 건류화와 연소화염이 발

생하고 고온에서 활발한 산화반응이 진행되는 연소 와 소각재 의 미연

분을 완 히 소각시키는 후연소 로 크게 3부분으로 구성되어 있다 이는

스토커 형식의 명칭이 아니고 각 부분에서 이루어지고 있는 주요 역할에

한 것으로 형식에 따라서는 하나의 스토커에서 건조 연소 후연소의 효

과와 역할이 모두 이루어지는 경우도 있다

폐기물의 건조공정은 아래와 같은 과정으로 별되지만 통상의 소각로

에서는 아래공정의 복합된 과정을 거쳐 건조공정이 이루어진다

- 소각로 내부 고온의 연소 가스나 소각로 측벽 천장 아치부 등에서의

복사열에 의한 건조

- 폐기물 하부로부터 공 되는 고온의 연소공기에 의한 통기 건조

- 폐기물 층 표면과 고온 연소가스와의 건조

- 폐기물 층 내에서의 부분 연소에 의한 연소 건조

일반 건조 에서는 폐기물 층이 상당히 두꺼워서 복사 열과

열은 폐기물 층 내부까지 미치지 않으므로 건조 효과를 높이기 하여 폐

기물 층의 교반 반 에 의해 내부 층에도 건조에 필요한 열이 미치도록

한다

폐기물의 연소공정은 종이 비닐 라스틱류 등이 용이하게 연소되는

- 4 -

물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 14: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 4 -

물질로부터 시작하여 순차 으로 주 로 넓게 타들어가게 된다 폐기물은

잡다한 종류의 혼합체이며 연소속도 한 차이가 나는 물질로 이루어져

있어 후연소부를 설정하여 완 연소를 도모한다 건조된 폐기물의 착화온

도는 일반 으로 200 후이며 200 이상의 연소공기가 공 되면 건

조된 폐기물이 자연 착화되어 부분 으로 연소가 시작된다 연소용 공기

는 온도가 높을수록 연소가 활발하게 이루어지나 화격자의 내열성에 한

자체 한계 때문에 연소용 공기온도는 화격자를 보호할 수 있고 여열을

이용한 연소공기 열원을 고려하여 일반 으로 250 이하에서 선택하여

결정한다 연소용 공기는 통상 필요한 체 공기량을 1차 공기와 2차 공

기 둘로 구분하여 공 하며 1차 공기는 화격자 하부로부터 폐기물 층 내

부를 통해 공 하여 화격자 상에서의 연소에 필요한 공기를 공 하고 2

차 공기는 2차 연소실 입구 는 소각로 상부에 불어 넣어주어 연소가스

의 미연가스를 완 연소가 이루어지도록 한다

폐기물의 후연소 공정은 고정탄소와 소각재 에 잔류하는 미연분을 완

연소 시키는 목 으로 설치하며 그 주요 기능은 아래와 같다

- 타고 남은 미연잔류물을 완 연소 시키기 하여 한 온도를 유지

시킨다

- 크링커 발생이 없고 재 배출을 원활하게 한다

- 이 부분은 열 발생량이 비교 작으므로 필요한 소량의 공기가 정확

히 공 되게 하여 불필요한 과잉공기에 의해서 냉각되지 않아야 한

후연소 공정의 화격자는 일반 으로 연소 화격자와 동일한 형식을 사용

하고 소각재는 그 말단에서 연속 으로 배출하지만 회분(batch) 연소식

등에서는 화격자 신에 덤핑 화격자를 설치하여 소각재를 일정시간 이상

으로 로 내부에 장하여 완 연소를 도모하고 연소 완결 후 간헐 으로

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 15: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 5 -

배출시키는 경우가 있다

화격자의 종류는 여러 가지가 있으며 그 표 인 것은 lt그림 2-1gt

과 같으며 각각의 독특한 구조를 가지고 있다 다음은 표 인 화격자의

구조 특징을 설명하고 있다

lt그림 2-1gt 화격자 연소장치

계단식 스토커는 폐기물의 이송방향으로 가동 고정화격자가 교 로 계

단상으로 배열되어 있는 형식이다 가동 화격자의 왕복 운동에 의하여 폐

기물의 진 반 교반시키며 통기구멍은 각 선단의 수직면에 설치되어

있다 화격자 1단의 높이 왕복동의 작동거리 화격자의 운동방향과 화격

자 체의 경사각도 등에 따라 여러 형식이 있다

체인식 스토커는 다수의 화격자 조각을 체인링크(chain link)에 무한 궤

도형으로 설치하여 화격자 면을 구성하고 있으며 폐기물의 이송은 틀림

없이 잘 이루어지지만 연소에 필요한 폐기물 층의 반 기능이 없는 것이

단 이다 따라서 건조 연소 후연소의 각 화격자간의 단차를 크게 두어

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 16: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 6 -

그곳에서의 낙하에 의한 반 이 일어나도록 하거나 화격자 상에 요동 장

치를 추가하여 보완하는 방법이 있다 이 형식은 각 단계에서의 냉각 효

과도 좋고 마모에 의한 손상 정도도 다른 형식보다 으므로 내구성이

좋으며 구동방식은 동식을 사용한다

이 화격자 연소방식은 화격자의 구동과 혼합의 효용성을 잘 활용하여야

한다 폐기물 침출수나 토사 등에 의해 화격자의 통기 개구부가 틈 막힘

상이 일어나지 않아야 한다 틈 막힘 상은 통기 건조를 해하므로

통기구의 크기 형상 배열 치 등을 고려하여 화격자의 구조를 선정하여

야 한다 부분 인 큰 틈새 상이 어야 한다 화격자의 부분 인 큰 틈

새 상은 효과 이고 균일한 건조를 이룰 수 없게 하므로 폐기물의 교반

혼합이 잘되는 구조로 하여 건조용 공기가 히 배분될 수 있는 구조로

되어야 한다 한 연소 화격자는 열부하가 가장 많은 조건에서 사용되므

로 그 구조 재질의 선택에 유의하여 내구성 향상을 도모하는 동시에

화격자의 교체 보수가 용이한 구조로 하여야 한다

한 스토커식 소각로를 이용한 폐기물의 연소단계에서는 가연물과 공

기와의 이 특별하게 요하다 폐기물 에는 연소가 잘 이루어지는

가연물 난연물 불연물이 섞여 있으며 가연물이 먼 타서 공간(blow

hole)이 생기게 되고 1차 공기는 항이 작은 이 공간(blow hole)으로 빠

져나가게 되어 이 공간은 공기과잉이 되고 다른 부분은 공기 부족 상이

발생하여 연소가 지연되고 한정된 화격자 면 에 의해 소각재 질을 하

시킨다 즉 소각재 에 가연성 물질의 함량을 높이게 된다

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 17: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 7 -

212 유동상식 연소장치10)11)

유동상식 연소장치는 lt그림 2-2gt와 같이 유동용 압입공기에 의해 유동

층을 형성하는 고온 유동매체 가운데에서 폐기물의 건조연소하는 것으

로 유동층을 유지시켜주는 산기장치 로 아래로부터 불연물을 꺼내는 불

연물 배출장치 배출된 유동매체 속에 혼재하는 불연물을 선별하는 불연

물 선별기 그리고 유동매체를 로 내부로 반송하는 유동매체 순환장치로

구성된다

lt그림 2-2gt 유동상 연소방식

가동 인 유동매체는 600이상으로 열되어져 비등상태의 유동층을

형성하고 있다 유동 가능한 상태로 처리된 폐기물은 이 가운데로 공

되어 건조연소가 이루어진다 정한 연소상태를 유지하기 하여 다음

의 요건을 유의 하여야 한다

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

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2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 18: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 8 -

- 안정한 유동상태를 유지하고 정한 유동층 온도가 유지 가능할 것

- 정한 형상과 용 을 가진 유동층 상부의 연소 공간(free board)을

가질 것

- 불연물 등이 확실히 로 외로 배출 가능하고 산기 노즐의 막힘이 없

을 것

유동층을 유지하기 한 압입공기량과 필요 연소공기량의 균형이 요

하다 질 폐기물의 경우 유동층의 온도는 하되는 경향이 있고 고질

폐기물의 경우에는 유동매체의 온도가 과도하게 상승하여 부분용해가 일

어날 수 있으므로 유동층 온도는 항상 정범 로 유지하도록 공기량 공

기온도 유동층 두께 노 내부 수분무량의 조 는 보조연료의 연소 등

의 방법으로 온도 리에 유의할 필요가 있다 통상 유동용 공기는 1차 공

기로서 유동층 하부로부터 공 되고 상부연소공간에는 2차 공기를 불어

넣어 가연가스의 연소 완결을 도모하는 경우가 많다 유동용 공기량과 압

력은 로 형식에 따라 다르나 통상 로 바닥면 당 700~1500Nhr

의 공기량과 1500~2500mmH2O의 풍압을 필요로 한다

유동매체로 요구되는 조건은 한 입도분포와 내열내마모성이 있

고 일반 으로 입경이 04~2mm 정도의 규사(모래)가 많이 사용된다 불

연물과 함께 배출된 유동매체는 재순환 사용됨으로써 유동층의 두께가 유

지되어진다 유동매체는 600 이상으로 가열되어 유동층 내에서 격렬하

게 움직이고 있기 때문에 차로 소모되어 입경이 감소되고 배출가스를

따라 날아가서 비산되므로 통상 모래의 공 이 필요하나 폐기물의 종류에

따라서는 폐기물 에 혼재되어 있는 토사의 일부가 유동매체로서 작용하

여 모래의 보 을 도와주는 경우도 있다

공기 분산장치는 연소실 하부로부터 공기를 매체 속으로 분산 분출하

여 안정된 유동층을 형성유지 시켜주는 것을 목 으로 하는 것으로서 불

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

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7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 19: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 9 -

연물 등의 배출방향으로 향하여 로 바닥을 약간 경사를 주고 이 경사면

에 많은 개수의 공기노즐을 설치한 산기노즐 형식과 유동층 하부에 간격

을 벌려 수평하게 배열한 공기 에 많은 수의 공기공 는 노즐을 설치한

산기 식이 있다

불연물 배출장치는 폐기물 의 속 사기류 등의 무거운 물질이 로

내부에 퇴 되어 유동층의 형성을 해하지 않도록 이것들을 로 로 매

체와 함께 배출시키는 것으로서 그 배출 방법도 산기방식에 따라 다르며

배출 에서 매체의 유출 등이 없도록 (seal)에 유의해야 한다 이 장

치는 배출되어 나온 매체와 불연물과의 혼합물로부터 불연물만 선별하여

계통 밖으로 배출함과 함께 잔류하고 있는 매체를 로 내로 반송하여 재순

환 사용하려고 하는 것이므로 고온의 매체를 취 하기 한 폐구조로

함과 아울러 필요에 따라 보온 등에 의한 화상방지 책을 강구하여야 한

유동층식 소각로의 경우 유동층의 모래와 혼재한 상태에서 연소가 진행

되므로 부피가 큰 폐기물은 연소가 완 히 이루어지지 않고 배출되므로

약 10~15 크기로 쇄하여 소각로에 공 한다 처리는 주로 쇄기

에 의하여 이루어지며 쇄기는 폐기물을 소각로에 공 하기 는 소

각로 공 후 폐기물 투입 에 설치하여 처리를 실시하게 되며 형폐

기물 속류가 많은 경우에는 소각로에 공 하기 에 처리를 완료

하는 것이 바람직하다 이외에도 유동층식 소각시설에서 처리가 필요한

이유는 다음과 같다

- 폐기물 소각로에 부 합한 물질을 사 에 제거한다

- 소각로 내에서 소각재 배출을 용이하게 한다

- 폐기물을 균질화하여 연소열부하 변동을 최소화한다

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

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2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

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설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

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한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

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8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 20: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 10 -

213 회 로식 연소장치10)11)

회 로식 연소장치(로터리 킬른)는 lt그림 2-3gt과 같이 으로 인 원

통형의 연소로 본체를 완만하게 회 시키고 이 회 에 의하여 폐기물을

이송하고 교반함으로써 건조 연소 는 후연소를 수행하는 것으로서 일

반 산업계에서는 범 한 질의 폐기물을 소각하는데 이용되고 있다

lt그림 2-3gt 로타리 킬른

폐기물 소각로에서는 화격자식 연소장치와 조합하여 회 로를 건조 연

소공정에 쓰기도 하며 후연소 공정에 많이 쓰인다 이외에 회 로는 열분

해로서 이용되어지는 것도 있다

회 로는 일반 으로 강 으로 만든 원통형 본체 내부에 내화물 라이닝

(lining)을 부착하여 폐기물의 이송방향으로 축심을 약간 경사지도록 설치

한 것이다 본체는 그 바깥둘 에 달라붙은 2개의 고리형태의 강으로 만

든 타이어와 4개의 지지 로울러로 지지되어 회 로의 완만한 회 에 의하

여 폐기물은 교반되어지면서 이송된다 구동은 동기 감속기를 써서 기

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어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

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자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 21: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 11 -

어 는 로울러의 마찰력으로 이루어진다 연소방식에는 연소가스의 흐름

이 폐기물의 이송방향과 같은 방향의 병류식과 가스가 반 방향으로 흐르

는 향류식이 있는데 사용목 에 따라 구별하여 사용되나 향류식에서는 배

출가스 온도가 낮으므로 악취에 한 책에 유의해야 한다

건조 연소식 회 로는 통상 산업폐기물의 고발열량 폐기물의 소각에 이

용된다 그 구성은 회 로 후연소 화격자와 2차 연소실로 되어 있고 회

로는 병류식으로 된다 회 로에 공 된 폐기물은 회 로 후반 후연소

부로부터의 복사열을 받아 건조연소 는 건류 가스화가 진행된 뒤 고

형 미연소분은 후연소로에서 연소를 완결한다 미연소 가스는 2차 공

기의 공 을 받아 2차 연소실에서 완 연소 된다

이 방식의 특수한 형식으로서 회 로가 교반기능을 갖고 화격자가 화

격자 연소기능을 갖는 것을 병용한 회 연소 화격자로가 있다 이 회 로

에서는 그 주 벽체를 핀(fin)을 부착한 수 으로 구성하고 핀부에는 연

소용 공기를 도입하기 한 통기공이 설치되고 있다 이를 하여 회 로

하부에 설치된 분할된 장조로부터 주 벽체를 통하여 연소용 공기를

회 로 내에 공 하여 건조연소를 행하는 것이 가능하다

후연소식 회 로는 회 로의 체류시간이 길고 속 회 에 의하여

당한 교반이 가능하며 이송속도의 조 범 가 큰 등의 기능을 이용하

여 효과 으로 후연소를 수행하는 것으로서 화격자식의 건조연소 공정

에 이어서 후연소하는 공정에 사용된다

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 22: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 12 -

214 폐기물 소각설비

소각로의 설계와 리를 해서는 폐기물의 성상에 한 악이 요하

다 특히 조성 성질이 비교 안정한 일반연료를 사용하는 소각로와

달리 연소의 조성 성질이 일정하지 않은 소각로의 설계와 운 리에

는 폐기물의 조성과 성질을 악하는 것이 가장 요하다12)

폐기물은 일반의 연료와 조성이 다르고 원소 구성이 불균등하며 한

처리 상이나 계 등에 의해 성질이 큰 폭으로 변한다 따라서 소각로의

설계와 운 리에는 상 폐기물 조성 원소구성 발열량 겉보기 도

속 조 폐기물 등의 소각에 장해를 가능성이 있는 물질 자나 사기

등 불연물 라스틱 부식성 가스나 유해성 가스의 원인물질 유해물질

등을 악해야만 한다 13)14)

- 13 -

lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

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10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

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11권 2호 pp107~117(1995)

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의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

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감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 23: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

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lt그림 2-4gt 폐기물의 분석항목

조 성

원 소 구 성

발 열 량

폐기물의

분석항목연소가 부 당한 물질

량물 폭발성 물질

등 소각에 장해를 주는

물질

유해 물질의 유무

겉보기 도

기타의 분석

폐기물 소각시 발열량이 낮은 폐기물의 경우 로 온도가 하하고 연소

의 안정성이 떨어지고 완 연소에도 시간이 걸리게 된다 한편 발열량이

높은 폐기물의 경우 공 공기량 연소가스량은 같이 증가하고 가스냉각

이나 통풍설비능력 연소로 온도상승이 한계에 도달하는 것에 의해 소각

능력이 하될 수 있다15)16)

소각로의 소각능력은 크게 나 어 두 가지의 요소에 의해 제약을 받는

다 하나는 수분이 많고 가연분이 은 질폐기물의 경우 타기 어려운

것에서 오는 제약 하나는 수분이 고 가연분이 많은 고질폐기물의

경우 로 내부가 고온이 되기 때문에 로에 장애가 생기거나 발생하는 열

의 흡수 한계에서 오는 제약이 있다 자를 화격자 연소율을 목표로 후

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자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

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분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 24: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 14 -

자를 연소실 열부하 목표로 소각로를 설계한다

화격자연소율은 화격자의 단 면 단 시간당 소각 가능한 폐기물량

을 [kgh] 나타낸다 단 열작감량이 일정 수 이하의 조건을 만족하

는 것이 필요하다 화격자 연소율은 상하는 폐기물의 성상과 소각규모

에 해 필요한 화격자 면 을 구하는데 이용한다 이 값이 낮은 것은 큰

면 의 화격자가 필요하다 폐기물 처리시설 화격자 연소비는 연소로

형식 구조 1로당 규모 연소방법 폐기물질 소각잔사의 열작감량 등을

고려하여 처리량 등을 감안하여 정해야만 한다17)

화격자연소율은 동일한 소각로라 하더라도 연소 조건에 의해 변한다

질 폐기물이라 하더라도 연소공기의 온도가 높고 연소장치의 성능이

좋을수록 양호한 연소를 나타낸다고 할 수 있지만 동일한 소각로에서 폐

기물 성상이 양호하고 설정한 재의 열작 감량치가 크고 연소용 공기온도

가 높을수록 화격자연소율을 높게 계획하는 경향이 있다 한 동일형식

의 로에서는 소각로의 규모가 클수록 높게 계획된다 한 각로 형식의

화격자연소율의 일반 인 값을 lt표 2-1gt에 나타내었다

lt표 2-1gt 각로형식의 화격자연소율의 일반 인 값

구 분 소각능력화격자 연소율

[kgh]비 고

연속

연소식

150

[t24h로]200

공기온도가 200 []

열감량은 5 []

회분

연소식-

160

강제통풍 는 로내압력 02 [kPa]

(-20[mmH2O])이하의 자연통풍

열작감량은 10

120 자연통풍의 경우 열감량은 10

일반 으로 소각온도는 800 이상 950 이하로 유지한다 단 연속 연

소식 소각로에서 소각실 하부까지 수냉 벽을 가지고 있는 로 로내 수

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 25: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 15 -

분사 등을 행하는 경우는 이러한 향을 고려하여야 한다 이 온도는 다

이옥신류의 발생억제 악취방지와 로 손상 방지나 가동장해 방지상의 목

으로 이용하게 된다

일반 으로 냄새는 연소가스가 700 이상의 분 기에서 05 이상의

체류시간이 없으면 분해되지 않는다 한 연소가스가 950 이상이 되

면 로 벽을 손상시킬 뿐만 아니라 재 등이 용융하고 보일러 튜 나 연도

부에 부착해서 운반에 방해가 된다 한 로 벽에 클링커가 생성하는 등

의 문제가 발생하기 쉽고 연소로의 원활한 운 을 할 수 없게 된다 온도

는 800~900의 범 에서 운 하는 것이 바람직하다

연소실 출구온도의 측정은 연소실출구부근에서 연소가스가 잘 혼합되

고 안정한 온도를 측정할 수 있는 치에서 행한다 계측단(計測端)은 화

염에 직 닫지 않는 장소를 택한다

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 26: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 16 -

22 소각 발열량과 연소온도

221 폐기물의 발열량18)19)20)

폐기물의 단 량(폐기물 1kg)이 완 연소할 때 발생하는 열량(kcal)을

발열량이라 한다 발열량은 폐기물의 조성에 따라 다르다

발열량은 고발열량(高發熱量)과 발열량(低發熱量)으로 구분된다 고

발열량은 총발열량(總發熱量)이라고도 하며 Hh로 표시하고 이것은 폐기

물 에 포함되어 있는 수분과 수소의 연소에 의해 생성된 수분의 증

발에 필요한 증발잠열(蒸發潛熱 ΔH)을 포함한 열량이다 열량계로 측정

한 값은 고발열량이다

발열량은 진발열량(眞發熱量)이라고도 이라 하고 Hℓ로 표시하고 실

제 연소에 있어서는 연소 배출가스 의 수분은 보통 수증기 형태로 배출

되기 때문에 이용이 불가능하므로 발열량에서 이 수증기의 증발잠열을 제

외한 나머지 열량이 유효하게 이용된다

고발열량과 발열량의 계는 lt식 21gt과 같다

Hh = Hℓ + ΔH (21)

발열량은 열량계로 측정(고발열량)하여 구하거나 연료의 화학성분 분

석시험 결과를 이용하여 이론 으로 구한다 폐기물의 경우 폐기물 1kg

수소와 수분의 량 분율을 각각 h w라 하면 lt식 22gt에 의해 계산

된다

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

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2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 27: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 17 -

Hℓ = Hh - ΔH [kcalkg]

= Hh - 600(9h + w)

(22)

여기서 h 폐기물 1kg 의 수소량(kg)

w 폐기물 1kg 의 수분량(kg)

반응열은 최 와 최후의 상태에 의해 결정된다(Hess의 법칙) 여기서

주요성분의 악으로 소각로 내의 주요한 연소반응과 발열량을 계산할

수 있고 발열량은 반응 후의 물질 상태에 의해 구할 수 있다 를 들

면 원유에는 다양한 탄화수소 화합물과 그 외 미량물질이 많이 함유되어

있기 때문에 정확한 발열량을 계산으로 구하는 것은 불가능하지만 그 주

요한 원소조성이 분명하면 발열량을 추정할 수 있다

1 폐기물에 각성분 량()을 탄소 C 수소 H 황 S 질소 N 산소

O로 하면 1기압 25의 경우 다음 lt식 23gt과 같이 표시할 수 있다

H ℓ = [ 8100C+ 34000 (H-O8) + 25000] - 600(9h + w) (23)

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 28: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 18 -

222 연소온도와 운 발열량

폐기물의 연소시 발생된 가스의 온도를 연소온도라고 정의한다 연소과

정에서 폐기물 가연성물질이 완 연소 되고 연소실의 벽면 등에 의한

손실이나 방사에 의한 방열 손실 등이 없다고 가정할 때의 연소실 내의

가스온도를 단열연소온도 는 이론연소온도라고 한다 연소실 연소온도

는 열량( 발열량)과 평균정압비열을 이용하여 lt식 24gt와 같이 유도할

수 있다12)13)14)

Q= VsdotCsdotΔT

Hℓ= VsdotC psdotΔT

Hℓ= VsdotC psdot(T c- T s)

rArr T c= Hℓ

VsdotC p+ T s

(24)

여기서 Q 발열량(kcal)

V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cp 정압비열(kcalNK 는 kcalkgK)

ΔT 온도차(K)

Tc 연소온도(K)

Ts 기 온도(K)

그러나 실제 폐기물 소각시 연소온도 향을 미치는 인자로는 폐기물

에 따른 발열량 연소효율 공 되는 공기의 온도(입열 열) 공기비 공

되는 연료의 공 온도(입열 열) 연소실 내의 압력 등이며 이러한

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 29: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 19 -

다양한 인자에 의해 소각로의 연소온도가 결정되기 때문에 종합 인 상황

을 고려하여 운 하여야 한다

특히 실제 소각로를 운 하면서 소각특성을 악하는 인자로서 연소가

스량 연소온도 정압비열 등을 이용하여 운 발열량(operating heat

value)을 산정할 수 있다 이 운 발열량은 lt식 25gt와 같이 나타낼 수 있

VsdotCsdotΔT = msdotQ (25)

여기서 V 가스량(N) 는 량(kg)

C 비열(kcalNK 는 kcalkgK)

Cpi = ai + bisdotT

ai bi 오염물질별 계수

ΔT 온도차(K) ΔT = Tc - Ts

Tc 연소실 온도(K)

Ts 기 온도(K) Ts= 273 + 25

m 폐기물 투입량(kghr)

Q 발열량(kcal)

를 들면 연소가스량이 1127N 배출가스 산소 농도가 13 연

소실 출구 온도가 896 기 온도는 25라고 할 때 운 발열량을 계산

하면 lt식 26gt과 같다 (단 공 하는 공기 의 산소농도는 21 질소농

도는 79라고 하고 배출가스는 질소 79와 산소와 이산화탄소로만 구

성된다고 가정한다)

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

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11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

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처리 동화기술(2001)

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18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 30: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 20 -

(1127)times

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

013times(0282169+000006

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+008times(0472467+000008

2sdot(273+896))sdot(273+896)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+896))sdot(273+896)

︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳︳

-(1127)timesꀎ

︳︳︳︳︳︳︳

021times(0282169+000006

2sdot(273+25))sdot(273+25)

+079times(0311683+000003

2sdot(273+25))

sdot(273+25)ꀏ

︳︳︳︳︳︳︳

= 23836kcalkg

(26)

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

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2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

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4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

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7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

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8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 31: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 21 -

3 조사 상 소각로

31 소각로

본 연구에서 선정한 소각장은 1997년 10월에 가동을 시작하 으며 시

간당 4ton을 처리하는 스토커식 이동화격자(moving system) 소각로

(stoker type incinerator) 2기가 설치되어 있다(표 3-1)

lt표 3-1gt 상 소각로의 개요

구분 소각 상 소각 용량 가동 방식 소각 방식

stoker 1사업장 일반

지정폐기물4tonhr 연속식 이동 화격자

상 소각장의 소각로는 투입장치 재처리 시설 등 공정이 자동화 되

어 있어 24시간 연속 운 이 가능하며 상 소각장의 체 인 설비계통

도는 lt그림 3-1gt과 같다 소각로는 크게 반입공 설비 소각설비 연소재

처리장치 연소가스 냉각 장치(폐열회수시설) 증기 매시설 기오염방

지시설 기타 UTILITY 시설 등으로 구성되어 있다 특히 연구 상의

소각로 형태는 스토커식 소각로로서 사업장 일반폐기물인 산업 장에서

배출되는 비닐 목재 섬유 종이 등 특정유해물질이 포함되지 않는 폐기

물이 반입되어 소각 처리되고 있는 시설이다 주요 설비에 한 설명은

다음과 같다

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

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2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 32: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 22 -

구 분반입공급설비

소각설비

재반출설비 재반출

연소가스

냉각설비

증기판매설비

집진 및연소가스

처리설비

배기설비

가스배출

DUST O2기타 SOX TEMP급배수설비 NOX FLOW압축공기설비 HCl폐수처리설비 CO

STOKER 소각로 설비 계통도

계 통 공 정

폐기물수거반입 전처리 폐기물벙커 폐기물크레인

투입슈트

1차연소공기

페기물투입호퍼 2차 연소실Stoker

STACK

재 Container

집진설비

폐열보일러

Slag discharge 고철 분리기RK amp SCC

Bag-filterCooling Tower

스팀판매

유인송풍기

TMS환경관리공단전송

Bag 포장

cyclone

NaHCO3주입

AC주입

SNCR주입설비(NH2)2CO

lt그림 3-1gt 스토커식 소각로의 설비 계통도

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 33: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 23 -

① 폐기물 공 설비

반입된 폐기물의 혼합을 하여 lt그림 3-2gt와 같이 처리 시설을 통하

여 폐기물의 균질화 공정을 처리하고 있다 쇄기의 제품명은

SHRED-TECH(캐나다)로 쇄 용량은 10hr(300HP)이며 단 크기

는 약 가로 가로 50cm 세로 10cm로 처리되고 있다

폐기물 투입시스템은 PUSHER형과 DAMPER형 2가지가 형태를 활용

하고 있으며 PUSHER형의 경우 투입구 부근에서 연소가 발생하는 단

이 있기 때문에 질 도시 쓰 기 소각로에 주로 용된다 본 설비는 폐

기물이 양쪽으로 떨어질 수 있도록 투입구를 둘로 나 며 기 을 유지할

수 있도록 이 구조형의 퍼로 한다

(a) 처리 이송장치 (b) 수분사 장치

(c) 크 인을 이용한 혼합 (d) 장비를 이용한 혼합

lt그림 3-2gt 폐기물 처리 시설

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 34: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 24 -

② 소각 설비

상 소각로는 건조단 연소단 후연소단으로 구성(그림 3-3)되며 각

기 연소특성에 맞게 폐기물 체류시간을 조정한다 용융 열분해의 속도

는 단히 빠르므로 건조단에서는 화격자(grate)의 구동시간을 짧게 하여

자주 왕복 운동을 시키고 연소 후연소단은 폐기물 연소시간에 맞추어

설정시킨다 각 단은 구분되고 그 단락의 높이는 300 ~ 500mm 이다

한 각 단의 주입 공기량을 조 함으로써 각 단의 온도를 제어 할 수 있

게 한다 1차 연소로 출구를 지나는 연소가스 에는 미연소가스 비산

재가 다량으로 분포하므로 다시 한 번 연소시키는 공정으로서 수직 원통

형 2차 연소실(SCC Secondary Combustion Chamber)을 채택하고 있

다 이 공정은 연소가스가 보유하는 열과 2차 공기주입에 의해 재연소를

시키는 것으로 가스 체류시간은 2 ~ 4 정도이다 한 연소가스의 체

류시간을 연장 하여 2차 공기를 좌향으로 선회시켜 연소가스 연소

공기의 혼합정도를 상승 시키게 한다 연소가스를 물분무된 상태를 통과

시켜 함유된 흄 가스를 분진화 하여 제거시키는 별도의 설비로 배출 연

소가스제어에 의한 수분사 방식을 채택하 다 분사방식은 리턴측의 유량

을 조 하는 Back-Flow식 이다 ID fan(Induced Draft fan)을 굴뚝 단

에 설치하여 -10mmHg의 음압을 소각로 내 공기주입부에는 FD

fan(Forced Draft fan)을 3기 설치하여 양압을 유지하도록 하 다 소각

시설은 2차 연소실 침 실과 연속 재처리시설을 갖추고 있다

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 35: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 25 -

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

SCC TEMP

Under Air Flow

Pyrometer Temp

Stoker(grate)

lt그림 3-3gt 소각로 주요 운 화면시설

③ 연소공기 공 설비

폐기물 질 조건에 따른 연소제어 시스템을 갖추어야 한다 폐기물 질에

따라 체류시간을 조정하여 소각시키는 시스템으로서 화격자 작동 주기조

정을 자동 수동에 의해 조 이 가능하도록 한다 소각로 내 조건에 따

라 투입 1차 공기량을 가변 으로 조 할 수 있게 1차 공기 송풍기 측에

유량 조 동 퍼(비례제어)를 설치하여 연동 한다 미연소 가스

가연성 분진을 연소시킬 수 있는 구조로 충분한 난류를 형성하게 한다

난류 형성은 2차 공기 주입에 의하여 이루어지는데 50msec로 고속 분

출되는 공기 노즐이 양 벽면에 설치되어 화염과 함께 혼합 연소를 시키게

된다 1차 연소실 온도는 750 sim 850로 항온 유지시킨다 1차 연소실 온

도는 750 sim 850 항온 유지시키며 어떤 경우에도 1000 이상 올라가

지 않게 소각로 온도를 다음과 같이 제어한다

- H 850 이상 냉각공기 주입 공기량 증가

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 36: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 26 -

- L 750 이하 열풍주입 공기량 감소

- LL 700 이하 조연버 화

④ 기오염방지시설

기오염방지시설은 반건식세정기(semi-dry reactor)와 2기의 백필터

(bag filter)가 설치되어있다 1차 연소실에서 소각된 배출가스는 2차 연소

실(SCC Secondary Combustion Chamber)로 유입되어 완 연소 되지

않은 물질이 완 히 연소 된 후 침 실을 거쳐 냉각탑(quencher)(유속

292 처리가스량 206 hr)과 열교환기로 나가게 되며 이후 반건식세

정기를 통과하는 동안 활성탄(Activated Carbon)(NORIT(GL50) 네델란

드)과 Sodium Bicarbonate(NaHCO3)( 베이 이탈리아)를 주입하여 SOx

HCl을 제거하고 요소를 이용한 선택 무 매 환원법(SNCR

Selective Non Catalytic Reduction)으로 NOx가 처리된다

한 백필터를 경유하면서 배출가스 내 먼지가 제거된 뒤 굴뚝을 통하

여 외부로 방출된다 백필터는 6실(chamber)로 구성된 1기가 설치되어

있으며 체 처리가스량은 92347Nhr wet인 규모이다 입구 온도는

약 175이고 필터의 규격은 직경이 150mm 길이가 5000mm으로 필터

백의 1개당 여과면 은 236ea이다 백의 수량은 1073개가 설치되어

있으며 여과속도는 10mmin 이하로 운 되고 있다

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 37: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 27 -

32 소각로 운 자료의 수집

상 소각장의 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태는 lt표 3-2gt

와 같다 연구 상 기간은 2005년 3월 1일 ~ 9월 30일까지로 하 으며

이 기간 의 소각로 운 결과 30일간의 자료를 선별 으로 분석하

다 30일간의 자료는 크게 평일 10일 자료 휴일 10일 자료 우수기 10일

자료로 구분하 다

상 소각로에서 자료 수집 30일 의 폐기물 처리량은 시간당 최고

407톤 최 345톤 평균 386톤이었다 이에 따른 소각로의 운 온도는

최고 998 최 886 평균 935이었다 연소를 한 공 공기량은 최

고 38625Nhr 최 18595Nhr 평균 28525Nhr로 나타났었다

소각시 굴뚝으로 배출되는 기오염물질의 농도는 산소의 경우 최고

138 최 104 평균 116이었으며 질소산화물(NOx)의 경우 최고

551ppm 최 224ppm 평균 374ppm이었으며 황산화물(SOx)의 경우

최고 129ppm 최 19ppm 평균 64ppm이었으며 염화수소(HCl)의 경

우 최고 101ppm 최 16ppm 평균 44ppm이었다 상 소각장에서 배

출되고 있는 기오염물질은 모두 정하게 처리되어 배출허용기 을 충

족시키는 것으로 나타났다

상 소각장에 반입되는 폐기물의 처리시 소각은 크게 4개 범주로 구분

하여 소각처리하고 있는 상황 이었다 먼 평일의 주간시간 (08 ~ 20시)

는 주로 폐기물이 반입되는 경우가 많아 충분한 폐기물의 처리 과정(혼

합)이 원활하게 이루어지지 못한 상태에서 소각로에 투입하여 처리하고

있으며 평일 야간시간 (21 ~ 07시)는 상 으로 처리가 이루어진

상태의 폐기물이 소각로에 투입하여 처리하고 있었다 평일의 주간시간

의 폐기물의 성상은 수분 25 회분 19 가연분 57이었으며 야간시

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 38: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 28 -

간 수분 34 회분 20 가연분 46이었다 휴일의 경우는 시간 인

여유를 가지고 평일에 반입된 폐기물을 충분히 처리 혼합하여 소각로에

투입하고 있었으며 폐기물의 성상은 수분 31 회분 18 가연분 51

이었다 그리고 여름철 우수기에 소각되는 폐기물의 경우 수분 함유량이

가장 높은 것이 특징으로 폐기물의 성상은 수분 38 회분 19 가연분

43이었다

lt표 3-2gt 스토커식 소각로의 체 인 운 리 실태

항 목 비 고

소각량(톤hr)

최고 407

7개월 평균

(200531~

2005930)

최 345

평균 386

소각로 출구온도

()

최고 998

최 886

평균 935

연소공 공기량

(Nhr)

최고 38625

최 18595

평균 28525

굴뚝 산소농도

()

최고 138

최 104

평균 116

굴뚝 NOx

(ppm)

최고 551

최 224

평균 374

굴뚝 SOx

(ppm)

최고 129

최 19

평균 64

굴뚝 HCl

(ppm)

최고 101

최 16

평균 44

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 39: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 29 -

33 사례별 운 특성

331 평일 운 사례

lt표 3-3gt 과 lt그림 3-4gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소

각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 평일의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 평일 평균 으로 소각되는 폐기

물 양은 약 3793톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평

균 약 951로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고

있는 상태를 확인하 다1) 연소 공기량은 약 28289 Nm

3hr이었으며 산

소농도는 119를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도

와 가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 문헌조사의 lt식

26gt을 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 2885 kcalkg으로 나타났다

lt그림 3-5gt ~ lt그림 3-8gt은 본 연구의 조사 상의 소각장에서 평일 소

각처리 되고 있는 사례의 주요 운 결과에 한 일 시간 별 변화를

나타낸 것이다 평일의 운 형태는 주로 폐기물이 외부에서 반입되는 주

간시간 (08~20시)와 폐기물의 반입이 없는 야간시간 (21~07시)로 구

분되는 것이 특징이며 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일

정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 시간 별 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우는 주간시간 가 야간시간 보다 높게 나타났

다 이는 폐기물의 삼성분의 결과와 같이 주로 야간시간 에 소각되는 폐

기물의 수분함유량이 약 9 정도로 높아 가연성분이 상 으로 기 때

문인 것으로 단된다

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 40: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 30 -

lt표 3-3gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case1-1(050315) 3948 949 29715 105 2881

case1-2(050415) 3676 998 29715 109 3039

case1-3(050509) 3448 976 31758 113 2972

case1-4(050516) 3950 960 28595 133 2926

case1-5(050603) 3925 939 33845 126 2842

case1-6(050606) 3612 910 30412 120 2739

case1-7(050719) 3641 972 21958 111 2959

case1-8(050720) 3894 905 26291 117 2731

case1-9(050829) 3882 955 21973 138 2885

case1-10(050830) 3960 950 38625 121 2877

AVG 3793 951 28289 119 2885

MAX 3960 998 38625 138 3039

MIN 3448 905 21973 105 2731

case1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

case1-1 case1-2 case1-3 case1-4 case1-5 case1-6 case1-7 case1-8 case1-9 case1-10 AVG

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-4gt 평일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 41: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 31 -

case1-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-5gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-1)

case1-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-6gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-2)

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 42: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 32 -

case1-3

0

3

6

9

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15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

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LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-7gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-3)

case1-4

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8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

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calk

g

LOAD(TON) SCC TEMP(100) O2() AIR FLOW(Nm3hr10000) Heat value(kcalkg)

lt그림 3-8gt 평일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case1-4)

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

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2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 43: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 33 -

332 휴일 운 사례

lt표 3-4gt 와 lt그림 3-9gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식 소각

로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 휴일의 운 사

례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 휴일 평균 으로 소각되는 폐기물

양은 약 3909톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온도는 평균

약 955로서 법 인 소각지침온도를 충족하면서 안정 으로 소각하고 있

는 상태를 확인하 다 연소 공기량은 약 28205 Nm3hr이었으며 산소농

도는 117를 유지하면서 소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와

가스량과 온도에 따른 비열 값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식

25gt를 이용하여 소각되고 있는 폐기물의 운 발열량(operating heat

value)을 추정한 결과 폐기물 1kg 당 약 3036 kcalkg으로 나타났다 운

발열량 측면에서는 평일 보다 높게 나타났다

lt그림 3-10gt ~ lt그림 3-13gt은 휴일 소각처리 되고 표 인 사례의 주

요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 휴일의 운 형

태는 폐기물의 반입이 없는 상황에서 소각로 운 자가 상 으로

시간 인 여유를 가지고 폐기물의 처리를 통한 충분한 혼합이 이루어진

상태에서 폐기물이 소각로에 투입되어 운 되고 있는 것이 특징이었다

시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량은 거의 일정한 반면 소각로의 온도

와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타났으며 운 발열량의 경우도 약

2600 ~ 3500kcalkg로 나타났다 이는 투입되는 폐기물이 충분히 처

리되고 가연성분이 상 은 높은 폐기물이 일정하게 투입되기 때문인

것으로 단된다

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 44: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 34 -

lt표 3-4gt휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

case2-1(050306) 3950 956 27430 113 3041

case2-2(050320) 3755 946 31281 113 3005

case2-3(050424) 3785 946 31403 120 3003

case2-4(050501) 3955 959 27457 119 3051

case2-5(050515) 3909 958 27355 118 3049

case2-6(050529) 3950 962 27292 116 3063

case2-7(050724) 3946 955 27454 118 3039

case2-8(050821) 3948 955 27409 118 3037

case2-9(050828) 3946 954 27469 118 3035

case2-10(050904) 3949 954 27504 118 3034

AVG 3909 955 28205 117 3036

MAX 3955 962 31403 120 3063

MIN 3755 946 27292 113 3003

case2

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-9 gt 휴일의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 45: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 35 -

case2-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-10gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-1)

case2-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-11gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-2)

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

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15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

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21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

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21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

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calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

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21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 46: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 36 -

case2-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7

hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-12gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-3)

case2-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림 3-13gt 휴일의 폐기물 처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case2-4)

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

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8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

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1000

1500

2000

2500

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3500

4000

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calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

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calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

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LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

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2500

3000

3500

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calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 47: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 37 -

333 우수기 운 사례

lt표 3-5gt 와 lt그림 3-14gt는 본 연구의 조사 상의 소각장의 스토커식

소각로에 투입되어 처리되는 폐기물의 처리에 한 표 인 우수기의 운

사례를 선별하여 결과를 정리한 것이다 우수기에 평균 으로 소각되

는 폐기물 양은 약 3879톤hr정도이며 이때 운 되고 있는 소각로의 온

도는 평균 약 898로서 가장 낮게 소각되고 있는 상태를 확인하 다 연

소 공기량은 약 29080 Nm3hr이었으며 산소농도는 113를 유지하면서

소각하고 있었다 한 소각로의 출구온도와 가스량과 온도에 따른 비열

값을 이용하여 제 2장 이론 고찰의 lt식 25gt를 이용하여 소각되고 있는

폐기물의 운 발열량(operating heat value)을 추정한 결과 폐기물 1kg

당 약 2509 kcalkg으로 나타났다 운 발열량 측면에서는 평일과 휴일과

비교해 볼 때 가장 낮게 나타났다

lt그림 3-15gt ~ lt그림 3-18gt는 하 기 우수기에 소각처리 되고 표

인 사례의 주요 운 결과에 한 시간 별 일변화를 나타낸 것이다 우

수기에 반입되는 폐기물의 함수율이 38로 가장 높게 높고 가연성분은

43로 가장 낮은 것이 특징이다 시간 별 폐기물 투입량과 연소공기량

은 거의 일정한 반면 소각로의 온도와 산소농도 변화는 편차가 다소 나타

났으며 운 발열량의 경우도 약2300 ~ 2900kcalkg로 나타났다

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

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case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 48: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 38 -

lt표 3-3gt우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량 추정치

구분LOAD

(tonhr)

소각로온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2

()

운 발열량

(kcalkg)

case3-1(050701) 3852 897 30068 113 2508

case3-2(050708) 3918 886 27321 104 2470

case3-3(050709) 3830 909 28799 111 2545

case3-4(050728) 3746 906 30186 114 2533

case3-5(050801) 3895 898 29249 115 2506

case3-6(050806) 4070 893 28522 109 2493

case3-7(050809) 3882 894 29418 112 2494

case3-8(050810) 3853 907 28932 114 2538

case3-9(050824) 3876 901 28552 118 2516

case3-10(050825) 3872 893 29753 117 2490

AVG 3879 898 29080 113 2509

MAX 4070 909 30186 118 2545

MIN 3746 886 27321 104 2470

case3

0

2

4

6

8

10

12

14

case2-1 case2-2 case2-3 case2-4 case2-5 case2-6 case2-7 case2-8 case2-9 case2-10

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)1000

lt그림 3-14gt 우수기의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과와 발열량

추정치

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 49: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 39 -

case3-1

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-15gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-1)

case3-2

0

3

6

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12

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18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

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calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-16gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-2)

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

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8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

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Hea

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g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

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18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

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6

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10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

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1000

1500

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2500

3000

3500

Hea

t val

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calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 50: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 40 -

case3-3

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-17gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-3)

case3-4

0

3

6

9

12

15

18

21

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7hr

Dat

a

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) SCC TEMP(100) AIR FLOW(Nm3hr10000) O2() Heat value(kcalkg)

lt그림3-18gt 우수기의 폐기물처리에 한 주요 운 결과의 시간 별 변화

(case3-4)

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

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1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 51: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 41 -

34 소각로의 효율 인 운 을 한 제안

상 소각장의 운 상황을 크게 주간에는 폐기물이 외부에서 반입되고

야간에는 반입되지 않은 상태에서 소각 처리하는 평일의 경우(사례1)와

반입 된 폐기물의 충분한 혼합을 통한 처리를 한 후 소각 처리 한 경우

(사례2) 그리고 여름철 장마철의 우수기 함수율이 높은 경우(사례3)로

구분하여 각각의 운 에 한 주요 평가 인자 폐기물 처리량 소각로

온도 공기량 산소 농도 그리고 운 발열량을 비교하 다

lt표 3-6gt 과 lt그림 3-19gt는 각각의 사례별 체 평균한 값을 비교한 것

으로 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인 상황으로 주간 시간 와 야간

시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고 불균일한 폐기물 성상에 따른 폐

기물 처리량이 가장 작게 나타났다 휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의

표 인 사례로 처리 혼합(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포

되어 폐기물 투입을 일정하게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기

(사례3)의 경우 반입되는 폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로

소각로 온도 유지를 하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이

감소하는 것으로 나타났다

폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하는 휴일의 경

우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 이에 따른 운 발열량 측면에

서도 충분히 혼합된 폐기물이 3036kcalkg으로 나타났다 각각의 사례별

운 결과를 종합 으로 검토 한 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향

상시키기 한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 열부하

측면에서는 휴일의 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing) 처리 후에 소

각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로 인한 안정 인 발

열인 것으로 단된다3)19)20)

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 52: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 42 -

따라서 산업의 고부가가치의 변화로 고분자(polymer) 계통의 폐기물이

많이 발생하고 있으며 이러한 폐기물의 경제 인 처리를 하여 처리

의 역할은 요하게 작용하고 있다 하지만 부분의 산업 폐기물 소각장

에서는 지정폐기물은 확실한 처리를 하고 있으나 일반폐기물은 처리

를 간과 할 수 있다 소각장을 효율 으로 운 하기 해서는 소각로 등

의 설비 보호 다이옥신(Dixon) 등과 같은 주요 기오염물질 발생 보조

연료 사용에 한 경제성 측면 등을 종합 으로 검토하여야 한다4)8)9)

- 43 -

lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

2

4

6

8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Hea

t val

ue(k

calk

g)

LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 53: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

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lt표 3-6gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

구분LOAD

(TON)

소각로 온도

()

AIR FLOW

(Nm3hr)

O2()운 발열량

(kcalkg)

CASE1 3793 951 28289 119 2885

CASE2 3909 955 28205 117 3036

CASE3 3879 898 29080 113 2509

AVG 3861 935 28525 116 2810

case avg

0

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8

10

12

14

CASE1 CASE2 CASE3 AVG

data

0

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2000

2500

3000

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LOAD(TON) 소각로 온도(100) AIR FLOW(Nm 3hr10000) Heat value(kcalkg1000) O2()

lt그림 3-19gt 상 소각장의 폐기물 처리량에 한 주요 운 결과 비교

- 44 -

4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 54: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

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4 결론

사업장 폐기물 소각장의 체 인 운 의 효율을 도모하고 소각로의

수명을 연장하기 한 방법을 제시하기 하여 기존의 스토커식 소각로가

설치되어 운 인 소각장을 선정하여 반입되는 폐기물과 소각로의 운

형태를 검토하 다 이를 해 폐기물 성상에 따른 운 형태 분류하여 그

에 따른 결과로 나타나는 폐기물 처리량 소각로 연소온도 연소공기량

산소농도 운 발열량 등을 검토하고 효율 인 소각로의 운 에 한 방

안을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 도출 하 다

1 상으로 소각장의 소각로로 투입되어 처리되는 폐기물의 성상에 따른

특성은 크게 주간 특성의 차이가 큰 평일(사례1)과 반입된 폐기물의

충분한 처리 혼합(mixing)을 하여 투입하는 휴일(사례2)과 하 기

함수율이 높은 폐기물을 소각 처리하는 우수기(사례1)로 나타났다

2 각각의 사례를 비교 검토한 결과 평일(사례1)의 경우 보통의 일반 인

상황으로 주간 시간 와 야간 시간 의 투입량 차이가 크게 나타났고

불균질한 폐기물 성상에 따른 폐기물 처리량이 가장 작게 나타났다

휴일(사례2)의 경우 일요일과 휴일의 표 인 사례로 처리 혼합

(mixing)이 잘 되어 발열량이 고르게 분포되어 폐기물 투입을 일정하

게 유지할 수 있었다 하 기 장마철 우수기(사례3)의 경우 반입되는

폐기물의 함수율이 약 38로 높아 간헐 으로 소각로 온도 유지를

하여 보조연료를 사용하기 때문에 경제성이 많이 감소하는 것으로 나

타났다

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3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

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참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

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감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 55: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 45 -

3 각 사례별 폐기물 처리량 측면에서는 충분히 혼합된 폐기물을 소각하

는 휴일의 경우가 가장 많은 폐기물 처리가 가능하 다 운 발열량

측면에서도 충분히 혼합된 폐기물의 경우 운 발열량이 약

3036kcalkg으로 나타났다

4 각각의 사례별 운 결과 스토커식 소각로의 처리 효율을 향상시키기

한 방법으로 폐기물 처리량과 소각로의 온도 유지 등의 측면에서는

폐기물을 충분히 혼합 처리한 경우로 나타났다 이는 혼합(mixing)

처리 후에 소각로로 폐기물을 투입하기 때문에 열량의 고른 분포로

인한 안정 인 발열로 상 으로 많은 양의 폐기물을 처리 가능한 것

으로 단된다

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 56: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 46 -

참고문헌

1 환경백서 환경부홈페이지(httpwwwmegokr)(2005)

2 한국산업기술원 폐기물 소각로 운 실무 설계기술강좌(1995)

3 조 민 황선진 조용 박주양 배성렬 배우근 사업장폐기물 소각시

설 공정개선 운 최 화 안산환경기술개발센터(2000)

4 환경 리공단 생활폐기물 소각시설 설치에 따른 기술지침해설서 작

성에 한 연구(1999)

5 윤균덕 화격자 방식의 도시고형폐기물 소각시설과 사업장고형폐기물

소각시설의 공정운 다이옥신 배출특성 비교 한환경공학지 제

25권 제6호 pp723~731(2003)

6 폐기물공정시험방법 환경부 고시 제2000-41호(2000)

7 남 김승호 류창국 소각로 연소실내의 폐기물 층 연소 상에

한 수치모델링 연구 한환경공학회지 제25권 제7호 pp 925 ~

932(2003)

8 최 찬 성낙창 배병훈 폐기물 소각로 신 문화사(2000)

9 하동명 정진도 장정국 연소공학 동화기술(2001)

10 장철 채재우 김순호 연소공학-기 와 응용 동화기술(2001)

11 김 열 노수 김 주 최신 연소공학 동화기술(2001)

12 윤오섭 권 식 김민호 문추연 박남배 박종 최병순 유해폐기물

처리 동화기술(2001)

13 윤석표 김교근 김석완 김재 배성근 이남훈 이동훈 장성호 정

연구 허 황선진 폐기물 처리시설 설계를 한 폐기물실험방법

신 문화사(2002)

14 해수 김상돈 이제근 서용칠 강 용 신용섭 폐기물유동층소각

동화기술(1997)

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 57: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 47 -

15 서성규 최석주 윤형선 산업폐기물 소각시 배출 오염물질의 농도

분포 2004년 추계학술 회논문집 pp361~362(2004)

16 정종수 이교우 이승 이승우 연속식 소형산업폐기물 소각로의 소

각 배출특성 한국폐기물학회지 제19권 pp401~406(2002)

17 임계규 폐기물 소각시설분석과 소각로 선정 한국 기보 학회지 제

11권 2호 pp107~117(1995)

18 정채춘 서용칠 송 헌 산업폐기물처리 동화기술(2002)

19 김삼권 권 식 김민호 김승호 김인배 김정 배 수 오세천 이

의상 이호식 정 오 황재석 폐기물공정실험방법주해 신 문화사

(2004)

20 한국유기성폐자원학회 폐기물자원화실무-실무자를 한 폐기물자원

화기술 동화기술(2001)

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43
Page 58: 운영발열량을 이용한 스토커식 소각로의 운전특성에 관한 연구thesis.inha.ac.kr/Lib/upload/pdf/2006-02/52041017.pdf · 기물 층의 교반, 반전에 의해

- 48 -

감사의 글

공부를 시작한 게 얼마 전 같은데 정말 너무나도 빨리 시간이 흘렀습니

다 부족하지만 최선을 다해 노력 할 수 있게 해준 시간들이었고 작은 결

실을 남기게 되었습니다

본 논문이 완성될 수 있도록 논문의 방향 설정과 세심한 가르침으로 이끌

어주신 조석연 교수님께 먼저 진심으로 감사드립니다 지난 2년동안 학

문의 본을 보여주신 조광명 서형준 윤태일 정용원 배재호 황용우 교수

님들께도 지면을 통해서 깊은 감사를 드립니다

2년 동안 함께 공부한 신영호씨 임명호씨 권병대씨를 비롯한 환경공학

과 학우님들에게 감사를 드리며 바쁜 회사 생활 속에서도 어렵게 시간을

낼 수 있도록 배려해준 환경과 직원 분들에게도 감사드립니다 또한 이

논문을 나올 수 있도록 많은 도움을 준 김승원씨에게도 깊은 감사드립니

깊은 신뢰와 믿음으로 지금까지 지켜봐 주신 나의 가족들에게 진심으로

사랑과 고마움을 전합니다 고생한다며 배려해 주신 직원 분들에게 감사

드리며 작지만 정성어린 마음으로 이 논문을 바칩니다

모든 분들이 행복하시길 기원하며

2005 년 12 월

신 혜 숙 올림

  • 목차
    • 1 서 론
    • 2 문헌조사
      • 21 소각로의 구분
        • 211 스토커식 연소장치
        • 212 유동상식 연소장치
        • 213 회전로식 연소장치
        • 214 폐기물 소각설비
          • 22 소각 발열량과 연소온도
            • 221 폐기물의 발열량
            • 222 연소온도와 운영발열량
                • 3 조사 대상 소각로
                  • 31 소각로
                  • 32 소각로 운영자료 검토
                  • 33 사례별 운전 특성
                    • 331 평일 운전 사례
                    • 332 휴일 운전 사례
                    • 333 우수기 운전 사례
                      • 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안
                        • 4 결 론
                        • 참고문헌
                          • 표목차
                            • [표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값
                            • [표 3-1] 대상 소각로의 개요
                            • [표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태
                            • [표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                            • [표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                              • 그림목차
                                • [그림 2-1] 화격자 연소장치
                                • [그림 2-2] 유동상 연소방식
                                • [그림 2-3] 로타리 킬른
                                • [그림 2-4] 폐기물의 분석항목
                                • [그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도
                                • [그림 3-2] 폐기물 전처리 시설
                                • [그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설
                                • [그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30
                                • [그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1)
                                • [그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2)
                                • [그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3)
                                • [그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4)
                                • [그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1)
                                • [그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2)
                                • [그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3)
                                • [그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4)
                                • [그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치
                                • [그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1)
                                • [그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2)
                                • [그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3)
                                • [그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4)
                                • [그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교
                                    • 목차1 서 론1 2 문헌조사 3 21 소각로의 구분 3 211 스토커식 연소장치 3 212 유동상식 연소장치 7 213 회전로식 연소장치 10 214 폐기물 소각설비 12 22 소각 발열량과 연소온도 16 221 폐기물의 발열량16 222 연소온도와 운영발열량 183 조사 대상 소각로 21 31 소각로 21 32 소각로 운영자료 검토 27 33 사례별 운전 특성 29 331 평일 운전 사례 29 332 휴일 운전 사례 33 333 우수기 운전 사례 37 34 소각로의 효율적인 운전을 위한 제안 414 결 론44참고문헌 46 표목차[표 2-1] 각로형식의 화격자연소율의 일반적인 값 14[표 3-1] 대상 소각로의 개요 21[표 3-2] 스토커식 소각로의 전체적인 운전관리 실태 28[표 3-3] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 30[표 3-4] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[표 3-5] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[표 3-6] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교43그림목차[그림 2-1] 화격자 연소장치5[그림 2-2] 유동상 연소방식7[그림 2-3] 로타리 킬른 10[그림 2-4] 폐기물의 분석항목 13[그림 3-1] 스토커식 소각로의 설비계통도 22[그림 3-2] 폐기물 전처리 시설 23[그림 3-3] 소각로 주요 운전화면시설25[그림 3-4] 평일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치30[그림 3-5] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-1) 31[그림 3-6] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-2) 31[그림 3-7] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-3) 32[그림 3-8] 평일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case1-4) 32[그림 3-9] 휴일의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 34[그림 3-10] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-1) 35[그림 3-11] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-2) 35[그림 3-12] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-3) 36[그림 3-13] 휴일의 폐기물 처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case2-4) 36[그림 3-14] 우수기의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과와 발열량 추정치 38[그림 3-15] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-1) 39[그림 3-16] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-2) 39[그림 3-17] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-3) 40[그림 3-18] 우수기의 폐기물처리에 대한 주요 운전 결과의 시간대별 변화 (case3-4) 40[그림 3-19] 대상 소각장의 폐기물 처리량에 대한 주요 운전 결과 비교 43