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최종보고서 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 2008년 1월

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최종보고서

노원자원회수시설시설점검 기술용역

2008년 1월

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제 출 문

서울특별시장 귀하

용역명 : 노원자원회수시설 시설점검 기술용역

본 보고서를 「노원자원회수시설 시설점검 기술용역」 최종보

고서로 제출합니다.

2008년 1월

• 연 구 기 관 : 사단법인 한국소각기술협의회

• 연구책임자 : 이 수 구 (서울산업대 교수, 공학박사)

• 연 구 원 :

이 승 무 (연세대 명예교수, 공학박사)

윤 용 승 (고등기술연구원 센터장, 공학박사)

임 문 재 (벽산엔지니어링㈜ 상무이사, 기술사)

신 동 훈 (국민대 교수, 공학박사)

박 관 선 (한국시거스(주) 설계팀장, 주민 추천 전문가)

이 후 만 (광명자원회수시설 운영소장, 주민 추천 전문가)

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- 목 차 -

요 약·······················································································································1

1. 시설점검 추진 배경 및 목적···············································································5

1-1. 추진의 배경·····································································································5

1-2. 추진의 목적·····································································································6

2. 시설 개요 및 현황 ·······························································································7

2-1. 시설의 개요·····································································································7

2-2. 시설 운영 현황·······························································································8

3. 수행의 내용 및 방법···························································································11

3-1. 수행 내용·······································································································11

3-2. 수행 방법·······································································································14

4. 운전자료 분석 및 평가·······················································································16

4-1. 소각율 변화···································································································16

4-2. 부하별 운전자료 분석·················································································25

4-3. 설계자료 기준 현 시설의 적정 소각량 분석·······································127

4-4. 운전자료 기준 현 시설의 적정 소각량 분석·······································131

4-5 연소실 운전상황과 분석·············································································151

5. 측정 및 분석·······································································································161

5-1. 폐기물의 성상 분석 ·················································································161

5-2 소각재의 성분 분석·····················································································168

5-3. 폐수의 수질분석·························································································170

5-4. 소음측정 결과·····························································································172

5-5. 악취···············································································································178

5-6. 다이옥신 측정 방법 및 결과···································································181

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6. 시설진단 ···········································································································187

6-1. 연소실 ·········································································································187

6-2. 보일러 및 기계설비 ···········································································188

6-3. 대기오염 방지시설 ·················································································195

6-4. 폐수처리 시설·····························································································199

7. 시설개선 방안 검토···························································································205

7-1. 백필터 설치 방안·······················································································205

7-2. 보일러 출구 가스온도 저감 장치···························································222

7-3. 폐기물 발열량 증가 대책·········································································237

7-4. 소요 예산·····································································································258

7-5. 시설개선에 따른 관련법규 의거 조치 필요사항·································261

8. 결 언···················································································································262

부 록 ······································································································ 별책

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- 1 -

요 약

1) 시설점검 기술용역 수행 개요

노원자원회수시설의 소각로 여유 용량을 이웃 자치구에서 발생하는 생활

폐기물 처리를 위한 공동 이용에 대하여 주민지원협의체, 노원구 및 서울시

간 협의한 결과, 공동이용 추진과 병행하여 현 시설의 안전성 검증과 개선

사항 파악을 위하여 소각시설 전반에 대한 기술점검 및 조사가 필요하다고

결정되었으며 본 시설점검 용역에 대한 실시기관으로 (사)한국소각기술협의

회가 선정되어 2007년 6월 27일부터 2008년 1월 26일까지 7개월간 수행키로

하였다. 소각기술협의회는 5명의 연구진과 주민지원협의체에서 추천한 연구

진 2인, 연구보조원 5인으로 참여진을 구성하여 2007년 6월 24일부터 기술

용역을 시작하였고, 총 16회의 실무회의와 4회의 현장설비 점검이 있었다.

기술용역 보고서의 요점은 공동이용 추진에 따라 추가 보완이 필요한 설

비의 항목과 그 소요 예산액 산정 및 현 시설로 안정적으로 소각할 수 있는

최대량에 대한 결과를 제시하는데 있다.

2) 시설점검 수행 내용 및 방법

주요 수행내용은 소각량 증가에 따른 시설안전성 검토, 소각율 증가에

따라 보완해야 할 설비 조사, 공동이용에 따른 시설보완 필요항목 선정, 시

설개선에 따른 개략 사업비 산정, 설비점검 결과를 반영한 시설개선 공사를

위한 자료 제시이다.

세부사항에서 가장 중점을 둔 부분은 다음의 3 가지이다. 첫 번째는 각

소각로를 단독 및 동시 운전시험을 통하여 얻은 운전 자료를 분석하고 이

과정 동안 기존 시설을 점검함으로써 현 자원회수시설에서 최대 소각이 가

능한 적정량을 산정하는 것이었으며, 두 번째는 다이옥신 등 공해물질의 최

대 저감을 위한 백필터 설비를 설치하는데 따른 검토, 세 번째는 현재 시설

을 개선 및 보완할 필요가 있는 항목 선정과 설비 규모 및 그 소요예산 내

역의 제시였다.

소각 적정량 산정은 각 소각로 호기별로 50%, 60%, 70%와 70% 이상 소각

율에 대하여 노원구 및 공동이용 대상 지역 생활폐기물을 반입하여 운전을

실시하였으며, 소각율 증가 여부와 일정은 연구진과 노원자원회수시설 소장

및 실무자가 참석한 실무회의에서 각 호기별 운전결과를 기준으로 판단 결

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정하였다. 판단의 주요 기준은 오염물질 처리 능력, 주요설비(소각설비, 폐

열보일러설비, 연소가스처리설비, 급배기설비 등)의 설계기준 준수 여부 및

처리 용량의 적정성 등을 사용하였다. 이와 병행하여 폐기물 발열량 증가에

따라 소각량이 감소되는 이론적 계산을 통하여 실험결과에 의한 적정 소각

량 자료를 보완하였다.

현재 설비를 개선 보완할 필요성이 있는 부분들의 선정은 본 용역기간

중 실시된 운전 결과와 이전 운전결과를 종합적으로 분석하여 결정하였으

며, 소요예산의 산정은 공사실적이 있는 전문 설계회사로부터 자료를 제공

받아 실무회의에서 세부 검토한 후 결정하였다.

3) 시설점검 수행 결과

노원자원회수시설의 소각율 증대시 및 각 호기를 동시 운전시 발생하는

문제점들을 평가하기 위하여, 2007년 7월부터 2008년 1월까지 1호기의 일일

운전 소각율을 52%, 70%, 81%, 77%, 72%, 83%, 71%의 7개 가동율로 변경하

여 운전하였으며, 2호기는 52%, 62%, 65%, 70%, 75%, 78%, 80%의 7개 가동

율로 변경하여 운전을 수행하였다. 이 기간 동안 노원구 및 공동이용 지역

의 생활폐기물을 반입하여 사용하였다.

본 용역의 가장 중요한 목적 중 하나인 적정소각량 산정은 2가지 접근방

식을 적용하여 확인하였다. 우선, 생활폐기물의 발열량 증대에 따라 현 설

비의 처리량이 감소할 수밖에 없으므로 이에 대한 설계기준의 적정소각량

산정 방식과 실제 설비를 각 소각율별로 운전한 결과를 분석하여 현 설비에

서 가능한 최대 적정소각량을 산출하는 방식을 적용하였다.

투입 폐기물의 발열량 설계기준과 비교하여 적정소각량을 산출한 결과는

다음과 같다. 이는 폐기물의 발열량이 증가하면 동일한 폐기물량을 기준으

로 총 열량이 증가하므로, 같은 용적의 소각로에서 처리할 수 있는 소각량

은 감소하게 된다는 이론적 바탕을 근거로 산정한 결과이다. 자원회수시설

의 모든 설비는 최대연속운전부하(LHV 1800 kcal/kg x 440톤/일)를 기준으

로 설계되었으며, 노원자원회수시설의 투입 폐기물 발열량은 2002년까지는

설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차 증가하여 2006년에는 2700

kcal/kg까지 상승하였다. 2007년 사용된 폐기물 발열량을 발생하는 폐열 등

자료로부터 역산 계산한 결과 약 2250 kcal/kg이었다. 이를 기준으로 설비

노후나 오염정도를 고려하지 않고 모든 설비의 성능 및 운전상태가 정상적

인 조건에서 설계기준의 이론적 적정 소각량은 310~330톤/일(소각율

77.5-82.5%)로 산정되었다.

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- 3 -

실제운전 결과를 분석하여 적정 소각량을 산정한 결과는 다음과 같다.

운전성능 지표 중 연소실 출구 가스온도는 보일러에 투입되는 열에너지의

양을 알려주는 지표로서 설계상 850℃ 이상를 기준으로 하고 있다. 노원자

원회수시설의 과열기 3번 출구 증기온도는 과열기 사용수명과 밀접한 관련

이 있으며 430℃ 이상으로 올라가는 경우 과열기의 수명단축이 예상되는 중

요한 인자이다. 과열기 출구 증기온도를 430℃ 이하로 유지하기 위해서는

소각율을 70% 이하로 유지해야 하는 것으로 나타났다. 따라서, 실제 운전을

통한 적정 소각량은 생활폐기물의 발열량이 진단기간에 운전자료 분석에 의

한 결과와 유사한 범위(약 2250 kcal/kg)를 유지하고 일상적인 보수를 실시

하여 사용할 경우에는 소각율 70%인 각 호기당 280톤/일 규모로 판단되었

다.

쓰레기 발열량별 현 시설의 적정 소각량을 표로 제시하였다. 본 보고서

에서 제시한 설비 개선과 개보수 이후 소각율은 75% 이상까지 가능할 수 있

다. 개선 보수 이후의 정확한 최대 가능한 소각율은 소각량을 점차 늘리면

서 실제 운전을 통하여 검증하여야 한다. 이 때 주로 폐열회수보일러의 과

열기 증기온도, 연소실 내부의 클링커 발생 상태, 전기집진기 온도 증가 상

태를 살펴보아야 한다.

다이옥신 등 공해물질의 최대 저감을 위한 백필터 설비 추가 설치에 대

해서는 다음과 같다. 현 설비에서 2004년 이후 다이옥신 배출치는 안정적이

나 이는 각 호기별 소각로 가동율이 50% 정도에 대한 경우의 결과이다. 타

자치구와 공동이용에 따라 소각율이 설비규모의 70% 이상까지 확대되어 운

전되는 조건으로 다이옥신 분석을 진행하였다. 소각량 70% 부하율로 운전시

1호기는 연소가스가 외부로 배출되는 굴뚝에서 0.007, 0.02 ng-TEQ/Nm3, 2호

기는 2회 연속 0.03 ng-TEQ/Nm3으로 측정되었다.

공동이용에 따른 주민 요구사항을 반영하기 위해서는 백필터 설비를 설

치하고 백필터 입구에 활성탄을 주입하여 전기집진기 및 습식세정탑에서 처

리되지 못한 다이옥신을 추가로 처리할 수 있도록 시설을 개선하는 것이 필

요하다고 판단된다. 백필터 설비의 형식은 국내외 대부분의 소각시설에 적

용되고 있는 충격기류방식(Pulse Jet)을 적용하고, 설치위치는 증기식 가스

히터 후단에 설치하는 것이 가장 바람직하다고 판단되었다.

그리고, 현재 시설에서 개선 및 보완할 필요가 있는 백필터 설비 이외의

항목과 설비 규모 및 위치에 대한 결과를 제시하였다. 공동이용에 따라 설

비개선에 소요될 예산 내역(안)은 시설 개선에 131.04억원과 기존시설의 개

보수에 30.1억원으로 총 161.14억원이 소요될 것으로 추산되었다.

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1. 시설점검 추진 배경 및 목적

1-1. 추진의 배경

○ 노원자원회수시설의 여유 용량을 이웃 자치구와 공동 이용함에 따

라 주민지원협의체, 노원구 및 서울시간 협의한 결과, 시설의 안전

성 검증과 개선을 요구하는 주민들의 요구 사항에 대하여 전문기관

으로부터 현 시설의 안전성 확보를 위해 소각시설 전반에 관한 기

술점검 및 조사를 통해 시설을 개․보수하여 자원회수시설의 여유용

량을 이웃 자치구와 공동 이용하고자 함.

○ 쓰레기 반입량 부족으로 일 약 135톤이 반입되어 일 200톤을 소각

하고, 쓰레기 재고 부족으로 수시로 소각로 가동을 중지하는 운전

상태에 있었으나 소각량 증가로 연속 운전시 설비의 안전성 검토가

필요함.

○ 또한 공동이용 추진에 따라 주민지원협의체, 노원구 및 서울시간

합의한 시설진단 부분에 대한 반영 여부에 대한 검토가 필요함. 이

를 위해서는 오염물질 저감설비 보완, 공동이용으로 쓰레기 소각량

이 증가되더라도 쾌적한 환경을 유지하기 위한 시설운영 및 개선

방안 마련, 기타 소각량 증가에 따른 시설 미비점 대책 등에 대한

검토가 요구됨.

○ 현 시설로 안정적으로 소각할 수 있는 최대량을 제시하여 시설 보

완 전까지 타구 쓰레기를 반입하여 소각할 수 있는 객관적인 자료

산출이 필요함.

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1-2. 추진의 목적

○ 현재 운영 중인 일 800톤 생활폐기물 소각설비의 성능 및 안전에

대한 진단을 수행함으로써, 시스템의 성능 최적화 및 효율적 설비

가동에 대한 신뢰성을 확보하고 소각설비의 전반적인 부분에 대한

시설의 미비점과 개선방안을 도출함.

○ 그동안 주요 쟁점으로 대두되었던 시설 노후화에 대한 개선방안을

제시하여 시설개선을 할 수 있는 자료를 제시함.

○ 제시된 진단결과에 따라 최대 처리용량을 도출하여 공동이용에 참

고할 수 있는 객관적인 자료를 확보함.

○ 오염물질저감설비 보완을 위해 백필터 및 보일러출구온도 저감장치

설치에 의한 배출가스 오염물질 저감 향상에 대해 검토함.

○ 이를 위하여 서울시에서는 주민지원협의체에서 추천한 (사)한국소

각기술협의회에서 2007년 6월 27일 - 2008년 1월 26일 (7개월) 기

간 동안 시설점검 용역을 실시함.

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2. 시설 개요 및 현황

2-1. 시설의 개요

○ 시 설 명 : 노원자원회수시설

○ 소 재 지 : 서울특별시 노원구 상계6동 772번지

○ 부 지 면 적 : 46,307 m2 (14,008평)

○ 건물연면적 : 29,035 m2 (8,783평)

○ 공 사 기 간 : 1992년 12월 31일 ~ 1997년 1월 15일

○ 주요설비

▸ 시설용량 : 800톤/일 (400톤/일 × 2기)

▸ 소각로형식 : 스토커형 롤러그레이트

▸ 반입설비 : 쓰레기피트 12,500 m2, 크레인 3대

▸ 재처리설비 : 재피트 2,000 m2, 재크레인 1대

▸ 굴 뚝 : 150 m

▸ 주요 공정 :

○ 운 영 사 : 한불에너지관리주식회사

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2-2. 시설 운영 현황

노원자원회수시설에서의 연간 정비일수, 반입 시료의 설계발열량과 실제

투입 발열량과의 차이 등을 국내의 생활폐기물 자원회수시설과 비교하기 위

하여 전국 자원회수시설의 정기보수기간, 발열량, 소각량 현황을 조사한 결

과는 아래와 같다. 또한, 오염물질 저감을 위한 설비들의 구성 현황을 참조

하여 노원자원회수시설에서 추가 적용할 설비 구성과 비교하기 위하여 국내

자원회수시설에서 적용되고 있는 설비현황을 조사하여 정리하였다.

시설명

년간보수기간(일)

정비횟수설계발열량(㎉/㎏) 최근

발열량

(㎉/㎏)

일평균

반입량

(ton)

일평균

소각량

(ton)

비고저질 기본 고질

1 광명 302회

(4월,10월)1,200 1,700 2,200 2,700 236 234

2 명지 502회

(4,9월)1,100 1,600 2,500 2,500 330 330

3 파주 40~602회

(4월,10월)1,100 1,700 2,600 3,220 110 87

8월

기준

4 수원 15정지시

(6~7회)1,100 1,700 2,300 1,940 426 430

2006년

기준

5 성남 652회

(4월,10월)1,000 1,600 2,200 2,400 425 450

8월

기준

6 부천 502회

(4,10월)1,000 1,700 2,200 3,416 201 211

7 노원 281회

(8~9월)1,200 1,450 1,800 2,700 135 210

6월

기준

8 평촌 472회

(4월, 10월) 1,000 1,400 2,200 2,860 159 151

2006년

기준

9 다대 544회

(2,3,7,11월)1,000 1,400 2,200 2,418 147 149

10 양천 401회

(8~9월)1,000 1,700 2,300 2,579 263 266

7월

기준

11 고양 504회

(3,6,9,11월)1,000 1,600 2,200 2,990 217 221

12 창원 684회

(3,5,9,11월)1,000 1,600 2,200 2,790 325 369

13 성서 502회

(4월,10월)1,200

1,500

~1,8002,300 2,928 432 428

1~7월

기준

14 해운대 50

3회

(2,8,12월)

임기1회

1,200 1,900 2,500 2,758 342 359 8월

기준

15 용인 30~452회

(1월,7월)1,200 1,900 2,900 2,108 192 170

16 과천 452회

(봄,가을)1,200 1,700 2,400 1,727 70 67

표 1-1. 전국 자원회수시설 정기보수기간, 쓰레기 발열량, 소각량 현황

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시설명

년간보수기간(일)

정비횟수설계발열량(㎉/㎏) 최근

발열량

(㎉/㎏)

일평균

반입량

(ton)

일평균

소각량

(ton)

비고저질 기본 고질

17 울산 402회

(4월,10월)1,200 1,700 2,300 2,295 396 347

18 안산 352회

(3월,9월)1,000 1,600 2,400 2,961 280.9 164.3

2007년기준

19 상무 55호기별5회

1,000 1,600 2,300 3,066 292 291상반기기준

20 수지 302회

(4월,10월)979 1,649 2,483 2,156 68 64

21 공항 302회

(5월,10월)1,000 1,800 2,400 2,100 56.2 56.4

22 군포 50 부정기적 1,200 1,900 2,400 3,300 90 150쓰레기

부족으로단속운전

23 김해 452회

(3월,9월)1,100 1,700 2,400 3,425 132 150

7,8월기준

24 천안 453회

(1,5,10월)1,300 1,700 2,200 2,330 180 172

25 구리 50정기: 1회부분: 3회

950 1,500 2,150 3,000 138 136

26 청라 130정기: 1회부분: 2회

1,100 1,700 2,300 2,300 470 450

27 강남 18 1회 1,200 2,000 2,700 2,736 548.6 538.0

28 의정부 302회

(4,10월)1,300 1,600 1,900 2,750 180 154

29 대전 65정기: 2회임시: 1회

1,000 1,700 2,400 2,035 340 168

30 산북 302회

(4,10월)1,000 1,700 2,200 2,600 160 160

31 마포 171회

(5~6월)1,900 2,200 2,500 2,667 436 304

2007년기준

32 전주 301회

(10월)1,600 2,200 2,800 2,546 236 234 예정

33 송도 1002회

(봄,가을)2,242 2,599 2,841 2,685 452 445

1~7월기준

(계속)

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번호 시설명 방지시설 공정도시설용량

(톤/일x기)비고

1 광명 SNCR-반건식반응탑-활성탄-여과집진기 150x2

2 파주 반건식반응탑-활성탄-여과집진기-SCR 100x2

3 수원 반건식알칼리흡수탑-활성탄-반응여과집진기-SCR 300x2

4 성남 EP-습식세정탑-SCR 300x2

5 노원 EP-습식세정탑-SCR 400x2

6 삼정 EP-습식세정탑(감습장치)-여과집진기-SCR 200

대장 반건식반응탑-여과집진기-SCR 300

7 평촌 SNCR-반건식반응탑-활성탄-여과집진기 200

8 다대 활성탄-여과집진기-1,2차 습식세정탑-SCR 200

9 양천 세정탑-반건식반응탑-여과집진기-SCR 200x2

10 고양 반건식흡수탑-여과집진기-SCR 300

11 창원 SNCR-반건식반응탑-여과집진기 200x2

12 성서 저온탑-활성탄-여과집진기-가스열교환기-SCR 200x3

13 해운대 EP-습식세정탑-SCR 200x2

14 용인 반건식반응탑-여과집진기-SCR 100x3

15 과천 반건식반응탑-여과집진기-SCR 40x2

16 울산 반건식반응탑-여과집진기-SCR 200x2

17 안산 SNCR-반건식반응탑-활성탄-여과집진기 200

18 상무 반건식반응탑-여과집진기-SCR 200x2

19 수지 SNCR-반건식반응탑-여과집진기 35x2

20 공항 반건식반응탑-여과집진기-SCR 70x2

21 군포 반건식알칼리흡수탑-여과집진기-SCR 200

22 김해 활성탄-반건식반응탑-여과집진기-SCR 200

23 천안 반건식반응탑-활성탄-여과집진기 200

24 구리 반건식반응탑-여과집진기-SCR 100x2

25 청라 반건식알칼리흡수탑-반응식여과집진기 250x2

26 강남 세정탑-반건식반응탑-여과집진기-SCR 300x3

27 의정부 반건식반응탑-여과집진기-SCR 100x2

28 명지 활성탄-전기집진기-습식세정탑-SCR 200x2

29 대전 SNCR-반건식반응탑-여과집진기-SCR 200x2

30 산북 감온탑-활성탄-여과집진기-SCR 100x2

31 마포 반건식반응탑-여과집진기-SCR촉매탑-경찰필터 250x3

32 전주 SNCR-반건식반응탑-활성탄-여과집진기 200x2

33 송도 반건식반응탑-SNCR-더블여과집진기 250x2

표 1-2. 전국 자원회수시설에서의 공해방지시설 구성방식 현황

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3. 수행의 내용 및 방법

3-1. 수행 내용

1) 수행 주요 내용

⑴ 소각량 증가에 따른 시설안전성 검토

⑵ 소각율 증가에 따라 보완해야 할 설비 조사

⑶ 공동이용에 따른 주민 요구사항 반영 여부

⑷ 시설개선에 따른 개략 사업비 산정

⑸ 진단결과를 반영한 시설개선 공사를 위한 기초 자료 제시

⑹ 시설개선 공사시 조치해야 할 관련 법규 제시

2) 분야별 점검 내용

⑴ 소각시설 구조 및 성능 진단

① 소각능력의 적정성 및 최적 연소상태 유지 여부

② 연소실 적정온도 유지 및 연소가스 체류시간 적정 여부

③ 바닥재 강열감량 적정 여부

④ 보조 연소장치의 용량 및 작동 상태

⑤ 굴뚝의 통풍력 및 구조의 적정성

⑥ 압력 측정계 등 계장설비의 소각용량 증대에 따른 설정범위 적정성

⑦ 자동투입장치, 계량시설의 운전 작동상태

⑧ 출구온도 측정공, 온도 지시기록계의 적정 작동상태

⑨ 연소실 외부 표면온도의 소각용량 증대에 따른 변화

⑩ 대기오염 방지시설의 유입가스 온도의 적정성

⑪ 배출가스의 연속측정 상태 및 결과 적정성

⑫ 폐기물의 투입구 및 청소구의 내열성, 구조 및 공기유입․유출부 등 세

부 설비의 용량 증대에 대한 적정성

⑬ 내부 연소상태 투시공을 통한 운전상태 확인

⑭ 연소가스의 냉각 및 보일러 설비의 운전 적정성

⑮ 활성탄 주입설비의 구조 및 운전상태

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⑵ 환경오염 방지시설

① 전기집진설비의 적정운전 상태

② 댐퍼의 적정운영 상태

③ 전기집진 설비의 적정운전, 정비필요 여부

④ 방전설비의 형식, 적정운전 점검

⑤ 집진기의 운전 및 유지보수 적정 여부

⑥ 정류판의 적정운전 상태

⑦ 전기제어 장치의 방전제어 적정여부 점검

⑧ 활성탄 주입장치의 적정성

⑨ 촉매탑 장치의 적정성

⑶ 소각공정 및 용량의 적정성 분석

① 반입량의 적정성 분석

② 소각 투입량의 적정성 점검

③ 열수지․물질수지 계산의 적정성 분석

④ 냉각온도의 적정성 분석

⑤ 소각로 용량의 적정성 분석

⑷ 소각시설 운전 및 실적에 대한 효율 계산

3) 과업의 세부 내용

⑴ 기존시설의 구조 및 설비 정밀 분석

① 구조의 노후화 정도, 피로도 측정, 안전점검 등

② 설비별 설계 성능 대비 현재 운전성능 분석

⑵ 최대 800톤/일 규모까지 단독 및 동시 운전시험을 통한 운전자료 분석

과 시설 점검

① 개선 필요설비 판단과 시설전반 (소각로, 폐열보일러, 환경설비 등의

기계, 전기, 계장 등) 점검

② 시설 미비점과 개선 방안 도출

③ 현 설비를 사용하였을 때의 적정 소각량 산출

④ 소각율에 따른 연속 운전시 배가스 중 환경오염물질 배출농도 분석과

다이옥신 농도의 외부 공인기관 측정

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⑤ 설계 대비 운전실적 분석

⑥ 50%, 60%, 70% 소각율 또는 50%, 70%, 80% 이상의 3종류 소각율을 선

정하여 1호기와 2호기를 별도 운전 및 현재 설비로 가능한 1,2호기

적정 소각율 운전 수행한 자료를 분석

⑶ 백필터 추가 설치 검토 (연관된 설비 보완 내용 설계 및 다이옥신 0.01

ng-TEQ/Nm3 이하 기대치 달성 가능방안 제시)

① 추가 설치 여부 판단

② 추가 설치시 용량, 설치 위치, 관련 설비 용량 적정성

③ 설치시 예상되는 배출농도 분석 등

⑷ 설계치와 실 발열량 상이에 따른 운전 제어 대책과 개선 방안 제시

① 쓰레기 성상분석 및 발열량 측정분석

② 실제 운전시 열량 해석 및 제어대책 방안

⑸ 시설관리 방안

① 단위시설 별 시설기준, 구조 및 관리기준 점검방법 제시

② 시설 기자재의 관리점검 및 운영관리 방법 제시

⑹ 시설 개선 및 보완 항목별 규모, 위치와 소요예산 내역(안) 제시

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3-2. 수행 방법

시료 및 가스성분 분석기관의 선정 원칙은, 다이옥신은 다이옥신측정 지

정기관에서 분석하고 쓰레기 성상분석은 관련 실적이 있는 기관에서 분석하

였다.

다이옥신 분석은 국내 다이옥신분석 공인기관인 ㈜랩프론티어에 위탁하

였으며, 쓰레기 성상분석은 관련 실적이 많으면서도 노원자원회수시설에서

근접한 거리에 있는 서울산업대학교에 위탁하였다.

시설진단과 개선설비에 대한 설계는 과업지시서에 명시된 진단 항목들에

대하여 전문성을 확보하고 노원자원회수시설 현장 점검에 많은 전문 인력을

투입할 여력이 있으며 overhaul 기간 중에 인력투입이 용이하고 소각설비의

설계와 설치 및 유지보수에 많은 실적이 있는 CE Tech에서 실시하였다.

수행과정에서 주요한 결정사항의 결정을 위하여 시설점검을 수행하는

1~2주 간격의 단계마다 소각기술협의회의 연구진과 노원자원회수시설 소장

과 담당자, 서울시 및 노원주민지원협의체 대표자가 참석하여 검토회의를

아래와 같이 진행하였다.

6월 28일에는 본 과업의 내용과 절차에 대하여 노원주민지원협의체에 과

업설명회를 개최한 바 있다.

아래의 각 회의에 대한 회의록은 [부록 2]에 유첨하였다.

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구 분 회의 일자 주요 회의내용 회의장소

1차 실무회의 2007/6/26(화) 과업수행계획서 작성한국소각기수협의회

사무국

1차 과업설명회 2007/6/28(목) 과업설명회 개최노원자원회수시설 2층

회의실

1차 합동회의 2007/7/07(토) 과업설명 및 업무분장노원자원회수시설 2층

회의실

2차 실무회의 2007/7/14(토)소각량 평가, 운전데이터

분석노원자원회수시설 2층

회의실

3차 실무회의 2007/7/21(토)운전데이터 분석, 소각량 평가 및 다이옥신 측정

노원자원회수시설 2층 회의실

4차 실무회의 2007/7/24(화)폐기물성상분석,

다이옥신 측정, 소각량 평가

노원자원회수시설 2층 회의실

5차 실무회의 2007/8/03(금)운전데이터 분석, 소각량 평가, 소요예산(안) 검토

노원자원회수시설 2층 회의실

6차 실무회의 2007/8/11(토)소각량 및 운전데이터 평가, 시설진단 내용, 중간보고서 작성 준비

노원자원회수시설 2층 회의실

7차 실무회의 2007/8/17(금)소각량 및 운전데이터 평가, 시설진단 내용

노원자원회수시설 2층 회의실

8차 실무회의 2007/9/01(토)시설진단 내용, 적정소각량 평가

노원자원회수시설 2층 주민지원협의체

사무실

9차 실무회의 2007/9/14(금)중간보고서 초안 검토 및

논의노원자원회수시설 2층

회의실

10차 실무회의 2007/10/3(수)중간보고서 최종안 검토,

중간보고회 준비노원자원회수시설 2층

회의실

중간보고회 2007/10/5(금) 중간보고회 개최서울시 별관 10층

회의실

주민설명회 2007/10/19(금) 주민설명회 개최노원자원회수시설 1층

대회의실

11차 실무회의 2007/10/19(금) 소각용량 증대 방안 논의노원자원회수시설 2층

회의실

12차 실무회의 2007/11/2(금)운전성능 평가, 소각용량

증대 방안 논의노원자원회수시설 2층

회의실

13차 실무회의 2007/11/23(금)1호기 및 2호기 소각량

평가노원자원회수시설 2층

회의실

14차 실무회의 2007/12/07(금) 소각량 평가 및 소각량

증대 방안 논의

여의도 소각기술협의회

사무실

15차 실무회의 2007/12/22(토)적정 소각량 검토 및 소각량 증대 방안 논의

노원자원회수시설 2층 회의실

16차 실무회의 2007/01/12(토)최종보고서 작성 및

내용검토노원자원회수시설 2층

회의실

표 3-1. 수행과정 실무회의 개최일자 및 내용

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4. 운전자료 분석 및 평가

4-1. 소각율 변화

노원자원회수시설의 소각율 증대시 및 양 호기의 동시 운전시 발생하는

문제점들을 평가하기 위하여, 2007년 7월부터 2008년 1월까지 양 호기를 단

독 또는 병행운전하였다. 2007년 8월 말부터 9월 초에 진행된 대정비기간을

전후로, 대정비기간 전인 7월부터 8월 21일까지는 1호기를 대상으로 소각율

을 52%, 70%, 75%, 81%, 77%, 72%로 변화시키며 연구를 수행하였다. 대정비

기간이 끝나는 9월 10일부터는 2호기를 위주로 소각율을 52%에서 80%까지

변화시키며 총 7가지의 소각율에서 운전을 수행하였고, 1호기는 대정비기간

이전에 수행된 결과의 재확인을 위하여 소각율을 70%, 83%, 71%로 변화시켜

가며 운전을 수행하였다.

Case 호기 기간평균

소각율비고

1 1 7월 19일-7월 24일 52% 24일 연돌 다이옥신 측정

2 1 7월 27일-7월 31일 70%

3 1 8월 3일 81% 8월 1일-8월 2일 (75%)

4 1 8월 6일-8월 12일 77%

5 1 8월 13일-8월 19일 72% 19일 연돌 다이옥신 측정

6 2 9월 12일-9월 20일 52%

7 2 9월 21일-10월 1일 62%

8 2 10월 2일-10월 20일 65% 20일 화격자 탈락

9 2 11월 2일-11월 7일 70% 7일 연돌 다이옥신 측정

10 2 11월 9일-11월 15일 75% 13일 2지점 다이옥신 측정

11 2 11월 18일-11월 21일 78%21일 EP 전극 탈락 및

클링커 생성

12 2 12월 8일-12월 14일 80%14일 2지점 다이옥신 측정

15일 과열기 5번 누수발생

13 1 10월 1일-11월 7일 70%11월 6일 위치별 4지점

다이옥신 측정

14 1 12월 1일-12월 6일 83%

15 1 12월 13일-12월 21일 71%

표 4-1. 운전분석 및 평가를 위한 운전조건

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1) 1 호기 대 정비기간 이전

7월 24일은 1호기 법정 다이옥신 농도측정이 있었으며, 이때 부하조건은

평상시 운전조건인 52% 정도를 유지하였다. 그 후, 1호기의 소각율을 점진

적으로 증가시켜, 3일 후인 7월 27일부터 31일까지 5일간 70% 부하조건을

유지한 다음, 8월 1일부터 8월 2일은 75%부하, 8월 3일은 이 기간 중 최대

인 81%까지 소각율을 상승시켰다. 이때, 팬 설비들의 용량이 운전한계에 이

르고 연소조건의 불안정, 폐기물 연소영역의 강하 등의 현상으로 77% 부하

로 하강하여 8월 4일부터 12일까지 운전을 수행하면서 안정적 운전조건을

확보하였다.

8월 12일 전문가 회의를 거쳐 다이옥신 측정은 운전부하 70% 근처에서

수행하는 것으로 결정하였고, 8월 13일부터 다이옥신 측정날짜인 8월 19일

까지 72%의 운전부하로 운전하였다.

1호기

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

7/1

7/3

7/5

7/7

7/97/11

7/13

7/15

7/17

7/19

7/21

7/23

7/25

7/27

7/29

7/31 8/

28/4

8/6

8/88/10

8/12

8/14

8/16

8/18

8/20

8/22

8/24

8/26

일자

부하

7/24: 다이옥신측정

8/19: 다이옥신측정

그림 4-1. 대 정비기간 이전 1호기 폐기물 소각율 추이

이 기간 중의 일평균 폐기물 발열량 역산을 부록 6에 나타난 방법으로

수행하였다. 폐기물 발열량 역산은 일지에 나타난 보일러 증기 유량을 기준

으로 계산하였다. 7월 11일 이전에 소각한 폐기물은 폐기물 벙커에서 한달

이상 숙성된 것으로서 폐기물의 발열량이 3000 kcal/kg 정도로 높으면서 변

동폭이 100 kcal/kg 이내에서 안정적인 것으로 나타났다.

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7월 11일부터는 폐기물의 발열량은 2700 kcal/kg 정도로 감소하는 것으

로 나타났으며, 일별 최대 변동폭도 500 kcal/kg으로 5배정도 증가하는 것

으로 나타나서, 폐기물 성상이 다소 불규칙해지고, 발열량도 낮아짐을 확인

하였다. 이는 타구 폐기물의 유입과 장마철 강우량의 영향이 복합적으로 발

생한 것으로 판단된다. 이 폐기물 발열량 역산은 보일러 증기유량계를 신뢰

할 수 있다는 가정 하에서 의미가 있다.

1호기

1,500

1,700

1,900

2,100

2,300

2,500

2,700

2,900

3,100

7/1

7/3

7/5

7/7

7/97/11

7/13

7/15

7/17

7/19

7/21

7/23

7/25

7/27

7/29

7/31 8/

28/4

8/6

8/88/10

8/12

8/14

8/16

8/18

8/20

8/22

8/24

8/26

일자

역산

발열

량(k

cal/

kg)

7/24: 다이옥신측정

8/19: 다이옥신측정

그림 4-2. 대 정비기간 이전 1호기 역산 폐기물 발열량 추이

(일지의 증기발생량을 기준으로 계산)

다음 그림의 7월과 8월 서울시 강우량 자료를 보면, 7월은 15일간, 8월

은 19일간 비가 내린 관계로 폐기물의 수분이 많이 포함되어 발열량이 낮아

지는 것으로 판단할 수 있었다. 한편, 8월에는 초반에 비가 많이 내리고,

후반에는 강우량이 적게 나타났으며, 이는 폐기물 발열량 역산 값이 8월 후

반으로 갈수록 2900 kcal/kg 정도로 증가하는 것의 원인으로 판단된다.

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- 18 -

서울지역강수량

0

10

20

30

40

50

60

70

807/1

7/2

7/3

7/4

7/5

7/6

7/7

7/8

7/9

7/1

07/1

17/1

27/1

37/1

47/1

57/1

67/1

77/1

87/1

97/2

07/2

17/2

27/2

37/2

47/2

57/2

67/2

77/2

87/2

97/3

07/3

18/1

8/2

8/3

8/4

8/5

8/6

8/7

8/8

8/9

8/1

08/1

18/1

28/1

38/1

48/1

58/1

68/1

78/1

88/1

98/2

08/2

18/2

28/2

38/2

48/2

58/2

68/2

78/2

88/2

98/3

08/3

1

날짜

강수

량 (

mm

)

그림 4-3. 대 정비기간 이전 서울지역 강우량 추이

(출처: 기상청 홈페이지)

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- 19 -

2) 2 호기 대 정비기간 이전

2호기는 7월 6일부터 50% 부하로 운전하다가, 7월 24일 1호기 다이옥신

측정 종료 후, 전문가 회의에서 타구 폐기물 유입량의 부족으로 인해 폐기

물 보관량이 정상운전에 부족한 관계로 운전정지를 결정하여 운전이 정지되

었다. 그 이후 타구 폐기물 유입량을 증대시키기 위해 구청과 시청 관계자

들이 주민지원협의체와 협의하여, 폐기물 유입량을 증가시켜서 7월 31일부

터 60%의 운전부하로 운전을 수행하고 19일 1호기 다이옥신 측정 후 정지되

었다.

2호기

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

7/1

7/3

7/5

7/7

7/9

7/11

7/13

7/15

7/17

7/19

7/21

7/23

7/25

7/27

7/29

7/31

8/2

8/4

8/6

8/8

8/10

8/12

8/14

8/16

8/18

8/20

8/22

8/24

8/26

일자

부하

그림 4-4. 대 정비기간 이전 2호기 소각율 추이

2호기에 투입된 폐기물 발열량의 역산은 1호기와 마찬가지로 부록 6의

방법으로 수행되었으며, 7월 6일부터 7월 24일까지의 50% 부하 운전에서는

2300± 100 kcal/kg, 7월 31부터 8월 19일까지의 60% 부하 운전에서는 1850

± 100 kcal/kg 정도의 발열량을 보였다.

1호기와 2호기의 투입 폐기물 발열량 역산값이 틀린 이유에 대해 전문가

회의 결과 2호기 계측기상에 문제가 있는 것으로 판단되었다. 특히, 증기발

생량 계측기는 검사 및 수리를 요하는 것으로 판단되었다. 이는 8월 19일

이후 정지 및 점검기간 동안에 수행되었다.

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- 20 -

2호기

1500

1700

1900

2100

2300

2500

2700

2900

3100

7/1

7/3

7/5

7/7

7/97/11

7/13

7/15

7/17

7/19

7/21

7/23

7/25

7/27

7/29

7/31 8/

28/4

8/6

8/88/10

8/12

8/14

8/16

8/18

8/20

8/22

8/24

8/26

일자

역산

발열

량(k

cal/

kg)

그림 4-5. 대 정비기간 이전 2호기 역산 폐기물 발열량 추이

(일지의 증기발생량을 기준으로 계산)

3) 1 호기 대 정비기간 이후

대정비기간 이후 9월 20일부터 재가동을 시행하였으며, 이 기간중에는 1

호기보다는 2호기의 운전성능에 초점을 맞추어 연구를 진행하였기에, 대부

분의 기간에서 대정비기간이전의 연구에서 도출된 안정적 운전조건인 70%소

각율에서 운전을 수행하였다. 또한, 11월 6일에는 보일러출구, EP 출구, 습

식세정탑 출구, SCR 출구의 4군데에서 다이옥신을 동시에 측정하여 공정별

다이옥신 거동을 평가하고자 하였다. 그 이후에 1호기의 설비들이 감당할

수 있는 최대 부하조건을 점검하기 위하여 최대 83%의 소각율까지 올려보았

으나, 연소실에 클링커가 급속한 속도로 성장하고, 3번 과열기 증기온도가

안전기준온도인 420~430℃를 넘어 450℃에 근접하는 거동을 보여 그 소각율

을 유지하지 못하고 다시 70%정도로 감소하여 운전을 시행하였다.

대 정비기간동안 증기의 유량계를 보정한 후에 폐기물의 역산발열량을

계산한 결과가 그림 4-7에 나타나 있다. 대정비기간 이전의 발열량에 비해

상당히 낮아진 발열량 결과를 보이고 있다. 이는 유량계의 보정에 따른 것

인데, 10월 말에 1400 kcal/kg까지 떨어지는 등, 기존의 값과 큰 차이를 보

이고 있어서 향후 실제 발열량 측정자료와 비교하여 타당성 여부를 검토해

야 할 것이다. 기간동안 평균 2060 kcal/kg의 역산발열량을 보였다.

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- 21 -

1호기

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

100.0%

9월01일

9월05일

9월09일

9월13

9월17일

9월21일

9월25

10월

02일

10월

06일

10월

10일

10월

14일

10월

18일

10월

22일

10월

26일

11월

01일

11월

05일

11월

09일

11월

13일

11월

17일

11월

21일

12월

04일

12월

08일

12월

12일

12월

16일

12월

20일

12월

24일

12월

28일

다이옥신측정(4pt)

1호기

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

100.0%

9월01일

9월05일

9월09일

9월13

9월17일

9월21일

9월25

10월

02일

10월

06일

10월

10일

10월

14일

10월

18일

10월

22일

10월

26일

11월

01일

11월

05일

11월

09일

11월

13일

11월

17일

11월

21일

12월

04일

12월

08일

12월

12일

12월

16일

12월

20일

12월

24일

12월

28일

다이옥신측정(4pt)

그림 4-6. 대정비기간 이후 1호기 폐기물 소각율 추이

1호기

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

9월01일

9월05일

9월09일

9월13일

9월17일

9월21일

9월25일

10월

02일

10월

06일

10월

10일

10월

14일

10월

18일

10월

22일

10월

26일

11월

01일

11월

05일

11월

09일

11월

13일

11월

17일

11월

21일

12월

04일

12월

08일

12월

12일

12월

16일

12월

20일

12월

24일

12월

28일

역산

발열

량 (k

cal/k

g)

그림 4-7. 대 정비기간 이후 1호기 역산 폐기물 발열량 추이

(일지의 증기발생량을 기준으로 계산)

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- 22 -

4) 2 호기 대 정비기간 이후

대 정비 기간동안 양호기를 정비하고, 운전 및 계측장비를 보완하여 2호

기에 초점을 맞추어 운전을 시행하였다. 특히, 대 정비기간 이전에는 1호기

만 소각율을 올리며 연구를 수행하였기에 대 정비기간 이후에는 2호기의 소

각율을 변동시키며 다이옥신 측정을 통해 성능의 변화를 검토하고자 하였

다. 소각율이 70%, 75%, 80%의 세 조건에서 각각 다이옥신을 측정하였는데,

12월 15일 80% 부하에서 갑자기 과열증기관 5번이 누수된 관계로 더 이상

운전을 수행하지 못하고 보수를 위해 정지하게 되었다.

그림 4-9는 대 정비기간 이후 2호기의 폐기물 역산 발열량을 보여준다.

9월 초에 최대 2600 kcal/kg의 발열량을 보였으나 시간이 지남에 따라 감소

하여 평균 2160 kcal/kg 정도의 역산 발열량을 보였다. 한편, 10월 21일은

3900 kcal/kg 정도로 비정상적으로 높게 나타났고, 12월 5일은 1600

kcal/kg 정도로 낮게 나타나 계측기기의 문제가 있을 것으로 사료되며, 이

결과는 실측자료와의 비교를 통해 검증되어야 할 것이다.

2호기

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

70.0%

80.0%

90.0%

100.0%

9월01일

9월05일

9월09일

9월13일

9월17일

9월21일

9월25일

10월

02일

10월

06일

10월

10일

10월

14일

10월

18일

10월

22일

10월

26일

11월

01일

11월

05일

11월

09일

11월

13일

11월

17일

11월

21일

12월

04일

12월

08일

12월

12일

12월

16일

12월

20일

12월

24일

12월

28일

11/7: 다이옥신 측정

11/13: 다이옥신 측정

12/14: 다이옥신 측정

그림 4-8. 대정비기간 이후 2 호기 폐기물 소각율 추이

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- 23 -

2호기

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

9월01일

9월05일

9월09

9월13일

9월17일

9월21일

9월25일

10월

02일

10월

06일

10월

10일

10월

14일

10월

18일

10월

22일

10월

26일

11월

01일

11월

05일

11월

09일

11월

13일

11월

17일

11월

21일

12월

04일

12월

08일

12월

12일

12월

16일

12월

20일

12월

24일

12월

28일

그림 4-9. 대 정비기간 이후 2 호기 역산 폐기물 발열량 추이

(일지의 증기발생량을 기준으로 계산)

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- 24 -

4-2. 부하별 운전자료 분석

1) Case 1: 1호기 소각율 52% 운전 (7월 19일-24일, 24일 다이옥신 측정)

7월 19일부터 24일까지의 1호기 운전은 다이옥신 법정측정을 위해 소각

율을 51.8~53%로 유지하였다. 노출구 온도는 938~956℃로 정상운전 온도기

준인 950℃에 근접한 이상적인 운전기록을 보였다. 과열기 3번 출구 증기온

도는 403.1~412.7℃의 범위에서 안정적으로 운전되었다. 절탄기 출구가스온

도는 221.2~230.3℃범위에서 운전되었으며, 굴뚝 평균 산소농도는 10.8%,

CO는 5.6 ppm, NOx는 26 ppm을 보여 기존의 운전행태에서 벗어나지 않은 안

정적인 운전임을 확인하였다.

폐기물 발열량을 역산한 결과는 평균 2791 kcal/kg으로 나타났으며, 이

에 따른 투입폐기물 에너지는 582.8 Gcal/일로서 설계서상의 최대연속운전

부하인 792 Gcal/day (1800 kcal/kg x 440 t/day)의 74%에 해당하는 열부하

이다.

날짜

 

폐기물

투입량

부하 노출구

온도

과열기

입구온

절탄기

입구온

절탄기

출구온

보일러

증기유

과열기

3번출

구증기

온도

O2 CO NOx 폐기물

발열량

폐기물

에너지

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ % ppm ppm kcal/k

g

Gcal/

7/19 209.7 52.4% 938.3 584.1 366.3 230.4 32.5 412.7 11.0 5.8 26.2 2,758 578

7/20 209.2 52.3% 942.5 586.6 366.6 230.4 34.4 412.7 11.2 5.4 26.3 2,916 610

7/21 207.2 51.8% 940.9 579.5 364.0 228.1 32.5 410.6 10.8 4.8 24.2 2,776 575

7/22 207.5 51.9% 943.3 580.4 365.0 228.4 32.8 411.2 10.8 5.2 24.8 2,800 581

7/23 207.6 51.9% 949.1 583.3 362.2 226.5 33.4 407.8 10.7 8.6 24.1 2,737 568

7/24 212.0 53.0% 956.1 580.9 357.5 221.2 33.5 403.1 10.3 3.9 30.5 2,760 585

평균 208.9 52.2 945.0 582.5 363.6 227.5 33.2 409.7 10.8 5.6 26.0 2,791.

2

582.8

표 4-2. Case 1 소각 부하 운전시 주요 운전인자 일일평균

⑴ 폐기물

이 기간 중 시간대별 폐기물 투입량은 매 시간 평균 87톤/hr로, 표준편

차는 0.8 t/hr (평균의 8.7%)에 해당하는 거의 일정한 안정적인 폐기물 투

입을 보여준다.

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- 25 -

폐기물투입량

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 24 48 72 96 120 144 168

시간(h)

폐기

물투

입량

(톤

/hr)

그림 4-10. Case 1 폐기물 투입량 추이

⑵ 연소공기

1차 연소공기 유량은 평균 31,739 Nm3/hr이고, 표준편차는 1,838 Nm3/hr

(평균의 5.8%)이며, 2차 공기 유량은 평균 10,184 Nm3/hr이고, 표준편차는

774 Nm3/hr (평균의 7.6%)이다. 연소공기 유량은 폐기물 투입량과 마찬가지

로 투입량이 안정적으로 운전됨을 알 수 있다.

연소공기 온도는 대체로 가열하지 않고 1차 공기는 35℃, 2차 공기는 4

2℃정도로 투입되었으나, 7월 23일은 100℃ 이상으로 가열하여 투입하였다.

이는 일별 폐기물 발열량 역산결과에서 알 수 있듯이, 7월 23일의 폐기물

발열량이 다소 낮아서, 온도유지 및 연소 활성화를 위한 것으로 판단된다.

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- 26 -

공기 유량

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

0 24 48 72 96 120 144 168

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)1차공기유량

2차공기유량

그림 4-11. Case 1 연소공기 유량 추이

공기 온도

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 24 48 72 96 120 144 168

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-12. Case 1 연소공기 온도 추이

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- 27 -

⑶ 증기

이 기간의 보일러 증기 최종온도는 400℃로 정확하게 배출되고 있으며,

증기 유량은 평균 33.2 t/hr, 표준편차 2.5 t/hr (평균의 7.5%)로 나타났

다. 과열기 중 가장 온도가 높은 3번 출구의 증기온도는 평균 409.7℃ 표준

편차 5℃(평균의 1.2%)로 나타났으며, 안전 운전온도인 420℃ 이하를 만족g

하였다.

보일러 증기 발생 유량

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 24 48 72 96 120 144 168

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

그림 4-13. Case 1 증기 발생유량 추이

과열증기 3번출구

300

320

340

360

380

400

420

440

460

480

500

0 24 48 72 96 120 144 168

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-14. Case 1 과열기 3번 출구 증기온도 추이

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- 28 -

⑷ 연소가스

연소실 출구 연소가스 온도는 평균 945℃ 표준편차 20.7℃ (평균의

2.2%)로 안정적인 온도제어성능을 보여준다. 절탄기 출구온도는 평균 227.

5℃, 표준편차 4℃ (평균의 1.9%)로 다이옥신 합성 억제를 위한 온도 230℃

이하의 정상적인 운전조건임을 알 수 있다.

굴뚝 배기가스 CO 농도는 7/22까지 6 ppm 이하에서 유지하다가 7월 23일

8~10 ppm까지 상승한 것은 폐기물 연소조건이 다소 불안정해졌음을 보여준

다. 그 원인으로는 폐기물 발열량이 다소 낮은 것에 기인하는 것으로 판단

된다. 굴뚝 산소농도는 평균 10.8%, 표준편차 0.8%(평균의 7.2%)로 안정적

운전행태를 보였다.

NOx 농도는 35 ppm 이하에서 운전되었고, 평균 26 ppm, 표준편차 4.1

ppm(평균의 15.8%)로 변동폭이 다른 계측자료에 비해 큰 편이나 일반적인

폐기물 소각로에서의 NOx 거동 특성에 미루어 보면 정상적인 운전에 해당한

다.

연소가스 온도

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

700.0

800.0

900.0

1,000.0

1,100.0

0 24 48 72 96 120 144 168

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-15. Case 1 연소가스 온도 추이

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- 29 -

굴뚝 배기가스 CO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 24 48 72 96 120 144 168

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-16. Case 1 CO 농도 추이

굴뚝 배기가스 O2

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 24 48 72 96 120 144 168

시간(h)

농도

(%)

O2

그림 4-17. Case 1 NOx 농도추이

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- 30 -

굴뚝 배기가스 NOx

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 24 48 72 96 120 144 168

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-18. Case 1 NOx 농도추이

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- 31 -

2) Case 2: 1호기 소각율 70% 운전 (7월 27일부터 31일까지)

7월 27일부터 31일까지는 소각율이 69.6%에서 70.7% 사이에서 운전이 진

행되었다. 역산 폐기물 발열량은 2532~2709 kcal/kg으로 다소 낮게 나타났

다. 노출구 온도는 983.6~1011℃로 운전부하 52% 조건보다 50℃가량이 증가

한 것으로 나타났다. 절탄기 출구온도는 224.9~231.5℃로 소각율 52%와 큰

차이가 없는 것으로 나타났다. 이는 보일러 공급수가 절탄기로 유입되는 온

도가 141℃에서 130℃로 -11℃ 정도 낮아져서 열전달율이 높아진 것이 기인

한 것으로 판단된다.

보일러 증기유량은 40.8~45.3 t/hr로 운전부하가 높아진 것에 비례하여

증가한 것을 알 수 있다. 과열기 3번 출구 증기온도는 417.8~420.1℃로 52%

운전부하 조건보다 대략 10℃ 정도 증가한 것으로 나타났다. 배기가스 화학

종의 산소농도는 다소 낮아져서 9.9~10.3% 범위이고, CO는 큰 변화 없이

5.1~11.5 ppm, NOx는 25~31.6 ppm 사이에서 거동하였다.

날짜

 

폐기물

투입량

부하 노출구

온도

과열기

입구온

절탄기

입구온

절탄기

출구온

보일러

증기유

증기 3

번출구

온도

O2 CO NOx 폐기물

발열량

폐기물

에너지

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ % ppm ppm kcal/k

g

Gcal/

7/27 278.5 69.6% 996.6 613.9 371.4 224.9 40.8 417.8 9.9 5.1 30.9 2,532 705

7/28 282.9 70.7% 1,003

.1

619.3 373.3 226.6 43.2 419.4 10.0 5.6 31.6 2,628 743

7/29 282.3 70.6% 1,011

.0

630.3 375.7 228.3 45.3 420.1 9.9 5.7 29.2 2,709 765

7/30 280.3 70.1% 983.6 620.6 373.4 228.7 42.8 419.8 10.3 5.3 25.0 2,603 729

7/31 280.3 70.1% 999.2 627.4 373.5 231.5 44.6 418.1 10.3 11.5 26.4 2,707 759

평균 280.9 70.2 998.7 622.3 373.5 228.0 43.3 419.0 10.1 6.6 28.6 2,635

.8

740.2

표 4-3. Case 2 소각 부하 운전시 주요 운전인자 일일평균

⑴ 폐기물

이 기간의 폐기물 호퍼투입은 평균 11.7 t/hr, 표준편차 2.2 t/hr (평균

의 18.8%)로 다소 변동폭이 높은 것으로 나타났으나, 실제 소각로로 투입되

는 량은 호퍼에서 화격자로 투입하는 피더에 의해 결정되므로 이 변동은 큰

의미를 갖지 않는다.

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- 32 -

폐기물투입량

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 24 48 72 96 120 144

시간(h)

폐기

물투

입량

(톤/h

r)

그림 4-19. Case 2 폐기물 투입량 추이

⑵ 연소공기

1차 공기와 2차 공기의 유량은 각각 37,543 Nm3/hr, 12,078 Nm3/hr이고

표준편차는 각각 1,334 Nm3/hr (평균의 3.6%), 761 Nm3/hr (평균의 6.3%)로

비교적 안정적인 투입행태를 보였다. 1,2차 공기의 온도는 2차 공기는 40℃

로 일정하게 투입한 반면, 1차 공기는 대부분의 기간에서 100℃ 이상으로

가열하여 투입하였다.

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- 33 -

공기 유량

0.0

10,000.0

20,000.0

30,000.0

40,000.0

50,000.0

60,000.0

0 24 48 72 96 120 144

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)1차공기유량

2차공기유량

그림 4-20. Case 2 연소공기 유량 추이

공기 온도

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

180.0

200.0

0 24 48 72 96 120 144

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-21. Case 2 연소공기 온도 추이

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- 34 -

⑶ 증기

증기 발생량은 부하가 증가함에 따라 증가하여 평균 43.3 t/hr, 표준편

차 4.1 t/hr (평균의 9.4%)로 나타났다. 표준편차가 운전부하 52%의 경우,

평균의 7.5%인데, 이 경우는 9.4%로 1.9%정도 증가한 것은 보일러 운전의

불안정성이 다소 증가한 것으로 판단되나, 통상적인 소각로 보일러 운전방

법을 미루어 보면 정상적인 운전에 해당하는 것으로 판단된다. 과열기 3번

출구 증기온도는 평균 419℃, 표준편차 3.8℃ (평균의 0.9%)로 나타나 안정

적인 온도유지가 되나 온도가 운전부하 52% 조건에 비해 10℃ 정도 증가한

것으로 나타났다.

보일러 증기 발생 유량

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

55.0

60.0

0 24 48 72 96 120 144

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

그림 4-22. Case 2 보일러 증기발생량 추이

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- 35 -

과열증기 3번출구

300.0

320.0

340.0

360.0

380.0

400.0

420.0

440.0

460.0

480.0

500.0

0 24 48 72 96 120 144

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-23. Case 2 과열기 3번 출구 증기온도 추이

⑷ 연소가스

노 출구 연소가스 온도는 평균 998.7℃ 표준편차 33.1℃ (평균의 3.3%)

로 운전부하 52% 조건에 비해 변동폭이 다소 증가하는 것을 알 수 있다. 최

대온도와 최소온도의 차이도 200℃에 이르는 것은 불안정해진 운전의 결과

로 판단된다. 이는 운전자가 높은 부하에 적응하는데 다소 시간이 걸리기

때문으로, 향후 보완해야 하는 사항이다.

절탄기 출구 가스온도는 평균 228℃, 표준편차 3.8℃ (평균의 1.7%)로

운전부하 52% 조건과 유사하다. 굴뚝의 연소가스 산소농도는 평균 10.1%이

고, CO 및 NOx 농도도 운전부하 52% 조건에 비교하여 큰 차이는 없는 것으

로 나타났다. 다만, 7/31의 배기가스 농도가 급격히 변화하는 데, 이는 정

기적인 센서점검 활동에 의한 것이었다.

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- 36 -

연소가스 온도

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

700.0

800.0

900.0

1,000.0

1,100.0

0 24 48 72 96 120 144

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-24. Case 2 연소가스 온도 추이

굴뚝 배기가스 O2

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 24 48 72 96 120 144

시간(h)

농도

(%)

그림 4-25. Case 2 굴뚝 산소농도 추이

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- 37 -

굴뚝 배기가스 CO

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 24 48 72 96 120 144

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-26. Case 2 굴뚝 CO 농도 추이

굴뚝 배기가스 NOx

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

0 24 48 72 96 120 144

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-27. Case 2 굴뚝 배기가스 NOx 추이

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- 38 -

3) Case 3: 1호기 소각율 81% 운전 (8월 3일)

8월 3일은 소각율이 가장 높은 81.4%를 기록하였다. 이에 따라 노출구

온도는 1012℃로 운전부하 52% 조건보다 57℃, 운전부하 70% 조건보다 13℃

높아진 것으로 나타났고, 보일러 증기 유량도 50.6 t/hr, 절탄기 출구 온도

는 242℃로 증가한 것으로 나타났다. CO와 NOx 역시 다소 증가하여 각각

7.8 ppm, 33.2 ppm으로 나타났다. 이 기간의 역산 폐기물 발열량은 2644

kcal/kg이며 투입된 폐기물 에너지는 861 Gcal/day로 설계서에 나타난 최대

연속운전부하인 792 Gcal/day보다 8.7% 높은 운전조건이었다.

최대 연속운전 소각율 보다 높은 조건에서 발생하는 현상들을 검토하였

는데, 각종 팬과 펌프들의 용량이 한계에 이르고, 폐수처리 시설도 부하가

높아졌으며, CO와 NOx가 높아지고, 폐기물 연소층이 화격자 하단으로 하강

하는 등 운전 불안정 요인들이 발생하여 더 이상의 운전은 지양하고 익일부

터 소각율을 77%로 강하하였다.

날짜

 

폐기물

투입량

부하 노출구

온도

과열기

입구온

절탄기

입구온

절탄기

출구온

보일러

증기유

증기 3

번출구

온도

O2 CO NOx 폐기물

발열량

폐기물

에너지

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ % ppm ppm kcal/kg Gcal/

8/3 325.6 81.4% 1,011.8 647.1 390.5 241.9 50.6 435.9 10.4 7.8 33.2 2,644 861

표 4-4. Case 3 소각 부하 운전시 주요 운전인자 일일평균

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- 39 -

⑴ 폐기물

폐기물 투입은 평균 13.6 t/hr 표준편차 2 t/hr (평균의 14.6%)로 운전

부하 70% 조건보다는 안정적인 운전행태를 보였다.

폐기물투입량

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 12 24

시간(h)

폐기

물 투

입량

(톤

/hr)

그림 4-28. Case 3 폐기물 투입량 추이

⑵ 연소공기

1, 2차 연소공기 유량은 각각 평균 49,710 Nm3/hr, 14,838 Nm3/hr, 표준

편차 1,044 Nm3/hr (평균의 2.1%), 672.7 Nm3/hr (평균의 4.5%)로 비교적 안

정적인 투입행태를 보였다. 공기온도는 1차 공기는 164℃로 유지하다가 밤

시간대에 온도를 낮추었다.

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- 40 -

공기 유량

0.0

10,000.0

20,000.0

30,000.0

40,000.0

50,000.0

60,000.0

0 12 24

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)1차공기유량

2차공기유량

그림 4-29. Case 3 연소공기 유량 추이

공기 온도

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

180.0

200.0

0 12 24

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-30. Case 3 연소공기 온도 추이

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- 41 -

⑶ 증기

증기 유량은 평균 50.6 t/hr, 표준편차 2.4 t/hr(평균의 4.8%)로 나타났

다. 과열기 3번 출구 증기온도는 440℃까지 상승하여 과열기 관의 수명에

문제가 발생할 수 있을 것으로 판단된다.

보일러 증기 발생 유량

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

55.0

60.0

0 12 24

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

그림 4-31. Case 3 증기 발생유량 추이

과열증기 3번출구

300.0

320.0

340.0

360.0

380.0

400.0

420.0

440.0

460.0

480.0

500.0

0 12 24

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-32. Case 3 과열기 3번 출구 증기온도 추이

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- 42 -

⑷ 연소가스

노출구 온도는 평균 1012℃, 표준편차 21.6℃ (평균의 2.1%)로 정상운전

기준인 950℃보다 62℃나 높게 나타나 부하가 과도한 것으로 판단된다. 절

탄기 출구 배가스 온도는 평균 242℃로서 다이옥신 저감을 위해 절탄기 출

구온도를 230℃ 이하로 유지해야 하는 것이 바람직하므로 이 부하에서의 운

전은 지양하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

한편, 정기 점검 및 보완을 통해 성능이 향상될 수 있으므로 시설 점검

후 재가동하여 시험해 보는 것도 필요할 것으로 사료된다. 굴뚝 산소농도는

10.4%로 정상적이나 CO와 NOx는 각각 7.8 ppm, 33 ppm으로 다소 상승한 것

으로 나타났는데 이는 연소실 혼합 및 체류시간 부족에 의한 불완전 연소와

고온에 의한 NOx 생성 증가의 결과로 사료된다.

연소가스 온도

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

700.0

800.0

900.0

1,000.0

1,100.0

0 12 24

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-33. Case 3 연소가스 온도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 43 -

굴뚝 배기가스 O2

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 12 24

시간(h)

농도

(%)

그림 4-34. Case 3 O2 농도추이

굴뚝 배기가스 CO

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 12 24

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-35. Case 3 CO 농도 추이

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- 44 -

굴뚝 배기가스 NOx

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

0 12 24

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-36. Case 3 NOx 농도추이

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- 45 -

4) Case 4: 1호기 소각율 77% 운전 (8월 6일부터 8월 12일까지)

8월 3일 81%의 소각율에서 발생된 운전상의 불안정성으로 소각율을 저하

시켜 8월 6일부터 8월 12일까지 7일간 77%의 소각율로 운전하였다. 노출구

온도는 평균 1011℃이고 절탄기 출구가스온도는 평균 242.2℃로 나타났다.

소각율 81%의 조건과 큰 차이가 없는 것으로 나타났는데, 이는 폐기물 발열

량이 증가한 것에 기인하는 것으로 사료된다.

증기발생량은 평균 50.9 t/hr이고 과열기 3번 출구 증기온도도 평균 44

1℃ 정도이며 CO와 NOx도 각각 75 ppm과 33.2 ppm으로 운전부하 81% 조건과

유사하게 나타났다.

날짜

 폐기

투입

부하 노출

온도

과열

입구

온도

절탄

입구

온도

절탄

출구

온도

보일

증기

유량

증기

3번

출구

온도

O2 CO NOx 폐기

발열

폐기

물에

너지

ton/

% ℃ ℃ ℃ ℃ ton/

h

℃ % ppm pp

m

kcal/

kg

Gcal

/일

8/6 306.0 76.5%1,018.

0647.5 389.7 238.7 49.3 437.8 10.4 7.1 33.8 2,722 833

8/7 306.3 76.6%1,023.

0651.6 396.1 243.6 50.9 443.2 10.4 7.8 33.7 2,814 862

8/8 307.4 76.9%1,016.

3646.2 392.9 242.0 50.0 439.3 10.3 8.0 33.7 2,752 846

8/9 308.8 77.2%1,002.

6644.8 391.6 241.7 48.6 437.8 10.5 7.7 32.8 2,658 821

8/10 306.9 76.7%1,006.

5650.2 394.6 243.4 50.8 441.8 10.4 7.4 33.2 2,791 857

8/11 310.6 77.7% 998.1 646.7 394.3 241.9 52.7 443.2 10.5 7.1 32.5 2,845 884

8/12 306.1 76.5%1,015.

5655.6 397.3 243.9 53.7 444.1 10.2 7.4 32.9 2,952 904

평균 307.4 76.91,011.

4648.9 393.8 242.2 50.9 441.0 10.4 7.5 33.2

2,790.6

858.1

표 4-5. Case 4 소각 부하 운전시 주요 운전인자 일일평균

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- 46 -

⑴ 폐기물

폐기물 투입량은 평균 12.8 t/hr 표준편차 2.2 t/hr (평균의 17.2%)로

나타났다.

폐기물 투입량

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

폐기

물 투

입량

(톤

/hr)

그림 4-37. Case 4 폐기물 투입량 추이

⑵ 연소공기

1, 2차 연소공기 투입량은 각각 평균 49,657 Nm3/hr 표준편차 1,060

Nm3/hr (평균의 2.1%), 14,380 Nm3/hr 표준편차 949 Nm3/hr (평균의 6.6%)

로 안정적 공기투입이 진행되었다. 공기온도는 2차 공기는 40℃정도로 일정

한 반면 1차 공기는 160℃ 이상으로 가열하여 투입하였다.

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- 47 -

공기 유량

0.0

10,000.0

20,000.0

30,000.0

40,000.0

50,000.0

60,000.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)1차공기유량

2차공기유량

그림 4-38. Case 4 연소공기 유량 추이

공기 온도

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

180.0

200.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-39. Case 4 연소공기 온도 추이

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- 48 -

⑶ 증기

증기 발생유량은 평균 50.9 t/hr, 표준편차 3.2 t/hr (평균의 6.2%)로

나타났으며, 후반부로 갈수록 증기발생유량이 증가하는 것은 폐기물 발열량

이 증가한 연유로 사료된다. 시간당 최대 증기 발생량은 59.1 t/hr에 이르

렀다. 과열기 3번 출구증기온도는 평균 441℃ 표준편차 5.1℃ (평균의

1.1%)로 나타났다.

보일러 증기 발생 유량

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

55.0

60.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

그림 4-40. Case 4 보일러 증기발생량 추이

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- 49 -

과열증기 3번출구

300.0

320.0

340.0

360.0

380.0

400.0

420.0

440.0

460.0

480.0

500.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-41. Case 4 과열기 3번 출구 증기온도 추이

⑷ 연소가스

노출구 연소가스 온도는 평균 1011℃, 표준편차 23.7℃ (평균의 2.3%)로

운전부하 52% 조건과 유사한 안정적인 운전이 진행되었다. 절탄기 출구 연

소가스 온도는 평균 242℃, 표준편차 3.8℃ (평균의 1.6℃)로 나타났다.

굴뚝 배기가스 산소농도는 평균 10.4%, 표준편차 0.6% (평균의 5.8%)로

안정적으로 운전되었으며, CO와 NOx는 각각 평균 7.5 ppm 표준편차 0.8

ppm(평균의 10,7%), 평균 33.2 ppm 표준편차 3.8 ppm(평균의 11.3%)을 나타

내었다.

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- 50 -

연소가스 온도

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

700.0

800.0

900.0

1,000.0

1,100.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-42. Case 4 연소가스 온도 추이

굴뚝 배기가스 O2

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

농도

(%)

그림 4-43. Case 4 굴뚝 산소농도 추이

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- 51 -

굴뚝 배기가스 CO

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-44. Case 4 굴뚝 CO 농도 추이

굴뚝 배기가스 NOx

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-45. Case 4 굴뚝 배기가스 NOx 추이

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- 52 -

5) Case 5: 1호기 소각율 72% 운전 (8월 13일부터 8월 19일까지)

8월 19일 1호기 다이옥신을 측정하기 위한 운전조건을 소각율 72%로 설

정하여 8/13부터 8/19까지 운전하였다. 이 기간 동안 역산 폐기물 발열량은

평균 2921 kcal/kg으로 높은 편인데, 이는 이 기간 동안 강우량이 적음에

기인하는 것으로 사료된다. 평균 폐기물 에너지 발생량은 840 Gcal/day로서

설계서상의 최대 연속 운전부하인 792 Gcal/day보다 6% 높은 부하율이다.

노출구 온도는 운전부하 77%와 81% 조건보다 다소 저하한 990℃를 보이

고 있으며 절탄기 출구 연소가스 온도는 237℃ 정도로 나타났다. 보일러의

증기 발생량은 50.5 t/hr이고 과열기 3번 출구 증기온도는 439℃에 이른다.

날짜

 폐기

투입

부하 노출

온도

과열

입구

온도

절탄

입구

온도

절탄

출구

온도

보일

증기

유량

증기

3번

출구

온도

O2 CO NOx 폐기

발열

폐기

물에

너지

ton/

% ℃ ℃ ℃ ℃ ton/

h

℃ % ppm pp

m

kcal/

kg

Gcal

/일

8/13 287.5 71.9% 996.1 644.9 391.1 239.4 51.5 438.3 11.0 11.3 28.3 2,991 860

8/14 286.0 71.5% 995.4 643.0 389.6 236.7 50.6 437.5 10.3 7.2 31.6 2,957 846

8/15 292.3 73.1% 992.7 642.6 388.1 235.7 50.5 436.5 10.2 6.0 32.2 2,869 838

8/16 288.6 72.2% 971.2 634.8 389.4 237.0 48.8 438.9 10.7 5.9 29.9 2,834 818

8/17 286.6 71.6% 994.6 644.8 389.2 234.1 50.2 439.0 10.2 5.6 32.3 2,904 832

8/18 289.4 72.3% 996.7 646.6 392.9 237.1 51.2 442.9 10.4 6.4 32.9 2,949 853

8/19 288.4 72.1% 986.3 640.1 392.9 238.0 50.5 441.9 10.7 6.6 27.1 2,921 843

평균 288.4 72.1 990.4 642.4 390.5 236.9 50.5 439.3 10.5 7.0 30.62,917.

9841.4

표 4-6. Case 3 소각 부하 운전시 주요 운전인자 일일평균

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- 53 -

⑴ 폐기물

폐기물 투입량은 평균 12 t/hr, 표준편차 2.2 t/hr (평균의 18%)로 나타

났다.

폐기물 투입량

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

폐기

물 투

입량

(톤

/hr)

그림 4-46. Case 5 폐기물 투입량 추이

⑵ 연소공기

1,2차 연소공기 유량은 각각 평균 47,065 Nm3/hr 표준편차 1,936 Nm3/hr

(평균의 4.1%)와 10,498 Nm3/hr, 편차 994 Nm3/hr (평균의 9.5%)로 다소 변

동폭이 증가한 것으로 나타났다.

공기온도는 2차 공기는 44.5℃로 비교적 일정한 반면, 1차 공기는 평균

168.2℃ 표준편차 8.7℃ (평균의 5.2%)로 나타났는데 변동폭이 증가한 것은

연소조건을 안정적으로 유지하기 위한 적극적 운전대응의 결과로 판단된다.

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- 54 -

공기 유량

0.0

10,000.0

20,000.0

30,000.0

40,000.0

50,000.0

60,000.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)1차공기유량

2차공기유량

그림 4-47. Case 5 연소공기 유량 추이

공기 온도

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

180.0

200.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-48. Case 5 연소공기 온도 추이

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- 55 -

⑶ 증기

보일러 증기발생량은 평균 50.4 t/hr, 표준편차 2.4 t/hr (평균의 4.7%)

로 나타났다. 과열기 3번 출구 증기온도는 평균 439℃, 표준편차 4.2℃ (평

균의 1.0%)로 나타났다.

보일러 증기 발생 유량

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

55.0

60.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

그림 4-49. Case 5 증기 발생유량 추이

과열증기 3번출구

300.0

320.0

340.0

360.0

380.0

400.0

420.0

440.0

460.0

480.0

500.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-50. Case 5 과열기 3번 출구 증기온도 추이

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- 56 -

⑷ 연소가스

노 출구 온도는 990℃ 표준편차 22.2℃ (평균의 2.2%)로 안정적인 운전

이 진행되었으며, 절탄기 출구 온도는 237℃ 표준편차 4℃ (평균의 1.7%)로

운전되었다.

굴뚝 배기가스 농도는 8/13 센서점검기간의 이상 변화를 제외하면 타 운

전기간과 대동소이한 결과를 보였다.

연소가스 온도

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

700.0

800.0

900.0

1,000.0

1,100.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-51. Case 5 연소가스 온도 추이

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- 57 -

굴뚝 배기가스 O2

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

농도

(%)

그림 4-52. Case 5 O2 농도추이

굴뚝 배기가스 CO

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-53. Case 5 CO 농도 추이

O2

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 58 -

굴뚝 배기가스 NOx

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

0 24 48 72 96 120 144 168 192

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-54. Case 5 NOx 농도추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 59 -

6) Case 6: 2호기 소각율 52% 운전 (9월 12일부터 9월 20일까지)

대정비 기간 이후 2호기의 운전특성을 파악하기 위하여 소각율을 점차

증대시키며 운전을 수행하였다. Case 6은 평균 소각율 52%로서 광역이용 이

전의 운전조건에 해당한다. 이 당시 폐기물 역산 발열량은 평균 2379

kcal/kg, 최대 2601 kcal/kg, 최소 2219 kcal/kg를 보이며, 연소가스 온도

는 평균 917℃로 비교적 낮은 경향을 보인다. 과열기 수명과 관련있는 과열

기 입구 가스온도는 평균 511 ℃로 기준인 600℃이하를 만족시켜서 기기상

의 무리는 없는 조건이다. 다이옥신 발생과 관련있는 절탄기 출구 가스온도

는 177.1℃로서 설계기준에 비해 낮으며, 시간대별 변화역시 안정적인 운전

으로 판단된다. 굴뚝 배가스의 화학종들의 거동역시 안정적인 운전으로 판

단된다.

날짜폐기물

투입량부하

노출구

온도

과열기

입구온도

절탄기

입구온도

절탄기

출구온도

보일러

증기유량

증기

3번출구

온도

O2 CO NOx폐기물

발열량

폐기물

에너지

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ % ppm/h ppm/h kcal/kg Gcal/일

9월12일 207.7 51.9% 872.6 472.5 319.9 185.5 30.9 344.6 10.1 58.9 11.8 2522.7 523.9

9월13일 204.8 51.2% 904.8 503.6 320.2 178.0 31.8 348.8 9.6 6.6 19.5 2601.8 532.9

9월14일 211.2 52.8% 913.3 496.6 315.6 174.3 30.0 346.4 9.8 5.5 18.2 2403.6 507.5

9월15일 202.1 50.5% 919.1 500.7 314.6 172.3 28.7 347.4 9.6 5.0 18.1 2416.2 488.3

9월16일 206.9 51.7% 923.3 514.8 319.9 174.6 29.1 353.7 9.5 3.7 20.1 2379.9 492.4

9월17일 208.8 52.2% 922.2 530.4 324.5 175.9 29.7 361.1 9.7 3.2 16.1 2356.5 492.1

9월18일 210.2 52.6% 929.8 527.7 327.3 177.6 29.1 365.2 9.8 4.2 20.8 2290.2 481.5

9월19일 211.2 52.8% 929.2 525.5 328.0 179.4 28.6 367.9 10.7 11.9 23.2 2219.6 468.8

9월20일 210.1 52.5% 939.8 529.3 325.1 176.0 28.6 365.0 10.1 2.3 24.9 2226.4 467.8

평균 208.1 52.0 917.1 511.2 321.7 177.1 29.6 355.6 9.9 11.3 19.2 2,379.7 495.0

표 4-13. Case 6 운전시 주요 운전인자 일일평균

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 60 -

폐기물투입량

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 48

96

144

192

240

시간(h)

폐기

물투

입량

(톤/h

r)

그림 4-55. Case 6 폐기물 투입량 추이

공기 유량

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

0 48

96

144

192

240

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

1차공기유량

2차공기유량

그림 4-56. Case 6 연소공기유량 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 61 -

공기 온도

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2000 48

96

144

192

240

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-57. Case 6 연소공기온도 추이

보일러 증기 발생 유량

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 48

96

144

192

240

시간(h)

유량

(ton)

그림 4-58. Case 6 보일러 증기 발생유량 추이

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- 62 -

과열증기 3번출구

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

5000 48

96

144

192

240

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-59. Case 6 과열증기 3번출구 온도 추이

연소가스 온도

0

200

400

600

800

1,000

1,200

0 48

96

144

192

240

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-60. Case 6 연소가스 온도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 63 -

굴뚝 배기가스 CO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

192

240

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-61. Case 6 굴뚝 배기가스 CO 농도 추이

굴뚝 배기가스 O 2

0

5

10

15

20

25

0 48

96

144

192

240

시간(h)

농도

(%)

그림 4-62. Case 6 굴뚝 배기가스 O2 농도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 64 -

굴뚝 배기가스 NO x

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

500 48

96

144

192

240

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-63. Case 6 굴뚝 배기가스 NOx 추이

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- 65 -

7) Case 7: 2호기 소각율 62% 운전 (9월 21일부터 10월 1일까지)

소각율을 조금 올려서 62%에서 10일간 운전한 결과 노출구 온도는 Case

6에 비해 36℃정도 상승하였으며, 기타 연소가스 온도역시 상승하는 것을

확인할 수 있다. 연소가스 온도, 과열증기 온도, 굴뚝 공해물질 측정결과로

부터 안정적인 운전조건으로 판단된다. 이 기간동안 역산 발열량은 2067

kcal/kg 으로 Case 6에 비해 낮아진 결과를 보였다. 그에 따라 연소공기 예

열을 자주 시행하였다.

폐기물투입량

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 48

96

144

192

240

시간(h)

폐기

물투

입량

(톤/h

r)

그림 4-64. Case 7 폐기물 투입량 추이

날짜폐기물

투입량부하

노출구

온도

과열기

입구온도

절탄기

입구온도

절탄기

출구온도

보일러

증기유량

증기

3번출구

온도

O2 CO NOx폐기물

발열량

폐기물

에너지

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ % ppm/h ppm/h kcal/kg Gcal/일

9월21일 242.1 60.5% 966.5 544.9 337.7 184.1 30.4 377.2 10.0 2.0 22.8 2056.1 497.8

9월22일 253.3 63.3% 954.1 546.7 340.5 183.2 30.2 383.5 10.5 1.3 22.7 1946.9 493.2

9월23일 252.4 63.1% 971.0 556.7 346.6 186.1 31.2 390.6 11.2 1.5 22.1 2015.4 508.7

9월24일 242.1 60.5% 952.2 552.7 347.0 188.4 30.5 392.4 10.4 1.9 21.9 2078.3 503.1

9월25일 250.8 62.7% 962.6 559.2 348.1 188.0 30.7 393.4 10.2 2.0 25.1 2044.9 512.8

9월26일 244.1 61.0% 933.8 554.5 348.8 188.8 29.7 396.9 10.6 2.2 22.1 2124.3 518.6

9월27일 240.5 60.1% 940.7 561.6 353.8 191.5 29.6 403.6 10.4 2.6 23.2 2135.9 513.7

10월01일 242.0 60.5% 944.6 557.9 343.5 184.3 30.1 389.8 9.9 2.3 24.8 2138.5 517.6

평균 245.9 61.5 953.2 554.3 345.8 186.8 30.3 390.9 10.4 2.0 23.1 2,067.5 508.2

표 4-14. Case 7 운전시 주요 운전인자 일일평균

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 66 -

공기 유량

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,0000 48

96

144

192

240

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)1차공기유량

2차공기유량

그림 4-65. Case 7 연소공기 유량 추이

공기 온도

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 48

96

144

192

240

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-66. Case 7 연소공기 온도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 67 -

보일러 증기 발생 유량

0

5

10

15

20

25

30

35

400 48

96

144

192

240

시간(h)

유량

(ton)

그림 4-67. Case 7 보일러 증기 발생량 추이

과열증기 3번출구

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 48

96

144

192

240

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-68. Case 7 폐기물 투입량 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 68 -

연소가스 온도

0

200

400

600

800

1,000

1,2000 48

96

144

192

240

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-69. Case 7 연소가스 온도 추이

굴뚝 배기가스 CO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 48

96

144

192

240

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-70. Case 7 굴뚝 배기가스 CO 농도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 69 -

굴뚝 배기가스 O2

0

5

10

15

20

25

0 48

96

144

192

240

시간(h)

농도

(%)

그림 4-71. Case 7 굴뚝 배기가스 O2농도 추이

굴뚝 배기가스 NOx

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 48

96

144

192

240

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-72. Case 7 굴뚝 배기가스 NOx 농도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 70 -

8) Case 8: 2호기 소각율 65% 운전 (10월 2일부터 10월 20일까지)

Case 7보다 조금 높은 65%의 소각율로 19일간 운전을 수행하였다. 노출

구 온도 등 연소가스 온도는 Case 7보다 조금 더 상승하였으나 과열기 입구

가스온도(587 ℃), 절탄기 출구온도 (198℃) 등은 안전한 운전조건이다. 그

러나 과열증기관 3번 출구온도는 415℃로 상승하여 Case 7에 비해 24℃나

증가한 결과를 보였다. 역산 폐기물 발열량은 2166 kcal/kg으로 나타났다.

굴뚝 배가스 농도는 336시간 이후에 계측장비 보정작업으로 인하여 적절한

값을 보이지 않았지만, 다른 운전인자들이 정상적인 운전조건을 보이기 때

문에 운전상에 문제는 없는 것으로 판단된다.

날짜폐기물

투입량부하

노출구

온도

과열기

입구온도

절탄기

입구온도

절탄기

출구온도

보일러

증기유량

증기

3번출구

온도

O2 CO NOx폐기물

발열량

폐기물

에너지

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ % ppm/h ppm/h kcal/kg Gcal/일

10월02일 259.8 64.9% 952.9 568.4 350.6 188.5 30.6 398.4 10.1 3.0 28.4 2006.9 521.3

10월03일 261.0 65.2% 970.4 579.3 353.5 190.0 31.8 402.5 10.2 2.4 30.0 2025.7 528.6

10월04일 260.0 65.0% 965.8 578.1 355.5 192.6 31.8 403.7 10.3 2.5 30.4 2038.6 530.1

10월05일 262.7 65.7% 953.5 574.5 358.6 195.3 31.6 407.5 10.7 2.6 31.1 2034.6 534.5

10월06일 261.2 65.3% 950.0 582.2 366.5 200.2 31.9 418.1 11.1 2.8 31.0 2103.6 549.5

10월07일 261.0 65.3% 946.9 577.1 359.9 194.9 31.2 411.7 10.6 2.8 30.7 2102.4 548.8

10월08일 260.4 65.1% 958.2 582.1 365.8 198.5 32.3 417.3 10.7 3.2 34.0 2185.6 569.2

10월09일 260.9 65.2% 967.7 593.4 368.5 200.5 33.1 419.5 10.5 3.3 30.7 2257.9 589.0

10월10일 261.7 65.4% 948.1 582.0 365.8 199.9 31.7 418.0 10.8 3.2 29.0 2157.0 564.4

10월11일 261.8 65.5% 951.8 581.6 366.1 199.8 31.9 419.2 10.9 3.5 29.1 2168.4 567.7

10월12일 261.9 65.5% 952.5 587.7 365.5 198.5 31.5 419.0 10.7 2.7 26.5 2134.2 559.0

10월13일 261.0 65.3% 972.5 595.9 368.5 199.4 32.7 419.7 10.3 2.9 30.0 2215.3 578.3

10월14일 260.8 65.2% 960.4 596.2 366.9 199.3 32.6 419.5 10.6 2.8 31.1 2218.3 578.5

10월15일 260.4 65.1% 962.7 595.1 366.8 199.4 32.5 419.8 10.6 3.0 29.6 2209.6 575.3

10월16일 262.6 65.6% 958.4 590.7 366.8 202.6 32.4 420.0 16.8 2.8 25.7 2237.5 587.5

10월17일 262.8 65.7% 960.4 591.2 367.9 203.4 32.5 419.7 20.2 2.4 28.0 2203.4 579.0

10월18일 264.8 66.2% 969.9 597.2 365.2 200.8 33.1 417.4 11.0 2.4 28.0 2207.7 584.7

10월19일 262.3 65.6% 974.0 599.3 365.7 201.5 33.5 416.9 9.5 2.4 28.0 2269.2 595.3

10월20일 260.7 65.2% 974.1 598.9 366.4 201.1 34.2 416.6 9.5 2.4 28.0 2382.6 621.2

평균 261.5 65.4 960.5 586.9 363.7 198.2 32.3 415.0 11.3 2.8 29.4 2,166.2 566.4

표 4-15. Case 8 운전시 주요 운전인자 일일평균

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 71 -

폐기물투입량

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

시간(h)

폐기

물투

입량

(톤/h

r)

그림 4-73. Case 8 폐기물 투입량 추이

공기 유량

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

0 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

1차공기유량

2차공기유량

그림 4-74. Case 8 연소용 공기유량 추이

Page 76: 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 - Kookminnens.kookmin.ac.kr/research/report/nowon_incinerator2008.pdf · 설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차

노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 72 -

공기 온도

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2000 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-75. Case 8 연소용 공기온도 추이

보일러 증기 발생 유량

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

시간(h)

유량

(ton)

그림 4-76. Case 8 보일러 증기발생유량 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 73 -

과열증기 3번출구

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

5000 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-77. Case 8 과열증기관 3번 출구온도 추이

연소가스 온도

0

200

400

600

800

1,000

1,200

0 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-78. Case 8 연소가스 온도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 74 -

굴뚝 배기가스 CO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-79. Case 8 굴뚝 배기가스 CO농도 추이

굴뚝 배기가스 O2

0

5

10

15

20

25

0 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

시간(h)

농도

(%)

그림 4-80. Case 8 굴뚝 배기가스 O2 농도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 75 -

굴뚝 배기가스 NOx

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-81. Case 8 굴뚝 배기가스 NOx 농도 추이

Page 80: 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 - Kookminnens.kookmin.ac.kr/research/report/nowon_incinerator2008.pdf · 설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차

노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 76 -

9) Case 9: 2호기 소각율 70% 운전

(11월 2일부터 11월 7일까지, 7일 연돌 다이옥신 측정)

Case 8보다 소각율을 5%정도 상승시켜서 6일간 운전하였다. 그 결과 노

출구 온도는 기간평균 999℃까지 올라갔으며, 과열기 입구온도도 593.5℃,

과열증기관 3번 출구온도는 418.4℃ 등 설계한계에 점차 근접하는 결과를

보였다. 정상적인 운전범위이지만, 소각율을 상승시킴에 따라 설비의 수명

을 위해 점차 신중한 운전이 필요한 것으로 판단된다. 11월 7일 연돌에서

수행한 다이옥신 측정결과는 0.03 ng_TEQ/Nm3로 작은 값을 나타내고, 다른

공해물질의 농도역시 안전하여 설비의 공해방지 성능에는 문제가 없는 것으

로 판단된다.

날짜폐기물

투입량부하

노출구

온도

과열기

입구온도

절탄기

입구온도

절탄기

출구온도

보일러

증기유량

증기

3번출구

온도

O2 CO NOx폐기물

발열량

폐기물

에너지

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ % ppm/h ppm/h kcal/kg Gcal/일

11월02일 280.6 70.2% 1,012.4 601.3 365.4 198.7 35.6 414.6 10.0 10.0 31.3 2182.8 612.5

11월03일 281.9 70.5% 992.6 586.0 364.4 199.3 33.9 413.8 10.6 10.3 31.5 2118.8 597.4

11월04일 281.3 70.3% 1,003.6 596.8 369.0 202.3 35.5 419.2 10.4 11.2 35.4 2228.2 626.8

11월05일 281.3 70.3% 991.8 593.3 369.0 201.5 34.8 421.2 10.6 12.5 33.4 2189.5 615.9

11월06일 281.3 70.3% 994.2 593.0 368.9 201.4 34.7 420.9 10.6 15.2 36.8 2183.2 614.2

11월07일 280.5 70.1% 999.5 590.6 368.5 201.4 34.5 420.8 10.7 16.3 34.3 2175.8 610.3

평균 281.1 70.3 999.0 593.5 367.5 200.8 34.8 418.4 10.5 12.6 33.8 2,179.7 612.9

표 4-16 Case 9 운전시 주요 운전인자 일일평균

Page 81: 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 - Kookminnens.kookmin.ac.kr/research/report/nowon_incinerator2008.pdf · 설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차

노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 77 -

⑴ 폐기물

폐기물투입량

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 48

96

144

192

시간(h)

폐기

물투

입량

(톤/h

r)

그림 4-82. Case 9 폐기물 투입량 추이

⑵ 연소공기

공기 유량

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

0 48

96

144

192

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

1차공기유량

2차공기유량

그림 4-83. Case 9 연소공기 유량 추이

Page 82: 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 - Kookminnens.kookmin.ac.kr/research/report/nowon_incinerator2008.pdf · 설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차

노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 78 -

공기 온도

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2000 48

96

144

192

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-84. Case 9 연소공기 온도 추이

⑶ 증기

보일러 증기 발생 유량

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 48

96

144

192

시간(h)

유량

(ton)

그림 4-85. Case 9 보일러 증기발생유량 추이

Page 83: 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 - Kookminnens.kookmin.ac.kr/research/report/nowon_incinerator2008.pdf · 설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차

노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 79 -

과열증기 3번출구

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

5000 48

96

144

192

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-86. Case 9 과열증기관 3번출구온도 추이

⑷ 연소가스

연소가스 온도

0

200

400

600

800

1,000

1,200

0 48

96

144

192

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-87. Case 9 연소가스 온도 추이

Page 84: 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 - Kookminnens.kookmin.ac.kr/research/report/nowon_incinerator2008.pdf · 설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차

노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 80 -

굴뚝 배기가스 CO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

192

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-88. Case 9 굴뚝 배기가스 CO 농도 추이

굴뚝 배기가스 O2

0

5

10

15

20

25

0 48

96

144

192

시간(h)

농도

(%)

그림 4-89. Case 9 굴뚝 배기가스 O2 농도 추이

Page 85: 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 - Kookminnens.kookmin.ac.kr/research/report/nowon_incinerator2008.pdf · 설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차

노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 81 -

굴뚝 배기가스 NOx

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 48

96

144

192

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-90. Case 9 굴뚝 배기가스 NOx 농도 추이

Page 86: 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 - Kookminnens.kookmin.ac.kr/research/report/nowon_incinerator2008.pdf · 설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차

노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 82 -

10) Case 10: 2호기 소각율 75% 운전 (11월 9일부터 11월 15일까지, 13일

다이옥신 측정)

Case 9보다 5% 올린 75%의 소각율로 7일간 운전한 결과, 노출구 연소가

스 온도는 1013℃까지 상승하였으며, 과열기 입구온도도 610℃로 상승하였

다. 과열증기관 3번출구온도역시 429℃로 상승하는 등 소각율을 75%로 상승

함에 따라 운전조건이 설계제한치를 넘는 형태를 보임을 알 수 있다. 시간

대별 자료들은 운전이 비교적 안정적으로 운전되고 있는 것으로 나타났으

며, 13일 측정한 굴뚝 다이옥신 농도도 0.03 ng_TEQ/Nm3으로 안전한 것으로

나타나 공해물질 저감성능에는 이상이 없으나, 설비의 수명에는 다소 문제

가 있을 것으로 판단된다. 기타 CO와 NOx 농도도 다소 상승하는 경향이 있

으나 공해물질 배출규제치를 충분히 만족하고 있기 때문에 우려할 사안은

아니다. 그러나, 소각율의 증가에 의해 설비에 부담이 되는 것은 온도 및

CO, NOx의 증가등에서 확인할 수 있다. 120 시간대와 150 시간대에서 굴뚝

의 화학종 농도계가 이상거동을 보이는 것은 보정작업때문으로 운전상에 문

제가 있는 것은 아니다.

날짜폐기물

투입량부하

노출구

온도

과열기

입구온도

절탄기

입구온도

절탄기

출구온도

보일러

증기유량

증기

3번출구

온도

O2 CO NOx폐기물

발열량

폐기물

에너지

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ % ppm/h ppm/h kcal/kg Gcal/일

11월09일 301.4 75.4% 1,024.0 608.5 373.3 203.3 37.1 424.0 10.1 15.9 33.9 2158.7 650.7

11월10일 300.5 75.1% 1,036.1 616.6 376.8 205.2 38.5 426.4 9.6 12.6 33.2 2256.6 678.1

11월11일 300.8 75.2% 1,018.8 613.7 376.8 206.0 37.6 427.8 9.9 13.6 31.0 2214.1 666.0

11월12일 300.8 75.2% 1,009.5 625.1 377.7 207.1 36.6 430.1 10.2 15.0 32.1 2192.0 659.4

11월13일 300.9 75.2% 1,023.4 597.8 379.4 206.9 37.5 430.6 10.0 13.8 34.0 2205.9 663.7

11월14일 300.4 75.1% 1,008.4 594.9 378.3 207.0 36.3 431.2 10.3 26.1 32.2 2147.2 645.0

11월15일 301.6 75.4% 1,012.1 609.9 378.1 205.7 36.4 431.3 11.7 11.5 27.2 2142.0 645.9

평균 300.9 75.2 1,018.9 609.5 377.2 205.9 37.1 428.8 10.3 15.5 31.9 2,188.1 658.4

표 4-17. Case 10 주요 운전인자 일일평균

Page 87: 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 - Kookminnens.kookmin.ac.kr/research/report/nowon_incinerator2008.pdf · 설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차

노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 83 -

폐기물투입량

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

192

시간(h)

폐기

물투

입량

(톤/h

r)

그림 4-91. Case 10 폐기물 투입량 추이

공기 유량

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

0 48

96

144

192

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

1차공기유량

2차공기유량

그림 4-92. Case 10 연소용 공기유량 추이

Page 88: 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 - Kookminnens.kookmin.ac.kr/research/report/nowon_incinerator2008.pdf · 설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차

노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 84 -

공기 온도

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 48

96

144

192

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-93. Case 10 연소용 공기온도 추이

보일러 증기 발생 유량

20

25

30

35

40

45

50

0 48

96

144

192

시간(h)

유량

(ton)

그림 4-94. Case 10 보일러 증기발생유량 추이

Page 89: 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 - Kookminnens.kookmin.ac.kr/research/report/nowon_incinerator2008.pdf · 설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차

노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 85 -

과열증기 3번출구

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

5000 48

96

144

192

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-95. Case 10 과열증기관 3번 출구온도 추이

연소가스 온도

0

200

400

600

800

1,000

1,200

0 48

96

144

192

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-96. Case 10 연소가스 온도 추이

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- 86 -

굴뚝 배기가스 CO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

192

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-97. Case 10 굴뚝 배기가스 CO 농도 추이

굴뚝 배기가스 O2

0

5

10

15

20

25

0 48

96

144

192

시간(h)

농도

(%)

그림 4-98. Case 10 굴뚝 배기가스 O2 농도 추이

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- 87 -

굴뚝 배기가스 NOx

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 48

96

144

192

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-99. Case 10 굴뚝 배기가스 NOx 농도 추이

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- 88 -

11) Case 11: 2호기 소각율 78% 운전 (11월 18일부터 11월 21일까지)

소각율을 좀더 올려서 78%에서 운전을 4일간 시행하였다. 이 기간동안에

는 연소가스 온도는 그다지 상승하지 않았지만, 과열증기관 3번 출구온도는

432.5℃로 상승하여 과열기 관의 부식이 우려된다. 기타 운전결과들은 Case

10과 대동소이하다.

날짜폐기물

투입량부하

노출구

온도

과열기

입구온도

절탄기

입구온도

절탄기

출구온도

보일러

증기유량

증기

3번출구

온도

O2 CO NOx폐기물

발열량

폐기물

에너지

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ % ppm/h ppm/h kcal/kg Gcal/일

11월18일 311.5 77.9% 1,003.3 629.0 380.9 208.5 35.8 432.9 10.1 12.1 30.4 2086.8 650.1

11월19일 311.0 77.8% 996.6 642.7 381.4 208.7 35.7 435.3 10.8 12.1 32.7 2059.1 640.4

11월20일 311.3 77.8% 1,000.8 545.8 376.1 204.1 35.2 428.5 10.2 11.4 33.2 2006.3 624.5

11월21일 311.2 77.8% 1,013.7 604.5 380.9 207.5 37.1 433.4 10.3 13.1 32.6 2127.8 662.1

평균 311.3 77.8 1,003.6 605.5 379.8 207.2 36.0 432.5 10.4 12.2 32.2 2,070.0 644.3

표 4-18. Case 11 주요 운전인자 일일평균

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- 89 -

폐기물투입량

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

시간(h)

폐기

물투

입량

(톤/h

r)

그림 4-100. Case 11 폐기물 투입량 추이

공기 유량

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

0 48

96

144

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

1차공기유량

2차공기유량

그림 4-101. Case 11 연소용 공기유량 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 90 -

공기 온도

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2000 48

96

144

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-102. Case 11 연소용 공기온도 추이

보일러 증기 발생 유량

20

25

30

35

40

45

50

0 48

96

144

시간(h)

유량

(ton)

그림 4-103. Case 11 보일러 증기발생 유량 추이

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- 91 -

과열증기 3번출구

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

5000 48

96

144

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-104. Case 11 과열증기관 3번 출구온도 추이

연소가스 온도

0

200

400

600

800

1,000

1,200

0 48

96

144

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-105. Case 11 연소가스 온도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 92 -

굴뚝 배기가스 CO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-106. Case 11 굴뚝 배기가스 CO 농도 추이

굴뚝 배기가스 O2

0

5

10

15

20

25

0 48

96

144

시간(h)

농도

(%)

그림 4-107. Case 11 굴뚝 배기가스 O2 농도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 93 -

굴뚝 배기가스 NOx

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 48

96

144

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-108. Case 11 굴뚝 배기가스 NOx 농도 추이

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- 94 -

12) Case 12: 2호기 소각율 80% 운전 (12월 8일부터 12월 14일까지, 14일

다이옥신 측정)

소각율을 80%로 올려서 7일간 운전을 수행하였다. 1차연소공기 온도는

140 ℃로 일정하게 유지하였으며, 전반적으로 운전 결과는 안정적인 경향을

보인다. 한편, 설비의 수명과 관련된 과열기 입구 연소가스 온도는 631℃에

이르러 과열기의 부식이 우려되는 상황이다. 굴뚝 CO 농도와 NOx 농도는 소

각율이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보여준다. 12월 14일 다이옥신 측정

후 15일에 과열기 5번 하단관이 부식에 의해 누수되는 일이 발생하였으며,

이에 대한 설비보완대책을 논의하였다. 이와 같은 결과들로부터 소각율을

과도하게 운영하는 경우, 설비의 노후화를 빠르게 진행시켜 문제가 발생할

수 있으므로, 적절한 소각율을 유지하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

날짜폐기물

투입량부하

노출구

온도

과열기

입구온도

절탄기

입구온도

절탄기

출구온도

보일러

증기유량

증기

3번출구

온도

O2 CO NOx폐기물

발열량

폐기물

에너지

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ % ppm/h ppm/h kcal/kg Gcal/일

12월08일 321.5 80.4% 998.7 625.0 374.9 202.7 36.3 424.0 10.4 13.3 32.7 1890.3 607.8

12월09일 320.2 80.1% 996.3 629.5 374.6 203.8 36.1 425.1 10.4 13.1 29.0 1887.7 604.5

12월10일 321.6 80.4% 1,006.3 639.0 381.6 210.0 37.1 430.2 10.1 14.6 34.2 1939.4 623.7

12월11일 321.6 80.4% 1,007.7 635.1 378.5 208.7 37.3 428.8 10.1 15.6 31.3 1950.3 627.3

12월12일 316.2 79.1% 978.4 620.5 375.5 208.6 35.0 427.8 10.7 14.4 31.7 1864.1 589.5

12월13일 320.6 80.2% 1,020.3 637.9 377.8 208.7 36.7 428.0 10.1 11.9 33.2 1924.8 617.1

12월14일 320.5 80.1% 1,018.2 628.9 377.4 208.1 36.2 422.1 10.0 12.1 34.3 1895.9 607.7

평균 320.3 80.1 1,003.7 630.8 377.2 207.2 36.4 426.6 10.3 13.6 32.3 1,907.5 611.1

표 4-19. Case 12 주요 운전인자 일일평균

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 95 -

폐기물투입량

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

192

시간(h)

폐기

물투

입량

(톤/h

r)

그림 4-109. Case 12 폐기물 투입량 추이

공기 유량

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

0 48

96

144

192

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

1차공기유량

2차공기유량

그림 4-110. Case 12 연소용 공기유량 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 96 -

공기 온도

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2000 48

96

144

192

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-111. Case 12 연소용 공기온도 추이

⑶ 증기

보일러 증기 발생 유량

20

25

30

35

40

45

50

0 48

96

144

192

시간(h)

유량

(ton)

그림 4-112. Case 12 보일러 증기발생 유량 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 97 -

과열증기 3번출구

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

5000 48

96

144

192

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-113. Case 12 과열증기관 3번 출구온도 추이

연소가스 온도

0

200

400

600

800

1,000

1,200

0 48

96

144

192

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-114. Case 12 연소가스 온도 추이

Page 102: 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 - Kookminnens.kookmin.ac.kr/research/report/nowon_incinerator2008.pdf · 설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차

노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 98 -

굴뚝 배기가스 CO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

192

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-115. Case 12 굴뚝 배기가스 CO 농도 추이

굴뚝 배기가스 O2

0

5

10

15

20

25

0 48

96

144

192

시간(h)

농도

(%)

그림 4-116. Case 12 굴뚝 배기가스 O2 농도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 99 -

굴뚝 배기가스 NOx

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 48

96

144

192

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-117. Case 12 굴뚝 배기가스 NOx 농도 추이

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- 100 -

13) Case 13: 1호기 소각율 70% 운전

(10월 1일부터 11월 7일까지, 11월 6일 다이옥신 측정)

대정비 기간 이후 1호기는 70%의 소각율에서 한달이상 운전을 수행하면

서, 장기 운전시 발생할 수 있는 문제점을 확인하고자 하였다. 노 출구 온

도는 999℃ 정도로 유지되었으며, 과열기 입구온도는 635℃로 설계기준보다

높게 나타났다. 이에 따라 과열증기관 3번 출구온도도 426.1℃로 높게 나타

나 과열기의 부식이 다소 우려되는 상황이다. 이 기간동안의 다이옥신 측정

결과는 0.02 ng_TEQ/Nm3이고, CO, NOx 등도 안전한 값을 보임으로 공해물질

제어 성능은 우수한 것으로 판단된다. 10월 23일부터 11월 1일까지의 증기

발생량이 급격히 감소하는 결과를 보였는데, 이는 정상적인 값으로 판단되

지 않으며 증기발생량의 계측기기 및 방식에 개선해야 할 사항이 있을 것으

로 사료된다. 10월 16일부터 30일까지 굴뚝의 화학종 농도가 비 정상적인

것은 보정 및 수정작업이 진행되었기 때문에 나타난 것으로 다른 운전자료

들을 검토해 보면 운전상에 큰 문제점은 없는 것으로 판단된다.

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 101 -

날짜폐기물

투입량부하

노출구

온도

과열기

입구온도

절탄기

입구온도

절탄기

출구온도

보일러

증기유량

증기

3번출구

온도

O2 CO NOx폐기물

발열량

폐기물

에너지

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ % ppm/h ppm/h kcal/kg Gcal/일

10월01일 282.0 70.5% 1,008.0 617.6 375.5 222.6 34.5 415.2 10.3 6.8 28.1 2151.0 606.6

10월02일 281.2 70.3% 1,006.0 618.8 378.2 224.8 34.2 417.9 10.3 6.0 27.0 2185.3 614.5

10월03일 280.2 70.0% 1,008.0 623.0 380.0 227.2 34.3 421.0 10.4 6.2 30.9 2130.3 596.8

10월04일 281.4 70.4% 1,002.5 621.1 380.5 228.0 33.7 423.1 10.6 6.2 30.8 2079.2 585.2

10월05일 282.3 70.6% 996.6 618.5 377.8 226.0 33.4 421.9 10.4 6.3 29.9 2149.2 606.7

10월06일 281.0 70.3% 996.8 623.2 383.5 230.3 33.5 427.2 10.3 6.2 30.5 2232.6 627.4

10월07일 281.6 70.4% 986.6 621.0 381.6 229.2 32.7 426.0 10.2 6.1 28.8 2169.8 611.0

10월08일 225.6 56.4% 948.3 569.0 356.7 213.9 27.4 399.6 10.7 5.3 29.4 2064.7 465.9

10월09일 245.2 61.3% 994.0 607.7 369.6 221.0 31.8 412.6 10.4 2.3 32.6 2241.1 549.5

10월10일 281.7 70.4% 994.1 628.6 382.6 231.1 33.4 427.0 10.7 4.5 28.4 2082.0 586.6

10월11일 281.7 70.4% 998.6 629.0 381.7 230.0 33.5 425.7 10.5 5.9 29.3 2078.4 585.5

10월12일 281.0 70.3% 1,005.3 638.1 385.0 232.3 34.6 429.3 10.4 6.2 31.3 2168.3 609.3

10월13일 273.8 68.5% 1,000.7 638.6 386.1 233.5 34.9 427.1 10.4 6.3 32.1 2236.2 612.3

10월14일 280.6 70.2% 1,007.9 644.6 384.5 232.3 35.2 427.3 10.3 6.3 32.9 2192.6 615.3

10월15일 281.5 70.4% 994.2 639.8 384.9 233.6 34.8 427.9 10.5 6.5 32.5 2158.9 607.7

10월16일 283.4 70.9% 988.8 636.0 384.1 235.8 34.2 428.0 16.7 3.7 32.2 2113.4 599.0

10월17일 282.7 70.7% 996.7 639.6 386.8 237.8 34.6 429.6 20.2 1.8 32.0 2153.7 608.9

10월18일 281.5 70.4% 1,009.4 647.6 387.4 238.5 35.5 429.8 10.0 1.8 32.0 2217.8 624.4

10월19일 282.4 70.6% 1,003.3 642.1 384.8 236.2 35.3 427.8 9.0 1.8 32.0 2161.6 610.4

10월20일 280.5 70.1% 1,004.3 643.3 386.0 237.2 35.6 427.8 9.0 1.8 32.0 2196.7 616.1

10월21일 281.6 70.4% 1,015.7 645.6 385.2 236.5 35.9 427.7 9.0 1.8 32.0 2204.4 620.7

10월22일 282.2 70.6% 998.7 639.8 385.9 237.3 34.8 429.4 9.0 1.8 32.0 2146.0 605.6

10월23일 283.2 70.8% 1,006.0 645.8 386.6 237.7 29.1 430.0 9.0 1.8 32.0 1833.1 519.1

10월24일 281.4 70.4% 1,015.6 653.4 389.6 239.4 20.3 432.0 9.0 1.8 32.0 1361.1 383.1

10월25일 255.1 63.8% 1,007.0 640.9 383.2 235.0 20.4 424.4 9.0 1.8 32.0 1470.6 375.2

10월26일 280.9 70.2% 1,013.5 650.6 384.9 236.1 20.8 424.2 9.0 1.8 32.0 1375.5 386.3

10월27일 280.5 70.1% 1,007.1 648.8 386.0 237.0 20.5 428.1 9.0 1.8 32.0 1357.1 380.7

10월28일 242.7 60.7% 968.5 613.9 377.1 231.6 18.1 418.7 9.0 1.8 32.0 1362.9 330.8

10월29일 284.3 71.1% 989.9 640.5 391.0 241.5 21.6 429.2 9.0 1.7 32.0 1370.5 389.6

11월01일 280.9 70.2% 1,007.1 650.8 388.4 237.9 30.0 429.4 10.4 15.2 35.4 1875.0 526.6

11월02일 282.6 70.7% 1,006.9 650.4 387.8 237.3 35.1 428.6 9.9 9.7 29.3 2187.8 618.4

11월03일 276.5 69.1% 999.9 650.1 392.1 240.6 34.8 433.4 10.2 5.5 31.8 2386.8 659.9

11월04일 282.0 70.5% 1,008.3 654.5 393.7 241.2 35.5 434.0 10.0 7.4 33.2 2380.4 671.2

11월05일 282.0 70.5% 990.1 647.0 392.4 239.7 34.1 434.2 10.3 9.2 28.3 2295.6 647.3

11월06일 282.1 70.5% 987.1 645.1 392.5 239.9 33.8 433.6 10.3 8.7 28.3 2280.2 643.2

11월07일 280.6 70.1% 987.5 643.7 391.6 239.3 33.8 432.7 10.3 8.7 28.7 2293.7 643.5

평균 276.9 69.2 998.9 635.2 384.0 233.6 31.5 426.1 10.4 5.0 31.0 2,037.3 565.0

표 4-20. Case 13 주요 운전인자 일일평균

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 102 -

폐기물투입량

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

528

576

624

672

720

768

816

864

912

시간(h)

폐기

물투

입량

(톤/h

r)

그림 4-118. Case 13 폐기물 투입량 추이

공기 유량

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

0 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

528

576

624

672

720

768

816

864

912

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

1차공기유량

2차공기유량

그림 4-119. Case 13 연소용 공기유량 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 103 -

공기 온도

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2000 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

528

576

624

672

720

768

816

864

912

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-120. Case 13 연소용 공기온도 추이

보일러 증기 발생 유량

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

528

576

624

672

720

768

816

864

912

시간(h)

유량

(ton)

그림 4-121. Case 13 보일러 증기발생유량 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 104 -

과열증기 3번출구

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

5000 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

528

576

624

672

720

768

816

864

912

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-122. Case 13 과열증기관 3번출구 온도 추이

연소가스 온도

0

200

400

600

800

1,000

1,200

0 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

528

576

624

672

720

768

816

864

912

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-123. Case 13 연소가스 온도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 105 -

굴뚝 배기가스 CO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

528

576

624

672

720

768

816

864

912

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-124. Case 13 굴뚝 배기가스 CO 농도 추이

굴뚝 배기가스 O 2

0

5

10

15

20

25

0 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

528

576

624

672

720

768

816

864

912

시간(h)

농도

(%)

그림 4-125. Case 13 굴뚝 배기가스 O2 농도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 106 -

굴뚝 배기가스 NO x

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 48

96

144

192

240

288

336

384

432

480

528

576

624

672

720

768

816

864

912

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-126. Case 13 굴뚝 배기가스 NOx 농도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 107 -

14) Case 14: 1호기 소각율 83% 운전 (12월 1일부터 12월 6일까지)

대정비 기간 이전에 수행한 운전에서 1일동안만 83%까지 소각율을 올려

서 운전하였는데, 이 조건을 다시한번 6일간 운전하면서 운전의 안정성을

평가하였다. 노출구 온도는 1014℃에 이르고, 과열기 입구온도는 662℃, 과

열증기관 3번 출구온도는 446℃에 이르는 등 온도가 전반적으로 상승하여,

과열기의 부식이 우려되는 상황이다. 그러나 CO, NOx 등 공해물질은 정상적

으로 나타나 공해물질 저감성능은 우수한 것으로 판단된다. 다른 운전조건

은 정상적이나 보일러 증기발생 유량은 12월 6일 급격히 감소하는 의외의

경향을 보여 증기 유량 측정방식의 재 검토가 필요할 것으로 사료된다.

날짜폐기물

투입량부하

노출구

온도

과열기

입구온도

절탄기

입구온도

절탄기

출구온도

보일러

증기유량

증기

3번출구

온도

O2 CO NOx폐기물

발열량

폐기물

에너지

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ % ppm/h ppm/h kcal/kg Gcal/일

12월01일 330.5 82.6% 1,024.9 664.0 398.8 238.2 36.1 443.5 10.0 8.3 34.0 1908.9 630.9

12월02일 330.1 82.5% 1,026.3 662.9 397.3 237.5 36.4 440.2 9.9 8.3 33.2 1938.6 639.9

12월03일 330.7 82.7% 996.1 652.0 401.8 242.2 34.5 446.7 10.0 9.6 33.6 1979.8 654.8

12월04일 330.9 82.7% 1,017.9 667.8 405.5 243.9 35.7 451.1 10.2 10.0 37.0 1917.0 634.3

12월05일 331.1 82.8% 1,011.6 661.4 402.9 242.1 35.0 448.6 10.2 10.7 36.3 1868.6 618.7

12월06일 331.2 82.8% 1,004.9 660.8 401.6 241.5 33.5 447.2 10.4 10.2 32.4 1794.9 594.5

평균 330.8 82.7 1,013.6 661.5 401.3 240.9 35.2 446.2 10.1 9.5 34.4 1,901.3 628.9

표 4-21. Case 14 주요 운전인자 일일평균

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 108 -

폐기물투입량

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

192

시간(h)

폐기

물투

입량

(톤/h

r)

그림 4-127. Case 14 폐기물 투입량 추이

공기 유량

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

0 48

96

144

192

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

1차공기유량

2차공기유량

그림 4-128. Case 14 연소용 공기유량 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 109 -

공기 온도

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2000 48

96

144

192

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-129. Case 14 연소용 공기온도 추이

보일러 증기 발생 유량

20

25

30

35

40

45

50

0 48

96

144

192

시간(h)

유량

(ton)

그림 4-130. Case 14 보일러 증기발생유량 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 110 -

과열증기 3번출구

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

5000 48

96

144

192

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-131. Case 14 과열증기관 3번출구온도 추이

연소가스 온도

0

200

400

600

800

1,000

1,200

0 48

96

144

192

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-132. Case 14 연소가스온도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 111 -

굴뚝 배기가스 CO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

192

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-133. Case 14 굴뚝 배기가스 CO 농도 추이

굴뚝 배기가스 O2

0

5

10

15

20

25

0 48

96

144

192

시간(h)

농도

(%)

그림 4-134. Case 14 굴뚝 배기가스 O2 농도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 112 -

굴뚝 배기가스 NOx

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 48

96

144

192

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-135. Case 14 굴뚝 배기가스 NOx 농도 추이

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 113 -

15) Case 15: 1호기 소각율 71% 운전 (12월 13일부터 12월 21일까지)

Case 14의 83% 소각율 운전이후, 안전한 운전을 위해서 71%로 낮추어서

운전을 수행하였다. 운전 결과는 Case 13과 대동소이한 것으로 나타났지만,

과열기 입구 연소가스 온도 및 과열기 3번 출구온도 등은 다소 높게 나타났

다. 이는 83%의 과부하 운전의 영향이 아직 남아있는 것으로 판단되며, 대

정비 기간을 거쳐 청소와 보수를 수행하면 원상복귀할 것으로 사료된다.

날짜폐기물

투입량부하

노출구

온도

과열기

입구온도

절탄기

입구온도

절탄기

출구온도

보일러

증기유량

증기

3번출구

온도

O2 CO NOx폐기물

발열량

폐기물

에너지

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ % ppm/h ppm/h kcal/kg Gcal/일

12월13일 284.2 71.1% 1,002.3 648.7 391.4 233.4 32.9 437.8 10.6 8.3 34.5 2024.2 575.3

12월14일 282.9 70.7% 1,008.0 652.1 392.8 234.1 33.9 437.4 10.2 8.3 31.8 2094.7 592.5

12월15일 283.3 70.8% 1,000.9 648.8 390.6 232.4 33.4 434.9 10.4 6.8 33.7 2053.8 581.9

12월16일 281.6 70.4% 1,008.8 654.1 395.6 236.4 34.4 439.9 10.4 7.6 35.2 2127.7 599.1

12월17일 281.3 70.3% 999.5 648.1 389.5 231.4 33.6 434.7 10.2 7.7 34.3 2080.7 585.2

12월18일 280.8 70.2% 990.4 641.6 386.9 229.9 32.8 432.3 10.2 8.9 34.6 2075.8 583.0

12월19일 281.3 70.3% 991.9 643.8 387.7 230.7 33.1 432.5 10.2 10.1 33.9 2057.3 578.8

12월20일 280.3 70.1% 988.1 641.0 384.6 227.9 32.4 429.9 10.2 9.7 33.5 2016.0 565.1

12월21일 281.8 70.5% 998.8 642.8 381.7 225.6 33.2 425.2 9.8 10.0 32.4 2035.7 573.7

평균 281.9 70.5 998.7 646.8 389.0 231.3 33.3 433.8 10.2 8.6 33.8 2,062.9 581.6

표 4-22. Case 15 주요 운전인자 일일평균

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노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

- 114 -

폐기물투입량

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

200 48

96

144

192

240

시간(h)

폐기

물투

입량

(톤/h

r)

그림 4-136. Case 15 폐기물 투입량 추이

공기 유량

0

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

0 48

96

144

192

240

시간(h)

유량

(Nm

3/h

)

1차공기유량

2차공기유량

그림 4-137. Case 15 연소공기 유량 추이

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- 115 -

공기 온도

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2000 48

96

144

192

240

시간(h)

온도

(℃)

1차공기온도

2차공기온도

그림 4-138. Case 15 연소공기 온도 추이

보일러 증기 발생 유량

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 48

96

144

192

240

시간(h)

유량

(ton)

그림 4-139. Case 15 보일러 증기 발생유량 추이

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- 116 -

과열증기 3번출구

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

5000 48

96

144

192

240

시간(h)

온도

(℃)

그림 4-140. Case 15 과열증기관 3번 출구온도 추이

연소가스 온도

0

200

400

600

800

1,000

1,200

0 48

96

144

192

240

시간(h)

온도

(℃)

노출구

과열기 입구

절탄기 입구

절탄기 출구

그림 4-141. Case 15 연소가스 온도 추이

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- 117 -

굴뚝 배기가스 CO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 48

96

144

192

240

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-142. Case 15 굴뚝 배기가스 CO 농도 추이

굴뚝 배기가스 O 2

0

5

10

15

20

25

0 48

96

144

192

240

시간(h)

농도

(%)

그림 4-143. Case 15 굴뚝 배기가스 O2 농도 추이

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- 118 -

굴뚝 배기가스 NO x

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 48

96

144

192

240

시간(h)

농도

(ppm

)

그림 4-144. Case 15 굴뚝 배기가스 NOx 농도 추이

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- 119 -

16) 요약

아래 표는 각 Case 별 주요 운전인자들의 평균값을 정리한 것이다. 이

표를 바탕으로 소각율과 각 운전인자들의 상관관계를 도표로서 다음에 분석

하였다.

Case 호기

 폐기물

투입량

소각

노출구

온도

과열기

입구온

절탄기

출구온

보일러

증기유

과열기

3번출

구증기

온도

CO NOx

ton/일 % ℃ ℃ ℃ ton/h ℃ ppm ppm

1 1 208.9 52.2 945 583 228 33.2 410 5.6 26

2 1 280.9 70.2 999 622 228 43.3 419 6.6 28.6

3 1 325.6 81.4 1012 647 242 50.6 436 7.8 33.2

4 1 307.4 76.9 1011 649 242 50.9 441 7.5 33.2

5 1 288.4 72.1 990 642 237 50.5 439 7 30.6

6 2 208.1 52 917 511 177 29.6 356 11.3 19.2

7 2 245.9 61.5 953 554 187 30.3 391 2 23.1

8 2 261.5 65.4 961 587 198 32.3 415 2.8 29.4

9 2 281.1 70.3 999 594 201 34.8 418 12.6 33.8

10 2 300.9 75.2 1019 610 206 37.1 429 15.5 31.9

11 2 311.3 77.8 1004 606 207 36 433 12.2 32.2

12 2 320.3 80.1 1004 631 207 36.4 427 13.6 32.3

13 1 276.9 69.2 999 635 234 31.5 426 5 31

14 1 330.8 82.7 1014 662 241 35.2 446 9.5 34.4

15 1 281.9 70.5 999 647 231 33.3 434 8.6 33.8

표 4-23. 각 Case 별 평균결과

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- 120 -

다음 그림은 소각율과 노출구 연소가스 온도의 관계를 각 Case 별 평균

값으로 도시한 결과이다. 소각율이 50%정도에 머무를 경우 노출구 연소가스

온도는 920~950℃ 범위에 있지만 소각율이 증가할 수록 거의 선형적인 증가

를 보여 소각율 80%에서는 1010℃에 이르는 것으로 나타났다. 1호기의 경우

보다 2호기의 경우가 소각율 증가에 따른 온도변화율이 다소 높게 나타났

다.

900

920

940

960

980

1000

1020

1040

50 55 60 65 70 75 80 85

소각율 (%)

노출

구 연

소가

스 온

도 (

C)

1호기 2호기

그림 4-145. 소각율과 노출구 연소가스 온도

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- 121 -

다음 그림은 소각율과 과열기 입구 연소가스 온도를 도시한 결과이다.

과열기 입구 연소가스 온도는 과열기 부식을 방지하기 위하여 600℃ 이하가

되는 것이 바람직하다. 1호기의 경우 소각율 70%에 이미 620℃를 넘어서는

결과를 보이는 반면 2호기의 경우 600℃ 근처로 비교적 안전한 것으로 보인

다. 한편, 소각율에 따른 온도 변화율은 1호기보다 2호기가 좀더 큰 것으로

나타났다.

500

520

540

560

580

600

620

640

660

680

50 55 60 65 70 75 80 85

소각율 (%)

과열

기입

구 연

소가

스 온

도 (

C)

1호기 2호기

그림 4-146. 소각율과 과열기 입구 연소가스 온도

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- 122 -

다음 그림의 소각율에 따른 절탄기 출구 연소가스 온도를 도시한 결과는

소각율의 증가는 절탄기 출구 연소가스 온도의 증가를 유도함을 보여준다.

1호기의 경우는 2호기보다 온도가 30~50℃ 정도 높은 것으로 나타났으나,

소각율에 따른 변화율은 2호기가 더 높게 나타났다. 절탄기 출구 연소가스

온도는 다이옥신 생성과 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있으나, 본 연

구에서의 다이옥신 측정결과는 이 온도가 성능에 심각한 영향을 미치지는

않는 것으로 나타났다.

170

180

190

200

210

220

230

240

250

50 55 60 65 70 75 80 85

소각율 (%)

절탄

기출

구 연

소가

스 온

도 (

C)

1호기 2호기

그림 4-147. 소각율과 절탄기 출구 연소가스 온도

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- 123 -

다음 그림은 소각율과 과열증기관 3번의 출구온도를 도시한 결과이다.

소각율의 증가는 과열증기 온도를 증가시키는 것을 명확히 보여준다. 1호기

의 경우가 2호기보다 높게 나타나고 있다. 과열증기 온도는 430도 이하로

유지하는 것이 설비 수명 단축방지에 유리하다.

350

360

370

380

390

400

410

420

430

440

450

50 55 60 65 70 75 80 85

소각율 (%)

과열

증기

관 3

번출

구온

도(C

)

1호기 2호기

그림 4-148. 소각율과 과열증기관 3번 출구온도

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- 124 -

다음 그림은 소각율에 따른 굴뚝 CO 농도를 정리한 결과이다. 소각율이

60% 이상인 결과를 보면 소각율이 증가함에 따라 CO 농도가 증가하는 것을

알 수 있다. 일반적으로 2호기가 CO 농도가 다소 높은 것으로 나타났다.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

50 55 60 65 70 75 80 85

소각율 (%)

굴뚝

CO

농도

(ppm

)

1호기 2호기

그림 4-149. 소각율과 굴뚝 CO 농도

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- 125 -

다음 그림은 소각율에 따른 굴뚝 NOx 농도를 정리한 결과이다. 소각율이

증대함에 따라 굴뚝 NOx 농도가 증가하는 것을 명확하게 확인할 수 있다.

규제 기준인 50 ppm 이하는 충분히 만족시키지만 SCR의 시설 및 운영비를

줄이고 좀더 NOx 농도를 낮추기 위해서는 SNCR 등의 적용을 고려해 볼 수

있다.

15

17

19

21

23

25

27

29

31

33

35

50 55 60 65 70 75 80 85

소각율 (%)

굴뚝

NO

x 농

1호기 2호기

그림 4-150. 소각율과 굴뚝 NOx 농도

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- 126 -

4-3. 설계자료 기준 현 시설의 적정 소각량 분석

1) 개요

노원자원회수시설에 설계기준 발열량을 초과하는 폐기물이 반입되어 시

설의 정격용량에 해당하는 폐기물을 처리 할 수 없는 실정이므로 폐기물 발

열량별로 설계 자료를 기준하였을 때의 적정 소각량을 산출하여 시설의 안

정적인 운전 범위를 마련하고자 한다.

2) 노원자원회수시설 설계 기준

소각량과 밀접한 관계가 있는 주요설비의 설계기준은 표 4-24과 같으며,

정격운전부하(LHV 1800 kcal/kg x 400톤/일)에서 안정적인 운영을 위해 여

유를 반영하여 자원회수시설의 모든 설비는 최대연속운전부하(LHV 1800

kcal/kg x 440톤/일)를 기준으로 설계되었다.

구 분 정격 운전 부하 최대연속운전 부하

폐기물 저위발열량 1800 kcal/kg 1800 kcal/kg

폐기물 소각량 400 톤/일 440 톤/일

설비

부하

1차 공기량 48,000 Nm3/h 52,800 Nm3/h

2차 공기량 15,982 Nm3/h 17,580 Nm3/h

연소공기예열 20 ℃ 180 ℃

연소가스량 78,995 Nm3/h 86,895 Nm3/h

증기생산량 37.0 t/h 46.4 t/h

증기공급량 64.4 t/h 74.6 t/h

연소가스처

리설비능력

염화수소

최대연속운전

부하와 동일

1050 → 10 ppm

황산화물 272 → 10 ppm

질소산화물 176 → 50 ppm

분 진 4,100 → 10 mg/Nm3

다이옥신 5 → 0.1 ng-TEQ/Nm3

표 4-24. 노원자원회수시설 주요설비의 설계 기준

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- 127 -

3) 폐기물 연소열 기준 적정 소각량

연소열 기준 적정 소각량은 설계기준 정격부하시 폐기물 연소열을 기준

으로하여 다음식과 같이 산출하며 발열량별 적정 소각량은 표 4-25과 같다.

정격용량 연소열(1800 kcal/kg x 400톤/일)○ 적정소각량(톤/일) = -----------------------------------------

실제 폐기물 발열량(kcal/kg)

폐기물 발열량

(kcal/kg)1,800 2,000 2,200 2,400 2,600 2,800 3,000

설계기준 최대

소각량(톤/일)440 396 360 330 305 283 264

연소열기준

적정 소각량

(톤/일)

400 360 327 300 277 257 240

표 4-25. 설계기준 적정 소각량(연소열 기준)

4) 주요설비 용량기준 적정 소각량

노원자원회수시설의 설계기준인 최대연속운전부하(LHV 1800 kcal/kg x

440톤/일)는 여유를 고려하여 정격 운전부하의 110%를 적용하였으므로 연소

공기주입설비, 연소가스처리설비, 폐열보일러 급수 및 증기 이용설비 등 소

각공정의 주요설비 부하가 최대연속운전부하의 90.9% 이하일 경우 별다른

문제점이 발생하지 않을 것으로 예상되며, 이때의 주요설비 처리용량은 표

4-26과 같고, 주요설비용량 기준 적정 소각량은 표 4-27과 같다.

주요설비용량 기준 적정 소각량이 연소열기준 적정 소각량 보다 약간 높

게 산출된 것은 당시설의 설계기준 폐기물 발열량이 1800 kcal/kg으로 낮아

연소용공기를 180℃로 예열하였으나 주요설비 용량기준 적정 소각량 산출시

에는 연소용공기를 예열하지 않은 조건으로 산출하여 연소용공기 예열에 필

요한 열량 만큼의 여유가 발생하여 약간 높게 산출된 것으로 판단된다.

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- 128 -

구 분 최대연속운전 부하 적정 최대 운전 부하 비 고

1차 공기량 52,800 Nm3/h 48,000 Nm3/h

2차 공기량 17,580 Nm3/h 15,982 Nm3/h

연소가스량 86,895 Nm3/h 78,995 Nm3/h

증기생산량 46.4 t/h 42.2 t/h (주 1)

증기공급량 74.6 t/h 67.8 t/h (주 1)

표 4-26. 주요설비의 처리용량

* 주 1 : 최대연속운전부하의 90.9% 적용.

폐기물 발열량

(kcal/kg)1,800 2,000 2,200 2,400 2,600 2,800 3,000

설계기준 최대

소각량(톤/일)440 414 377 345 316 287 264

설비용량기준

적정 소각량

(톤/일)

400 376 343 314 287 261 240

표 4-27. 설계기준 적정 소각량(주요설비 용량기준)

5) 설계기준 적정 소각량 산출 결과

노원자원회수시설의 설계기준 적정소각량 산출을 위해 연소열 기준과 주

요설비 용량기준으로 검토한 결과 향후 예상되는 폐기물 발열량 범위

(1800~3000 kcal/kg)에서 주요설비 용량기준 소각량이 연소열 기준 소각량

보다 높게 산출되어 연소열 기준으로 산출된 소각량을 폐기물 발열량 증가

에 따른 설계기준 적정 소각량으로 활용하였을 때 주요설비의 용량 부족으

로 인한 문제가 발생하지 않을 것으로 예상되며 폐기물 발열량별 설계기준

적정 소각량은 표 4-28, 그림 4-151과 같다.

“설계기준 최대 소각량”은 소각시설의 제어 특성을 고려하여 적정 소

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각량 부하에서 안정적으로 운영하기 위한 설계 여유를 포함한 소각량으로

운영중 순간적으로 최대 소각량 까지 부하가 상승할 수 있으나 연속적인 운

영은 곤란한 부하를 의미한다.

진단기간 운전자료에 의한 폐기물 발열량의 범위는 약 2000~2500kcal/kg

이였으며, 평균 발열량은 약 2250 kcal/kg 정도로 예측되어 노원자원회수시

설의 설계기준 적정 소각량(설비 노후나 오염정도를 고려하지 않고 모든 설

비의 성능 및 운전상태가 정상적인 조건에서의 소각량)은 약 320 톤/일 정

도로 예상된다.

폐기물 발열량

(kcal/kg)1,800 2,000 2,200 2,400 2,600 2,800 3,000

설계기준

최대 소각량

(톤/일)

440 396 360 330 305 283 264

설계기준

적정 소각량

(톤/일)

400 360 327 300 277 257 240

표 4-28. 발열량별 설계기준 적정 소각량

현시설의 설계기준 적정소각량

200

250

300

350

400

450

1,800 2,000 2,200 2,400 2,600 2,800 3,000

쓰레기 저위발열량(kcal/kg)

소각

량 (

톤/일

)

설계기준 최대소각량 설계기준 적정소각량

그림 4-151. 발열량별 설계기준 적정 소각량

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- 130 -

4-4. 운전자료 기준 현 시설의 적정 소각량 분석

1) 목 적

노원자원회수시설을 건설하기 위한 타당성조사 및 기본계획을 수립했던

시기(90년대 초반)에는 음식물쓰레기가 분리 배출되지 않았고 생활폐기물

재활용율도 저조하여 폐기물 발열량이 낮게 적용(설계기준 저위발열량 1800

kcal/kg)하였으나, 이후 2002년 음식물폐기물 분리 배출 및 자원재활용율

향상 등으로 폐기물 발열량이 대폭 증가하였다.

또한, 노원구 관내 생활폐기물만 반입 처리할 때는 반입량이 일평균 140

톤에 불과하여 소각로를 약 50~60% 부하로 운전하여 발열량 증가에 따른

영향이 거의 없었으나 타자치구 폐기물 반입에 따라 시설에서 처리 가능한

충분한 양의 폐기물 반입이 가능하게 되어 시설의 적정 소각량이 안정적인

운영에 중요한 요소가 되었다.

폐기물 발열량 증가 및 폐기물 반입량 증가에 따른 현 시설의 폐기물 적

정 처리량을 검토하여 자원회수시설을 안정적인 소각량 범위 내에서 운영하

기 위함이다.

단, 진단 결과에 따른 시설 개선이 완료되기 이전에 현시설의 적정 처리

량을 제시한 것으로 시설개선 이후 적정 처리량은 7-3장 폐기물 발열량 증

가 대책에서 별도로 검토하였다.

2) 현 시설의 적정 소각량 검토 기준

○ 오염물질 배출 기준 : 현 시설의 적정 소각량 검토시 오염물질 배

출 기준은 현행 대기환경보전법을 기준으로 적용하였다.

○ 폐기물 발열량 분석 : 자원회수시설의 적정 소각량은 폐기물 발열

량과 가장 밀접한 관계가 있으므로 처리 대상 폐기물의 발열량을

분석하기 위해 성상분석에 의한 방법과 운전자료 분석(소각로 및

폐열보일러 열수지 분석)에 의한 방법을 적용하였다.

○ 현 시설의 처리 능력 검토 : 자원회수시설의 각 설비별 처리능력을

검토하여 소각설비 및 관련 설비의 설계기준과 설계 여유의 적정성

을 검토하여 안정적인 운전 범위를 산출하였다.

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- 131 -

① 설계기준 적정 처리량 산출 : 폐기물 연소공정에서 가장 중요한 과잉

공기율, 연소실 온도 등 소각로 운전 특성을 현 시설의 설계 기준 정

격부하와 동일한 조건에서 각 발열량별 안정적인 적정 소각량 산출

② 운전기준 처리량 확인 점검 : 실제 운전 상태에서 설계기준 적정 처

리량 운전의 안정성 확인

- 각 설비의 운전 상태 및 성능 확인

- 연소가스처리설비의 오염물질 저감 능력 확인

- 기타 설비의 운전 및 성능 이상 유무 확인

③ 설계기준 적정처리량 및 시설 운전 기준 적정처리량 각각 제시

3) 폐기물 발열량 분석

노원자원회수시설의 폐기물 발열량은 그림 4-152와 같이 2002년까지는

설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차 증가하여 2006년에는 2700

kcal/kg 정도였다. 이는 2002년부터 음식물폐기물를 분리 배출하여 자원회

수시설에 반입하지 않은 것이 가장 큰 이유라고 판단된다.

쓰레기 발열량 추이

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

가동 연도

쓰레

기 발

열량

(kcal/kg)

연평균 월간 최소 월간 최대

그림 4-152. 연도별 폐기물 발열량 추이

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- 132 -

진단기간에 호기별 운전자료 및 열병합시설과 연계된 시설의 운전자료를

종합하여 폐기물 발열량을 역산한 결과 그림 4-153과 같이 약 2000~2500

kcal/kg 이였으며, 평균 발열량은 약 2250 kcal/kg으로 예측되었다.

쓰레기 발열량( 운전자료 조정)

1000

1500

2000

2500

3000

7/6

7/1

3

7/2

0

7/2

7

8/3

8/1

0

8/1

7

9/1

5

9/2

2

10/2

10/9

10/1

6

10/2

3

10/3

0

11/6

11/1

3

11/2

0

11/2

7

12/5

12/1

2

12/1

9

12/2

6

가동일 (2007년)

발열

량(k

cal/kg)

그림 4-153. 진단기간 폐기물 발열량

7~8월 운전자료에 의한 폐기물 발열량 계산 결과 1호기와 2호기의 차이

가 많이 발생하였으며 가장 큰 원인은 호기별 증기발생량 계측기의 오차가

심해서 발생한 것으로 판단되어 호기별 증기발생량 측정값을 이용하지 않

고, 열병합시설과 연계된 응축수와 고압증기 공급량을 기준으로 호기별 운

전 자료를 조정하여 발열량을 계산하였다.

운전자료 분석에 의한 폐기물 발열량 계산의 정확도는 각종 운전(측정)

자료의 정확도에 따라서 많은 오차가 발생할 수 있는데, 운전 자료가 호기

별 또는 공통설비 공정상의 물질수지와 차이가 많아 일부 운전 자료를 상호

보완 조정하여 계산하였으며 계산에 대한 상세 사항은 부록에 첨부하였다.

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- 133 -

4) 소각로 운전 현황

진단 기간에 소각로 1호기는 소각부하율이 약 50 ~82.5%, 열부하율 약

70 ~ 100% 범위에서 운전되었으며(그림 4-154), 2호기는 소각부하율은 약

50 ~80%, 열부하율 약 70 ~ 95% 범위에서 운전되어(그림 4-155) 열부하율이

시설의 정격 열부하에 근접하게 운전되었으며 현시설의 운전 기준 적정 소

각량 검토가 가능한 부하까지 운전되었다고 판단된다.

1호기 운전 현황

45%50%55%60%65%70%75%80%85%90%95%

100%105%

7/6

7/12

7/18

7/24

7/30 8/5

8/11

8/17

9/14

9/20

9/26

10/5

10/1

1

10/1

7

10/2

3

10/2

9

11/4

11/1

0

11/1

6

11/2

2

11/2

8

12/5

12/1

1

12/1

7

12/2

3

12/2

9

부하

율(%

)

소각부하율 열부하율

그림 4-154. 1호기 소각부하율과 열부하율

2호기 운전 현황

45%50%55%60%65%70%75%80%85%90%95%

100%105%

7/6

7/12

7/18

7/24

7/30 8/5

8/11

8/17

9/14

9/20

9/26

10/5

10/1

1

10/1

7

10/2

3

10/2

9

11/4

11/1

0

11/1

6

11/2

2

11/2

8

12/5

12/1

1

12/1

7

12/2

3

12/2

9

부하

율(%

)

소각부하율 열부하율

그림 4-155. 2호기 소각부하율과 열부하율

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- 134 -

5) 오염물질 처리 능력

현시설의 적정 소각량 검토를 위한 오염물질 처리 능력은 현재의 법정

배출 기준으로 검토하였다.

⑴ 다이옥신 처리 능력

공동이용 이후 굴뚝 배출가스의 다이옥신 측정을 시설 진단 목적으로 5

회, 법정검사 2회 등 총 7회 실시하였으며 소각부하율이 증가됨에 따라 다

이옥신 배출 농도가 약간 증가되는 현상이 나타났으나 1, 2호기 모두 법정

배출기준(0.1ng-TEQ/Nm3) 이하로 다이옥신 처리능력이 충분한 것으로 나타났

다.

단, 총7회 측정 중 5회 측정 결과가 공동이용 개선 목표 기준(0.01

ng-TEQ/Nm3)을 초과하여 기존 연소가스 처리설비를 개선하여 다이옥신 처리

능력을 향상시켜야 할 것으로 판단된다.

측정일 호기소각부하율

(%)

측정 결과

(ng I-TEQ/Sm3)

법정 기준

준수비 고

2007.8.17 1 70% 0.007 ○

기술

진단용

검사

2007.11.6 1 70% 0.02 ○

2007.11.13 2 70% 0.03 ○

2007.11.17 2 75% 0.03 ○

2007.11.20 2 80% 0.07 ○

2007.7.24 1 50% 0.01 ○법정검사

(포항공대)2007.9.20 2 50% 0.02 ○

표 7-23. 공동이용 이후 다이옥신 측정 결과

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- 135 -

(2) 염화수소 처리 능력

진단기간내 1호기 및 2호기 공히 염화수소 배출 농도가 소각부하율 증가

와 거의 관계없이 안정적으로 배출되었으며 법정 배출 기준은 물론 공동이

용 개선목표 기준 이하로 배출되어 염화수소 처리 능력은 충분한 것으로 판

단된다.

HCl 배출 농도 (1호기)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

배출

농도

(ppm

) 법정 배출 기준

공동이용 목표기준

그림 4-156. 부하별 염화수소 배출 농도(1호기)

HCl 배출 농도 (2호기)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

배출

농도

(ppm

) 법정 배출 기준

공동이용 목표기준

그림 4-157. 부하별 염화수소 배출 농도(2호기)

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- 136 -

(3) 질소산화물 처리 능력

진단기간내 1호기 및 2호기의 질소산화물 배출 농도가 소각부하율 증가

에 따라 약간씩 증가하였으나 법정 배출 기준은 물론 공동이용 개선목표 기

준 이하로 안정적으로 배출되어 질소산화물 처리 능력이 충분한 것으로 판

단된다. SCR 촉매탑이 설계기준 온도(320℃) 보다 낮은 약 220℃ 내외로 운

전된 상태에서 배출 농도가 안정적이였지만 폐기물 처리 톤당 약품(암모니

아) 소비량이 증가되는 추세였으므로 촉매 활성도 검사를 실시하여 교체 시

기를 점검하는 것이 바람직하다고 판단된다.

NOx 배출 농도 (1호기)

0

20

40

60

80

100

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

배출

농도

(ppm

) 법정 배출 기준

공동이용 목표기준

그림 4-158. 부하별 질소산화물 배출 농도(1호기)

NOx 배출 농도 (2호기)

0

20

40

60

80

100

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

배출

농도

(ppm

) 법정 배출 기준

공동이용 목표기준

그림 4-159. 부하별 질소산화물 배출 농도(2호기)

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- 137 -

(4) 먼지 처리 능력

진단기간내 1호기 및 2호기의 먼지 배출 농도가 소각부하율 증가와 거의

관계 없이 법정 배출 기준은 물론 공동이용 개선목표 기준 이하로 안정적으

로 배출되어 연소가스처리설비의 먼지 처리 능력이 충분한 것으로 판단된

다.

먼지 배출 농도(1호기)

0

10

20

30

40

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

배출

농도

(mg/S

m3)

법정 배출 기준

공동이용 합의기준

그림 4-160. 부하별 먼지 배출 농도(2호기)

먼지 배출 농도 (2호기)

0

10

20

30

40

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

배출

농도

(m

g/S

m3)

법정 배출 기준

공동이용 목표기준

그림 4-161. 부하별 먼지 배출 농도(2호기)

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- 138 -

(5) 황산화물 처리 능력

진단기간내 1호기 및 2호기의 황산화물 배출 농도가 소각부하율 증가와

거의 관계 없이 법정 배출 기준은 물론 공동이용 개선목표 기준 이하로 안

정적으로 배출되었다. 2호기는 11월 14일 13 ppm으로 평소 보다 높게 배출

되었는데 이는 분석기 교체로 인한 교정 과정에서 발생한 것으로 무시할 수

있다고 판단된다.

황산화물 배출 농도 (1호기)

0

10

20

30

40

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

소각부하율

배출

농도

(ppm

) 법정 배출 기준

공동이용 목표기준

그림 4-162. 부하별 황산화물 배출 농도(1호기)

황산화물 배출 농도 (2호기)

0

10

20

30

40

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

소각부하율

배출

농도

(ppm

) 법정 배출 기준

공동이용 목표기준

그림 4-163. 부하별 황산화물 배출 농도(2호기)

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- 139 -

(6) 일산화탄소 배출 농도

진단기간내 1호기 및 2호기의 일산화탄소 배출 농도가 소각부하율 증가

에 따라 약간씩 증가하였으나 법정 배출 기준 보다 월등히 낮게 안정적으로

배출되어 폐기물 연소 상태가 양호한 것으로 판단된다.

CO 배출 농도(1호기)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

소각부하율

배출

농도

(ppm

)

법정 배출 기준

그림 4-164. 부하별 일산화탄소 배출 농도(1호기)

CO 배출 농도 (2호기)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

소각부하율

배출

농도

(ppm

)

법정 배출 기준

그림 4-165. 부하별 일산화탄소 배출 농도(2호기)

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6) 연소가스 온도 적정성

⑴ 연소실 출구 가스 온도

진단기간내 1호기 및 2호기 공히 연소실 출구 온도가 법정 온도(850℃)

이상으로 유지되었으며 소각부하율이 증가할수록 약간씩 증가하였다.

온도 상승 요인은 소각부하율 증가 및 가동일이 경과할수록 연소실 클링

커 발생 등으로 연소실에서의 에너지 흡수율이 낮아져 발생한 것으로 예상

되나 클링커 또는 보일러 수관 부식이 급속히 진행되지 않은 범위에서의 온

도 상승은 시설에 별다른 영향은 없을 것으로 예상된다.

연소실 출구 가스 온도(1호기)

800

850

900

950

1000

1050

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

연소

가스

온도

법정 하한 온도

그림 4-166. 부하별 연소실 출구 가스 온도(1호기)

연소실 출구 가스 온도 (2호기)

800

850

900

950

1000

1050

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

연소

가스

온도

법정 하한 온도

그림 4-167. 부하별 연소실 출구 가스 온도(2호기)

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- 141 -

(2) 보일러 출구 가스 온도

진단기간내 1호기 및 2호기 공히 보일러 출구 가스 온도가 설계기준 상

한 온도(250℃) 이하를 유지하였다. 보일러 출구 가스 온도가 높을수록 다

이옥신 재합성 등의 오염물질 발생량 증가 요인이 될 수 있으나 각종 오염

물질 배출 농도가 법정 기준 이하로 안정적으로 유지되고 있어 연소가스처

리설비의 성능을 고려할 때 소각부하 증가에 제한 요소가 되지는 않는다고

판단된다.

보일러 출구 가스 온도 (1호기)

200

210

220

230

240

250

260

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

가스

온도

설계 기준 상한

그림 4-168. 부하별 보일러 출구 가스 온도(1호기)

보일러 출구 가스 온도(2호기)

200

210

220

230

240

250

260

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

가스

온도

설계 기준 상한

그림 4-169. 부하별 보일러 출구 가스 온도(2호기)

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- 142 -

(3) 증기식가스가열기 출구 가스 온도

진단기간내 2호기는 8월 중순까지 설계기준 온도(140℃) 이상을 유지하

였고 이외기간에 1,2호기 공히 설계기준 온도 이하로 유지되어 증기식가스

가열기 성능이 많이 떨어진 것으로 판단된다. 가스 온도가 낮을수록 후단

설비의 부식 증가, LNG 가스 소비량 증가로 인한 운영비 증가 및 최종 굴뚝

가스 배출 온도 감소로 백연발생 빈도 증가 등의 요인이 될 수 있으므로 비

록 소각부하 증가에 미치는 영향은 거의 없지만 보수가 필요한 것으로 판단

된다.

증기식가스가열기 출구 가스 온도 (1호기)

100

110

120

130

140

150

160

170

180

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

가스

온도

('C

)

설계기준 온도

그림 4-170. 부하별 증기식가스가열기 출구 가스 온도(1호기)

증기식가스가열기 출구 가스 온도 (2호기)

100

110

120

130

140

150

160

170

180

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

가스

온도

설계기준 온도

그림 4-171. 부하별 증기식가스가열기 출구 가스 온도(2호기)

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- 143 -

6) 과열기 증기 온도

1호기 소각로의 3번 과열기 출구 증기온도를 적정기준(430℃) 이하로 유

지하기 위해서는 소각부하율 70%, 열부하율 85% 이하로 유지해야 하는 것으

로 나타났다.

3번 과열기 출구 증기온도(1호기)

380

390

400

410

420

430

440

450

460

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

증기

온도

그림 4-172. 소각부하별 3번 과열기 출구 증기 온도(1호기)

3번 과열기 출구 증기온도 (1호기)

380

390

400

410

420

430

440

450

460

50% 60% 70% 80% 90% 100%

열부하율

증기

온도

그림 4-173. 열부하별 3번 과열기 출구 증기 온도(1호기)

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- 144 -

2호기 소각로의 3번 과열기 출구 증기온도를 적정기준(430℃) 이하로 유

지하기 위해서는 소각부하율 70%, 열부하율 85% 이하로 유지해야 하는 것으

로 나타났다.

3번 과열기 출구 증기 온도 (2호기)

380

390

400

410

420

430

440

450

460

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

증기

온도

그림 4-174. 소각부하별 3번 과열기 출구 증기 온도(2호기)

3번과열기 출구 증기온도 (2호기)

380.0

390.0

400.0

410.0

420.0

430.0

440.0

450.0

460.0

50% 60% 70% 80% 90% 100%

열부하율

증기

온도

그림 4-175. 열부하별 3번 과열기 출구 증기 온도(2호기)

과열기 증기온도를 적정 기준 이상으로 운전할 경우 과열기의 수명단축

이 예상되는 중요한 인자이므로 420 ℃ 이하를 유지하는 것이 바람직하지만

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- 145 -

과열기 증기 온도가 증기관 수명에 미치는 영향 이외에 오염물질 처리 능력

또는 시설의 안정적 운영에 미치는 영향이 거의 없으므로 현시설의 적정 처

리량을 다소나마 늘려 제시하고자 적정 기준온도를 430℃ 이하로 하였다.

소각부하율이 증가됨에 따라 과열기 증기관에 대한 철저한 점검 및 관리가

필요하다고 생각된다.

8) 기타 운전 자료 검토

진단 기간내 1호기는 12월 1일 ~ 6일 사이에 331톤/일(소각부하율 83%),

2호기는 12월 8일 ~ 14일 사이에 320톤/일(소각부하율 80%)로 각각 최대 부

하로 운전되어 이 기간의 일평균 운전 자료를 기준으로 열정산을 계산하여

비교 검토하였다.

⑴ 소각로 운전 자료

표 4-24 소각로 운전 자료에서, 열부하율이 1호기는 92%, 2호기는 87%로

정격부하의 약 90% 부하까지 운전되었다.

1, 2호기 공히 2차 공기량은 열정산에 의한 공기량과 유사하게 주입되어

차이가 거의 없었으나 1차 공기량은 1호기는 다소 높게 측정되었고 2호기는

약간 낮게 측정된 것으로 예상된다.

운전자료에 의하면 1호기는 1차 공기 주입시 댐퍼 개도가 50%를 상회하

였으며, 2호기는 약 30%로 상당한 차이가 있으나 1차 송풍기 출구 압력은

약 280 mmAq로 유사하여 1차 공기 주입설비의 계측기 및 제어 장치의 교정

이 필요하다고 판단된다.

폐기물 발열량이 약 2000 kcal/kg로 낮아 폐기물 완전 연소 및 소각로

안정적인 운전을 위해 2차 공기는 예열하지 않았으나 1차 공기를 122~144℃

로 예열하여 주입한 것으로 판단된다.

보일러 출구 가스 산소 농도는 과잉공기율 즉, 연소용 공기 주입량과 밀

접한 관계가 있는데, 연소실 출구 가스 온도와 비교하였을 때 측정값이 적

정한 것으로 판단된다.

열정산에 의한 공기량과 정격부하에서의 필요 공기량을 비교할 때 연소

용 공기 주입설비의 공급 능력은 충분한 것으로 판단된다.

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- 146 -

구 분 단위설계기준

(정격)

1호기

(12/1~6)

2 호기

(12/8~14)비고

발열량(분석값) kcal/kg 1800 2,001 1,951

소각량 톤/일 400 331 320

소각부하율 % 100% 83% 80%

열부하율 % 100% 92% 87%

1차 공기량 Nm3/h 48,00053,832

(41,720)

33,338

(38.950)

1차 공기 온도 ℃ 180 122 144

2차 공기량 Nm3/h 15,98013,765

(13,900)

13,866

(13,000)

2차 공기 온도 ℃ 180 20 40

연소실 출구

가스 온도℃

950

(1,115)(주)

1,014

(1,124)

1,004

(1,135)

연소가스량

(보일러 출구)Nm3/h 78,995

-

(67,400)

-

(63,400)

배가스 산소농도 dry vol.% 9.2% 8.6% 8.4%

표 4-24. 소각로 운전자료

주). 1. ()안의 숫자는 운전결과에 대한 열정산 결과 값을 표시한 것임.

2. 연소실 출구 가스 온도 중 ()안의 숫자는 단열조건에서의 연소가스 온도임.

(2) 폐열보일러 운전 자료

표 4-25 폐열 보일러 운전자료에서, 3번 과열기 출구 증기온도가 1호기

는 446℃로 적정 기준 온도를 초과하였고, 2호기는 427℃로 1호기에 비하여

비교적 낮게 유지되었다. 진단 기간에 과열기 증기 온도가 적정 기준을 초

과하여 소각 부하를 설계기준 적정 소각량까지 증가 시키지 못하였으며 과

열기 증기 온도의 영향에 대한 상세 사항은 부록 11에 첨부하였다.

증기생산량과 보일러 급수량이 열정산에 의한 분석결과와 유사하게 나타

났는데 증기량이 발열량에 가장 큰 비중을 차지하고 있어 당연한 결과라 판

단되고 호기별 증기 생산량과 공통 설비 및 열병합시설과 연계된 설비에서

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- 147 -

측정된 각종 자료와 비교 검토한 결과 측정의 정확도가 양호한 편으로 판단

되었다.

1호기 과열기 입구 가스온도가 662℃(최대 670.8℃)로 일반적인 보일러

수관 다발(Bank) 입구가스 온도기준(600~650℃) 보다 높게 운전되어 3번 과

열기 출구 증기 온도가 상승된 요인이 되었으며 입구 가스 온도가 높을수록

증기관 부식 또는 비산재 부착에 의한 막힘 현상 등이 발생할 수 있으므로

과열기 입구 가스온도를 낮추는 방안에 대한 검토가 필요하다고 판단된다.

1호기의 보일러 출구 가스 온도가 244℃로 설계기준 온도에 근접하게 유

지되었고 2호기는 207℃로 Clean Condition에서의 출구 가스온도와 유사하

여 1호기 보일러의 수관 오염이 많이 진행되었다고 판단된다.

구 분 단위설계기준

(정격)

1호기

(12/1~6)

2 호기

(12/8~14)비고

주증기 유량 t/h 42.235.2

(35.6)36.4

(35.2)

주증기 온도 ℃ 400 404 405

주증기 압력 kg/cm2G 40 40.8 41.1

과열기 3번 출구

증기온도℃ 420 이하 446 427

급수 유량 t/h 42.636.6

(36.3)38.5

(35.9)

보일러 급수 온도 ℃ 140 140.7 140.8

절탄기 출구

급수 온도℃ 254 이하 244 242

과열기 입구 가스

온도℃ - 662 631

절탄기 출구 ℃ 250 이하 241 207

표 4-25. 폐열보일러 운전자료

주). 1. ()안의 숫자는 운전결과에 대한 열정산 결과 값을 표시한 것임.

(3) 연소가스처리설비 운전 자료

표 4-26 연소가스처리설비 운전 자료에서, 주요 대기오염물질 배출농도

가 법정기준치 이하로 안정적으로 배출되었으며 이는 소각로를 설계기준 정

격부하까지 운전할 경우에도 연소가스처리설비의 성능이 충분히 발휘될 수

있을 것으로 예상된다.

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- 148 -

단, 증기식가스히터(SGH) 출구 온도가 설계기준 보다 낮게 운전되었는

데, 출구온도가 낮을수록 후단 설비의 부식 및 LNG 덕트버너에서의 연료소

비량이 증가되므로 조속한 설비 보완이 요구된다.

굴뚝 배출가스 온도가 설계기준 보다 낮은 것은 촉매탑 운전온도를 낮게

유지하였고 증기식가스히터 출구 가스 온도가 설계기준 보다 낮게 운전되어

나타난 현상이며, 촉매탑 운전 온도를 낮추어 운전하여도 질소산화물 제거

성능이 충분히 유지되었다고 판단된다.

1,2호기 공히 굴뚝 가스량이 열정산에 의한 값에 비하여 상당히 낮게 나

타났으므로 측정기의 검교정이 필요하다고 판단된다.

구 분 단위설계기준

(정격)

1호기

(12/1~6)

2 호기

(12/8~14)비고

세정탑 출구 가스 온도 ℃ 68~70 67.1 70.7

SGH 출구 가스 온도 ℃ 140 122 124

SCR 촉매탑 온도 ℃ 320 214 226

SCR 촉매 차압 mmH2O 78~193 120 92

굴뚝 가스량 Nm3/h 91,20043,335

(77,510)49,724

(72,910)

굴뚝가스 산소농도 dry vol.% - 10.1 10.3

굴뚝 가스 온도 ℃ 200 177 173

CO 배출 농도 ppm 70(*) 9.5 13.6

*법정배출

기준

HCl 배출 농도 ppm 30(*) 1.4 0.5

NOx 배출 농도 ppm 80(*) 34.4 32.3

SOx 배출 농도 ppm 30(*) 4.1 0.7

분진 배출 농도 mg/Sm330(*) 3.6 3.4

표 4-26. 연소가스처리설비 운전자료

주). 1. ()안의 숫자는 운전결과에 대한 열정산 결과 값을 표시한 것임.

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- 149 -

9) 운전자료 기준 현시설의 적정 소각량

현시설의 적정 소각량 검증을 위해 호기별로 일정기간씩 소각부하를 증

가시키면서 설계 기준 적정 소각량 범위 내에서 운전한 결과 1호기 소각로

는 소각량 최대 330톤/일, 2호기는 소각량 최대 320톤/일으로 운전되었다.

운전자료를 분석한 결과 1,2호기 공히 3번 과열기 출구 증기온도가 기준을

초과하는 현상과 연소실에서 클링커 발생이 증가하는 현상(특히 2호기) 외

에 최대량 소각까지 부하 증가에 제한 요소가 되는 특이 사항은 발견되지

않았다.

보다 많은 시간을 가동한 1호기는 70% 소각부하에서 증기온도 범위가 약

415 ~ 440℃(그림 4-167)이고, 적정기준을 유지하였을 때의 열부하율 범위

가 약 80~ 100%(그림4-168)로 3번 과열기 증기온도가 보일러 수관의 오염도

에 따라 많은 차이가 있어 현시설의 적정 소각량을 모든 운전 상황에 따라

명료하게 제시하기는 곤란하며 일반적인 운전 상황을 기준할 때 현시설의

적정 소각량은 최근 쓰레기 발열량(2250kcal/kg)을 기준하여 280톤/일(소각

부하율 70%) 정도로 설계기준 적정 소각량(320톤/일)의 약 87.5% 정도가 적

정한 것으로 예상된다.

따라서 현시설을 안정적으로 운영하기 위해서는 3번 과열기 출구 증기

온도를 적정 기준(430℃)이하로 유지하는 것이 바람직하며 가능한 연소용

공기예열을 최소화하고 과열기용 수트블로어의 성능을 최적으로 유지하면서

적정 주기로 작동시켜 증기온도를 적정 관리할 필요가 있다고 판단된다.

진단기간 운전자료를 기준으로 검토한 폐기물 발열량별 현 시설의 적정

소각량은 표4-27와 같다.

발열량 (kcal/kg) 1,800 2,000 2,200 2,400 2,600 2,800 3,000

설계기준 적정

소각량(톤/일) 400 360 327 300 277 257 240

운전기준 적정 소각량 (톤/일)

350 315 286 263 242 225 210

표 4-27. 현 시설 폐기물 발열량별 적정 소각량

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- 150 -

4-5 연소실 운전상황과 분석

1) 개요

소각율을 증대시키는 과정에서 가장 중요한 역할을 수행하는 시설은 연

소실이다. 연소실은 폐기물을 소각시키고, 폐기물의 에너지를 방출시키고,

분진, NOx, SOx, HCl, 다이옥신, 전구물질, 불완전 연소물질 등의 공해물질

이 복합적으로 포함된 고온의 연소가스를 생산하는 관계로 안정적인 운전이

중요하다. 소각율을 증대시키면 폐기물 에너지 방출량이 그에 비례하여 증

대하기 때문에 온도가 더욱 높아지고 폐기물 량에 비례해서 오염물질 발생

량이 증대한다. 특히, 온도는 연소실 구조물의 수명과 밀접한 관련이 있기

에 설계시 온도를 예상하여 적절한 구조를 설계하는 것은 안전한 시설을 만

드는데 있어서 필수적인 사안이다. 온도가 과도하게 높은 경우 연소실 내부

벽면에 클링커를 발생시키거나, 내화재의 수명을 단축시키거나, 보일러 수

관의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에 온도제어는 연소실 운전에 필수적이

다.

노원자원회수시설에서 소각율을 증대시키며 적정 소각율을 연구하는 과

정에서 1,2호기 모두 소각율이 75% 이상으로 증대되는 경우에 연소실 벽면

에 클링커가 생성되어 연소실 내부 구조를 변형시키고 운영에 지장을 주는

현상이 나타났다. 다음 사진은 80% 운전부하시 연소실에 발생한 클링커의

사진을 보여준다. 4번 화격자 위 1m 상단의 양 벽면에서부터 사선방향으로

수 m의 길이로 형성되는 클링커는 연소가스의 이동통로를 방해할 정도로 연

소실 내부의 형상을 변형시켰다. 이에 따라 그 원인을 파악하고 대책을 마

련하는 것은 안전한 소각율 증대를 위해 필수적이다. 이를 위하여 운전현황

파악과 전산유체역학을 이용한 시뮬레이션을 통해 해결가능성을 판단해보고

자 한다.

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- 151 -

그림 4-176. 소각율 80%에서의 연소실 클링커 발생상황

그림 4-177. 정지후 클링커가 부착된 연소실 내부사진

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- 152 -

2) 연소실 연소공기 운전상황

다음 그림의 연소실 2차 연소공기 설비구성은 연소실내 A,B,C,D의 네곳

의 노즐에서 2차 공기를 투입하는 것으로 나타나 있으며, 각 노즐은 수동

댐퍼로서 공기투입량을 제어하고 있으나, 유량계는 2차공기 송풍기에만 설

치되어 있어서 각 노즐의 유량을 정밀 제어하는 것은 어려운 상황이다. 현

재 운영되고 있는 조건은 노즐 C와 D에서 주로 공기를 투입하고, A와 B는

소량 투입하고 있다. 이러한 조건은 다음 절에서 전산유체역학을 이용한 해

석에서 평가될 것이다.

그림 4-178. 연소실 2차 연소공기 설비 구성

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- 153 -

3) 전산유체역학을 이용한 연소실 열유동 해석

전산유체역학은 연소실에서 발생하는 주요 현상인 연소, 난류, 2차공기

혼합, 보일러 열전달 등을 효과적으로 해석할 수 있는 현실적인 결과를 제

공할 수 있는 공학적 도구이다. 다양한 열유체 분야에서 그 성능을 선보이

고 있지만, 폐기물 분야에서도 역시 복잡한 열유동 현상을 해석하여 성능을

향상시키는 데 매우 유용한 성능을 갖추었다. 다만, 폐기물 연소의 복잡함

으로 인하여 폐기물 연소에 대한 전문 지식을 갖추지 못하면 현실과는 동떨

어진 결과를 도출하게 되며, 이에 대한 전문지식을 갖춘 연구자는 드문 것

이 현실이다.

본 연구에서는 십여년간의 폐기물 연소현상에 대한 전문적 연구성과를

도출한 경험과 십여기의 실제 소각 플랜트에서의 전산유체역학을 적용하고

검증한 경험을 바탕으로 노원자원회수시설의 연소실 연소현상을 해석하고,

클링커의 발생원인을 규명하며, 클링커 생성억제를 위한 방안을 검토하고자

한다.

연소실 해석조건은 다음과 같다.

(1) 소각율: 75%

(2) 폐기물 발열량: 2800 kcal/kg

(3) 연소공기비: 1.7

(4) 2차공기 비율: 32%

(5) 투입공기 온도: 상온

화격자 연소상황에 지대한 영향을 미치는 1차 연소공기 투입비율은 다음

그림과 같다. 이 분포는 계측자료를 바탕으로 현재 운영중인 평균 조건으로

설정하였다.

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18

2728

18

53

0

5

10

15

20

25

30

grate1 grate2 grate3 grate4 grate5 grate6

공기

투입

율 (

%)

그림 4-179. 화격자 1차 연소공기 투입비율

화격자에서의 폐기물 연소는 다음 그림과 같이 설정하였다. 화격자 3,4

번에서 대부분의 연소가 진행되는 현황을 적절히 가정하였다. 폐기물 연소

는 폐기물 층내에서 완결되는 것이 아니라 상당량의 휘발분이 폐기물 층 상

부에서 연소되므로 폐기물 층 내와 층 밖에서 연소되는 비율을 적절히 설정

해야 현실적인 결과를 얻을 수 있다.

5

20

3533

6

13

8

18 17

312

12

17 16

300

5

10

15

20

25

30

35

40

grate1 grate2 grate3 grate4 grate5 grate6

연소

율 (

%)

Total

InB ed

AboveB ed

그림 4-180. 화격자 연소율

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다음 그림은 2차공기 운전 조건을 보여준다. 현재 운전되고 있는 조건으

로 C,D 노즐에 대부분의 유량을 투입하고 있는 조건이다.

그림 4-181. 연소실 2차공기 투입조건

다음 그림은 연소실 해석을 위한 3차원 계산 격자를 보여준다. 계산 격

자 노드는 22만 5천개정도이고, 2차공기의 정확한 해석을 위해 노즐을 실제

에 가깝게 고려하였다.

그림 4-182. 연소실 해석용 계산 격자

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다음 그림은 연소실내 속도벡터 결과를 보여준다. 전형적인 병류형 유동

형태를 보여주며, 그림의 점선표시된 부분이 재순환 영역으로서, 유동공간

을 줄여서 연소 가스의 체류시간을 줄이는 영향을 미친다. 2차공기가 투입

되는 배플에서의 속도가 빨라지는 특성이 있으며, 그 이후에는 오른쪽 벽쪽

으로 치우쳐서 이동하는 관계로 그 벽면에서의 대류 열전달이 많을 것이 예

상된다.

그림 4-183. 연소실내 속도벡터

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다음 그림은 연소실내 연소가스 궤적을 보여주는 결과로 화격자에서부터

발생된 연소가스가 어떠한 경로로 연소실을 통과하는 지를 알 수 있다. 화

격자에서 발생한 연소가스는 윗방향으로 이동하고 1차연소실내부 전체 공간

을 통하면서 잘 혼합되지 않다가 2차공기가 투입되는 배플근처에서 상호간

에 급격한 혼합과정을 거쳐 오른쪽 벽면을 타고서 상부의 연소실 출구로 배

출되는 것을 알 수 있다. 배플 상부의 거대한 빈공간은 앞의 연소실내 속도

벡터 그림의 점선영역에 해당하는 부분으로 연소가스가 통과하지 못하는 비

활용지역이 되어서 연소가스의 평균 체류시간을 감소시키는 영향을 준다.

그림 4-184. 연소가스 궤적

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다음 그림의 온도결과는 2차공기 노즐 C, D에 주로 투입하는 현재 운전

조건이 점선으로 표시된, 운영중 클링커가 부착되는 부분의 온도가 1300K

이상으로 높은 영역으로 나타나는 것을 알 수 있다. 클링커가 부착되는 원

리는 고온의 연소가스내에서 분진들이 용융된 상태로 이동하다가 차가운 벽

면과 열전달에 의해 온도가 하강하면서 응고되는 과정에서 발생하는 것이

다. 일반적으로 1450K 이상의 고온에서 분진이 용융된다. 따라서, 고온의

연소가스의 온도가 식어지는 1250K 정도의 분위기가 클링커가 생성되는 조

건이라 할 수 있다.

그림 4-185. 연소실 온도 및 클링커 부착위치

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다음 그림은 클링커가 생성될 수 있는 분위기에 해당하는 영역을 온도를

기준으로 표시한 결과이다. 2차공기 노즐 하단부에서부터 화격자 4,5번상단

에 이르는 부분이 클링커 발생가능성이 높은 부분이다. 이는 현재 발생되고

있는 점선으로 표시된 클링커의 위치와 유사하다.

그림 4-186. 클링커 생성가능 분위기 영역

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5. 측정 및 분석

5-1. 폐기물의 성상 분석

1) 조사대상 및 시료채취방법

노원자원회수시설에 반입되는 생활폐기물을 대상으로 조사하였는데 시료

채취 일시는 2007년 7월 24일과 11월 6일 각각 3회에 걸쳐 실시하였다. 조

사대상 생활폐기물로는 노원구를 비롯하여 인근 4개구의 생활폐기물이 해당

된다. 반입된 생활쓰레기는 벙커에 반입되어 크레인에 의해 혼합되는데, 충

분히 혼합되어 소각로에 유입하기 직전의 쓰레기를 대상으로 하였다. 시료

채취 및 조사는 노원자원회수시설의 반입장내 소각로 입구 옆 빈 공간을 이

용하여 현장에서 물리적 조성분석 및 시료채취를 수행하였다.

조사대상 쓰레기 시료 300-400kg을 크레인으로 옮겼는데, 건조한 콘크리

트 바닥에 넓은 비닐시트를 깔고 그 위에서 잘 혼합하고, 비닐봉지에 밀봉

되어 있는 쓰레기는 파봉하여 끄집어내고, 특히 대단히 큰 시료는 적당히

파쇄한 후 충분히 혼합 교반하여 시료를 균일하게 하였다. 혼합된 시료는

원추 4분법에 의하여 축분한 후 쓰레기 밀도를 구하였으며, 각 성분별로 분

리하여 물리적 조성을 조사하였다. 분리 채취한 시료에 대해 삼성분 분석과

발열량 분석 등을 실시하였다.

2) 물리적 조성 성분 분석

쓰레기의 물리적 조성성분은 가연성과 불연성물질의 구분뿐만 아니라 가

연성물질의 종류 및 발열량 계산등의 쓰레기 성질을 추정할 수 있는 가장

중요한 자료이며 쓰레기의 자원 및 에너지 회수와 처리계통의 설계등에 필

요로 하는 자료로서 쓰레기의 물리적 조성, 쓰레기 밀도, 삼성분등을 측정

분석 하였다.

(1) 물리적 조성

시료 채취방법에 따라 축분된 시료 전량을 비닐시트 위에서 다음의 9종류

의 조성으로 수작업으로 선별(Hand Sorting)하고 각 조성별로 무게를 측정

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하여 습량기준의 중량 비를 구하였다.

① 주개류

② 종이류

③ 섬유류

④ 비닐, 플라스틱류

⑤ 목초류

⑥ 고무, 가죽류

⑦ 유리, 도자기류

⑧ 금속류

⑨ 기타

(2) 밀도 또는 단위용적중량(겉보기 밀도)

시료를 미리 부피를 알고 있는 용기에 넣어 30cm높이의 위치에서 3회 낙

하시키고 부피가 감소하면 감소된 분량만큼 시료를 추가하여 측정하였으며,

단위부피당 중량으로서 밀도는 다음의 식으로 산출하였다.

시료의 중량(kg)

쓰레기 밀도 (kg/m3) = ......... (1)

용기의 부피 (m3)

(3) 삼성분 분석

쓰레기의 삼성분 분석항목은 수분량, 가연분량 및 회분량으로서 폐기물

공정시험방법에 준하여 측정하였는데, 수분량의 경우 시료를 건조기에서

105±5℃로 중량이 일정해질 때까지 약 3~5일간 건조시켜 측정하였다. 가연

분량 및 회분량의 경우 수분 측정후의 건조시료를 분쇄기로 2mm이하로 분쇄

한 후 일부분을 다시 105±5℃ 에서 2시간 가열 건조한 다음 일정량을 취하

여 전기로내에서 800-900℃로 가열하고, 이 시료를 방냉한 후 105±5℃에서

2시간 건조후 약 30분간 다시 데시케이터내에서 방냉한 후 무게를 측정하여

삼성분량을 계산하였다.

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3) 발열량(Heat Value)분석 (KS M2057)

발열량은 통상 고위발열량(총발열량, HHV)및 저위발열량(LHV)이 있는데,

고위발열량은 연소에 의하여 생성된 모든 수분이 응축하였을 경우의 발열량

으로서 본 실험에서는 단열열량계(Parr1720 bomb calorimeter)로 측정하였

으며, 저위발열량은 소각로 설계의 기준이 되는 것으로 고위 발열량으로부

터 수증기의 응축잠열을 뺀 값으로 계산하였다.

열량계 : Parr사 Calorimeter

저울

그림 5-1. Parr사 Calorimeter 그림 5-2. Calorimeter의 구조

4) 생활폐기물의 물리적 조성비와 삼성분 및 발열량 분석결과

(1) 생활 쓰레기의 물리적 조성비

쓰레기의 겉보기 밀도는 폐기물의 수거 및 운송에 많은 영향을 미치는

중요한 물리적 성질로서 그 폐기물의 조성성분, 수분, 각 성분의 크기 등에

따라 다르고 또 발생원과 계절 등에 따라 크게 변화한다. 쓰레기의 물리적

조성과 성상은 쓰레기의 함수율, 발열량 등의 변화에 따라 쓰레기의 수거,

처리 및 처분대책을 수립하는데 중요한 요인이 된다.

본 시료채취과정에서 물리적 조성비는 종이류, 비닐플라스틱류 및 음식

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물류가 주종을 이루고 있으며, 1차~4차 조사 결과, 종이류와 비닐플라스틱

류, 주개류가 88%이상을 차지하고 있음을 알 수 있으며, 음식물류의 경우

부피는 적으나, 비중이 높아 18%를 초과하고 있다. 이는 중량 기준 비율인

데, 실제 종이류와 비닐플라스틱류의 경우 가볍고 부피가 커서 전체적으로

는 대부분을 차지하고 있으며, 특히 비닐류가 가장 많은 부피를 차지하고

있다.

표 5-1. 물리적 조성 측정결과

항 목1차 물리적

조성비

2차 물리적

조성비

3차 물리적

조성비

4차 물리적

조성비평 균

종이류 56.1 39.9 42.14 31.03 42.29

비닐, 플라스틱류 25.5 29.7 25 28.97 27.29

주개류 10.2 24.8 18.57 21.38 18.74

유리, 도자기류 6.4 2.5 8.5 9.2 6.65

섬유류 1.3 1.2 3.1 4.9 2.63

목초류 0.3 1.7 1.8 2.3 1.53

금속류 0.2 0.2 0.5 0.4 0.33

기타 - - 0.39 1.82 0.55

겉보기 밀도(kg/l) 0.22 0.26 0.28 0.29 0.26

그림 5-3. 평균 물리적 조성비(%)

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물리적 조성을 보면, 종이류가 42%로 가장 높은 비율을 보이고 있다. 과

거의 생활폐기물 조성과 비교해 볼 때, 종이류의 배출이 크게 증가되고 있

음을 알 수 있다. 비닐 플라스틱의 경우 27%를 보이고 있어 종이류 다음으

로 높은 비율을 나타내고 있다. 비닐플라스틱류의 경우 비중이 낮아 큰 부

피를 보이고 있으며, 발열량 측면에서 높은 저위 발열량을 보이고 있기 때

문에 고발열량 생활폐기물의 주요 인자가 됨을 알 수 있다. 종이류와 비닐

플라스틱류의 경우 70%정도를 보이고 있어 대부분을 차지하고 있다.

다음으로 음식물류인 주개류가 19%를 보이고 있는데, 과거의 주개류의

비율에 비해 낮은 값을 보이고 있어 남은 음식물류의 분리수거가 잘 이루어

지고 있기 때문인 것으로 사료된다. 나머지 성분들은 상대적으로 아주 낮은

수치를 보이고 있다.

(2) 생활 쓰레기의 삼성분

현장조사가 4차에 걸쳐 조사한 결과, 노원자원회수시설 생활쓰레기

Sampling의 물리적 조성을 보면, 종이류와 비닐플라스틱류 및 음식물류가

대부분의 조성을 차지하고 있는 것을 알 수 있었다. 이들 주요 조성에 대해

삼성분으로 수분, 가연분, 회분을 폐기물공정시험법에 준하여 측정하였고,

이를 표 5-2에 나타내었다.

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표 5-2. 삼성분 측정결과

회차 항목 종이류 ·비닐류 음식물류

1차

Sampling

수분(%) 39.5 37.99 74.69

가연분(%)건기준(%) 92.72 96.27 94.51

습기준(%) 56.1 59.69 23.92

회분(%)건기준(%) 7.28 3.73 5.49

습기준(%) 4.4 2.32 1.39

2차

Sampling

수분(%) 35.18 22.38 80.84

가연분(%)건기준(%) 90.32 95.24 93.52

습기준(%) 58.54 73.93 17.92

회분(%)건기준(%) 9.68 4.76 6.48

습기준(%) 6.27 3.7 1.24

3차

Sampling

수분(%) 30.22 18.31 85.34

가연분(%)건기준(%) 91.4 95.34 92.82

습기준(%) 63.6 77.88 13.59

회분(%)건기준(%) 8.86 4.66 7.18

습기준(%) 6.18 3.81 1.06

4차

Sampling

수분(%) 31.18 17.73 86.71

가연분(%)건기준(%) 83.95 95.68 92.35

습기준(%) 57.75 78.71 12.28

회분(%)건기준(%) 16.05 4.32 7.65

습기준(%) 11.06 3.56 1.02

(3) 생활쓰레기의 발열량

종이류, 비닐플라스틱류 및 음식물류를 분리하여 각각에 대한 건조발열

량을 단열열량계(Parr1720 bomb calorimeter)로 측정하였다. 측정된 건조발

열량을 계산식에 의해 고위발열량(HHV = High Heating Value)과 저위발열량

(LHV = Low Heating Value)을 산출하여 소각로 설계의 기준이 되는 평균 저

위발열량을 산출하였다.

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표 5-3. 생활폐기물 성분별 발열량 측정결과

회차 항목건조발열량

(kcal/kg)

고위발열량

(kcal/kg)

저위발열량

(kcal/kg)

1차

Sampling

종이류 4279.5 2589.1 2001.1

비닐류 9582.6 5941.2 5362.2

음식물류 4034.2 1021.1 221.9

2차

Sampling

종이류 4418.1 2893.8 2301.7

비닐류 9306.8 7223.9 6738.7

음식물류 3988.4 764.2 -71.9

3차

Sampling

종이류 3775.4 2635.6 2076.2

비닐류 9134.7 7675.9 7202.1

음식물류 3947.2 575.8 -314.2

4차

Sampling

종이류 3385.5 2331.5 1766.4

비닐류 9640.0 7932.7 7448.4

음식물류 4516.5 599.3 -298.9

평균 저위발열량은 종이류, 비닐플라스틱류 및 음식물류등 물리적 조성과 각각

의 고위발열량 값으로부터 계산하여 산출하였으며, 그 결과를 아래 표에 나타내었

다. 발열량은 2,500~2,900kcal/kg범위로서 전체 평균 2,670kcal/kg을 보였다.

표 5-4. 평균 저위발열량 분석결과

1차 Sampling 2차 Sampling 3차 Sampling 4차 Sampling

평균 저위발열량

(kcal/kg)2512.61 2901.95 2583.4 2695.6

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5-2 소각재의 성분 분석

1) 소각재의 시료채취 및 분석방법

소각재로는 비산재(Fly-ash)와 바닥재(Bottom-ash)가 있다. 비산재의 경

우 전기집진기에서 배출되는 비산재(Fly ash)를 채취하였으며, 바닥재로는

소각로 하부에서 배출되는 소각재를 대상으로 하였다. 시료채취 일시는 7월

25일과 11월 29일

각각 3회에 걸쳐 실시하였다.

소각재에 함유된 중금속의 분석은 폐기물 공정시험방법에 준하여 용출시

험 후 유도결합플라즈마 발광광도법(ICP-MS)으로 측정하였다. ICP 발광광도

분석장치는 시료도입부, 고주파전원부, 광원부, 분광부, 연산처리부 및 기

록부로 구성되어 있으며, 분광부는 검출 및 측정방법에 따라 연속 주사형

단원소 측정장치 (Sequential type, monochromator)와 다원소동시측정장치

(Simultaneous type, polychomator)로 구분된다.

용출방법은 상온상압에서 진탕회수가 매분 약 200회이고 진폭이 4~5cm의

진탕기를 사용하여 6시간동안 연속 진탕한 후 1µm 유리섬유로 여과하여 여

과액을 적당량 취하여 항목별 시험을 실시하였다. 측정항목으로는 카드뮴

(Cd), 구리(Cu), 아연(Zn), 납(Pb), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 수은

(Hg), 망간(Mn) 및 비소(As)등이다. 측정방법은 폐기물 공정시험법 및 수질

오염공정시험법으로 측정하였다.

소각재의 삼성분 분석 및 pH분석은 비산재 및 바닥재 각각에 대하여 폐기

물 삼성분 분석방법과 pH Meter를 이용하여 측정하였다.

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- 168 -

2) 소각재 pH 및 삼성분 분석결과

표 5-5. 생활폐기물 소각재의 삼성분 및 pH 분석 결과

항목 pH 수분(%)가연분(%) 회분(%)

건기준(%) 습기준(%) 건기준(%) 습기준(%)

1차

Sampling

Fly

ash9.71 0.09 8.95 8.93 91.07 91.03

Bottom

ash12.81 15.57 8.68 7.99 91.32 84.23

2차

Sampling

Fly

ash10.44 17.04 12.08 10.02 87.92 72.94

Bottom

ash13.12 23.23 4.56 3.50 95.44 73.26

3차

Sampling

Fly

ash10.42 16.18 14.06 11.78 85.94 72.04

Bottom

ash13.19 24.00 4.39 3.33 95.61 72.67

4차

Sampling

Fly

ash10.43 16.80 13.07 10.87 86.93 72.33

Bottom

ash13.18 23.09 3.06 2.36 96.94 74.56

또한, 자원회수시설에서 배출되는 비산재와 바닥재의 중금속용출실험을

측정한 결과를 표 5-6과 표 5-7에 나타내었다. 실험방법은 폐기물공정시험

방법에 의해 분석하였으며, 분석장치는 서울산업대학교 공동실습관에 있는

ICP-MS 장치를 사용하였고, 담당 전문가에게 의뢰하여 분석하였다.

표 5-6. 소각재 중금속용출시험 분석결과

시료명항목별 분석농도(mg/ℓ)

Mg Fe Cr Mn Cd Cu Zn As Pb

Fly ash 172.2 N.D 4.428 12.27 25.38 10.9 168 N.D 12.73

Bottom ash 0.3967 N.D 0.9089 0.3203 0.7938 2.378 12.84 N.D 2.976

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- 169 -

5-3. 폐수의 수질분석

노원자원회수시설에서 운영하고 있는 폐수처리장 유입수를 대상으로 8월 10

일에서 11월 12일 사이에 각각 3회에 걸쳐 시료채취 하였다. 유기계 폐수로 알

려져 있는 세차장 폐수와 소각로에 설치된 세정탑에서 배출되는 무기계 폐수를

대상으로 하여 현장에서 시료채취 하였으며, 각각에 대하여 4차에 걸쳐 시료채

취 및 분석을 수행하였다.

분석항목으로는 pH, SS, CODMn, CODCr 등을 측정하였다. 이는 오염물질의 성

상에 있어 유기물의 의한 오염정도와 처리공정을 결정하기 위한 기초자료로 활

용하기 위함이다.

측정방법은 수질오염공정시험방법에 근거하여 측정하였다.

1) 차량세척 폐수의 수질분석결과

시 료 pH SS(mg/ℓ) CODMn(mg/ℓ) CODCr(mg/ℓ)

1차

Sampling

7.47 5.2 7.92 18.9

7.5 5.0 6.93 18.9

평균 7.49 5.1 7.43 18.9

2차

Sampling

7.9 6.1 6.18 52.5

7.8 6.4 7.21 57.75

평균 7.85 6.25 6.7 55.13

3차

Sampling

6.72 4.1 12.4 104

6.8 4.5 13.2 112

평균 6.76 4.3 12.8 108

4차

Sampling

7.01 21 7.13 12.87

7.03 17 7.52 15.84

평균 7.02 19 7.33 14.36

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- 170 -

2) 세정탑 폐수의 수질분석결과

시 료 pH SS(mg/ℓ) CODMn(mg/ℓ) CODCr(mg/ℓ)

1차

Sampling

9.21 37.2 25.7 341.25

9.23 39.4 27.7 349.13

평균 9.22 38.3 26.7 345.19

2차

Sampling

9.5 41.9 28.8 252

9.6 43.1 29.9 273

평균 9.55 42.5 29.4 262.5

3차

Sampling

12.55 35 104.4 300

12.62 36 112.2 310

평균 12.59 35.5 108.3 305

4차

Sampling

8.74 434 124.7 415.8

8.76 438 122.8 495

평균 8.75 436 123.8 455.4

폐수분석결과, pH의 경우, 차량세척 폐수는 중성인 반면, 세정탑 폐수는 약

알카리성을 띠고 있지만, 3차 Sampling의 경우 강알카리성을 띠고 있다. 이는

가성소다의 영향이 일시적으로 크게 작용한 것으로 사료된다.

차량 세척폐수의 경우 일반적으로 유기성 폐수로 분류되는데, 본 조사결과

유기성분인 COD자료를 분석해 보면, CODMn의 경우 평균 10mg/L이하를 보이고

있어 유기성폐수에 속하지 않고, 세정탑 폐수에 비해 오히려 깨끗한 것으로 나

타났다. 3차와 4차의 경우에는 실제 세차를 하고 있는 상황에서 측정하였으나,

이때도 비교적 낮은 농도를 보여 세정탑 폐수와 혼합하여 무기성폐수로서 처리

할 수 있을 것으로 판단된다.

세정탑 폐수의 경우 부유물질인 SS농도가 높고, COD농도의 경우도 상당히 높

게 나타났다.

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- 171 -

5-4. 소음측정 결과

(1) 측정 일시

▷ 2007년 11월 06일 15:00 〜 23:30

(2) 측정대행 : (주) 서산환경

(3) 측정시 기상 현황

구 분 기상

일시날 씨

기 온

(℃)

습 도

(%)

풍 향

(풍)

풍 속

(m/sec)

현지기압

(mb)현지

측정

11월

5일15:00 맑 음 14.1 36.4 남남서 0.3 1016.3

11월

6일15:00 맑 음 19.0 38.5 남남서 1.1 1018.8

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- 172 -

(4) 조사지점

조 사 지 점 도

N-1,O-1

N-2N-3

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- 173 -

(5) 환경현황측정 결과

1) 소 음

가. 측정 지점

측정 지점 측 정 위 치 비 고

N - 1 서울시 노원구 상계6동 노원자원회수시설

정문 앞부지경계선

N - 2 서울시 노원구 상계6동 노원청소년수련관

카페앞60m후방

N - 3 서울시 노원구 중계동 중계그린 118동 10층 150m 후방

나. 측정 결과

측정지점 측정월

주간 등가소음(dB(A)) 야간 등가소음(dB(A))

CLOSE

DOOR

HALF

CLOSE

DOOR

OPEN

DOORCLOSE

HALF

CLOSEOPEN

N - 1 07년11월 65.0 67.1 69.8 65.1 67.6 70.2N - 2 07년11월 59.1 59.7 56.2 59.9N - 3 07년11월 57.4 59.0 56.1 57.2

다. 측정방법 및 측정기기

항 목 측 정 방 법 측 정 기 기

소 음

● 소음․진동 공정시험 방법

- 5분간 등가 소음도【Leq dB (A)】

1)주간(06:00-22:00): 피해예측지점에서 1회 측정

2)야간(22:00-06:00): 피해예측지점에서 1회 측정

- 측정기기는 매회 측정시 교정후 측정

- 소음계는 측정지점에서 1.5m 높이에 삼각대로 지

지, 고정하고 소음계에 부착된 마이크로폰 (방풍망부

착)을 소음원 방향으로 향하게 설치

- 소음계의 동특성은 빠름(Fast)을 사용하여 측정

- 소음계의 청감보정회로는 A특성에 고정한후 측정

1) 지시 소음계

(LEVEL METER)

․MODEL : NL - 10A

․MAKER : RION

JAPAN

2) 소음도 기록계

( L E V E L

RECORDER):

․MODEL : LR - 07

․MAKER : RION

JAPAN

3) 부속장치

방풍망

삼각대

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- 174 -

라. 소음 환경 기준

▶ 소 음 【단위 : Leq dB(A)】

지역 구분 적용대상지역기 준

(06:00-22:00)

(22:00-06:00)

일반지역

“가”지역 50 40

“나”지역 55 45

“다”지역 65 55

“라”지역 70 65

도로변지역

“가”및“나”지

역65 55

“다”지역 70 60

“라”지역 75 70

주)1. 지역구분별 적용 대상지역의 구분은 다음과 같다.

가. “가” 지역

∙국토의 계획 및 이용에 관한법률 제36조 제1항의 규정에 의한 자연환경보존지역,

관광휴양지역 및 취락지역중 주거지구

국토의 계획 및 이용에 관한법률 제36조 제1항의 규정에 의한 녹지지역

∙국토의 계획 및 이용에 관한법률시행령 제30조의 규정에 의한 전용주거지역

∙의료법 제3조의 규정에 의한 종합병원의 부지경계에서 50m이내의 지역

∙초․중등교육 제2조 및 고등교육법 제2조의 규정에 의한 학교의 부지경계에서

50m이내의 지역

나. “나” 지역

∙국토의 계획 및 이용에 관한법률 제36조 제1항의 규정에 의한 취략지역중

주거지역이외의 지구

∙국토의 계획 및 이용에 관한법률시행령 제30조의 규정에 의한 일반주거지역 및

준주거지역

다. “다” 지역

∙국토의 계획 및 이용에 관한법률 제36조 제1항의 규정에 의한 상업지역

∙국토의 계획 및 이용에 관한법률시행령 제30조의 규정에 의한 준공업지역

라. “라” 지역

∙국토의 계획 및 이용에 관한법률시행령 제30조의 규정에 의한 일반공업지역 및

전용공업지역

∙국토의 계획 및 이용에 관한법률 제36조 제1항의 규정에 의한 공업지역

2. 도로라함은 1종렬의 자동차(2륜자동차를 제외한다)가 안전하고 원활하게 주행하기

위하여 필요한 일정 폭의 차선을 가진 2차선 이상의 도로를 말한다.

3. 이 소음환경기준은 철도소음, 항공기소음, 건설작업소음에는 적용하지 아니한다.

자 료 : 환경부, 대기보전국 생활공해과

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- 175 -

마. 생활소음 규제기준

- 생활소음 규제기준 - 【단위 : Leq dB(A)】

대 상 지 역 시간별

소음원

조 석

(05:00-08:0

0,

18:00-22:0

0)

주 간

(08:00-18

:00)

심 야

(22:00-05

:00)

주거지역, 녹지지역,

관리지역중 취락지구 및

관광․휴양개발진흥지구,

자연환경보전지역, 기타

지역안에 소재한

학교ᆞ병원ᆞ공공도서관

옥외설치 70이하 80이하 60이하

옥내에서

옥외로

소음이

나오는 경우

50이하 55이하 45이하

공장ᆞ사업장 50이하 55이하 45이하

공사소음 65이하 70이하 55이하

발파소음 65이하 80이하 55이하

기 타 지 역

옥외설치 70이하 80이하 60이하

옥내에서

옥외로

소음이

나오는 경우

60이하 65이하 55이하

공장ᆞ사업장 60이하 65이하 55이하

공사소음 70이하 75이하 55이하

발파소음 70이하 85이하 55이하

비고 : 1. 소음의 측정방법과 평가단위는 소음․진동공정시험방법에서 정하는 바에 따른다.

2. 대상지역의 구분은 국토의계획및이용에관한법률에 의한다.

3. 규제기준치는 생활소음의 영향이 미치는 대상지역을 기준으로 하여 적용한다.

4. 옥외에 설치한 확성기의 사용은 1회 2분이내, 15분이상의 간격을 두어야 한다.

5. 공사장의 공사소음규제기준은 주간의 경우 특정공사의 사전신고대상 기계․장비를

사용하는 작업시간이 1일 2시간 이하일 때는 +10㏈을, 2시간초과 4시간이하일

때는+5㏈을 규제기준치에 보정한다.

6. 광산사업장 발파소음의 경우 주간에 한하여 사업장 규제기준(주간)에 +10dB을

보정한다.

7. 공사장의 소음규제기준은 2008. 7. 1일부터 각각 5dB 강화하여 적용한다.

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- 176 -

바. 고 찰

노원자원회수시설에서 배출되는 소음( 송풍기 1,200kw x 2대 )은 당사업

장과 아파트단지가 근접한 방향의 부지경계선에서 측정한 결과 주간에 출입

구을 닫았을 경우 65.0dB(A) 열였을 경우 69.8dB(A)로 4.8dB(A)상승되는 것

으로 측정되었으며, 당사업장과 인접한 중계그린아파트118동10층에서는 출

입구를 닫았을 경우 57.4dB(A), 열었을 경우 59.0dB(A)로 1.6dB(A)상승되는

것으로 측정되어 이는 거리감쇄 소음 확산으로 인한 것으로 예상되어 진다.

- 또한 야간에 부지경계선에서 출입구을 닫았을 경우 65.1dB(A), 열였을

경우 70.2dB(A)로 5.1dB(A)상승되는 것으로 측정되여 주간과 같은 소음도를

나타내였으며, 중계그린아파트118동10층에서는 출입구을 닫았을 경우

56.1dB(A), 열였을 경우 57.2 dB(A)로 1.1dB(A)상승되는 것으로 측정되어

거리감쇄 및 소음 확산에 기인한 것으로 사료된다.

- 결과적으로 당사업장과 인접한 중계그린아파트118동10층에서 송풍기실

의 출입구 개,폐에 따라서 1.5dB(A) 정도의 차이가 나는 것으로 조사 되었

다.

- 참고로 조사한 사업지구 북측의 상계마들 아파트내의 소음은 SK에너지집

단시설에서 발생되는 소음의 영향으로 당 사업장에서의 소음은 아닌 것으로

조사 되었다.

바. 대 안 및 결 론

- 당시설의 소음 영향이 미치지 않는 타 지역 (경남아파트2동)의 경우 약

55dB(A)정도가 측정되며, 실내에서 측정할 경우 보다 낮은 소음치로 나타날

것으로 사료된다.

- 그러나 당시설에서 배출되는 소음은 송풍기실 출입구의 개폐에 따라 소

음도의 차이가 크므로 송풍기 가동시 출입구를 최대한 닫고 가동하며, 송풍

기실의 방음시설을 개선하여 소음으로 인한 주민의 피해가 최소화 되도록

하여야 한다.

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- 177 -

5-5. 악취

가. 측정지점

측정 지점 측 정 위 치 비 고

O - 1 노원자원회수시설 정문 앞

나. 분석결과

항목 지점

희석 배수배출허용기준

(희석배수)측정방법 비고

O - 1 2.08 15이하공기희석

관능법

부지경계선

기타지역

악취분석 결과, 희석배수는 2.08로 배출허용기준인 15이하로서 대체

로 양호한 결과를 보였다.

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- 178 -

다. 악취시료채취기록표

(1) 시료채취일시 2007. 11. 6.

(2) 시료채취자

인적 사항

① 소 속 ② 직 명 ③ 성 명 ④ 성 별

(주) 서산환경 부 장 김 경 록 남

(주) 서산환경 기 사 김 미 진 여

(주) 서산환경 주 임 이 기 태 남

(주) 서산환경 기 사 유 영 훈 남

(주) 서산환경 기 사 윤 혜 정 여

(3) 시료채취업소

① 업 소 명 (주) 서산환경

② 소 재 지 서울시 영등포구 대림3동 739-1번지

(4) 공장의 조업상태 가동중

(5) 시료채취시

기상 상태

① 날 씨 맑음 ② 기 온 19.0 ③ 풍 향

④ 풍 속 1.1⑤ 기 타

기상상태남남서

(6) 시료채취점

① 채취지점 ② 공정 및 시설

노원자원회수시설 정문

앞 소각시설

(7) 시료채취주머니

종류 테프론(Teflon)

(8) 희석배수산정결과

판정요원구분 계 산 과 정 비 고전체의 희석배

a a = 3 최대

3 × ×

= 2.08

b b = 1 최소

c c = 3

d d = 1

e e = 3

[별지 제1호 서식]악 취 시 료 채 취 기 록 표 (O-1)

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라. 악취 판정기준 및 배출허용기준

[악취 판정도]

악취도 악취강도구분 설 명 비 고

0무취기

(None)

상대적인 무취로 평상시 후각으로 아무것도 감지하지

못하는 상태

1감지취기

(Threshold)

무슨 냄새인지는 알 수 없으나, 무언가를 느낄 수 있

는 정도의 상태

2보통취기

(Moderate)

무슨 냄새인지 구분 할 수 있는 정도의 상태로 예를

들어 병원에서 크레졸 냄새를 맡는 정도의 냄새

3강한취기

(Strong)

쉽게 감지할 수 있는 정도의 강한 냄새로 예를들어 병

원에서 크레졸 냄새를 맡는 정도의 냄새

4극심한 취기

(Very Strong)

아주 강한 냄새, 예를 들어 여름철에 재래식화장실에

서 나는 심한 정도의 냄새

5참기 어려운취기

(Over Strong)

견디기 어려운 강렬한 냄새로서 호흡이 정지될 것 같

이 느껴지는 정도의 상태

[악취의 배출허용기준]

측 정 방 법 배 출 허 용 기 준

직접관능법 악취도 2도 이하

공 기 희 석

관 능 법

가. 배출구

(1) 공업지역내의 사업장 : 희석배율 1,000이하

(2) 기타 지역내의 사업장 : 희석배율 500이하

나. 부지경계선

(1) 공업지역내의 사업장 : 희석배율 20이하

(2) 기타 지역내의 사업장 : 희석배율 15이하

기기분석법

악 취 물 질 공업지역안의 사업장 기타 지역안의 사업장

암 모 니 아

메 칠 메 르 캅 탄

황 화 수 소

황 화 메 틸

이 황 화 메 틸

트 리 메 틸 아 민

아 세 트 알 데 히 드

스 티 렌

5ppm 이하

0.01ppm 이하

0.2 ppm 이하

0.2 ppm 이하

0.1 ppm 이하

0.07ppm 이하

0.5 ppm 이하

2 ppm 이하

2 ppm 이하

0.004 ppm 이하

0.06 ppm 이하

0.05 ppm 이하

0.03 ppm 이하

0.02 ppm 이하

0.1 ppm 이하

0.8 ppm 이하

비고) 측정방법은 대기오염공정시험방법에 의하여 직접관능법 또는 공기희석 관능법으로

실시하되, 부지경계선에서 채취한 시료중에 기기분석법에 규정된 8가지 악취물질이

있다고 판단되는 경우는 기기분석법을 병행한다. 이 경우 어느 하나의 방법에 의하여

기준을 초과할 때에는 배출허용기준을 초과한 것으로 본다

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5-6. 다이옥신 측정 방법 및 결과

노원자원회수시설 배출가스중의 다이옥신농도를 측정하였는데, 측정기관

은 정부의 다이옥신 측정의 지정기관중의 하나인 (주)랩프런티어에서 수행

하였다.

부하율 변화에 따른 배출가스중의 다이옥신 농도변화를 살펴보기 위하여

소각부하율 60~80%이상으로 변화시켜 시험분석하였는데, 부하율 60%에서는

기존 다이옥신 정기점검을 하므로 별도로 측정은 하지 않았다.

각 단위공정에서의 다이옥신 생성과 분해제거를 평가하기 위하여 연소로

보일러 후단, 전기집진기 후단, 습식세정탑 후단, Stack에서 각각 시료를

샘플링하여 다이옥신농도를 측정하였다. 전기집진기에서 주로 입자상물질이

제거되므로, 폐열보일러 후단에서는 입자상물질과 가스상물질을 구분하여

각각에 대한 다이옥신 농도를 측정하여 비교하였다.

▣ 용역기간 : 2007년 8월 17일 ~ 2007년 12월 31일

▣ 대상시설 : 노원자원회수시설 1호기, 2호기

▣ 조사항목 : 배출가스중 다이옥신

▣ 배출가스 시료채취 위치 : Stack, 폐열보일러 후단

전기집진기 후단

습식세정탑 후단

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1. 측정일시

가) 1호기

No 측정일 측정 위치 측정 시간 부하율

1 07.8.17 Stack 12:00~16:15 70%

2 07.11.6

폐열보일러 후단 13:45~15:55 70%

전기집진기 후단 13:30~15:30 70%

습식세정탑 후단 13:30~15:30 70%

Stack 13:30~17:40 70%

나) 2호기

No 측정일 측정 위치 측정 시간 부하율

1 07.11.07 Stack 11:50~16:00 70%

2 07.11.13 Stack 11:15~15:25 75%

3 07.11.20 Stack 14:35~18:45 80%

2. 시료분석 방법

항 목 시료채취 방법 분석 방법

배기가스중

다이옥신

대기오염공정시험방법

제3장 제2절 29항

대기오염공정시험방법

제3장 제2절 29항

소각재중

다이옥신

EPA Method 1613

Japanese Industrial Standards

K 0083

EPA Method 1613

Japanese Industrial Standards

K 0083

3. 시료채취 장비 및 분석장비

항 목 시료채취 장비 분석 장비

배기가스중

다이옥신

Stack Sampler

(반자동식 등속흡인 장치)

HRGC/HRMS

(고분해능가스크로마토/질량분석기)

소각재중

다이옥신

EPA Method 1613

Japanese Industrial Standards

K 0083

EPA Method 1613

Japanese Industrial Standards

K 0083

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- 182 -

4. 시료채취 및 분석 절차도

가. 시료채취 절차

(다이옥신)측정점 선정

초기온도 및 동,정압 측정

↓계산기로 조건 산출노즐크기,△H,K-factor

↓장비 Setting(다이옥신)

여지 및 XAD-2수지 장착

임핀저(다이옥신 흡수액:

세정수 및 디에틸렌글리콜)

누출시험

Data Sheet 작성

날짜,시간,초기DGM값,△H

K-factor,온도,동압,정압

↓각 측정점에서 시료채취

↓시험 종료 및 기록

↓장비이동↓

Probe 및 nozzle, 임핀저

세척액, 수분, 여지, 흡수액

회수

시료인계 및 자료정리

(배가스유량, 수분산정,I%)

↓시료채취 기록지 정리

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- 183 -

나. 다이옥신 분석 절차

XAD-2 수지 원통여지 임핀저 세정액 및 디에틸렌글리콜

염산처리

*20mmol-H+/1g 시료

액-액 추출

*Toluene, 2회

여과

잔사 여액

*액-액 추출

*Toluen, 2회Soxhlet 추출

*Toluene, 400ml, 18hrs

탈수 및 농축

추출액 일부 분취 *정제용 내부표준물질 첨가

농축(5ml)

질소농축(Toluen 제거)

Mass-up

(n-Hexane 100ml)

황산처리

*농황산 15-20ml, 3-4회*황산의 착색이 엷게 될때까지

세정(물 50ml, 3~4회)

탈수,농축(2ml)

실리카겔 컬럼크로마토그래피

*n-Hexane 150ml

*질소농축(2ml)

알루미나 컬럼크로마토그래피

2% DCM/Hex 100ml

*PCBs, 일부 방해물질

50% DCM/Hex 150ml

*PCDDs/PCDFs

실린지첨가용내부표준물질 농축

HRGC/HRMS, *SIM 측정 및 정량

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- 184 -

5. 다이옥신 측정결과 요약

가) 1호기

No 측정일 측정 위치 측정결과 단 위 부하율

1 07.8.17 Stack 0.007 ng I-TEQ/Sm3 70%

2 07.11.6

폐열보일러 후단

(입자상)0.31

0.43

ng I-TEQ/Sm3 70%

폐열보일러 후단

(가스상)0.12 ng I-TEQ/Sm3 70%

전기집진기 후단 0.31 ng I-TEQ/Sm3 70%

습식세정탑 후단 0.07 ng I-TEQ/Sm3 70%

Stack 0.02 ng I-TEQ/Sm3 70%

나) 2호기

No 측정일 측정 위치 측정결과 단 위 부하율

1 07.11.17 Stack 0.03 ng I-TEQ/Sm3 70%

2 07.11.13 Stack 0.03 ng I-TEQ/Sm3 75%

3 07.11.20 Stack 0.07 ng I-TEQ/Sm3 80%

다) 소각재

No 측정일 Sample명 측정결과 단 위 부하율

1 07.11.20 소각재 0.01 ng I-TEQ/g -

1호기의 경우 부하율 70%에서 Stack에서의 다이옥신 농도를 측정해 본

결과, 0.007ng I-TEQ/Sm3 을 보여 0.01이하의 양호한 농도결과를 보였다.

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- 185 -

부하율 70%에서 각 단위공정별 다이옥신 농도를 측정한 결과, 전기집진기

에 비해 습식세정탑과 SCR촉매탑에서의 다이옥신 제거효율이 높은 것으로

나타나고 있어 2004년도 공정별 다이옥신 거동조사에서와 유사한 결과를 보

였다.

2호기의 경우 부하율 70%에서 Stack에서의 다이옥신 농도가 0.03ng

I-TEQ/Sm3 을 보이고 있어 1호기에 비해서 높은 결과를 보였다.

소각부하율을 점차 증가시키면서 그 변화를 보고자 하였는데, 75%인 경우

에도 0.03ng I-TEQ/Sm3 을 보였으며, 80%인 경우 0.07ng I-TEQ/Sm3 을 나타

내었다.

부하율 변화에 따른 다이옥신 측정결과를 보면, 부하율 70%에서 0.007

및 0.03ng I-TEQ/Sm3 을 보여 1호기와 2호기에서 편차를 보이고 있다. 부하

율 75%에서는 0.03ng I-TEQ/Sm3 , 80%에서는 0.07ng I-TEQ/Sm3 을 보여 목

표치인 0.01ng I-TEQ/Sm3 을 상회하고 있음을 알 수 있다.

따라서 앞으로 부하율 70%이상으로 운전하기 위해서는 백필터 등의 설치

를 통한 배기가스 설비의 개선이 이루어져야 할 것으로 사료된다.

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- 186 -

6. 시설진단

6-1. 연소실

1) 연소실의 내화물 및 수관벽체 캐스터블 상태

․ 1차 점검(07.8.22) : 청소전이고 클링커가 형성되어있음

(부록 p.147사진참조)

․ 2차 점검(07.8.27) : 클링커 일부만 제거된 상태였고 내화물이나

캐스터블의 손상부위가 아직 보이지 않았음.

(부록 p.148 ~ 149 사진참조)

․ 3차 점검(07.9.04.) : 클링커 전체 제거 하면서 일부 벽면에 캐스터블

탈락부 확인됨 (부록 p. 150 ~ 152 사진참조)

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- 187 -

6-2. 보일러 및 기계설비

1) 튜브의 마모(두께)상태, 외면 부식정도 및 계속 사용여부에 대한 검토

(1) 2차 연소실 후단 수관부

- 1호기;

폐열보일러 2차 연소실 후단 수관부에 대한 육안검사 결과 양호한

상태이다.(부록 p.153 사진참조)

- 2호기;

폐열보일러 2차 연소실 후단 수관부에 대한 육안검사 결과 양호한

상태이다.(부록 p.153 사진참조)

(2) 과열기

- 1호기;

․ 과열기 투브 상태를 확인한 결과 1호기 SH1/SH5번 튜브외부 부식이

심하게 발생되었다.

․ 튜브를 보호하기 위해 SH1에 Protection Cover가 설치되어 있었으나

대부분 부식되어 떨어져 나간 상태였다.

․ 튜브 두께를 실측한 결과 후단부위는 34~34.5mm로 양호

SH1 부분(가스입구)은 31.5~31.8mm 정도로 튜브두께가 1.1~1.25mm

부식되었다. (부록 p.154 ~ 155 사진참조)

- 2호기;

․ 과열기 튜브 상태를 확인한 결과 1호기와 유사한 상태였다.

(부록 p.154 ~ 155 사진참조)

(3) 절탄기

- 1호기;

․ 절탄기 튜브 중간부분 (에코 3,4)에 일부 부식 발생.

․ 튜브두께가 0.85~1.1mm정도 부식 되어있었다. (부록 p.156 사진참조)

- 2호기;

․ 절탄기 튜브상태를 확인한 결과 일부 부식이 발생되고 있었으나 대체

적으로 양호한 상태였다. (부록 p.156 사진참조)

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- 188 -

2) 튜브의 마모(두께)상태 (외면부식정도 Check Point)

(1) 과열기

- 1호기 SH2 상부

○ Ø34 Ø34 ○

○ Ø34 Ø34 ○

○ Ø34.5 Ø34.5 ○

맨 홀

- 1호기 SH1 하부와 SH5상부

○ Ø41 Ø41.5 ○

○ Ø41.5 Ø41.5 ○

○ Ø40 Ø42 ○

맨 홀

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- 189 -

- SH1 하부

○ Ø31.5 Ø31 ○

○ Ø31 Ø31 ○

○ Ø31 Ø31.5 ○

맨 홀

(2) 절탄기

- ECO1~ECO2

○ Ø31.5 Ø31.8 ○

○ Ø31.5 Ø31.5 ○

○ Ø31.8 Ø31.5 ○

맨 홀

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- 190 -

3) 폐열보일러 과열증기관 관련 점검

(1) 폐열보일러 과열증기관의 설치 구조

(2) SH 5. 과열증기관의 마모 원인

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- 191 -

(3) 연소가스에 의한 과열증기관의 마모방지 방안

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- 192 -

(4) 연소가스 및 스팀 온도

(5) 보일러 급수 공정유량계 추가설치 필요

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- 193 -

4) 점검 결과

(1) 2차 연소실 후단부

- 1호기 : 육안 검사 결과 양호한 상태로 판단됨.

- 2호기 : 육안 검사 결과 양호한 상태로 판단됨.

(2) 과열기

- 1호기 : SH1, SH5번 튜브는 교체해야 할 것으로 판단됨.

(부록 p.157 사진참조)

- 2호기 : 1호기와 유사함

- SH1과 SH5 하단부위가 장기 열화, 고온부식(화염측 부식), 단기과열,

Soot Blower에의한 침식, 피로균열, 응력 부식 균열 등으로 단기간에

마모가 발생 되므로 필히 Protection Cover를 설치하여 관 자체가 부

식되어 교체 되는 일을 최소화 해야 할 것으로 판단 됨.

(참고로 성남시 소각시설 (300T/D x 2기)은 SH1, 5, 4, 3모두 아래 ‧ 위에 Protection Cover가 설치되어 있는 것으로 조사 되었음.)

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6-3. 대기오염 방지시설

1) 비산재 이송설비

(1) 점검 내용

- 초기에 설치된 Pneumatic라인은 이송배관의 막힘 현상과 1차 저장 싸이로와

Buffer Tank의 Bridge 현상 발생으로 사용이 불가하여 현재 톤백에 받아서 처리

하고 있다. (부록 p.158 ~ 159 사진참조)

- Ton Bag 교체시 비산재의 외부 누출로 인해 작업자 및 시설내로 비산되고 있는 실

정이다.

(2) 설비 검토

① 기존설비 : Pneumatic 라인

- 이송배관에 자주 막힘 현상 발생한다.

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- 195 -

② 개선 방안

- Conveyor 시스템으로 이송 System 변경

2) 암모니아수 공급펌프

(1) 점검내용

- 현재 1대의 펌프로 #1, #2호기 SCR에 암모니아수 공급중이다.

(1대는 Stand-By)

- 암모니아수의 공급압력 약하다. (부록 p.160 사진참조)

(2) 개선 방안 : Pump3대로 2대 상시가동하는 방안 (1대는 Stand-By)

- 암모니아수의 안정적 공급 및 압력저하 방지를 위해 #1호기, #2호기 암모니아

수 공급라인 분리.

- #1호기, #2호기 각각 암모니아수 공급펌프를 설치하고 비상시를 대비하여

Spare 암모니아 공급펌프 설치

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- 196 -

① 기존 설비

② 개선 방안

3) 습식세정탑 세정수 순환펌프

(1) 점검내용

① 비상시 Spare 순환펌프 운전

- 각 호기마다 순환펌프 3대 설치되어 있는 상태임.

- 세정수 유량을 확보하기 위하여 항상 2대의 순환펌프가 운전중이고

비상시를 대비하여 Spare 1대를 설치한다.(부록 p.160 ~161 사진참조)

② 세정수 수위조절 현황

- 설치된 수위 Level 지시계의 알람발생 포인트 변경하여 사용중이다.

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- 197 -

(2) 개선 방안

① 비상시 Spare 순환펌프 전원공급방식 변경 운전

- 비상시를 대비하여 Spare 1대(호기별)를 비상전원측에 연결하여

비상시 운전이 용이하도록 확보하는 것이 유리할 것으로 판단된다.

② 세정수 수위조절 방안

- 안정적인 수위조절을 위해 알람발생 포인트 추가변경 요망

: low, High에서 Low, High, High High로 변경하여 Over Flow에 대한

대책 마련해야 한다.

: 필요하다면 LT 및 LICA 변경 검토

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- 198 -

6-4. 폐수처리 시설

1) 폐수처리장의 기존 운전현황 점검

⑴ 당초 운전 공정도 및 설계 기준 (부록 p.161 ~ 173 사진참조)

① 무기계 폐수처리 공정

- 무기계 폐수 : 156㎥/day = 6.5㎥/hr

< 그림 6-10. 무기계 폐수 처리 공정 >

② 유기계 폐수처리 공정

- 유기계 폐수 : 74.2㎥/day = 3.09㎥/hr

< 그림 6-11. 유기계 폐수 처리 공정 >

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- 199 -

구분 무기계 유기계 비고

pH 7~7.2 4~7

대장균수 (개/mg) 5000

BOD(mg/l) 50 500

COD(mg/l) 100 150

SS(mg/l) 500 500

N-H(mg/l) 60

기타

중금속류(mg/l)

Pb: 30, Zn:60,

Fe:100, Mn: 20

표 6-1. 유입성상 (평균)

⑵ 현재 운전 공정도

① 무기계 폐수처리 공정

< 그림 6-12. 현재 운전 공정도 >

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- 200 -

⑶ 현황

① 유입수량(평균): 현재 폐수처리장의 처리용량을 감안하여 보충수의 배출량을

최대한 억제하여 소각시설을 운영하고 있으나, 실제 원활한 운영을 위해서

무기계 폐수는 5.5m3/hr(최소) ~ 10m3/hr(평균)~ 20m3/hr(최대)이어야 하므로

현재 아래같이 유입되는 수량을 무기계폐수 처리공정을 통하여 처리하고 있

음.(변경허가 받음)

- 현재무기계 폐수 : 132㎥/day = 5.5㎥/hr(현재 최소량으로 운전)

- 계획 무기계 폐수 : 240㎥/day = 10m3/hr(평균)

- 현재유기계 폐수 : 20㎥/day = 0.83㎥/hr

- 현재무기계 폐수(소각재 침출수) : 20㎥/2day = 10㎥/day

= 0.42㎥/h

- 계획총합 폐수량 : 240㎥/day + 20㎥/day + 10㎥/day = 270㎥/day

= 11.25㎥/hr

② 폐수성상

구분 무기계 유기계 비고

pH 9.22~9.55 7.49~7.85

대장균수 (개/mg) 5000

COD Mn(mg/ℓ) 26.73~29.36 6.7~7.43

COD Cr(mg/ℓ) 262.5~345.19 18.9~55.125

SS(mg/ℓ) 38.3~42.5 5.1~6.25

65.3

(무기계 폐수

10월28일 분석)

N-H(mg/ℓ)

기타

중금속류(mg/ℓ)

염도 4% 이상 관리자의 설명

온도 70℃이상 관리자의 설명

표 6-2. 폐수 성상

위의 사항을 참고하여 현 처리장의 PROCESS을 검토한 결과 각 단계의 처

리용량은 용량 부족으로 나타남 (무기계10㎥/hr /총폐수량 11.25㎥/hr)

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- 201 -

2) 현 처리장의 문제점

① 유입수량 과다

- 원활한 소각시설 운영을 위해서는 폐수처리장의 처리능력이 평균 270

㎥/day가 필요하며 이것은 당초의 설계된 처리용량에 비해 약1.67배

임. 현재의 처리장을 검토한 결과로는 처리용량이 부족한 상황이다.

따라서 현 처리장 각 공정을 재검토하여 전반적인 Process를 재구성

및 보완 확충이 필요하다.

- 현재 스크러버의 운전 중 Conductivity Meter상 100mS 이상시 보충수

밸브를 보충수를 보충하고 보충된 만큼의 스크러버 세정수를 폐수처리

장으로 유입시키고 있으나, 현재 여유가 거의 없는 상태의 위험 수위

상태로 운전 되고 있는 상태이다.

② 유기계 폐수의 경우 유기물 부하가 낮은 문제

- 당초의 설계보다 유입량 및 유기물의 농도가 낮아 미생물활성에 필요

한 Food량이 적어 폭기조에서 과도한 산화 및 미생물의 번식에 문제

를 발생하고 있어 현재의 처리방식인 무기계폐수처리장에서 합병처리

가 적합하다.

③ 분말 활성탄에 대한 문제

- 무기계 폐수의 경우 유입전단의 세정탱크에서 다이옥신 및 기타 유해

가스의 처리를 위해 투입하는 분말 활성탄이 일평균 40kg으로서 처리

과정에 어려움을 유발하고 있다.

- 사용량은 일평균 40kg이며 이를 SS(mg/L)로 환산하면 40,000,000mg/

162,000L/day = 246.9mg/L로써 이론적으로 높게 검출되어져야 하나,

유입수를 분석해보면 이론상과 상당한 차이를 보이고 있다.

- 이것은 스크러버 내 Media에 부착되었거나, 또는 다른 곳으로 유실

및 유량 조정조 내의 퇴적 등으로 유실된 것으로 판단되어 진다.

- 현재 활성탄의(하루 약 40kg ,10㎛)유입으로 SS성분이 증가되고 이

에 따른 약품량의 증가를 요하는데 현재의 약품펌프로는 약품 주입량

이 부족하여 처리효율이 매우 떨어지고 있으며. 또한 응집 반응성이

떨어져 FLOC이 작으며,활성탄의 비중이 약0.5로서 가벼우므로 침전조

에서 침전되지 않고 부유되어 방류되고 있다.

- 위와 관련하여 활성탄에 흡착된 중금속 중 수은성분은 방류수의 수질

검사시 배출허용기준을 일시적으로 만족하지 못하는 경우가 발생하는

데 이의 원인이 활성탄이 침전되지 않고 방류되어 활성탄내의 흡착된

수은 성분이 검출되고 있는 것으로 파악 되고 있다.

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- 또한 후단 SAND FILTER의 공극에 막힘 현상을 일으키며, 또한 케미

칼 타워(킬레이트 수지탑)내의 수지표면에 코팅현상을 일으켜 중금속

과 의 반응(치환 및 흡착) 등을 방해하므로 중금속 처리의 어려움이

발생되고 있다.

④ 유입성분 중 염농도

- 유입수내의 염분농도가 약 4%정도로 유입되는데 설비의 부식은 물론

처리과정의 반응방해 및 응집효율을 떨어뜨리고 있다.

⑤ 유입수의 온도

- 유입수의 온도가 70℃이상으로 유입되는데 이로 인한 펌프의 실링문제

가 발생되며 염분농도에 의한 부식과 함께 기계설비의 내구성에 치명

적 결함을 발생시킨다.(무기집수조 폐수양수펌프의 경우 평균 5개월을

넘기지 못하고 있음)

⑥ 펌프 및 기타 기계설비의 노후로 처리에 어려움이 있다.

⑦ 탈수기의 여과포는 활성탄으로 인한 막힘현상으로 탈수효율이 낮다.

3) 개선대책

① 현 처리장의 각 공정을 재검토하여 전반적으로 Remodelling 및

Process를 재구성하는 개선이 필요하다.

② 유기계 폐수는 유입량이 적고 유입BOD 농도도 낮으므로 현 처리용량으

로는 미생물을 활성시키는데 어려움이 발생하고 있으므로 무기계 폐수

와 합병처리가 적합할 것으로 판단된다.

③ 활성탄의 사용으로 폐수처리 전반에 어려움을 유발하고 있음으로 폐수

처리장 유입초기단계에서 활성탄을 제거하는 것이 필요하다.

이를 위해 원수의 성분 분석을 토대로, 특히 활성탄의 입자 분석이 정

확히 하여야 이를 제거하는 방법이 강구될 수 있을 것으로 보인다. 현

재 활성탄 입자크기는 10㎛이상으로 분석되고 있으며, Micro Bag

Filter(5㎛이상)를 사용, 활성탄을 포집한다면 80%이상 제거가 가능하

며 또한 관리에도 용이할 것으로 사료된다.

④ Filter의 교체주기와 성능평가에 따라 Membrane Filter 등을 사용할

수 있다.

⑤ 유입수의 염분 성분으로 응집효과가 떨어지고 있고, 이의 해결을 위해

기존 사용되는 약품의 재검토가 필요하다.(여러 약품을 사용하여 Jar

Test을 실시하여 현 처리장에 맞는 약품 선정)

⑥ 염분농도 및 온도에 의한 기계장비의 부식은 내산펌프 및 논실링 펌프

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등 적합한 기계장비를 선정하여 설치하고 노후된 설비 및 장비 교체

⑦ 활성탄 제거시설 보완 후 Sand 및 킬레이트 수지 교체

⑧ 활성탄 제거시설 보완 후 탈수기 여과포 교체

4) 세정 폐수에 함유된 슬러리 처리방안

활성탄의 성상은 360MESH이나 최소 10㎛입자로 유입되고 있으며, 그

양은 하루 평균 40㎏/day이다. 이의 제거를 위해 처리장 유입 초기단

계에 Micro Filter(5㎛)를 사용하면 80%이상 처리되며, Micro Filter

의 Bag갯수는 4개이고, 교체 시기는 주 2회 정도이다.

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7. 시설개선 방안 검토

7-1. 백필터 설치 방안

1) 개요

노원자원회수시설 공동이용 협의과정에서 백필터를 설치 검토하기로 하

였고 표 7-1과 같이 대기오염배출 농도와 관련하여 공동이용 운영 목표 기

준에 대하여 협의되었다. 백필터 설치의 필요성과 설치시 대기오염 처리 능

력이 공동이용 개선 목표 기준에 부합되는지를 검토하고 백필터 설치에 따

른 제반 사항을 검토하여 가장 효율적인 백필터 설치로 운영의 효율성을 향

상시키고자 한다.

오염물질법정기준

(현재)

법정기준

(2010년~)

공동이용

개선목표

다이옥신(ng-TEQ/Nm3) 0.1 0.1 0.01

황산화물(ppm, 12% O2) 30 30 10

염화수소(ppm, 12% O2) 30 20 10

질소산화물(ppm, 12% O2) 80 70 50

먼지(mg/Sm3, 12% O2) 30 20 10

표 7-1. 연소가스처리설비 관련 주민합의 내용

2) 연소가스 처리설비

⑴ 설비 구성

기존 연소가스처리설비는 그림 7-1과 같이 전기집진기, 습식세정탑 및

SCR 촉매탑 등으로 구성되어 있다.

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전기

집진기

습식

세정탑

증기식

가스히

가스-가

스열교환

LNG가

재가열

SCR

촉매탑

유인

송풍기굴뚝

폐열

보일러

활성탄 활성탄

그림 7-1. 기존 연소가스처리설비 공정도

⑵ 연소가스처리설비 설계기준 및 배출현황

노원자원회수시설의 주요 대기오염 배출 설계기준 및 배출현황은 표 7-2

와 같이 2005년, 2006년 평균 배출농도와 진단기간의 배출농도는 큰 차이가

없었다.

오염물질 설계 기준배출 현황

‘05년 ‘06년 ‘07.08

황산화물 20 0.2 0.7 0.1

염화수소 25 0.6 0.7 1.1

질소산화물 70 27.7 26.4 31.5

먼지 20 2.4 1.8 2.3

다이옥신 0.1 0.00~0.01 0.00~0.01 0.01~0.03

표 7-2. 연소가스처리설비 설계기준 및 배출 현황

* 자료출처 : 노원자원회수시설 설계도서 및 운영자료

진단기간 주요 오염물질 배출 농도는 그림 7-2, 7-3, 7-4와 같이 염화수

소와 먼지는 설계기준은 물론 공동이용 개선목표 기준 보다 훨씬 낮게 배출

되고 있어 매우 안정적으로 운전되고 있는 것으로 나타났으며, 질소산화물

은 공동이용 개선목표 기준의 약 70% 이하로 배출되어 안정적으로 배출되고

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있으나 소각부하율이 증가할수록 조금씩 증가 추세를 보이고 있어 SCR 촉매

탑의 촉매 활성도를 검토하여 적정 시기에 교체가 필요할 것으로 예상된다.

기존 연소가스처리설비는 진단기간의 운전 결과를 보아 다이옥신을 제외

한 염화수소, 황산화물, 질소산화물 및 먼지 등에 대한 공동이용 개선목표

기준을 준수하는데 충분한 처리 능력을 갖추고 있다고 예상된다.

HCl 배출 농도 (1호기)

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

배출

농도

(ppm

)

HCl 배출 농도 (2호기)

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율배

출 농

도(p

pm

)

공공이용 목표기준 공공이용 목표기준

그림 7-2. 1,2호기 HCl 배출 농도(부하별)

NOx 배출 농도 (1호기)

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

배출

농도

(ppm

)

NOx 배출 농도 (2호기)

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

배출

농도

(ppm

)

공공이용 목표기준 공공이용 목표기준

그림 7-3. 1,2호기 NOx 배출 농도(부하별)

분진 배출 농도(1호기)

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

배출

농도

(mg/S

m3)

분진 배출 농도 (2호기)

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

50% 60% 70% 80% 90% 100%

소각부하율

배출

농도

(m

g/S

m3)

공공이용 목표기준 공공이용 목표기준

그림 7-4. 1,2호기 먼지 배출 농도(부하별)

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3) 백필터 설치의 필요성

기존 연소가스처리설비의 다이옥신 저감 능력은 2003년까지는 과거 주민

협의기준(0.1ng-TEQ/Nm3, 법정기준 : 0.5 ng-TEQ/Nm3)을 초과한 경우가 몇

차례 있었으나 2004년 이후 안정적으로 배출되고 있어 현행 법정기준

(0.1ng-TEQ/Nm3) 준수에 충분한 성능을 발휘하고 있는 것으로 판단된다.

공동이용 이후 다이옥신 측정 결과 표 7-3과 같이 공동이용 이후에도

법정기준 보다 낮게(0.01~0.03 ng-TEQ/Nm3) 배출되었으나 공동이용 개선목표

기준(0.01ng-TEQ/Nm3) 보다는 대부분 높게 배출되었다.

따라서 다이옥신 배출 목표 기준을 만족하기 위해 백필터를 설치하고 백

필터 입구에 활성탄을 주입하여 기존의 연소가스처리설비에서 처리되지 못

한 다이옥신을 추가로 처리할 수 있도록 시설을 개선하는 것이 필요한 것으

로 판단되며, 다이옥신을 비롯한 대기오염물질을 더욱 안정적으로 처리함으

로써 시설 운영의 안정성 향상은 물론 효율적이고 친환경적인 시설 운영에

많은 도움이 될 것이라 예상된다.

측정일 호기

소각

부하율

(%)

측정 결과

(ng I-TEQ/Sm3)

법정기준

준수여부비 고

2007.8.17 1 70% 0.007 ○

기술

진단용

검사

2007.11.6 1 70% 0.02 ○

2007.11.13 2 70% 0.03 ○

2007.11.17 2 75% 0.03 ○

2007.11.20 2 80% 0.07 ○

2007.7.24 1 50% 0.01 ○법정검사

(포항공대)2007.9.20 2 50% 0.02 ○

표 7-3. 공동이용 이후 다이옥신 측정 결과

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4) 백필터 설치 예상 효과

⑴ 다이옥신 배출 저감

기존 연소가스처리설비에 백필터를 추가로 설치할 경우 연소가스처리설

비의 다이옥신 저감효율이 향상되어 배출기준 이하로 운영이 가능할 것으로

예상된다.

설비별 다이옥신 최저 저감효율과 백필터의 일반적인 다이옥신 저감효율

을 적용하여 배출기준을 준수하기 위한 소각로 다이옥신 발생량이 7.5

ng-TEQ/Nm3 이하이면 가능하고, 평균 저감효율을 적용할 경우 24

ng-TEQ/Nm3 이하이면 가능하여 일반적으로 보일러 출구 다이옥신 발생량

2~5 ng-TEQ/Nm3에 비하여 충분한 여유가 있을 것으로 예상된다.

기존 연소가스처리시설의 다이옥신 저감효율은 2004년 다이옥신 거동조

사 결과를 적용하였고 백필터는 국내 자원회수시설에 일반적으로 적용되는

다이옥신 저감효율을 적용하였으며 각 설비의 저감효율은 다음과 같다.

▶ 전기집진기 : 60 ~ 70%

▶ 습식세정탑 : 45 ~ 90%

▶ 백필터 : 95 ~ 98%

▶ SCR 촉매탑 : 88 ~ 93%

⑵ 기타 효과

▶ 활성탄 주입에 따라 중금속 배출량 저감

▶ 촉매탑으로 유입되는 분진 농도가 감소되어 촉매탑의 질소산화물

제거 및 다이옥신 제거 효율이 향상될 것으로 예상

▶ 굴뚝으로 배출되는 분진 저감

5) 백필터 설치 방안

⑴ 백필터 주요 사양

① 백필터 형식(탈진방식)

백필터의 대표적인 탈진방식은 표 7-4에 비교하였으며, 마포자원회수시

설을 비롯한 국내․외 대부분의 자원회수시설에 적용된 충격기류방식(Pulse

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Jet)이 분진제거 효율에 차이가 없고 기존 연소가스처리설비에 배치하기 위

한 설치 공간의 제한성을 고려하여 타당한 방식이라 판단된다.

구 분역기류 방식

(Reverse Air Type)

충격기류 방식

(Pulse Jet Type)

탈진방식역기류에 의한

여과포 내면 여과방식

충격기류에 의한

여과포 외면 여과방식

여과속도

(A.C.R)

설계기준

Gross : 0.37m/min

Net : 0.49 m/min

통상 : net 0.5m/nin 설계

Gross : 0.6m/min

Net : 0.8 m/min

통상 : net 0.8m/nin 설계

분진제거효율 출구 농도 10mg/Nm3이하 출구 농도 10mg/Nm3이하

초기

투자비170~180% 100%

여과포

수명기준 3년 기준 2년

장점

잔고장이 적다

여과포 수명이 길다

대용량설계에 적합

초기 시설투자비 저렴

설치 공간이 적다

적용 범위가 넓다

단점

초기 투자비 과다

설치 공간이 크다

시스템 복잡

여과포 수명이 짧다.

압축공기 필요

여과포 교체시 분진 누출

표 7-4. 백필터 탈진방식 비교

② 여과포 재질

백필터에 적용되는 여과포의 재질은 다양하지만 증기식가스히터 출구 온

도(140~160℃) 영역에서 안전하게 사용 가능한 재질은 표 7-5와 같다.

연소가스 중의 산성가스는 습식세정탑에서 대부분 처리되었지만 잔류 산

성가스 및 세정탑에 주입된 알칼리성 약품이 후단 설비로 유출될 가능성을

고려하여 여과포 재질은 테프론이 내산성, 내알칼리성이 가장 우수할 뿐만

아니라 다른 재질에 비하여 고가이지만 내구성이 우수하여 보다 긴 수명을

확보할 수 있어 가장 적합하다고 판단된다.

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여과포노멕스

(Nomex)

테프론

(Teflon)

유리섬유

(Glass Fiber)

최대허용온도 204 232 260

내산성 보통 우수 우수

내알칼리성 양호 우수 나쁨

표 7-5. 여과포 재질

⑵ 백필터 용량 및 운전 온도

① 백필터 용량

백필터 용량은 다음과 같이 기존 연소가스처리설비의 용량과 같이 정격

부하시의 가스량에 10% 여유를 주어 선정하는 것이 바람직하다고 판단된다.

아래 백필터 용량은 최소용량이며 백필터 추가 설치에 따른 통풍설비 개선

방안에 따라 최적의 여과속도를 확보하여야 할 것이다.

▶ 증기식가스가열기 출구 가스량·····: 87,160 Nm3/h (정격부하기준)

▶ 여유율 : 10%

▶ 백필터 용량 : 95,877 Nm3/h(입구 기준)

② 백필터 운전 온도

습식세정탑 후단은 가스 온도가 낮을 경우 부식 발생의 우려가 많고,

SCR 촉매탑이 220~320℃ 범위에서 운전되고 설비 부식, LNG가스재열기의

LNG 소비량 및 굴뚝 백연현상 저감 등을 고려하여 증기식가스가열기 출구

가스 온도를 기존 140℃ 보다 높은 150℃ 이상으로 변경하는 것이 바람직하

다고 판단된다.

또한, 기존 연소가스처리설비의 증기식가스가열기 출구 온도 140℃에서

후단 가스 덕트의 부식이 다른 곳에 비해 많이 발생한 것으로 보아 부식성

이 그만큼 많은 부분이므로 가스온도를 높이면 저온 부식에 의한 설비 손상

을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

증기식가스가열기를 160℃ 까지 승온이 가능하도록 개선할 경우 표 7-6

과 같이 SCR 촉매탑 운전 온도 범위에서 백필터 운전온도를 항상 150℃ 이

상 유지할 수 있을 것으로 예상되나 (4)항의 통풍설비 개선과 함께 검토하

여 가장 효율적인 방안을 선정하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

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SCR 촉매탑

운전온도

운전온도

240℃

운전온도

310℃비 고

습식세정탑 출구 67 67

증기식 가스히터 출구 160 150 (기존 140℃)

백필터 운전 온도 160 150

가스-가스 열교환기 200 255

LNG가스 재열기 240 310

SCR 촉매탑 240 310 (기존 320℃)

가스-가스 열교환기 200 200

굴뚝 200 200

표 7-6. SCR 촉매탑과 백필터 운전온도

⑶ 백필터 설치 위치

백필터는 표 7-7과 같이 전기집진기 후단, 증기식가스히터 후단 또는

SCR 촉매탑 후단에 설치 가능하나 연소가스처리설비의 성능, 전후 설비와의

연계성 및 설치 공간 등을 고려할 때 증기식가스히터 후단에 설치하는 것이

가장 바람직하다고 판단된다.

전기집진기 후단에 설치할 경우 습식세정탑 충진재의 다이옥신 기억효과

(Memory effect)로 인하여 출구 다이옥신 배출량이 증가되는 현상이 발생할

경우에는 배출기준을 초과할 가능성이 바람직하지 않은 방안이라 판단된다.

SCR 촉매탑 후단에 설치할 경우 연소가스 온도가

위 치전기집진기

후단

증기식 가스히터

후단

SCR촉매탑

후단

가스온도 200~250℃ 140℃ 180~200℃

설비구성 냉각탑 + 백필터 백필터 냉각탑 + 백필터

설치공간전기집진기실

(3층 콘크리트슬라브)

연소가스처리

설비실 1층굴뚝 주변 공터

장 점

• 시스템 단순

• 분진배출감소로

촉매탑 성능유지

단 점• 콘크리트 슬라브 구

조보강필요

• SGH 고장시 수분에

의한 여과지 손상

대책 필요

• 백연발생 빈도 증가

• 설치 공간 협소

(추가 부지 필요)

표 7-7. 백필터 설치 위치 비교표

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노원자원회수시설과 같이 습식세정설비를 갖춘 연소가스처리설비에 백필

터를 습식세정탑 후단에 설치하는 사례는 표 7-8에 나타난 바와 같이 국내․외에 다수 있다.

구 분 개선 전 개선 후

부천 삼정동

소각시설

전기집진기 + 습식세정탑 +

SCR 촉매탑

전기집진기 + 습식세정탑 +

백필터 + SCR 촉매탑

해운대

소각시설

전기집진기 + 습식세정탑 +

SCR 촉매탑

전기집진기 + 습식세정탑 +

백필터 + SCR 촉매탑

Orebro 소각장

(벨기에)전기집진기 + 습식세정탑

전기집진기 + 습식세정탑 +

백필터 + SCR 촉매탑

Spittelau 소각장

(오스트리아)-

전기집진기 + 습식세정탑 +

활성탄 충진탑 + SCR 촉매탑

표 7-8. 연소가스처리설비 구성

⑷ 통풍설비 개선 검토

백필터 설치에 따른 연소가스의 압력 손실 증가에 대해 가압송풍기를 설

치하는 방안과 기존 유인송풍기의 설계여유를 활용(촉매탑 운전온도 변경

포함)하는 방안에 대하여 검토하였다.

① 유인송풍기 설계 여유 활용 방안

노원자원회수시설 유인송풍기의 설계여유가 다음과 같이 충분하여 일반

적인 설계여유를 적용할 경우 백필터 설치에 따른 통풍력 증가에 대해 설계

기준 가스 처리량의 약 93% 정도 처리가 가능할 것으로 예상된다.

▶ 설계기준 여유율 : 풍량 28%, 풍압 62%

▶ 일반적인 설계 여유 적용 : 풍량 15%, 풍압 32%

② SCR 촉매탑 운전온도 변경 방안

SCR 촉매탑 운전온도는 표7-5의 “320℃ 운전방안”으로 설계되어 있으

나 “240℃ 운전 방안”과 같이 촉매탑 운전온도를 변경할 경우 연소가스의

체적유량이 감소되어 SCR 촉매탑에서 압력손실이 감소되는 효과를 이용하여

통풍력을 개선하는 방안이다.

SCR촉매탑은 300~350℃에서 질소산화물 제거효율이 가장 양호하므로 운

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전온도를 낮추는 방안은 효율 감소가 예상되나 다이옥신 저감 효율에 미치

는 영향은 거의 없는 것으로 알려져 있다. 또한, 진단기간에 약 220℃로 운

전된 상태에서 질소산화물 배출치가 양호하여 촉매탑 운전온도를 240℃로

변경하여도 질소산화물 처리능력에 무리가 없을 것으로 예상된다.

③ 가압송풍기 설치방안

백필터 설치에 따라 추가로 필요한 통풍력을 처리하기 위해서는 위의 ①

항과 ②항을 동시 적용할 경우에는 가압송풍기를 설치하지 않아도 될 것으

로 생각되었으며, 가압송풍기를 설치하는 방안과 비교표는 표7-9과 같다.

가압송풍기를 설치하지 않는 방안을 적용할 경우 가스-가스열교환기의

신규 제작설치가 불가피한데 기존 가스-가스열교환기가 노후 되었고 부식이

심하여 교체가 필요한 상태이며 운영비 절감 효과도 충분하여 시기적으로

적정한 방안이라 판단된다.

구 분 가압송풍기 미설치 가압송풍기 설치

공정 구성 SGH → BF → GGHSGH → BF → 가압송풍기

→ GGH

백필터 설치에 따른

통풍손실 보전 방법

기존유인송풍기의 설계

여유 활용,

SCR 운전온도 변경

가압송풍기 신규 설치

(증가분 보전 + 설계 여유

활용)

최대

통풍량

SCR 운전

온도 320℃약 7% 부족 예상 충분

SCR 운전

온도 240℃

충분

(약 99,200 Nm3/h)충분

필요 통풍량 95,877 Nm3/h @ LHV1800x 440톤/일

필요 통풍력 317 mmAq 437 mmAq

예상 운영비 4~5억원/년 절감 기준

표 7-9. 통풍설비 개선 방안별 비교표

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6) 활성탄 주입 방안

현재 폐열보일러 후단 및 습식세정탑에 활성탄을 주입하고 있는데, 백필

터가 설치되면 백필터에 활성탄을 주입하는 것이 가장 효율적인 방안이므로

연소가스처리설비의 전반적인 활성탄 주입 방안에 대해 검토하였다.

백필터에 주입한 활성탄을 회수하여 폐열보일러 후단 또는 습식세정탑에

주입하여 2차적으로 다이옥신 및 중금속을 흡착 처리하는 것이 가장 효과적

인 방안이 판단되며, 다이옥신 및 중금속이 백필터 이전 설비에서 대부분

처리된 상태이므로 백필터에서의 흡착효율을 높이기 위해서는 회수한 활성

탄의 일부를 백필터로 재 주입하는 방안도 타당한 방안이라 판단된다. 또한

기존의 폐열보일러 후단 및 습식세정탑에 주입하기 위한 활성탄 저장 및 공

급설비는 백필터를 설치하고 시운전을 실시하여 다이옥신 등 오염물질 처리

성능이 입증된 이후 철거하는 것이 바람직하다고 판단된다.

구 분 폐열보일러 후단 습식세정탑 백필터 전단

주입위치폐열보일러 출구 가스

덕트습식세정탑 본체

백필터 입구 가스

덕트

주입방법 분말 활성탄 주입 액상으로 주입 분말 활성탄 주입

특 성

전기집진기에서 먼지

와 함께 포집되어 다

이옥신 및 중금속 흡

착효율이 낮음

활성탄이 세정수에 혼

합된 상태로 수분에

의한 활성탄 기공 차

단현상으로 흡착효과

저감 예상

낮은 온도에서 활성탄

이 여과지 표면에 부

착된 상태에서 다이옥

신 및 중금속을 흡착

하므로 효과가 가장

양호함

기 타 비산재 발생량 증가폐수처리설비 부하

증가

가장 일반적으로 많이

적용된 방안

표 7-10. 활성탄 주입 위치별 특성

7) 백필터 설치에 따른 기타 설비 개선

① 증기식 가스 가열기 및 가스-가스 열교환기 개선

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습식세정탑 출구 가스(68℃)는 기존의 증기식 가스가열기에서 140℃까지

가열된 후 가스-가스열교환기로 유입되도록 설계되어 있다.

증기식 가스가열기 후단 가스 온도가 낮을수록 출구 가스 덕트와 가스-

가스열교환기의 부식이 빨리 진행되고 LNG가스 재열기에서의 LNG 소비량이

증가되어 시설 운영비가 증가되며 최종 굴뚝 가스 온도가 낮아져 백연현상

발생 빈도가 증가되는 영향이 있으므로 가급적 높은 온도를 유지하는 것이

바람직하다.

따라서 백필터 설치시 입구 가스의 안전한 온도 유지와 후단 설비의 부

식 발생 최소화, 백연발생 감소 및 LNG 소비량 감소 등에 따른 운영비 절감

효과 등이 유리하도록 증기식 가스가열기 출구 가스 온도를 기존 140℃ 보

다 높은 150~160℃로 변경하는 것이 바람직하다고 판단된다.

또한, 진단기간 증기식 가스가열기 출구 온도가 1호기는 7월에 약 130℃

에서 12월에는 120~125 ℃로 운전되었고, 2호기는 7월 약 150℃에서 12월

약 125℃로 운전되어 설계기준 온도(140℃) 보다 낮게 운전된 상태로 보아

기존 증기식가스가열기의 성능이 많이 미흡한 것으로 판단되었으며, 가스-

가스 열교환기도 부식 등으로 교체 시기가 되었으므로 백필터 설치시 함께

신규로 교체 설치하는 것이 타당하다고 판단된다.

아울러, 증기식 가스가열기 후단 부위는 수분에 의한 부식이 많은 지역

이므로 증기식 가스가열기에서 백필터를 통과하여 가스-가스열교환기 입구

까지의 연소가스와 접촉되는 부위는 세라믹 코팅 등 특수 방식처리를 하는

것이 연소가스처리설비의 성능 유지 및 시설의 장기적인 안정성 확보에 유

리할 것이라 생각된다.

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구 분 기존 설비 개선 방안 비 고

증기식

가스

가열기

형식 Tubular type 좌동

가스 온도입구 : 68 ℃

출구 : 140 ℃

입구 : 68 ℃

출구 : 160 ℃

가스 유량

@MCR load95,877 Nm3/h 좌동 설계기준

증기소모량

@MCR load4.8 t/h 6.2 t/h

15kg/cm2G 중압

증기

가스-가스

열교환기

형식 판형(plate type) 좌동

가스 온도

(Hot side)

입구 : 140 ℃

출구 : 265 ℃

입구 : 160 ℃

출구 : 200 ℃가스 온도

(Cold side)

입구 : 320 ℃

출구 : 200 ℃

입구 : 240 ℃

출구 : 200 ℃입구가스 유량

@ MCR Load95,877 Nm3/h

95,877 + ⍺ Nm3/h

⍺는 백필터

주입공기량 LNG 가스재열기

LNG 소비량190 Nm3/h.기 138 Nm3/h.기

압력 손실

(덕트, 백필터 제외)437 mmAq 317 mmAq

SGH+GGH

+SCR 촉매탑

표 7-11. 증기식 가스가열기 및 가스-가스열교환기 개선 방안

② SNCR 설비 설치 검토

소각시설에서 질소산화물을 처리하기 위한 장치로 선택적 촉매 환원법

(SCR, Selective Catalystic Reduction)과 선택적 비촉매 환원법(SNCR,

Selective Non-Catalysitc Reduction)이 주로 사용되고 있다. 국내 자원회

수시설의 경우 노원자원회수시설과 같이 SCR촉매탑을 단독으로 설치하는 경

우(양천, 수원, 고양 등 다수)와 SNCR설비를 단독으로 설치된 경우(광명,

평촌, 창원 등 다수)가 대부분이며 SCR촉매탑과 SNCR설비를 동시에 설치한

시설(강남, 마포, 대전 등)도 다수 있다(표 1-2 참조)

소각시설에 주로 적용되는 질소산화물 제거 장치에 대한 비교는 표 7-12

에 나타냈다.

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구 분 SCR 촉매탑 SNCR 설비

저감

한계

20 ~ 40 ppm

(최적 조건에서 처리 효율 약

90%)

30 ppm (최대 평균치)

(처리효율 50 ~70%)

처리 원리

암모니아를 배기가스에 주입시킨

후 촉매와 접촉시켜 NOx를 N2와

H2O로 분해한다. 촉매를 재생하

는 방식으로는 열풍을 사용하는

방법이 실용화 되고있다

연소가스에 암모니아 또는 요소

액을 주입하여 NOx를 N2와 H2O

로 분해한다. 최적 반응 온도 범

위를 넓히고 미반응 암모니아를

감소시키기 위해 과산화수소를

첨가한다.

설치 위치 백필터 또는 습식세정탑 후단연소실

(소각로 2차 연소실)

주요 설비

• SCR 촉매탑

• 가스-가스 히터

• Gas 버너

• 암모니아 주입설비

• 암모니아 주입노즐

• 암모니아 또는 요소수 주입설비

장 점• 탈질 효과가 높다

• 미반응 암모니아가 매우 적다

• 초기 투자비 저렴

• 배가스 성상에 관계없이

적용가능

• 장치가 간단하여 유지 보수 용이

단 점

• 유지관리비가 많음(촉매 교체)

• 먼지, 황산화물에 의하 탈질효율

저하

• 최적 반응 온도가 한정되어

에너지 소비가 많음

• 설치 공간이 넓다.

• 몰비가 높으면 미반응

암모니아에 의한 백연현상

발생(1.2~ 1.5 이상)

• 최적 반응온도 범위가 비교적

좁다(800~930℃)

• 연소가스 온도 확실한 제어 필요

표 7-12. SCR과 SNCR 질소산화물 제거장치 비교

진단기간에 1, 2호기 공히 질소산화물 배출농도가 배출기준 이하로 안정

적으로 배출되었고 탈질효율과 밀접한 관계가 있는 SCR 촉매탑 운전 온도를

설계기준(320℃) 보다 낮은 약 220 ℃ 범위에서 운전한 결과이므로 기존

SCR 촉매탑의 질소산화물 처리 능력은 양호한 것으로 판단된다.

1호기 경우 질소산화물은 약 150 ppm 발생되어 약 34 ppm으로 배출되어

저감효율이 약 77% 정도였으며(그림 7-5), 촉매 활성도를 예측할 수 있는

폐기물 톤당 약품 소비량은 11월 초순 까지는 거의 일정하였으나 이후 약 2

배로 증가하였다(그림 7-6).

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질소산화물 발생 및 배출 농도 (1호기)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1807/6

7/1

5

7/2

4

8/2

8/1

1

9/1

1

9/2

0

10/2

10/1

1

10/2

0

10/2

9

11/7

11/1

6

11/2

5

12/5

12/1

4

12/2

3

가동일

NO

x 농

도(p

pm

)

NOx 발생 농도 NOx 배출 농도

그림 7-5. 1호기 질소산화물 발생농도 및 배출농도

암모니아 단위 소비량(1호기)

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

7/6

7/16

7/26 8/5

8/15

9/16

9/26

10/9

10/1

9

10/2

9

11/8

11/1

8

11/2

812

/9

12/1

9

12/2

9

가동일

암모

니아

단위

소비

(L/톤

)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

소각

부하

율(%

)

암모니아 소비량(L/톤) 소각부하율(%)

그림 7-6. 1호기 소각부하와 암모니아 단위 소비량

노원자원회수시설은 촉매탑 운전 온도가 320℃로 비교적 높게 선정되어

있어 통상 220~240℃로 운전하고 정기적으로 설계기준 운전 온도에서 약 12

시간 이상 유지할 경우 촉매 활성도가 향상되는 재생 효과가 있을 것으로

예상되므로 질소산화물 법정 배출 기준 준수를 위해 SNCR 설비를 추가로 설

치할 필요는 없다고 판단된다.

하지만, 소각부하율이 증가되면서 질소산화물 발생 농도가 증가하고, 폐

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기물 발열량 증가에 따른 소각량 증대 방안으로 과잉공기율 조정 방안 적용

시 질소산화물 발생 농도는 더욱 증가할 것이므로 대기 환경 보존을 위해

질소산화물 배출 농도를 더욱 낮추고자 할 경우에는 SNCR 설비를 추가로 설

치하는 것이 바람직할 것으로 예상된다.

또한, 백필터 설치에 따른 통풍설비 개선 방안에서 검토한 바와 같이(표

7-9 참조) 백필터 설치에 따라 연소가스처리설비의 통풍력이 증가되는 부분

을 질소산화물 제거설비인 SCR 촉매탑에서의 압력 손실을 줄이는 방안으로

촉매탑 운전 온도를 낮추는 방안을 고려하여 검토하였으나 SNCR 설비는 압

력손실에 미치는 영향이 거의 없으므로 SNCR 설비를 추가로 설치하고 기존

SCR 촉매탑의 효율이 저하된 촉매(4개 층) 대신에 효율이 높은 신규 촉매

(또는 재생 촉매)로 교체(2~3개 층)할 경우에도 통풍력 개선효과 많이 향상

될 것으로 예상된다.

질소산화물을 제거율을 높이기 위해 지나치게 많은 약품을 사용할 경우

에는 미반응 암모니아 배출가 증가되어 백연 현상 발생 가능성은 물론 또

다른 환경 오염의 원인이 될 수 있으므로 SCR 촉매 활성도, 촉매탑 운전 온

도 및 SNCR설비의 적절한 몰비 유지(SNCR을 설치할 경우) 등에 대한 최적

운영 방안을 수립하여야 할 것이다.

③ 기타 시설 개선

백필터 신규 설치에 따라 시설 개선 또는 보수가 필요한 부분은 다음과

같으며, 설계 단계에서 기존설비의 사양과 백필터의 설치에 따라 추가로 필

요한 사양을 상세히 검토하여 백필터 설치 후 시설이 안정적으로 운영될 수

있도록 하여야 할 것이다.

- 전기설비 및 DCS 자동제어설비

- 유틸리티 연계(계장용 및 플랜트용 압축공기, 증기, 응축수 등)

- 기존 설비와 간섭되는 설비의 이설

습식세정탑 출구에 건조기를 설치하여 연소가스중의 습증기를 낮추는 방

안에 대해서는 백연 방지 효과에 비하여 설치비 및 운영비 등을 고려할 때

타당성이 미흡하다고 예상되어 제외하였다.

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8) 연소가스처리설비 개선 방안 비교 검토

대기오염물질 배출 농도를 공동이용 개선목표 기준 이하로 준수하기 위

해서는 연소가스처리설비의 개선이 불가피하다고 판단되었으며 백필터를 설

치하는 방안 외에 연소가스처리설비를 전면적으로 개선하는 방안에 대해 개

략적으로 비교 검토하였으며 표 7-13에 나타냈다.

백필터 설치 방안이 오염물질 처리 능력에 별다른 차이점이 없고 기존시

설을 최대한 활용할 수 있으며 시설 개선에 필요한 기간 및 예산 등을 고려

할 때 타당한 방안이라고 판단되었다. (전면 개선 방안에 대한 상세 자료는

부록에 첨부하였음)

구 분 백필터 추가 설치 방안 전면 개선 방안

설비 구성

전기집진기 + 습식세정탑 +

증기식가스가열기 + 백필터 +

SCR Sytem

반건식반응탑 + 2중 백필터 +

SCR System

장점

• 기존 시설 최대한 활용

• 비산재 발생량이 적음 (소각량의

약 1.5%)

• 에너지 소비 적음

(증기식가스가열기 불필요)

• 굴뚝 백연 빈도 약간 감소

단점• 세정폐수 발생으로 잔류성 유기

오염물질 관리 방안 필요(예상)

• 비산재 증가(소각량의 약 3.5%)

• 공장동 분진 증가(소석회)

설비 운영비약 24 억원/년

(동력/유지보수비 제외)

약 26 억원/년

(동력/유지보수비 제외)

표 7-13. 연소가스처리설비 개선 방안별 비교표

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7-2. 보일러 출구 가스온도 저감 장치

1) 개요

보일러 출구 가스온도는 다이옥신 재합성과 후단 연소가스처리설비의 부

하 및 폐열회수율 등에 미치는 영향이 많은데 일반적으로 출구 가스 온도가

낮을수록 좋은 측면이 많다.

보일러 출구 가스온도 저감설비 설치와 관련하여 가장 효과적이고 타당

한 방안을 적용하여 시설의 안정적인 운영으로 운영 효율성을 증대할 수 있

는 방안을 제시하고자 출구가스 온도를 낮추는 방안과 노원자원회수시설에

적용이 가능한 방안 등에 대하여 검토하였다.

2) 설계기준 및 운전 현황

설계기준 보일러 출구 가스온도는 표 7-14와 같으며 진단기간의 1호기

및 2호기 운전 현황은 표 7-15와 같다.

1호기는 연소열부하 98%에서 240℃로 설계기준 오염조건시의 온도와 거

의 동일한 수준이었으며, 2호기는 7월에는 234℃로 비교적 높았으나 이후

209~212℃로 낮게 나타나 보일러 오염 정도가 1호기 보다 양호한 것으로 예

상된다.

부하율

(정격부하)소각로 운전조건

절탄기 출구 가스 온도

클린조건 오염조건

110% LHV 1800 kcal/kg x 440톤/일 210℃ 250℃

100% LHV 1800 kcal/kg x 400톤/일 205℃ 245℃

65% LHV 1200 kcal/kg x 440톤/일 195℃ 230℃

50% LHV 1800 kcal/kg x 200톤/일 170℃ 190℃

40% LHV 1000 kcal/kg x 200톤/일 160℃ 180℃

표 7-14. 설계기준 보일러 출구 가스 온도

* 자료출처 : 자원자원회수시설 운전 및 보수 지침서 p. 40

노원자원회수시설 변경실시설계보고서 기계설비 및 환경분야 p. 1-32

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- 222 -

구분가동일

(2007년)

평균

소각량

보일러

출구가스온도급수온도

발열량

(kcal/kg)

연소열

부하율

1호기

070719

~070724208.4 톤/일 227 ℃ 141 ℃ 2625 76.0 %

070801

~070812307.6 톤/일 240 ℃ 133 ℃ 2287 97.7 %

070813

~070818288.7 톤/일 237 ℃ 134 ℃ 2215 88.8 %

071124

~071129320.9 톤/일 240 ℃ 141 ℃ 2046 91.2 %

071213

~071220281.7 톤/일 231 ℃ 141 ℃ 2161 84.6 %

2호기

070719

~070724206.4 톤/일 234 ℃ 141 ℃ 2625 75.3 %

070801

~070812239.2 톤/일 209 ℃ 133 ℃ 2287 76.0 %

070813

~070818244.1 톤/일 212 ℃ 134 ℃ 2215 75.1 %

071102

~071107281.1 톤/일 201 ℃ 141 ℃ 2382 93.0 %

071120

~071127308.8 톤/일 208 ℃ 141 ℃ 2156 92.3 %

표 7-15. 소각로 운전 현황

3) 보일러 출구 가스온도의 영향

보일러 출구 가스온도가 자원회수시설에 미치는 영향을 검토한 결과 다

음과 같다.

⑴ 환경적 측면

① 다이옥신 재합성

보일러 출구 가스온도가 낮을수록 다이옥신 재합성 온도(250~450℃)에서

의 체류시간(보일러 ~ 전기집진기)이 감소하여 다이옥신 재합성이 줄어든

다.

② 분진 포집 능력

전기집진기 입구 가스 온도가 낮을수록 집진효율이 향상되어 후단설비로

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비산재 유입량이 감소하고 또한 다이옥신을 함유하고 있는 비산재 유입이

감소되어 다이옥신 유입량이 줄어든다.

③ 백연현상

습식세정탑 입구 가스온도가 낮을수록 단열팽창에 의한 가스 냉각과정에

서 출구 가스온도가 낮아져(절대습도가 낮아짐), 굴뚝으로 배출되는 가스의

수분함량이 감소되고 백연현상 발생빈도가 감소한다.

④ 연소가스처리설비 성능에 미치는 영향

연소가스 온도가 낮을수록 가스 체적 감소 및 습식세정탑 후단 설비의

연소가스량이 감소하여 보다 충분한 체류시간에 따른 처리 성능이 향상되어

산성가스 배출량 감소에 효과가 있을 것으로 예상된다. (냉각수 분사 방식

제외)

⑵ 자원회수 측면

① 폐열회수량

폐열보일러의 전열면적 증대 또는 열교환량을 증가시켜 출구 가스온도를

낮추는 방안을 채택할 경우 출구 가스온도가 낮을수록 폐열회수량은 증가한

다.

② 연소가스처리설비의 열소비량

폐열보일러의 폐열회수량이 증가하여 출구가스온도를 낮추는 방안을 채

택할 경우 연소가스처리설비 입구 가스 체적 감소 및 습식세정탑 출구 가스

량이 감소하여 증기식가스가열기의 증기 소비량이 감소하고 LNG가스히터에

서의 LNG 소비량이 감소한다.

③ 동력 소비량

보일러 출구 가스온도가 낮을수록 가스 체적 및 유량 감소로 인하여 연

소가스처리설비의 가스 계통의 압력손실이 감소하여 유인송풍기의 소비동력

절감 효과가 있다.

④ 용수 소비량

습식세정탑 입구 온도가 낮을수록 단열팽창에 의한 가스 냉각과정에서

세정탑 출구 가스 온도 및 절대습도가 감소하여 세정탑 보충수량이 감소한

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다.

⑤ 운영비 절감 및 자원회수 가치

노원자원회수시설의 보일러 출구 가스 온도를 폐열회수방식으로 낮출 경

우,

▶ 운영비 절감효과 : 45~55원/℃․톤▶ 자원회수가치 : 220~250원/℃․톤 예상되어

폐열회수 방식으로 보일러 출구 온도 저감장치를 설치하여 온도를 20℃

낮출 경우 연간 약 180백만원 운영비 절감효과와 약 900백만원/년(연간

200,000톤 처리 기준)의 자원회수가치 향상이 예상된다.

⑶ 폐기물 처리능력

① 폐열보일러 설비

설계 기준 발열량 이상의 폐기물 반입으로 정격용량 이하로 운영중인 시

설이 보일러급수설비 및 증기응축설비 용량의 한계로 인하여 제한 소각을

하는 경우 폐열회수량을 증가하여 보일러 출구 가스 온도를 저감하는 방안

을 채택할 경우에는 소각 처리량 감소의 요인이 될 수 있으나, 노원자원회

수시설의 경우 보일러 급수설비 및 증기 이용설비의 여유가 충분하여 설계

기준 최대연속운전부하에 상당하는 연소열 부하에서는 폐기물 처리 능력에

미치는 영향은 아주 미미할 것으로 예상된다.

② 연소가스처리설비

보일러 출구 가스 온도가 낮을수록 습식세정탑 후단 연소가스량 감소로

소각 처리량 증대에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.

⑷ 관련 법규

폐기물관리법 시행규칙에 최초 집진기 입구 가스온도가 200℃ 이하여야

한다고 규정되어 있으나 노원자원회수시설은 현 폐기물관리법 개정 이전인

‘97년 가동 개시된 시설로 보일러 출구 가스 온도와 관련된 규정 적용 대

상이 아니다.

4) 보일러 출구 가스온도 저감 방안별 검토

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⑴ 보일러 수관의 열전달 효율 개선 방안

① 개요

폐열보일러 수관의 가스 측 전열면, 즉 연소가스와 접촉되는 부분은 운

전시간이 경과 할수록 연소가스에 포함된 비산재가 쌓여 열전달을 방해하는

요인이 되어 보일러 출구가스 온도가 점진적으로 상승하게 된다.

폐열보일러의 과열기, 절탄기 등은 슈트블로어가 설치되어 쌓인 분진을

정기적(매일 3~5회)으로 제거하므로 거의 일정한 열전달 효율을 유지할 수

있으나 연소실에서 과열기까지의 empty pass의 수관벽은 분진을 제거하는

장치가 설치되지 않아 보일러 출구가스온도 상승 원인이 된다.

따라서 empty pass의 수관에 쌓인 분진을 운전 중에 제거할 수 있는 장

치를 설치하여 열전달효율을 향상시켜서 보일러 출구 가스 온도를 낮추는

방안이다.

② 방안

보일러 수관에 쌓이는 분진을 제거하는 장치는 표 7-16과 같이 크게 4가

지가 있다.

구 분 분진 제거 방법 적용사례

슈트블로어

(Soot blower)

고압의 증기 또는 압축공기를

노줄을 통해 고속으로 분사하

여 분진을 제거하는 장치

가장 흔히 사용됨

(과열기, 절탄기 등 BANK

지역에 적절)

추타식

분진제거장치

햄머로 보일러 수관을 두드려

진동에 의해 분진을 제거하는

장치

수평형 보일러 과열기 절탄기

에 주로 사용

음파식

분진제거장치

(Acoustic

Cleaner)

압축공기를 피리관 형태의 장

치에 주입하여 음파 에너지를

발생시켜 분진의 결합을 깨뜨

려 제거하는 장치

촉매탑, 공기예열기 등 비교적

가스 온도가 낮은 설비에 적용

사례 다수

수분사식

분진제거장치

분진이 쌓인 수관벽에 고압으

로 물을 분사하여 분진층을 제

거하는 장치

유럽에서 소각설비에 적용 사

례 다수

표 7-16. 보일러 수관 분진 제거 장치 비교표

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③ 적용 가능성

연소실 출구에서 과열기 입구까지의 empty pass 수관벽 분진을 제거하는

방안 중 슈트블로어(wall blower)는 처리 면적이 넓어 많은 수량의 슈트불

로어가 필요하여 비경제적이라 판단되고, 추타식 분진제거장치는 보일러 구

조에 미치는 영향을 고려할 때 적용이 곤란하여 검토 대상에서 제외하였다.

또한, 음파식 분진제거 장치는 설치 지역이 고온이고 음파에너지 발생시

소음이 발생하는 문제가 있어 설치에 부적절하다고 판단된다.

수분사식 분진제거장치는 유럽에서 소각시설에 많이 채용된 실적이 있고

주로 과열기 입구 가스 온도 저감 목적으로 설치하지만 결과적으로 보일러

출구가스 온도를 낮추는 효과도 있어 적용이 가능하다고 판단된다.

수관분진제거 장치는 보일러 출구가스 온도 저감 효과 외 과열기 입구

가스 온도를 낮추게 되어 소각로 처리량 증대, 과열기 증기관 고온 부식 및

고온에서의 분진에 의한 막힘 현상을 감소시키는 효과가 있으므로 매우 효

과적인 방안이라 판단된다.

④ 수분사식 분진제거장치

수분사식 분진 제거장치는 크게 두 종류가 있으며 각각의 특징은 표

7-17과 같다. 운전 방식이 수동, 반자동, 전자동 등이 있으나 수동 운전시

수관벽 특정 부위에 장시간 물을 분사할 경우 수관이 손상 될 우려가 있으

므로 자동 운전 방식을 채택하는 것이 바람직하다고 판단된다.

SMART CANNON 방식은 주로 대형 소각시설에 적용하는 방식으로 보일러

수관 형상 및 지장물 또는 물줄기를 분무할 경우 설비 손상을 입힐 수 있는

역영(계측기 또는 멜혼 부위 등)에 대한 자료를 입력하여 필요한 영역만 세

정작업을 할 수 있으나 보일러 구조 형상에 따라 여러 개의 장치를 설치해

야 한다.

SCS 방식은 중대형 소각시설에 주로 사용되는 방식으로 보일러 empty

pass 수량 및 단면 형상에 따라 설치 수량이 결정되며 상부에서 노즐 호스

를 주입하는 방식으로 그림 7-7에 나타낸 바와 같이 분진제거가 곤란한 지

역이 발생할 수 있다.

분진제거장치는 보일러 출구 가스 온도 저감은 물론 폐기물 발열량 증가

에 따른 처리량 증대를 위해 중요한 시설 개선 방안이므로 분진제거 곤란

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지역을 최소화하여 효과를 최대화하기 위해서는 WATER CANNON 방식을 적용

하거나 2가지 방식을 조합하여 설치하는 방안이 바람직하다고 판단된다.

SCS 장치

분진제거

곤란 지역

분진

제거

필요

영역

그림 7-7. 폐열보일러 Empty pass 분진제거 영역

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구 분SMART CANNON

방식

SCS

(Shower Cleaning System)

방식

형 상

원 리

수관벽에 부착된 노즐을 통해 고

압의 물을 분사하여 보일러 수관

벽 형상을 따라 분진을 제거

압력 호수에 연결된 노즐을 수관

벽 내부에 통과시키면서 분무된

물의 운동에너지에 의해 분진을

제거

운 전

방 식

자동 및 수동 운전 가능

수관벽 부위별로 구분 제거 가능

과열기 입구 가스 온도가 기준에

도달할 때마다 주기적으로 작동

자동 및 반자동 운전 가능

Pass 별 구분 제거 가능

과열기 입구 가스 온도가 기준에

도달할 때마다 주기적으로 작동

노즐 수량수관벽 형상 및 제거가능 면적에

따라 4~8개의 노즐을 설치

수관벽 단면 형상에 따라 2~4개

의 노즐을 설치

설치 사례 유럽 약 35개 소각시설에 설치 유럽 약 50여개 소각시설에 설치

표 7-17. 보일러 수관 분진 제거 장치 비교표

⑵ 보일러 급수 온도 저감 방안

① 개요

절탄기에 공급되는 보일러 급수 온도를 낮게 공급하면 절탄기에서의 열

교환량이 증대되어 출구 가스온도가 낮아진다.

② 특징

별도의 설비 개선을 하지 않고 출구가스 온도를 낮출 수 있어 효과적인

방안이나 급수온도를 과도하게 연소가스에 포함된 황산화물의 이슬점 온도

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까지 낮추게 되면 절탄기 수관에 저온부식이 발생할 수 있다.

노원자원회수시설은 보일러 급수 온도를 제어하는 탈기기가 그림 7-8과

같이 열병합시설에 설치되어 있고 열병합보일러용 탈기기와 구분 없이 공용

으로 압력을 제어하도록 설치되어 자원회수시설에 급수 온도를 낮추어 공급

하고자 할 때는 열병합보일러 급수온도도 동시에 낮아져 열병합시설

Balance에 영향을 미칠 수 있다.

열병합보일러를 가동하지 않을 경우에는 시설 운전상 특이 사항은 없을

것으로 예상되나, 동시 가동할 경우에는 열병합시설에서 점진적으로 급수

온도를 낮추어 운전하면서 시설에 어떠한 영향이 발생하는지를 검토한 후

적용하는 것이 바람직하다고 판단된다(열병합시설 P&ID NW-FD-0004~6 참

조).

보일러급수펌프(2

대)

보일러급수펌프

(3대)

탈기기(2대)열병합

보일러

1호기

폐열

보일러

2호기

폐열

보일러

증기터빈

발전기

자원회수시설열병합시설

그림 7-8. 자원회수시설과 열병합시설의 급수계통 공정도

③ 출구 가스온도 저감 효과

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급수온도를 10℃ 낮추면 출구 가스온도는 약 7℃ 낮출 수 있을 것으로

예상된다.

④ 적용 가능성

보일러 절탄기 저온 부식 방지를 고려하여 보일러 급수 온도를 설계 기

준(140℃) 보다 약 15℃ 낮은 125℃ 까지 낮추어 공급 가능할 것으로 예상

되어 이 경우 보일러 출구가스 온도를 약 10℃ 낮출 수 있을 것으로 예상된

다.

단, 열병합시설과 병합 운전중일 때 급수 온도를 낮추어 공급하는 방안

에 대해서는 열병합시설의 운전 상황에 따르도록 하고 장기적으로 열병합

보일러 급수 온도를 낮추어 운전하는 방안에 대해 검토하여 적용 여부를 결

정하는 것이 타당하다고 판단된다.

⑶ 냉각수 분사 방안

① 개요

그림 7-9와 같이 고온의 연소가스에 냉각수를 분사하여 연소가스 온도를

낮추는 방안으로 냉각수 분무 노즐 후단에 온도계와 온도 조절밸브에 의해

후단 설비로 배출되는 연소가스의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

절탄기

연소가스

냉각수

TIC냉각수

분무노즐

그림 7-9. 냉각수 분사 방안 공정도

② 특징

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- 시스템이 가장 단순하고 개선 비용 또한 저렴하다.

- 보일러 출구에서 냉각수를 분사하는 만큼 습식세정탑에서 보충수가

감소되어 습식세정탑 이후 설비의 부하는 동일한 상태를 유지한다.

- 일반적으로 전기집진기는 가스중의 수분이 많을수록 분진제거 효율

이 향상되는 특성이 있어 집진 효율 향상이 기대되지만, 냉각수 분

사로 인한 가스량 증가 영향도 있어 효과는 미미할 것으로 예상된

다.

③ 적용 가능성

폐열보일러에서 열회수를 증대하여 보일러 출구가스 온도를 저감하는 방

안이 자원회수 측면, 운영비 절감 측면, 설비 부식방지 측면 등에서 유리하

므로 가급적 적용하지 않는 것이 바람직하지만, 기존시설의 폐기물 처리량

증대와 관련하여 폐열보일러 열정산 결과에 따라 필요시 적용할 수 있는 방

안이라 생각된다.

⑷ 절탄기 추가 폐열 회수 방안

절탄기 전열 면적을 증가시켜 출구 가스 온도를 낮추고 폐열을 추가로

회수하는 측면에서 바람직한 방안이나 절탄기 출구 급수 온도가 보일러 드

럼압력에서의 포화 온도를 초과할 경우에는 절탄기 수관에서 증기가 발생하

여 햄머링이 발생하는 등의 문제가 발생하므로 포화 온도 이하로 운전하는

것이 바람직하여(노원자원회수시설 O&M 매뉴얼에는 포화온도 보다 5℃ 낮게

운전되어야 한다고 명기되어 있음) 전열 면적을 증가시키는데 한계가 있다.

2007년 8월 10일~19일 1호기 운전시 절탄기 출구 급수 온도가 241~246℃

로 포화온도 252℃에 거의 근접한 사례가 있었으며, 소각로 부하가 상승되

거나 보일러의 오염도(fouling)가 증가되면 급수 온도가 더 증가될 것으로

예상되어 절탄기 전열면적을 증가시킬 수 있는 여유가 거의 없어 적용하기

에는 무리가 있다고 판단되어 검토 대상에서 제외하였다.

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⑸ 보일러 급수 by-pass 방안

① 개요

그림 7-10과 같이 절탄기에 공급되는 보일러 급수량을 보일러 증발량 보

다 10~20% 추가 공급하여 절탄기에서의 폐열회수량을 늘려 출구가스 온도를

낮추고 절탄기에서 승온된 급수중 추가 공급되는 양은 by-pass하여 탈기기

(응축수 탱크) 등으로 보내는 방안이다.

그림 7-10. 보일러 급수 by-pass 공정도

② 특징

약 80% 이하의 부하에서는 보일러 급수펌프의 여유가 충분하여 by-pass

할 수 있는 양이 충분하며 출구 가스 온도 저감 효과가 있으나, 최대 부하

에 근접하여 운전할 경우에는 급수 펌프 공급 능력의 여유가 미흡하여 출구

가스 온도 저감 효과 또한 미미한 수준에 불과하다.

절탄기 수관내 유량 증가에 따른 압력 손실이 증가하여 보일러 급수 펌

프의 공급 능력이 감소된다.

③ 적용 가능성

노원자원회수시설 공동이용 전에는 소각로 부하가 낮고 보일러 급수 공

급 능력은 충분하여 적용 가능성이 높은 방안이나 공동이용 이후 소각로 부

하가 증가하였고, 폐기물 처리량 증대를 위해서 보일러 급수 공급 능력 증

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대가 필요한 실정이므로 적용하기는 부적절하다고 판단되어 검토 대상에서

제외하였다.

(6) 폐열보일러 최적 유지관리

진단기간 운전자료에 의하면 호기별 폐열보일러의 부위별 연소가스 온도

는 그림 7-11과 같다.

1호기는 2‘nd pass를 통과하는 과정에서 연소가스가 2호기에 비하여 높

은 온도로 유입되었음에도 불구하고 유입가스 온도차 11℃에 비하여 출구가

스 온도차는 43℃로 더 많이 발생하였다. 이는 1호기의 2’nd pass 구간의

열교환율이 2호기에 비하여 낮다는 것으로 1호기 보일러 수관의 오염정도가

상대적으로 많다는 것을 의미한다.

또한, 과열기 입구가스 온도차는 43℃이고 출구가스온도 차는 18℃로 일

반적인 열교환기의 특성에 따른 온도차를 나타내고 있으나(과열기 증기관

오염도가 1호기가 상대적으로 낮다는 요인도 작용한 것으로 추측됨), 절탄

기 입구가스 온도차는 18℃인데 비하여 출구가스 온도차는 32℃로 오히려

증가하여 1호기의 절탄기 수관의 오염정도 또한 2호기에 비하여 상대적으로

많은 것으로 나타났다.

따라서, 폐열보일러 수관의 유지관리 상태에 따라 보일러 출구가스 온도

는 차이가 많이 발생한다는 것을 알 수 있으며 1'st pass와 2‘nd pass는

수관의 오염도를 낮출 수 있는 장치가 설치되지 않아 정기적으로 가동정지

기간에 세정작업에 의해 적정 관리가 불가피하지만, 과열기 및 절탄기는 재

매기(soot blower)가 설치되어 있으므로 재매기의 성능을 최적으로 유지할

수 있도록 관리하는 것이 보일러 출구 가스 온도를 낮추는데 많은 도움이

될 것으로 판단된다. 예로서 1호기의 절탄기 수관의 오염도가 2호기와 동일

하다면 1호기 보일러 출구 가스 온도는 240℃보다 낮은 226℃ 이하로 배출

이 가능할 것이며, 2’ns pass 수관의 오염도를 낮출 수 있다면 보일러 출

구 가스온도는 2호기와 유사한 208℃ 내외로 낮출 수 있을 것으로 예상된

다.

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연소가스 온도 (310 톤/일 소각시)

200

300

400

500

600

700

800

1호기 784 660 400 240

2호기 773 617 382 208

1's t pass

상부

과열기

입구

과열기

출구

절탄기

출구

그림 7-11. 호기별 연소가스 온도 (310톤/일 소각시)

5) 검토 결과

노원자원회수시설 보일러 출구 가스 온도 저감을 위해 4)의 (6)항에 검

토된 바와 같이 폐열보일러 및 재매기를 최적으로 유지관리 하여야 할 것이

며, 표 7-18의 3가지 방안 중 열전달효율개선 방안은 보일러 출구가스 온도

저감효과는 물론 과열기 입구가스 온도를 저감하여 발열량 증가에 따른 소

각량 증대 효과도 우수하므로 가장 바람직한 방안이라 판단된다.

또한, 보일러 급수온도 저감 방안은 충분한 효과를 발휘하지는 못하지만

시설개선을 하지 않고 가능한 방법이므로 열전달효율 개선 방안과 동시 적

용시 15~25℃ 정도의 보일러 출구 가스 온도 저감은 물론 자원회수 가치 향

상 및 운영비 절감 효과가 있어 효과적인 방안이라 판단된다.

냉각수 분사 방식은 온도 저감 효과는 양호하지만 폐열손실 및 후단설비

부하가 증가되어 가급적 적용하지 않은 것이 바람직할 것으로 생각된다.

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항 목열전달효율개선 방안

(분진제거장치)

보일러급수

온도 저감 방안

냉각수

분사방식

원리

과열기 전단 보일러

수관벽 세정장치를 설

치하여 열회수량을 증

대시켜 가스온도 저감

급수 온도를 설계기준

(140℃) 보다 낮게

유지하여 절탄기 폐열

회수량을 증대하여

가스 온도 저감

보일러 출구가스 냉각

수를 분무하여 가스

온도 저감

영향

보일러 수관 연간 세

정 작업 대폭 감소

세정탑 보충수 감소

열병합시설 안정운전

범위내 급수온도저감

출구가스량 증가

약 3%/40℃

(소각량 증대 제한)

장점

클링커로 인한 가동정

지 최소화

증기관 손상방지

폐열회수량 증가

투자비 없음

폐열회수량 증가

투자비 저렴

단점 투자비 많음저온부식을 고려하여

대폭 저감 곤란폐열 손실

온도 저감

효과10~15℃ 5~10℃ 20~50℃

표 7-18. 보일러 출구 가스 온도 저감 방안별 비교표

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7-3. 폐기물 발열량 증가 대책

1) 개요

노원자원회수시설에 반입되는 폐기물의 저위발열량이 점진적으로 증가되

어(그림 7-12) 2003년부터 설계기준 발열량(1800 kcal/kg)을 초과하였지만

반입량(약150톤/일)이 적어 처리에 별다른 애로가 없었으나 2007년 7월부터

타자치구의 폐기물을 반입하게 되어 가능한 시설용량에 근접하는 폐기물 처

리의 필요성이 대두되었다. 따라서 시설 개선을 통하여 폐기물 발열량 증가

에 따른 처리량을 향상시킬 수 있는 방안을 마련하여 자원회수시설의 운영

효율을 개선하고자 폐기물 발열량 증가 대책을 검토하였다.

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

가동 연도

쓰레

기 발

열량

(kcal/kg)

연평균 월간 최소 월간 최대

그림 7-12. 노원자원회수시설 폐기물 발열량 추이

진단기간(2007년 7월 ~12월)에 폐기물 발열량을 분석한 결과 폐기물 성

상분석에 의한 발열량과 운전자료 역산에 의한 발열량의 차이가 있었으나

시료 채취상의 오차와 운전자료는 각종 측정계기의 오차 등으로 인하여 발

생한 것으로 예상되며 공동이용이후 폐기물 발열량은 2006년에 비하여 많이

감소되었다.

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기 간 운전자료 역산 발열량 폐기물 성상분석 발열량

(진단기관) 비 고

7월 2,422 1차 : 2,513

8월 2,129 2차 : 2,902

9월 2,444 3차 : 2,583

10월 2,283 4차 : 2,696

11월 2,205

12월 2,088

평균 2,259 2,674

표 4-19. 진단 기간 폐기물 저위 발열량 현황

2) 폐기물 발열량이 소각처리량에 미치는 영향

폐기물 발열량이 증가할수록 그림 7-13에 나타낸바와 같이 연소공기량,

연소가스량, 증기생산량 등이 증가하여 설계기준 이상의 폐기물 연소시 연

소공기 주입설비(압입송풍기, 2차공기송풍기 등), 연소가스처리설비(유인송

풍기 등), 보일러 급수설비(급수펌프 등)의 용량을 초과하게 되어 시설의

정격용량에 해당하는 폐기물 처리가 곤란하게 된다.

60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

200%

1,800 2,200 2,600 3,000

폐기물 발열량

비율

연소공기량 연소가스량 증기발생량

설계기준

그림 7-13. 폐기물 발열량별 연소공기량, 연소가스량 및 증기발생량 증가율

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- 238 -

또한, 발열량이 높은 폐기물을 시설의 처리능력 이상으로 무리하게 운전

할 경우에는,

■ 연소실 국부 과열 현상으로 클링커 발생 증가

■ 과열기, 증발기 등의 보일러 수관 bank 입구 가스 온도 증가

■ 무리한 부하 상승시 안전장치가 작동하여 정지(trip) 또는 설비

손상 등이 발생할 수 있다.

특히, 진단기간 중 폐열보일러의 3번 과열기 출구 증기온도가 설계기준

적정온도를 초과하여 주요설비의 설계기준 용량에 근접하도록 소각로 부하

를 상승시키지 못하는 상황이 발생하였다.

3) 발열량 증가 대책 검토 기준

⑴ 시설개선 범위의 제한

설계기준 발열량 보다 높은 폐기물이 반입되어 처리량이 감소되는 현상

을 최소화하기 위해서는 소각시설 주요 설비의 용량 개선이 불가피한 실정

이나 소각로 연소실, 폐열보일러, 연소가스 처리설비 등 주요설비의 용량을

개선하기 위해서는 많은 비용과 시일이 소요되고 노원자원회수시설의 잔여

수명 등을 고려할 때 비경제적인 방안이라 생각되어 시설 개선 범위를 주요

설비의 처리능력 개선을 위한 부속장치 신규 설치 또는 부속장치를 개선하

여 처리능력을 개선하는 범위 내에서 발열량 증가 대책을 검토하였다.

⑵ 소각설비 및 폐열보일러

소각로 및 폐열보일러 열부하 증가에 따른 내화물 재질 개선은 기존 내

화물의 최대한 사용 및 장기적인 운영 결과에 의해 결정되어야 할 것으로

판단되어 검토 대상에서 제외하였다.

보일러 열부하 증가에 따른 보일러 설비 개선 사항에 대해서는 보일러

설계 및 제조 전문업체의 상세 검토가 필요한 사항이므로 검토 대상에서 제

외하였다.

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(3) 폐기물 발열량을 낮추는 방안

소각시설의 폐기물처리량은 발열량과 직접적인 관계가 있으므로 자원회

수시설에 반입되는 폐기물의 발열량을 낮추는 방안이 처리량 증대에는 많은

효과가 있을 것으로 예상된다.

발열량을 낮추기 위해 음식물폐기물을 반입하여 생활폐기물과 혼합 처리

하는 방안이 있으나 검토 대상에서 제외하였으며, 건조된 음식물 폐기물 또

는 하수슬러지는 당초 시설 인허가시 처리대상 폐기물에 포함되지 않았을

것으로 예상되어 검토 대상에서 제외하였다.

아울러, 음식물폐기물 중 조리전 폐기물(예, 김장폐기물, 채소류, 과일

껍질류... 등)는 악취 발생정도가 낮고 수분이 많이 함유되어 발열량을 낮

추는데 도움이 될 것이므로 현재 음식물폐기물로 배출되는 일부가 생활폐기

물로 배출되도록 음식물폐기물 분리 배출 기준을 변경하는 방안도 가능할

것으로 예상되지만 행정적으로 처리될 사항이라 판단되어 검토 대상에서 제

외하였다.

4) 처리 능력 개선 방안

(1) 과열기 입구 가스 온도 저감 방안

진단 기간 중 그림 7-14, 그림 7-15에 나타낸바와 같이 소각부하율이

증가할수록 3번 과열기 출구 증기온도가 증가하였으며, 1호기는 소각부하율

70% 이상에서 일평균 증기온도가 430℃를 초과하였고 2호기는 소각부하율

75% 이상에서 증기온도가 430℃를 초과하였다. 2호기 증기온도가 상대적으

로 낮게 나타났는데 이는 연속 가동 시간 차이 등으로 인한 보일러 수관 오

염정도가 다르기 때문으로 판단되며 장기 연속 운전시 호기별 차이는 거의

없을 것으로 예상된다.

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1호기 소각로 운전 현황

30%35%40%45%50%55%60%65%70%75%80%85%90%

7/6

7/12

7/18

7/24

7/30 8/5

8/11

8/17

9/14

9/20

9/26

10/5

10/1

1

10/1

7

10/2

3

10/2

9

11/4

11/1

0

11/1

6

11/2

2

11/2

8

12/5

12/1

1

12/1

7

12/2

3

12/2

9

부하

율(%

)

380390400410420430440450460470480490500

증기

온도

('C)

소각부하율 3번과열기 출구증기 온도

그림 7-14. 1호기 소각로 운전 현황

2호기 소각로 운전 현황

30%35%40%45%50%55%60%65%70%75%80%85%90%

7/6

7/12

7/18

7/24

7/30 8/5

8/11

8/17

9/14

9/20

9/26

10/5

10/1

1

10/1

7

10/2

3

10/2

9

11/4

11/1

0

11/1

6

11/2

2

11/2

8

12/5

12/1

1

12/1

7

12/2

3

12/2

9

부하

율(%

)

380390400410420430440450460470480490500

증기

온도

('C )

소각부하율 3번과열기 출구증기 온도

그림 7-15. 2호기 소각로 운전 현황

3번 과열기 출구 증기는 소각로 부하가 증가되면 온도가 상승하며 동일

한 소각부하에서 과열기 입구 가스온도가 증가할수록 증기온도도 증가한다.

동일한 부하에서 과열기 입구 가스 온도가 높게 유지되는 것은 연소실에

서 과열기 입구까지의 연소가스 냉각효율(보일러 증발관 열전달효율)이 낮아

졌을 때 발생하는 현상으로 이 경우에는 포화증기 발생량 감소로 1~3번 과

열기에 유입되는 증기량은 감소되고 과열기에 고온의 가스 유입으로 과열기

에서의 열교환량이 증가되어 3번 과열기 출구 증기의 과열도는 더욱 상승하

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- 241 -

게 된다.

과열기 증기 온도가 설계 기준을 초과할 경우 대책으로는 다음과 같이

몇 가지 방안이 있다.

과열기 증기관 재질을 변경하는 방안은 증기관 고온 부식에 대한 고려가

필요하여 내열성 및 내식성이 강한 재질로 개선되어야 하므로 증기관 유지

관리비가 많이 소요된다.

과열기 증기관 일부를 철거하는 방안도 있으나 이는 부분부하에서 최종

증기 온도 제어가 곤란할 경우 발생할 수 있고 보일러 효율 감소로 보일러

출구 온도 상승 문제가 발생하며 증기관 고온 부식에 대한 개선 효과가 없

다.

과열기 입구 가스 온도 저감 방안은 과열기 입구까지의 증발관 열전달

효율을 높일 수 있는 장치를 설치하여 과열기 증기온도 상승으로 인한 소각

로 부하 상승 제한 요소를 제거할 수 있으며 증기관 고온 부식 영향이 감소

되어 증기관 수명을 연장하는 효과도 예상되어 가장 효과적인 방안이라고

판단된다.

보일러 수관 열전달효율개선 방안(수관벽 분진 제거장치, 7-2장 보일러

출구 가스 온도 저감 방안 참조)을 적용할 경우 그림 7-16에 나타낸바와 같

이 주기적으로 과열기 입구 가스 온도를 낮추어 3번 과열기 증기온도를 낮

출 수 있을 것으로 예상된다.

과열기 입구 가스 온도를 50℃ 낮추게 되면 3번 과열기 출구 증기온도

가 약 40℃ 낮아질 것으로 예상되며 보다 높은 소각로 부하에서 장기 연속

운전이 용이할 것으로 판단된다.

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310

340

370

400

430

460

490

520

550

580

610

640

670

7009/2

0

9/2

7

10/4

10/1

1

10/1

8

10/2

5

11/1

11/8

11/1

5

11/2

2

11/2

9

12/6

12/1

3

12/2

0

12/2

7

과열기 입구 가스 온도 3번 과열기 출구 증기온도

그림 7-16. 분진제거장치 설치시 과열기 입구 가스 온도 변화

수관벽 분진 제거장치를 적용할 경우 장점은 다음과 같다.

• 폐기물 처리량 증가(부하 증가 및 장기 연속 운전 용이)

• 과열기 증기관 고온 부식 감소로 증기관 수명 연장

• 감온기에서의 냉각수 분사량 감소로 고압증기 품질 향상

• 폐열보일러 출구 온도 감소(폐열회수량 증가)

• 폐열보일러 수관 세정작업 비용 절감 가능

폐열보일러 3번 과열기 출구 증기온도가 적정 기준을 초과하여 단기간

운전한 결과 1호기는 열부하율 100%까지 운전되었고, 2호기는 열부하율

95%까지 운전되었으며 1,2호기 공히 부하 상승에 별다른 문제점이 발견되

지 않았으나 2호기는 연소실에 클링커가 다량 발생되어 1회 가동을 정지하

고 클링커 제거 작업을 실시하였다.

따라서 3번 과열기 출구 증기온도 저감을 위한 수관벽 분진제거장치를

설치할 경우 소각처리능력은 연소실 클링커 발생 문제를 제외한다면 연소열

부하 100%까지 가능할 것으로 예상되고 표 7-20과 같이 처리능력을 향상

시킬 수 있을 것으로 예상되어 현시설의 적정 처리량에 비하여 최대 약

14% 정도의 소각량 증대가 예상된다.

.

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폐기물 발열량

(kcal/kg)1,800 2,000 2,200 2,400 2,600 2,800 3,000

현시설의

적정 처리량

(톤/일)

350 315 286 263 242 225 210

분진제거장치

설치시 최대소각량

(톤/일)

400 360 327 300 277 257 240

표 4-20. 분진제거장치 설치시 발열량별 폐기물 처리량 (톤/일.기)

(2) 소각로 최적 운전을 위한 소각설비 개선

폐기물 처리량 증가시 연소실에 클링커 발생이 증가하는 문제를 최소화

하고 소각로를 최적으로 운전하기 위해서는 폐기물 발열량 및 투입량에 따

른 연소공기량 제어, 화격자 속도 제어 및 연소가스 온도 제어 등이 최적으

로 유지되어야 한다. 따라서 소각로 최적 운전을 위해 연소실 내부 연소상태

를 확인할 수 있는 장치와 2차 공기를 최적으로 제어하기 위한 장치를 추가

로 설치하는 것이 바람직하다고 판단된다.

① 연소실 내부 연소 감시 장치 설치

현재 소각로에는 소각로 내부 연소상태와 화염상태를 감시하기 위해 소

각로 후벽 중앙에 로내 감시용 CCTV 1대와 후벽 양측에 2개의 관찰창이 설

치되어 있으나 연소실 내부 연소상태를 확인할 수 없어 클링커 발생 최소화

를 위한 소각로 최적 운전이 곤란한 실정이다. 기존 설치된 소각로 내부 감

시용 CCTV는 그림 7-17에, 소각로 내부 상태와 소각로 출구의 클링커 생성

부를 관찰할 수 있는 좌측 및 우측에 설치되는 육안 점검 관찰창은 그림

7-18과 그림 7-19에 나타냈다.

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그림 7-17. 소각로 화염감시 CCTV(중앙) 및 관찰창

그림 7-18. 좌측 관찰창

그림 7-19. 우측 관찰창

소각로 연소실내 Clinker 부착형태와 부착상태를 촬영한 사진을 그림

7-20에 나타냈다.

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그림 7-20. 소각로 연소실내 Clinker 부착 형태

그림 7-18의 좌측 관찰창에서 촬영한 로내 Clinker 생성부의 사진은 그

림 7-21에 나타냈다.

로내 Clinker 형성 사진 로내 Clinker 제거후 사진

그림 7-21. 소각로내 Clinker 형성부 사진

소각로 운전 중 연소실내 Clinker 형성 현황과 Clinker 형성부의 온도를

실시간으로 감시하기 위하여 CCTV로서 로내에 카메라를 삽입하여 관찰하는

방식과 기존의 CCTV와 관찰창 외부에 설치하는 방식을 검토하였다.

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소각로 연소실내 Clinker 형성부 감시를 위한 CCTV 설치 위치는 현재 설

치되어 있는 CCTV와 육안 점검 관찰창의 측면에 좌측과 우측을 각각 관찰할

수 있는 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 또한 클링커 형성부를 관찰하기

위해서는 기존 CCTV옆의 관찰창 설치 부근에 설치하는 것이 바람직하다.

연소실 내부 감시 장치

설치 위치

기존 CCTV 및

관찰창 위치

Clinker부 감시 CCTV

설치 장소

그림 7-22. 소각로 내 Clinker 형성 감시 CCTV 설치 예정 위치

소각로 내 Clinker 형성부 화상을 중앙제어실에서 연속적으로 감시함과

동시에 온도분포를 감시할 수 있는 로 내부에 삽입하는 방식의 CCTV를 그림

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7-23에 나타냈으며, 그림 7-24에는 사양 및 시스템 구성도를 나타냈다.

그림 7-23. 설치예정인 소각로 내 Clinker 형성 감시 및 온도분포

측정용 CCTV (카메라 로내 삽입 형식)

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본 로내 상태 감시 및 온도분포 측정용 시스템의 기능은 다음과 같다.

- 모니터를 통한 감시영역 감시

- 전체 평균온도에 따른 외부 아날로그 출력

- 온도 감시영역 설정 및 온도 화면 출력

- 온도 감시영역 실시간 Oscillo 그래프 출력

- 온도 감시영역의 온도 데이터 자동저장 및 저장 데이터 그래프

화면/프린트 출력

- 위험온도 설정 및 알람 기능

- 팔레트와 필터 적용을 통한 다양한 영상의 화면 출력

- 영상 라인 프로파일 화면 출력

- 영상 히스토그램 화면 출력

- 감시영역에 대한 리포트 화면/프린트 출력

- 감시영역의 영상/윈도우 화면 동영상 저장/재생

그림 7-24. 설치예정인 소각로 내 Clinker 형성 감시, 온도

측정용 CCTV 사양 및 시스템 구성도

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② 2차 연소공기 제어 댐퍼 및 유량계

1차 연소용 공기주입설비는 총량 제어 및 화격자 호퍼별 원격 조작 기능

이 구비되어 있고 회전식 화격자도 독립된 원격제어장치가 구비되어 있어

모든 운전 상황에 대한 비교 검토가 용이하나 2차 연소용공기 주입장치는

총량 제어는 가능하지만 공기 주입구별 제어는 수동 댐퍼 조작에 의존하고

있어 운전 상황에 대한 비교 검토가 곤란한 실정이다.

기존 설치된 2차 연소공기는 그림 7-25와 같이 4개의 덕트로 분기되어

로내로 공급하도록 되어 있으며 각각의 덕트에는 유량을 조절할 수 있도록

수동 댐퍼가 설치되어 있다. 이러한 수동 댐퍼에는 유량계가 설치되어 있지

않으므로 2차 연소공기 분배 덕트 A, B, C, D로 공급되는 유량을 제어하는

것은 어려운 상황이며 각각의 분배비율도 개략적으로 조절할 수 밖에 없는

실정이다.

댐퍼 A 댐퍼 B

댐퍼 C 댐퍼 D

그림 7-25. 기존 설치된 2차연소 공기 수동 댐퍼 A, B, C, D

소각로의 연소 성능을 향상하기 위하여 2차 연소공기 공급량을 제어하는

하는 것이 필요하므로 2차 연소공기 수동 댐퍼를 자동 제어 댐퍼로 교체하

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고 각각의 덕트로 공급되는 2차 연소공기량 측정을 위한 유량계를 설치하는

것이 바람직하다. 유량계 설치를 위해서는 현재 설치된 덕트의 직관 거리가

부족하므로 정확한 유량측정을 위해서는 덕트 수정 공사가 필요하다. 현장

여건상 유량계 설치가 불합리하다면 4개의 2차 공기 헤더중 2개만 DCS에 기

록 감시가 가능한 압력계가 설치되어 있으므로 나머지 2개 헤더에 압력계를

설치하는 것이 바람직하다고 생각된다.

③ 기타 시설 개선

소각로를 최적의 연소조건에 운전하기 위해서는 각종 계측장치의 정확도

가 매우 중요한 요소가 되므로 다음의 계측 장치는 검교정을 정기적으로 실

시하고 노후된 장치의 경우 교체하는 것이 바람직하다고 판단된다.

- 폐기물 계근장치 (반입장 계근대 및 크레인 계근장치)

- 1차 및 2차 연소용 공기 유량계

- 보일러 증기 및 급수 유량계

- 보일러 출구 산소 농도 측정기

- 열병합시설과 연계된 증기 및 급수 유량계

- 소각로 및 폐열보일러의 주요 부분 온도계

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(3) 과잉공기율 조정 방안

폐기물 연소시 과잉공기율을 낮추면 그림 7-26에 나타난 바와 같이 연

소공기량 및 연소가스량은 감소하고 증기생산량 및 연소실 온도는 증가되는

현상을 활용하여 발열량 증가에 따라 증가되는 공기량 및 연소가스량을 추

가로 처리할 수 있는 여유가 발생하여 소각 처리 능력을 향상시킬 수 있다.

70%

80%

90%

100%

110%

120%

130%

1.5 1.6 1.7 1.8 1.9

과잉공기율

비율

(%)

연소실온도 연소공기량 연소가스량 증기생산량

그림 7-26. 과잉공기율별 공기량, 가스량, 증기량 및 연소실온도 증가율

주) 1. 연소실 온도는 Adiabatic condition 기준

2. 증기생산량은 보일러 출구 가스온도 동일 조건 기준

처리량 개선을 위해 과잉공기율을 낮출 경우의 현상 및 효과는 표 7-21

과 같이 1차 및 2차 공기량과 연소가스량이 감소하여 처리량 개선이 가능하

고 발열량이 2400kcal/kg인 페기물을 설계기준과 유사한 과잉공기율 1.73

으로 운전하는 방안과 1.65으로 낮추어 운전할 경우 표7-22과 같이 약 5%

의 처리량 증대가 가능할 것으로 예상된다.

진단 기간중 운전자료에 의하면 보일러 출구 가스의 산소농도가 8~9%

로 설계기준 농도 9% 보다 약간 낮게 운전되고 있어 과잉공기율 조정에 의

한 처리량 증대 방안은 현재 적용되어 운영되고 있는데 과잉공기율 조정 정

도에 따라 연소실 온도 상승에 따른 클링커 발생과 연소실 출구 가스 온도

상승으로 인한 보일러 수관벽 손상 문제가 발생 할 수 있으므로 이에 따른

영향과 대책을 적절히 강구하여야 할 것이다.

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현 상 영향 효과 (대책)

연소실 온도

상승

클링커 생성 증가(내화재 재질 개선)

(2차공기 최적 주입)보일러 수관 손상

(연소실 캐스터블 후단부)

(필요시 캐스터블 추가 시공

또는 세라믹 코팅 등)

질소산화물 발생 증가(연소가스 재순환)

(SCR 촉매 활성도 개선)

연소공기량 감소1차 및 2차 공기 주입량 여유

발생처리량 개선 가능

연소가스량 감소연소가스처리설비 처리량 여

유발생

증기발생량 증가보일러 급수설비 부하증가

증기공급 설비 부하증가(관련설비 설비 개선)

표 7-21. 과잉공기율을 낮출 경우 현상 및 효과

과잉공기율 단위 설계기준과잉공기율

비고1.73 1.65

폐기물

발열량kcal/kg 1,800 2,400 2,400

폐기물

소각량톤/일 440 314 330 5.1% 증가

1차 연소

공기량Nm3/h

52,800

(100%)

47,500

(90%)

47,700

(90.3%) 적정 최대

운전부하를

고려하여

MCR의 90%

이하

2차 연소

공기량Nm3/h

17,580

(100%)

15,800

(89.9%)

15,900

(90.4%)연소

가스량Nm3/h

86,895

(100%)

74,128

(85.3%)

75,020

(86.3%)

증기

발생량t/h

46.4

(100%)

38.9

(83.8%)

41.2

(88.8%)

연소실 온도

(adiabatic) ℃ (1,115) 1,115 1,150

연소가스

산소농도

vol.%

dry9.2 9.0 8.4 보일러 출구

표 7-22. 과잉공기율조정시 주요설비 예상 부하

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5) 시설 개선 예상 효과

과열기 입구가스 온도 저감을 위한 수관벽 분진제거장치 설치 및 소각로

최적운전을 위한 시설 개선을 실시하여 연소실 클링커 발생을 최소화한다면

표7-21의 “시설개선 적정 소각량”에 상당하는 폐기물 처리가 가능하여 현시

설의 적정 소각량에 비해 약 14% 처리량 증대가 가능할 것으로 예상된다.

또한, 표 7-23의 “시설개선 최대 소각량”은 과잉공기율을 조정하여 최적

운전을 실시할 경우의 소각로를 제외한 부대설비의 최대 처리 능력(정격열부

하의 110%)을 표시한 것이나 현시설이 약 90% 열부하에서 클링커 발생이

급격히 증가되는 현상을 고려할 때 현실적으로 연속 운전은 용이하지 않을

것으로 예상되나 폐기물 처리량 증대에 가장 큰 제한 요소인 연소실 클링커

발생 최소화가 가능할 경우에는 시설개선 적정 소각량 이상의 소각처리가

가능할 것으로 예상된다.

시설 개선 후 폐기물 처리량 증대에 대한 제한 요소는 보일러 급수설비

및 여열이용설비 용량부족으로 인한 제어장치 성능 미흡, 연소용공기주입설

비 용량 부족, 연소가스처리설비의 용량 부족 등이 제한 요소로 작용할 수

있으나 가장 큰 제한 요소인 연소실 클링커 문제만 해소된다면 소각설비를

제외한 다른 설비의 용량 개선은 어렵지 않게 시행할 수 있으므로 “시설개

선 적정 소각량” 부하에서 안정적인 운전이 가능할 경우에는 추가로 처리량

증대 방안을 강구할 수 있을 것으로 예상된다.

진단기간 폐기물 발열량(약 2250 ± 200 kcal/kg 정도) 기준시 시설 개선

후 약 320 톤/일 처리가 가능할 것으로 예상되고 공동이용중인 강남, 마포,

양천자원회수시설의 폐기물 발열량이 약 2500~2800 kcal/kg으로 노원자원회

수시설에 비하여 다소 높게 유지되고 있어 향후 폐기물 발열량이 증가될 것

으로 예상되어 시설 개선 후 일평균 처리량은 호기별 약 300±20 톤/일(발열

량 2300~2500kcal/kg) 정도가 예상된다.

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구 분폐기물 발열량 (kcal/kg)

1,800 2,000 2,200 2,400 2,600 2,800 3,000

현시설

적정소각량350 315 286 263 242 225 210

시설개선

적정소각량

(주.1)

400 360 327 300 277 257 240

시설개선

최대소각량

(주.2)

400 396 360 330 304 282 264

표 7-23. 시설 개선시 발열량별 폐기물처리량 (톤/일.기)

주) 1. 시설개선 적정소각량은 설계기준 시설용량과 동일한 열부하 조건임 .

2. 시설개선 최대소각량은 설계기준 최대연속운전부하와 동일한 열부하 조건임.

시설개선시 발열량별 소각량

350

315

286263

242225

210

400

360

327

300277

257240

440

396

360

330

304282

264

150

200

250

300

350

400

450

500

1,800 2,000 2,200 2,400 2,600 2,800 3,000

폐기물 저위발열량(kcal/kg)

소각

량 (

톤/일

.기

)

현시설 적정소각량 시설개선 적정소각량 시설개선 최대소각량

그림 7-27. 시설 개선시 발열량별 폐기물 처리량

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6) 폐기물 처리량 증대를 위한 전면적인 시설 개선 방안

폐기물 발열량 증가에 대한 처리량 증대 방안을 검토한 결과 부분적인

시설 개선에 의한 처리량 증대는 약 300±20 톤/일(발열량 2300 ~

2500kcal/kg)로 현시설의 적정 소각량에 비하여 약 14% 정도 증대가 예상

되지만 시설 용량(400 톤/일)과는 상당한 차이가 발생하여 시설 용량에 해당

하는 폐기물 처리를 원활히 할 수 있도록 시설을 전면적으로 개선하는 방안

에 대하여 개략적인 검토를 하였다.

전면적인 시설 개선 범위는 호기별로 구성된 소각로, 폐열보일러, 연소가

스처리설비, 통풍설비 등의 일체와 공통설비로 구성된 보일러 급수설비, 여

열이용설비, 열병합시설과 연계된 급수 및 증기이용설비 등을 신규로 교체하

여야 할 것으로 예상되고 개선 공사 기간은 약 2년 이상, 소요예산은 약

550억원 필요할 것으로 예상된다.

표7-22와 같이 부분적인 시설개선 방안이 시설 개선에 소요된 비용 회

수 측면과 잔여 수명을 고려하여 기존시설을 최대한 활용한다는 측면에서는

매우 양호하지만 처리량이 시설 용량에 훨씬 미치지 못하는 실정이다.

전면적인 시설 개선에 의한 처리량 증대 방안은 예산과 공사기간이 많이

소요되지만 비교표에 고려되지 않은 생활폐기물 매립장의 수명 연장(약

60,000톤/년), 에너지회수가치 향상에 따른 에너지 절감 측면(LNG 연간 약

9백만 Nm3 수입 대체 효과) 및 시설의 사용 연한 증대 등을 고려할 때 장

기적으로 적정 시기에 상세한 검토가 필요할 것으로 생각된다.

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구 분 시설개선 전부분적인

시설개선 후

전면적인

시설개선 후비 고

폐기물

처리량

526 톤/일

(263 x 2기)

600 톤/일

(300 x 2기)

800 톤/일

(400 x 2기)

발열량 2400

kcal/kg

연간 처리량

(톤/년)160,000 182,000 242,000 303일/년 가동

연간 열판매량

(Gcal/년)210,000 240,000 320,000

여열량 85%

판매 기준

시설 운영비

(억원/년)100 108 130 운영수입 제외

운영 수입

(억원/년)46 53 70

반입수수료 및

열판매수입

에너지 회수가치

(억원/년)105 120 160

폐기물

처리단가

(원/톤)

63,000 60,000 54,000 운영수입 제외시

△32,000 △35,000 △41,000운영수입/에너지

회수가치 포함시

10년 운영수입

(차액)(억원)

510 억원

( 기준 )

640 억원

(+130억원)

1000 억원

(+490억원)

에너지 회수가치

포함시

시설 개선 소요

예산- 약 25억원 약 550 억원

시설 개선 비용

회수 기간- 약 2 년 약 11 년

기타

-기존시설

최대한 활용

폐기물 처리

량 증대

-시설 잔여 수

명 증가

표 7-24. 처리량 증대 방안별 비교표

주) 1. 발열량 2400kcal/kg 기준이며 발열량 증가시 시설 개선 전후 소각량은 더 감소됨

2. 운영 수입은 폐기물 반입수수료(16,320원/톤) 및 열판매수입(9,530원/Gcal) 고려됨

3. 에너지 회수가치는 LNG 상당 에너지 단가로 환산한 값으로 열판매 수입 반영을 고려

하여 50,000 원/Gcal 적용

4. 시설 개선 소요 예산에는 폐기물 처리 증대에 필요한 예산만 고려하였음.

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7-4. 소요 예산

노원자원회수시설의 안전가동이 가능한 적정 소각량을 최대한 활용될 수

있도록 요구되는 시설개선에 대한 개략 사업비를 산정하였다.

시설진단에 따라 추가로 설치가 요구되는 설비들에 대한 소요예산(표

7-23)과 기존시설을 개․보수하는데 소요되는 예산(표 7-24)으로 구분하여 아

래에 상세 내역을 요약하였다. 시설 개선에 131.04억원과 기존시설의 개보

수에 30.1억원으로 총 161.14억원이 소요될 것으로 추산되었다.

아래에 나타난 각 설비들에 대한 상세한 예산 산정 내용은 부록 12 에

유첨 하였으며, 2007년 8월에 중간보고서(예산부분)로 기 제출한 바 있는

자료를 일부 수정하였다.

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구 분 설 비 명 소요 예산 목 적

백필터

설치

백필터, 활성탄 주입설비 및

부속설비 신설6,793,000

다이옥신 등 대기오염물질

배출을 마포자원회수시설

수준으로 유지

가압송풍기 및 연계 덕트 300,000

중기식가스히터 및 가스-가

스 열교환기 교체900,000

SNCR 설비(암모니아 저장

및 공급설비 등)800,000

SCR 촉매 교체(구매) 880,000

보일러출구

가스 온도

저감장치

보일러 수관벽 분진제거장

치1,850,000

오염물질 발생 최소화 및

시설 운영효율성 향상

폐기물 소각

처리량 증대

2차 공기 자동 댐퍼 설치

연소실 감시 카메라 설치

기타 제어 장치 개.보수 등

701,000발열량 증가에 따른

폐기물 소각량 증대

비산재 처리비산재 이송설비

개선660,000

공장동 분진 오염 방지 및

청결유지

SCR 촉매탑 SCR촉매 교체 880,000촉매활성도 향상으로

배출기준 준수

폐수처리설

비폐수처리 설비 보수 220,000 처리수 배출기준 준수

합 계 13,104,000

표 7-23. 시설 진단에 따른 시설 개선 소요 예산

(단위: 천원)

주) 1. 부가가치세 포함

2. 시설개선 공사에 필요한 기본설계비 및 공사감리비는 제외되었음.

3. 상기 시설개선공사 소요 예산은 전문성이 요구되는 공사 특성을 고려하여 전문업체에서 실시 및 상세 설

계, 제작, 시공하는 기준으로 산출하였음.

4. 상기 소요예산은 개략 산출한 것으로 기본설계 과정에서 개.보수 범위 및 사양을 확정한 후 재 산정되어

야 할 것임.

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설 비 명 소요 예산 사유/목적

공기압축기 교체 400,000압축기 용량 증대

(백필터 소요량 고려)

자력선별기 설치 440,000바닥재에 포함된 철재류 분리 재활

소각로 내화물 보수 350,000소각로 연소실 내화물

부분보수

보일러 재매기 보수 200,000과열기 재매기 노후화

재매기 개․보수

습식세정탑 안전난간대

및 계단 교체180,000

계단 노후화

세정탑 본체 방식

송풍기 인버터 제어

(유인, 1차 및 2차 송풍기)740,000

소비 동력 절감

운영비 절감

설비배관 교체 200,000천정배관 노후화

공장동, 관리동 누수

SCR 재매기 설치 150,000촉매층 먼지 제거

촉매탑 효율 향상

보조열원 공급설비 설치 90,000소각로 정지시 관리동, 공장동 냉.

난방 가능

계량대 추가 설치 90,000반출용 계량대 설치, 반입폐기물

계근의 정확성 향상

세정수 처리설비 설치 170,000세정수에 포함된 활성탄,비산재 등

제거

합 계 3,010,000

표 7-24. 시설점검에 따른 시설 개․보수 예산

(단위 : 천원)

주) 1. 부가가치세 포함.

2. 시설개선 공사에 필요한 기본설계비 및 공사감리비는 제외되었음.

3. 시설 점검에 따른 시설 개선 공사는 해당설비 전문업체에 의뢰하여 시행하는 것이 바람직할 것임

4. 상기 소요예산은 개략 산출한 것으로 운영사 또는 전문업체 전문가 점검을 시행하여 개•보수 범위를 확정

하여 재 산정이 필요할 것임.

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7-5. 시설개선에 따른 관련법규 의거 조치 필요사항

1) 검토사항

최종보고서 표 7-23 및 7-24 시설 개선 및 보수시 법적검토

2) 관련법규

(1) 대기환경보전법 제 23조 2항, 동법시행령 제 11조 4,5항,

동법시행규칙 제 27조 1,2,3항

(2) 수질환경보전법 제 33조 2,3,4항, 동법시행령 제8조 5항,

동법시행규칙 제 17조 1,2항

(3) 폐기물관리법 제 29조 3항, 제 32조 1항, 동법시행령 제 40조 3,4항

3) 검토내용

개·보수 대상 시설의 변경 전에 상기 관련법 조항에 의거 변경허가 또는

변경신고 하여야 한다. 최초 인·허가시에는 폐기물관리법 제 32조 1항에 의

거 대기환경보전법 및 수질환경보전법에 의한 배출시설 설치허가 및 신고를

해야 하나, 변경허가 및 변경신고시의 의제처리는 동법규에 언급되어있지

않으므로, 개별법규에 의한 변경허가 또는 변경신고를 해야 할 것이다.

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8. 결 언

노원자원회수시설은 그 동안 폐기물 반입량의 부족으로 일 135톤 정도가

반입되고 일 200톤 소각하여 설비용량 25% 수준에서 운영되고 있었다. 노원

자원회수시설의 소각 여유 용량을 이웃 자치구와의 공동 이용에 따라 현

소각시설 전반에 관한 기술점검 및 조사를 통해 시설을 개․보수하여 자원회

수시설을 이웃 자치구와 공동 이용함에 따른 문제가 없도록 하여야 한다.

이를 위해서는 오염물질 저감설비의 보완, 공동이용으로 인한 폐기물

소각량의 증가로 계속적인 쾌적한 환경을 유지하기 위한 시설운영 및 개선

방안 마련, 소각량 증가에 따른 시설 미비점 대책 등에 대한 검토가 요구되

었다. 특히, 현 시설로 안정적으로 소각할 수 있는 최대량을 제시하여 시설

보완 전까지 타구 폐기물을 반입하여 소각할 수 있는 객관적인 자료 산출이

필요하였다.

최근 생활폐기물 발열량 증가는 낮은 발열량을 기준으로 설계된 노원자

원회수시설과 같은 경우에는 설비용량보다 낮은 규모로 운영될 수밖에 없게

된다. 이는 같은 용적의 소각로에서 처리할 수 있는 소각량은 생활폐기물

투입량과 그 발열량의 곱인 총 투입 에너지량에 의해 결정되는데, 투입되는

폐기물의 발열량이 증가됨에 따라 투입 가능한 폐기물양은 감소하기 때문이

다.

이러한 투입 폐기물의 발열량 증가에 따른 이론적 적정소각량 산정이 가

능하다. 노원자원회수시설의 소각로에 이론적 계산절차를 적용한 결과 최근

발열량을 기준으로 이론적인 수치로서 최대 소각율 82.5%인 330톤/일 규모

까지 가능할 수 있다고 산정되었다. 이 수치는 소각로 자체만을 기준으로

산정한 결과로서, 본 용역의 목표 지표로서 사용되었다.

보다 정확한 적정소각량 결과는 소각로만이 아닌 폐열회수보일러, 배가

스 처리설비, 공기공급 용량 등 다양한 현재 설치설비들의 제한점이 반영되

어 최종 산정되어야 한다. 이는 실제로 1호기와 2호기를 노원구 및 인근 자

치구의 공동이용에 따른 폐기물을 반입 사용한 운전결과를 통하여 판단하여

야 하므로, 이에 대한 운전실험을 2007년 7월부터 2008년 1월까지 기간에

걸쳐서 실시하였다. 실제 설비 운전결과를 가지고 각 설비의 제한점을 반영

하여 산정한 결과 현 시설로 적정소각량은 현재 반입되는 폐기물 발열량이

계속 유지된다면 시설용량의 70%선이 적정하다고 판단되었다.

설비의 개선 보수가 완료된 경우에는 점차 소각량을 증대시켜 검증단계

를 통하여 최대 가능한 소각량을 확인하여야 한다. 이론적 최대 가능한 소

각율과 본 기술용역 기간 동안의 운전결과로 살펴볼 때 최대 소각율 75%를

Page 266: 노원자원회수시설 시설점검 기술용역 - Kookminnens.kookmin.ac.kr/research/report/nowon_incinerator2008.pdf · 설계기준(1800 kcal/kg) 이하였으나 이후 점차

노원자원회수시설 시설점검 기술용역 _ 최종보고서

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초과할 것으로 예측되나 소각율 80% 이상은 장시간 운전시 보일러 과열기

증기관 등의 부위에서 문제가 야기될 가능성이 높으므로 단기간 내에 유지

보수가 가능하도록 모든 시스템적 대비를 갖춘 이후에 추진됨이 권고된다.

향후 반입되는 폐기물 발열량이 국내의 다른 여러 사례에서 보듯이 계속

적으로 높아지면 이에 상응하여 적정소각량은 감소할 수밖에 없으므로, 이

에 대한 장기적 설비보완에 대한 대비도 필요하다.

오염물질저감설비 보완을 위해 백필터 및 보일러출구온도 저감장치 등이

필요하다고 판단되며, 각 설비의 선정 배경과 중간결과가 본문에 제시되었

다. 가장 중요한 이슈였던 백필터 설비의 추가 설치는 다이옥신 등의 저감

을 보다 확실히 하기 위하여 필요하다고 결론지어졌다.

백필터와 기타 설비의 추가와 보완은 공동이용에 의하여 노원자원회수시

설을 활용하는 대상 시민이 확대되는 만큼, 안정된 자원회수시설의 운영에

반드시 필요한 투자로 사료된다. 노원자원회수시설이 국내에서 인근 지역간

설비의 공동이용에 대한 중요한 사례가 될 것이 자명하므로, 이에 상응하는

운전설비 보완과 운영에 대한 투자가 필요하기도 하다.