[논문 리뷰] Torrefaction of Pelletized Oil Palm Empty Fruit Bunches

Bemgba Bevan Nyakuma, Arshad Ahmad외 3명|arXiv (Cornell University)|2015. 05. 10.

Thermochemical Biomass Conversion Processes참고 문헌 18인용 수 30

한 줄 요약

이 연구는 에너지 밀도와 연료 품질을 향상시키기 위해 펠릿화된 올리브 Palm Empty Fruit Bunch (OPEFB) 브리켓의 토르레피케이션을 조사한다. 300 °C에서 1시간 동안 토르레피케이션을 실시한 결과, 발열량은 17.57 MJ/kg에서 26.24 MJ/kg으로 증가하였고, 질량 수율은 43.03 %로 감소하였으며, 에너지 수율은 64.27 %로 떨어졌다. 이는 펠릿화가 제어된 느린 탈가스화를 가능하게 하여 OPEFB 브리켓을 열응용 분야에 적합한 고에너지 밀도의 고체 생물연료로 크게 향상시킨다는 것을 보여준다.

ABSTRACT

The torrefaction of oil palm Empty Fruit Bunch (EFB) briquettes was examined in this study. The results indicate that temperature significantly influenced the mass yield, energy yield and heating value of oil palm empty fruit bunch (OPEFB) briquettes during torrefaction. The solid uniform compact nature of EFB briquettes ensured a slow rate of pyrolysis or devolatization which enhanced torrefaction. The mass yield decreased from 79.70 % to 43.03 %, energy yield from 89.44 % to 64.27 % during torrefaction from 250 °C to 300 °C. The heating value (HHV) of OPEFB briquettes improved significantly from 17.57 MJ/kg to 26.24 MJ/kg after torrefaction at 300 °C for 1 hour. Fundamentally, the study has highlighted the effects of pelletization and torrefaction on solid fuel properties of oil palm EFB briquettes and its potential as a solid fuel for future thermal applications.

연구 동기 및 목표

• 펠릿화된 올리브 Palm Empty Fruit Bunch (OPEFB) 브리켓의 연료 성질에 대한 토르레피케이션의 영향을 평가하기 위해.
• 펠릿화가 OPEFB 브리켓의 열분해 동역학과 토르레피케이션 효율성에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 에너지 수율과 발열량을 극대화하기 위해 최적의 토르레피케이션 온도(250–300 °C)를 결정하기 위해.
• 토르레피케이션된 OPEFB 브리켓이 열에너지 응용 분야에서 지속 가능한 고체 연료로 활용될 잠재성을 조사하기 위해.

제안 방법

• 250 °C에서 300 °C 사이의 온도 범위에서 사전 펠릿화된 OPEFB 브리켓에 대해 토르레피케이션을 실시하였다.
• 열처리를 제어하기 위해 관성 분雰위에서 고정된 1시간 동안 실험을 수행하였다.
• 초기 및 최종 질량과 발열량 측정 값을 바탕으로 질량 수율과 에너지 수율을 계산하였다.
• 연료 품질 향상 평가를 위해 고체 연료의 발열량(HHV)을 폭발식 칼로리미터로 측정하였다.
• 브리켓의 균일하고 밀집된 구조가 토르레피케이션 중 느린 제어된 탈가스화를 가능하게 하는 역할을 분석하였다.
• 온도가 연료 성질과 수율에 미치는 영향을 평가하기 위해 데이터를 수집하고 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 토르레피케이션 온도는 펠릿화된 OPEFB 브리켓의 질량 수율과 에너지 수율에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 토르레피케이션은 OPEFB 브리켓의 고발열량(HHV)을 어느 정도 향상시키는가?
• RQ3 펠릿화된 형태는 토르레피케이션 중 열분해 거동과 탈가스화 속도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 OPEFB 브리켓의 연료 품질과 수율을 극대화하기 위해 최적의 토르레피케이션 온도 범위는 무엇인가?

주요 결과

• 300 °C에서의 토르레피케이션은 250 °C에서의 초기 79.70 %에서 비해 질량 수율을 43.03 %로 감소시켰다.
• 온도가 250 °C에서 300 °C로 상승함에 따라 에너지 수율은 89.44 %에서 64.27 %로 감소하였다.
• 300 °C에서 토르레피케이션 후 OPEFB 브리켓의 고발열량(HHV)은 17.57 MJ/kg에서 26.24 MJ/kg으로 크게 증가하였다.
• 고체적이고 밀집된 브리켓의 구조는 느린 탈가스화 과정을 가능하게 하여 토르레피케이션 효율성과 연료 품질을 향상시켰다.
• 결과는 토르레피케이션이 OPEFB 브리켓의 에너지 밀도와 연료 안정성을 크게 향상시킨다는 것을 확인한다.
• 펠릿화는 제어된 열처리를 가능하게 하고, 결과로 얻어지는 고체 연료의 일관성과 성능을 향상시키는 데 핵심적인 역할을 한다.