동적 시뮬레이션을 이용한 수열탄화 기반 에너지화 시스템의 열효율 해석

Thermal Efficiency Analysis of Energy Manufacturing System by Hydrothermal Carbonization using Dynamic Simulation

본 연구에서는 고온 고압의 수열탄화 기술을 이용한 혼합 유기물의 에너지화 공정 분석 및 열적 효율 향상을 위한 공정 해석을 수행하였다. 수열탄화 공정의 열매유는 알킬벤젠계 합성유로써 연소배기가스로 가열된 열매유 보일러와 수열탄화 반응기 사이를 순환하게 되며, 반응물은 수열탄화반응기를 거쳐 반응생성물 저장조로 이송되도록 공정을 구성하였다. 기존 공정의 해석 및 평가를 위해 유기물의 분해 및 탄화 반응시간에 따른 반응기의 손실열량과 이에 상응하는 열매유의 보상열량 및 연료투입량을 동적 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 한편, 고온배기가스가 연소로에서 열매유로 이송되는 과정 중 발생되는 손실열량의 저감을 위해 고온배관의 형태 및 단열재의 두께에 대한 설계 최적화를 수행하였다. 또한 수열탄화 반응 완료 후 생성물 저장조에서 발생되는 폐열원을 유기물의 예열에 재이용하는 공정을 구성함으로써, 수열탄화 기반 통합 에너지화 공정의 열적 효율 향상에 대한 해석을 수행하였다.