석탄연소공정으로부터 배출되는 초미세먼지와 온실가스 동시제거/저감 기술 개발 : 연소 배출 특성 및 이산화탄소 흡수 기술 중심으로 :

이성학

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이성학 (안양대학교, 안양대학교 일반대학원)

발행연도: 2021

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2021

농업 부문으로부터 배출되는 초미세먼지 기여 가스상 전구물질에 의한 초미세먼지 배출특성

이성학 , 주흥수 , 한진석 외 1명 한국대기환경학회 학술대회논문집 2021.10 학술대회자료

석탄연소공정으로부터 배출되는 초미세먼지와 온실가스 동시제거/저감 기술 개발 : 연소 배출 특성 및 이산화탄소 흡수 기술 중심으로

이성학 환경공학과 2021.01 학위논문

2020

석탄연소공정으로부터 배출되는 초미세먼지와 온실가스 동시제거/저감 기술 개발

이성학 , 김혜승 , 이혜민 외 1명 한국대기환경학회 학술대회논문집 2020.10 학술대회자료

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연구의 최종목적은 석탄 연소 공정에서 배출되는 온실가스와 미세먼지 를 배출현장에서 직접적으로 동시 제거하는 기술을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 최종목표의 한 부분으로써 석탄 연소 온도에 따른 배출 물질 의 배출 특성을 규명하고자 하였으며, 다양한 흡수액을 이용하여 석탄 연소 배출 이산화탄소의 흡수율(흡수속도)을 도출하는 것을 목표로 하였 다. 본 연구에서 석탄의 연소 온도는 700-900℃로 나타났으며, 이때 PM의 농도는 16,667-44,444 ㎍/m3 으로 나타났고, 이산화탄소 농도는 14-22% 로 높게 나타났다. 이는 일반적인 대기 중 농도에 비해 PM은 약 2,020 배, 이산화탄소는 약 522배에 해당한다. 석탄 연소 온도에 따른 배출 PM2.5의 화학적 구성 성분 분율은 550℃에서 OC > Ions > 중금속 > EC 순으로 나타났으며, 900℃에서는 Ions > 중금속 > OC > EC 순으 로 나타났다. 이는 연소 온도가 낮을수록 인체에 해로운 탄소 성분의 배 출이 높게 나타났다. 석탄 연소 배출 이산화탄소 흡수를 위해 여러 가지 흡수액을 이용하여 흡수율을 비교하였다. 이산화탄소 흡수 비교를 위해 흡수속도, L당 흡수 속도 개념을 이용하였으며, 흡수속도 결과 기존 연구결과에서 흡수속도 가 전부 높게 나타났으며, 본 연구 결과에서는 L당 흡수속도가 전부 높 게 나타났다. L당 흡수속도 개념을 이용한다면 실제 현장 운영에 필요한 흡수액 용량 설정을 가능하게 하여 경제적이고 효과적으로 저감 시설 운 영이 가능할 것으로 판단된다. 현장 적용 관점에서의 본 연구의 한계점은 현장 적용을 위해서는 Pilot-scale에서의 실험을 통해 용량이 커짐에 따라 부과되는 압력 손실에 대한 한계성을 극복해야하며, 이산화탄소 이외의 대기오염물질이 혼합된 폐흡수액의 후처리법이 함께 개발될 필요가 있다고 판단된다.

In order to absorb carbon dioxide and fine particles from the coal combustion process, this study attempted to develop a technology controling those two simultaneously. Objectives of this study at the present stage are ⅰ) to characterize the emission properties of coal combustion. ⅱ) to investigate the carbon dioxide absorption efficiency(absorption rate) using various absorbent liquids. As a result, the combustion temperature of coal in this study was 700-90 0℃, and the concentration of PM was 16,667-44,444 ㎍/m3, and the carbon dioxide concentration was 14-22%, respectively. The chemical composition fraction of the coal combustion emission PM2.5 according to the combustion temperature was in the order of OC > Ions > heavy metal > EC at 550℃ and Ions > heavy metal > OC > EC at 900℃. It was confirmed that the lower the combustion temperature produced higher emission of carbon components which was harmful to human health. The absorption rate according to amine types were 83.45% in MEA followed by, 35.0% in DEA, 4.04% in TEA. It was consistent with the results of previous studies. This means that MEA has a relatively high molar concentration because of its smaller molecular weight compared to DEA and TEA, which is advantageous for absorption reaction. For the comparison of carbon dioxide absorption, the concept of absorption rate and absorption rate per L was used. As a result of absorption rate, the absorption rate was all high in the previous research results, and in this study, the absorption rate per L was all high. The limitation of this study from the point of view of field application is to overcome the limitation of pressure loss imposed as the capacity increases through the experiment in pilot-scale for field application, and it is judged that post-treatment method of waste absorbent mixed with air pollutants other than carbon dioxide should be developed together.

#석탄연소공정 #석탄연소시스템 #연소방식 #초미세먼지 #온실가스 #저감기술 #흡수기술 #이산화탄소 흡수율

List of Tables
List of Figures
Abstract
초록
제1장 서론
제1절 연구 배경
제2절 연구 목적
제2장 이론적 고찰
제1절 연소 온도별 연소 특성
(1) 연소 방식 및 연소 온도에 따른 배출 물질 특성
(2) 탈휘발화(Devolatilization)
(3) 분열(Fragmentation)
(4) 중금속 배출 특성
제2절 흡수(Absorption)의 기본 원리
(1) 물질전달 메커니즘
(2) 이산화탄소 흡수 기본 원리
제3절 흡수액의 이산화탄소 흡수 기작
(1) 아민류
(2) 수산화계열류
(3) 암모니아 수용액
제4절 이산화탄소 및 미세먼지 동시제거 기술
(1) 습식 제거를 이용한 이산화탄소 및 미세먼지 동시제거
(2) 식물 배양을 통한 이산화탄소 및 미세먼지 동시제거
제3장 연구방법
제1절 연소 온도별 연소 배출 특성
제2절 이산화탄소 흡수를 위한 석탄 연소 시스템
제4장 결과 및 고찰
제1절 사용 석탄 기본 성분 분석
(1) 연소 온도별 석탄 연소 배출 특성에서 사용한 석탄
(2) 이산화탄소 흡수를 위한 석탄 연소 시스템에서 사용한 석탄
제2절 석탄 연소 배출 특성
(1) 연소 온도별 석탄 연소 배출 특성 규명을 위한 연소
(2) 이산화탄소 흡수를 위한 석탄 연소 시스템에서의 연소 특성
(3) 석탄 연소 과정
제3절 이산화탄소 흡수율 비교
(1) Monoethaonlamine(MEA)를 이용한 1단, 2단 흡수율
(2) NaOH를 이용한 1단, 2단, 3단 흡수율
제4절 실제 석탄 연소에서의 흡수액에 따른 이산화탄소 흡수율
제5장 결론 및 향후 계획
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