음식폐기물의 고형연료화를 위한 연소특성 연구

A Study on Combustion Characteristics for Dry Food Waste

본 연구는 유기성 폐기물 중 음식 폐기물의 고형연료제품으로서의 활용 가능성을 평가하기 위해 건조 음식폐기물의 물리화학적 성질 및 연소 특성을 분석하였다. 기존 고형연료와의 성상 차이를 비교함으로써 건조음식 폐기물의 연료로서의 특성을 분석 하였으며, 연료화 후 연소 특성을 파악하였다.음식 폐기물 시료 2종과 고형연료 제조설비로부터 생산된 고형연료 시료 2종을 이용하여 원소분석, 공업분석, 발열량분석, TGA 분석 실험을 진행 하였으며다음과 같은 결과를 얻었다. 건조 음식 폐기물의 수분함량과 회분함량은 각각 1.7~10.0 wt.%, 7.8~11.7 wt.%로 고형연료품질기준을 만족하였으며, 건조 음식 폐기물의 저위발열량은 4,000~4,720 kcal/kg으로 고형연료의 품질기준인 3,500 kcal/kg보다 높은 것으로 나타났다. 건조 음식 폐기물의 TGA 분석 결과, 연소반응은 약 200℃에서 시작하여 약 500℃에서연소 속도가 가장 높았다. 100~200℃ 사이에서 수분 증발 후, 200~500℃ 사이에서 초기 휘발분, 탄소 및 잔류 휘발분의방출 및 연소가 이루어졌다. 건조 음식 폐기물의 높은 발열량 및 낮은 수분, 회분 함량을 바탕으로 향후 효율적 건조기술 적용 및 엄격한 품질 기준 검사를 통해 건조 음식 폐기물의 고형연료화가 가능한 것으로 판단된다.

This study analyzed the physicochemical properties and combustion characteristics of dry food waste to evaluate the possibility of using food waste as a solid refuse fuel (SRF). The characteristics of dry food waste as a fuel were analyzed by comparing the difference in properties with SRF, and the combustion characteristics after conversion into fuel were identified. Ultimate analysis, proximate analysis, calorific value analysis, and TGA analysis were conducted using two types of food waste and two types of SRF, and the following results were obtained. The moisture content and ash content of dry food waste were 1.7~10.0 wt.% and 7.8~11.7 wt.%, respectively, which satisfied the quality standards for SRF. The low calorific value of dry food waste was 4,000 ~ 4,720 kcal/kg, which was higher than the quality standard of 3,500 kcal/kg for SRF. As a result of TGA analysis of dry food waste, the combustion reaction started at about 200 °C and the highest burning rate was at about 500 °C. After moisture evaporation between 100 and 200 °C, initial volatile matter, carbon and residual volatile matter were released and burned between 200 and 500 °C. Based on the high calorific value and low moisture and ash content of dry food waste, it is considered that it is possible to convert dry food waste into SRF through the application of efficient drying technology and strict quality standard inspection in the future.