중·소도시 생활폐기물 성상변화에 따른 소각시설의 폐열회수 개선에 관한 연구 = A Study on the Improvement of Waste Heat Recovery System accoding to Characteristic of M.S.W in Chung ju City
저자
발행사항
충주 : 충주대학교 산업대학원, 2011
학위논문사항
학위논문(석사) -- 충주대학교 산업대학원 , 환경공학과 폐기물 전공 , 2011. 2
발행연도
2011
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
충청북도
형태사항
vi, 56 p. ; 26cm
일반주기명
지도교수:연익준
소장기관
화석연료의 환경오염문제와 자원고갈 에 의한 에너지 수급 문제는 폐기물 에너지를 신재생에너지로 패러다임의 변화를 가져왔으며 2005년의 쓰레기 종량제의 시행은 성상에 커다란 변화를 가져 왔다. 이에 폐기물 에너지 회수가 활성화되어지지 않은 중소도시 소각시설의 생활폐기물성상변화에 따른 소각시설의 폐열회수 개선에 관하여 연구하였다.
연구대상지역 “C"시의 생활폐기물성상변화를 알아보기 위해 2004년, 2006년, 2009년 3개년도의 계절별 폐기물을 연4회 분석하였으며, 대상지역은 단독주거지역, 공동주거지역, 상업지역, 외곽지역으로 분류하여 조사하였고 생활폐기물의 물리적 조성, 겉보기 밀도, 삼성분, 원소분석, 발열량에 대하여 분석 하였다.
또한, 소각시설에서 회수 할 수 있는 에너지를 산정하였고 회수에너지를 이용하여 발전을 하였을 경우 생산되는 발전량을 예측 하였으며 2006년 자료를 토대로 설계 시공된 소각시설의 개선사항을 도출 하였다.
2005년 쓰레기 종량제의 실시 및 음식물 분리수거의 정착으로 물리적 조성 중 음식물 및 채소류의 조성이 38.8%에서 20.9%, 21.8%로 급격히 감소하였으며 삼성분 중 수분의 양이 평균 40.5%에서 26.8%, 20.4%로 급격히 감소하였다. 이에 따라 발열량의 변화도 점진적으로 증가 하였는데 환경공단 지침 기준 저위 발열량의 변화를 살펴보면 2004년 평균 1,529kcal에서 2006년 2,440kcal 2009년에는 2,931kcal로 나타났고 2011년 현재는 더욱 증가 할 것으로 예상 되었다. 조사된 발열량을 바탕으로 소각시설에서 회수 가능한 에너지 산정 결과 2004년은 연간 약 34,800Gcal, 2006년은 59,200Gcal이며 2009년은 74,400 Gcal로 지역난방공사에서 발표한 가구당 1년 평균 사용 난방열인 9.7 Gcal의 열에너지를 공급 할 경우 3,550가구, 6,100가구 및 7,670가구 난방열에 해당하는 에너지 이다.
본 연구대상의 소각시설은 지리적 위치 때문에 열 공급이 불가능함에 따라 차선책으로 발전을 하였을 때 에너지를 회수 하는데 이때 생산되는 전력량을 예측하면 2004년 평균 254kw/hr, 2006년 511kw/hr 이며 2009년 652kw/hr로 약 3.3 억 원의 에너지 절감 효과가 발생한다.
본 연구대상 소각시설은 2006년 기준 자료를 토대로 시공되었기 때문에 발전기 용량은 760kw/hr이며 소각시설 예상 소모 전력은 650kw/hr 정도로 매전은 하지 않는 것으로 시공 되었다. 그러나 2009년 발전량은 평균 652kw/hr로 야간 등 전력 소모량이 적은 경우 매전이 가능 하므로 매전시설의 설치가 필요한 것으로 판단된다.
본 연구결과 쓰레기 종량제실시, 음식물 쓰레기 분리수거 등의 정책 변화와 주민의식 변화에 의한 폐기물 성상변화의 결과로 이전 에너지 회수 효과를 기대 할 수 없었던 중소도시 생활 폐기물 소각시설도 충분히 경제성을 갖출 수 있음을 알 수 있었으며 유사도시 폐열회수 설비의 설치시 특성자료로 제공 하고자 한다.
The issues of the pollution of environment from use of fossil fuels and demand and supply of energy resources, have caused the change of paradigm of the household waste turning into a new renewed sources of energy, and the introduction of the quantity-based waste charge system in 2005 has brought a big change to things in general.
From this, research has been done on the improvement of the retrieval of the wasted heat from incinerating facilities, with the changes of properties of the waste from middle or small cities, considered as a blind spot.
To determine the change of the properties of the waste from "C" city, concerned area, the physical composition, the seeming density, the three composing ingredients, the elements contained, and caloric value of the household waste have been analyzed, four times a year by the season, over the three years, in 2004, 2006, and 2009, depending on the types of the area, a exclusive residential area, a collective residential area, commercial area and surrounding outer area, and from these data, the value of the energy retrievable from the waste incinerating facilities was calculated, the amount of electricity which can be generated from the retrieved energy was estimated, and the items for improving the waste incinerating facilities, designed and constructed based on the data in 2006, were suggested.
The portion of food and vegetable wastes in the physical composition was sharply down from 38.8% to 20.9% and 21.8%, and water contents of the tree ingredients were sharply decreased from 40.5% on average to 26.8% and 20.4%, with the introduction of the quantity-based waste charge system and the settlement of the segregated garbage collection system in 2005.
According to above, the variation of the caloric value increased gradually, and to see the change of minimun caloric value from the standard of the Environment Public Corporation, it was from 1,529 kcal in 2004 to 2,440 kcal, to 2,931 kcal in 2009 on average and is expected to increase more in 2011 now.
From the caloric value seen above, the amount of the energy retrievable from the waste incinerating facilities has been calculated as, 34,800 Gcal in 2004, 59,000 Gcal in 2006, and 74,400 Gcal per year, and equal to the energy for heating 3,550, 6,100, and 7,670 households, respectively.
It is impossible to provide some area with the heat from the waste incinerating facilities due to the location of it, and as a second best option, energy can be retrieved from electricity generation, with the expectation that electricity generated was 254kw/hr in 2004 and 511kw/hr 2006, and 652kw/hr in 2009, with the energy saving effect being 3,300,000,000 Korean won.
As the waste incinerating facilities based on the data in 2006, the capacity of the generator is 760kw/hr and the estimated electricity consumed is 650kw/hr and it is not designed to sell electricity. However, the average electricity generated in 2009 was 625kw/hr and it has been possible to sell some electricity in case of low electricity consumption required as at midnight and it is necessary to install facilities for selling electricity.
Through the research above, it can be known that the waste incinerating facilities of middle or small size cities, once not expected as of economic justification, could get a full economic justification, as a result of the changes of properties of the waste from the change in policies, - the enforcement of the quantity-based waste charge system and the segregated garbage collection system - and the change in citizens' awareness, and it is preferable for the suggestions of this research to be offered for installing waste incinerating facilities of similar cities thereafter.
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