고정층 반응기를 이용한 우드펠릿 반탄화 특성에 관한 연구

Characteristics of torrefied wood pellet by using fixed bed reactor

우드펠릿은 바이오매스의 압축 성형 가공을 통해 생성된 연료로써 대형 보일러에서 전소 또는 혼소의 형태로 사용된다. 하지만, 우드펠릿의 낮은 분쇄성은 연소 시 미연탄소 발생량을 증가시키며, 석탄과의 혼소율을 제한한다. 반탄화는 연료의 품질을 개선하는 공정으로써, 이러한 분쇄성 문제를 해결함과 동시에 연료의 탄소함량 및 고위발열량을 증가시킨다. 본 연구는 우드펠릿의 연료 특성 및 분쇄성 개선을 위해 고정층 반응기를 이용하여 반탄화를 수행하였다. 210~310℃ 온도 범위 및 15~60 분 체류시간 조건에서 반탄화 된 생성물의 특성을 분석하였다. 질량 수율은 86.18~39.46% 로 측정되었으며, 질량 수율 감소에 따라 탄소 함량 및 고위발열량이 상승하였다. 반탄화 펠릿의 특성들은 질량 수율에 대해 경향성을 나타내었으며, 반탄화 펠릿의 용적 밀도는 질량 수율의 0.538 승에 비례하여 감소하였다. 에너지 밀도는 반탄화 정도에 따라 증가하여 수율 83%에서 최대치인 10.41 GJ/m3 로 측정되었으며, 이후 감소하여 질량 수율이 60% 이하일 땐 오히려 기존 우드펠릿보다 낮게 측정되었다. 분쇄성은 반탄화 정도에 따라 선형적으로 증가하였으며, 75% 이하의 질량 수율에서 석탄의 분쇄성과 비슷해지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 우드펠릿이 미분탄 혼소 보일러에 사용되기 위한 이상적인 반탄화 범위는 적절한 에너지 수율과 분쇄성을 보유하는 질량 수율 75%~80% 범위가 적합하다고 판단된다.