축열식 연소산화장치 구현을 통한 VOCs 산화처리 및 폐열 회수 기술 개발

VOCs Oxidation Treatment and Waste Heat Recovery Technology through the Implementation of Heat Storage Type Combustion Oxidation Device

지구온난화로 인한 온실가스 감축과 탄소중립(탄소제로)을 위한 노력이 이루어지고 있다. 기후변화에 대응한 지구 평균기온 상승을 산업화 이전 대비 2℃ 이내로 유지하고 장기적으로 1.5℃를 달성한다는 것이다. 우리나라는 2030년 배출전망치(851백만 톤) 대비 37% 감축 목표(315백만 톤)를 확정하고, 온실가스 감축과 기후변화 영향을 최소화하기 위한 대기오염 저감기술 및 연구 등이 추진되고 있다. 현재 대기로 직접 배출되거나 단순 발전 · 열원으로 온실가스를 유발하는 VOCs이 있다. 벤젠과 같은 방향족 탄화수소는 강한 발암성 물질로 백혈병, 중추신경장애, 염색체이상 등을 유발하며, 염화수소는 오존층 파괴와 지구온난화 등을 유발한다. VOCs 저감 기술은 운전조건, 작업 상황들을 조절하여 사전에 유해 물질의 발생량을 줄여야 한다. VOCs 처리율을 95 % 이상으로 효과적으로 처리할 수 있는 기술은 축열연소 시스템과 축열 촉매 연소시스템이다. 본 논문에서는 VOCs 발생 사업장에서 대기오염 저감을 위하여 100CMM RTO(Regenerative Thermal Oxidation) 장치의 고효율 폐열회수를 위한 열택배 시스템 사양설계 및 배출농도 측정 기술을 제안한다. 폐열회수 시스템을 적용을 위하여 100 CMM급 축열식연소산화장치(RTO)를 설계하고, 이때 생산 공정 운전조건에 따른 휘발성유기화합물(VOC, Volatile Organic Compound) 배출가스 농도를 측정하여 THC 농도 변화를 분석함으로써 성능을 평가한다.

The reduction of greenhouse gases and Carbon Neutral (Carbon Zero) due to global warming is agreed by all countries around the world. The increase in global average temperature to climate change is kept within 2°C compared to before industrialization and achieved 1.5°C in the long run. Korea has set a 37% reduction target (315 million tons) compared to the 2030 emission forecast (851 million tons) and is promoting various air pollution reduction technologies and R&D policies to reduce greenhouse gases and minimize the impact on climate change. Currently, there are VOCs that are directly emitted into the atmosphere or that cause greenhouse gases as simple power generation and heat sources. Aromatic hydrocarbons such as benzene are strong carcinogens that cause leukaemia, central nervous disorder, chromosomal abnormalities, and hydrochloride can produce photochemical oxides by destruction of the ozone layer, global warming, and chain reactions of volatile organic compounds, causing eye irritation, reduced visibility, and damage to plants and crops. VOCs reduction technology should reduce the amount of harmful substances in advance by controlling operating conditions and working conditions. Technologies that can effectively process VOCs throughput of 95% or more are heat storage combustion systems and heat storage catalyst combustion systems. This paper proposes a heat delivery system specification design and emission concentration measurement technology for high-efficiency waste heat recovery of 100 CMM RTO (Regenerative Thermal Oxidation) device to reduce air pollution in VOCs generating sites. For the application of the waste heat recovery system, a 100CMM heat storage combustion oxidation system (RTO) is designed, and the performance is evaluated by measuring the concentration of VOC (Volatile Organic Compound) emissions according to production process operating conditions.