발간등록번호 2012- - 효율적인매립가스포집방안 보고서 2012. 2
참여연구진 연구총괄 : 천승규 ( 녹색기술연구센터센터장 ) 연구책임 : 김정식 ( 녹색기술연구센터매립기술부부장 ) 유경선 ( 광운대학교환경공학과교수 ) 연구원 : 이경호 ( 녹색기술연구센터매립기술부연구원 ) 박다정 ( 녹색기술연구센터매립기술부연구원 ) 최종인 ( 광운대학교환경공학과석사과정 ) 박성빈 ( 광운대학교환경공학과석사과정 ) 이상용 ( 광운대학교환경공학과 )
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그림 1 제 2 매립장매립가스포집시스템 - 5 -
그림 2 제 2 매립장구역별매니폴드스테이션 (MS) 위치 - 6 -
표 1 제 2 매립장수평가스포집관설치현황 - 7 -
표 2 제 2 매립장수직가스포집정설치현황 - 8 -
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그림 4 매니폴드스테이션 (MS) 전경 - 10 -
그림 5 매니폴더스테이션평면도 그림 6 매니폴드스테이션단면도 - 11 -
그림 7 Static pressure profile in manifold(d. S. Miller, 1996) - 12 -
표 3 Flow profile of combining manifold(d. S. Miller, 1996) Manifold length Low branch loss ratio* <0.5 Medium branch loss ratio* <0.7 High branch loss ratio* >1.0 Short Medium Long *Loss ratio = Pr sec or sec 그림 8 버터플라이밸브 (BV) 작동원리및사진 - 13 -
그림 9 압력조절장치 (PR) 작동원리및사진 - 14 -
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그림 11 개별배관응축수배제시설 - 16 -
그림 12 3 단 MS 응축수배제시설설치단면도 - 17 -
그림 13 수평가스응축수배제맨홀 - 18 -
그림 14 수평가스포집관및응축수배제맨홀상세도 - 19 -
그림 15 매립가스헤드관에설치된유량계전경 그림 16 매립가스헤드관에설치된유량계평면도 - 20 -
그림 17 외각헤드관및통합헤드관 - 21 -
표 4 브로워사양 그림 18 50 MW 발전소브로워설치도 - 22 -
그림 19 버터플라이밸브와압력조절장치기능파악을위한실험장치구성 - 23 -
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그림 20 개폐율변화에따른버터플라이밸브 (BV) 전후압력변화 그림 21 개폐율변화에따른버터플라이밸브 (BV) 전후유속변화 - 25 -
그림 22 개폐율에따른 BV 전후압력변화 그림 23 개폐율에따른 BV 후단유속과압력 - 26 -
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그림 24 개폐율에따른 PR 전후압력변화 - 28 -
그림 25 개폐율에따른 PR 전후유속변화 - 29 -
그림 26 개폐율에따른 PR 전단의흡입압력과유속상관관계 - 30 -
그림 27 개폐율에따른 PR 후단의흡입압력과유속상관관계 - 31 -
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그림 28 MS 내개별배관의연결도및 BV, PR, 점검구위치 - 33 -
표 5 MS12 내개별배관의 BV 개폐율 1 에서측정한압력, 유속, 온도, CH 4(%).(2011.3 월 ) 표 6 MS12 내개별배관의 BV 개폐율 1 에서측정한압력, 유속, CH 4 (%).(2011.4 월 ) - 34 -
그림 29 MS 12 및 14 내개별배관 BV 개폐율 1 에서측정된흡입압력과 유속. - 35 -
그림 30 Pressure transducer 를이용하여측정한개별배관의압력 변동 (March 16, 2011). - 36 -
그림 31 Relationship between suction pressure and temperature measured at each branch at the opening 1 of BV(March 16, 2011). - 37 -
그림 32 MS12 내개별배관에서측정된 CH 4 및 CO 2 분포 - 38 -
그림 33 MS 12 내개별배관에서측정된 O 2 및 N 2 분포 - 39 -
그림 34 식 (2)-(7) 을이용하여계산한초기 CH 4 및 CO 2 분포 - 40 -
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표 7 BV 개폐율변화에따른개별배관에나타난압력, 유속, 성상변화 (MS 14, April 20, 2011) No. B1 B3 B4 B5 B7 B8 B9 B10 B11 BV opening P (-mmaq) V (m/s) CH4 (%) BV opening P (-mmaq) V (m/s) CH4 (%) BV opening P (-mmaq) V (m/s) CH4 (%) BV opening P (-mmaq) V (m/s) CH4 (%) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4.0 482.5 8.5 2.0 7.5 688.5 6.0 3.5 136.5 1.8 1.1 3.9 2.0 2.5 1.2 3.0 1.7 3.0 31.1 34.7 49.4 35.5 42.0 23.7 53.6 44.4 35.1 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 11.5 772.5 50.5 16.0 18.0 823.0 33.5 13.0 223.5 3.3 1.5 8.6 4.7 4.4 1.5 24.1 6.8 20.2 33.1 36.9 45.3 35.9 44.4 26.4 52.9 42.3 15.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 2.0 1.5 46.0 827.5 104.0 44.0 43.5 826.5 n 26.0 n 7.3 1.7 12.8 8.5 8.5 1.5 n 8.9 n 32.0 27.8 48.2 34.3 44.8 8.0 n 43.0 n 2.0 2.0 3.0 3.0 3.0 2.0 3.0 2.0 1.5 n n 165.5 110.0 104.5 n 181.5 n n n n 17.8 17.0 21.2 n 20.8 n n n n 44.7 35.2 46.6 n 47.0 n n B2 and B6 were not measured by the disconnection of other reasons. Here, 'n' means 'not measured' due to excessive pressure and velocity - 42 -
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그림 35 정상포집 (Type 1) 배관의압력, 유량, CH4(%) 그림 36 비정상포집 (Type 2) 배관의압력, 유량, CH4(%) - 44 -
그림 37 공기유입 (Type 3) 배관의압력, 유량, CH4(%) - 45 -
그림 38 BV 개폐율변화에따른 MS 및수직정에서의압력, 유속, CH4(%) : B4-46 -
그림 39 BV 개폐율변화에따른 MS 및수직정에서의압력, 유 속, CH4(%) : B3-47 -
그림 40 BV 개폐율변화에따른 MS 및수직정에서의압력, 유속, CH4(%) : B5-48 -
그림 41 매립가스내산소유입율과메탄산화에의한산소소비율 - 49 -
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그림 42 Flowmaster 구성 - 53 -
ρ ω - 54 -
ρ1 ρ ρ+dρ ρ2 그림 43 flow through the pipe ρ ω - 55 -
➀ ➁ ➂ ➃ ➄ ➅ - 56 -
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그림 44 프로그램예비 test 를위한실험장치 - 58 -
그림 45 Flowmaster 프로그램동작시메인화면 - 59 -
그림 46 프로그램내 network 상에구현된실험장치배관망 - 60 -
그림 47 브로워성능곡선 ( 좌 ) 과데이터정보창 ( 우 ) - 61 -
그림 48 BV 개폐율변화에따른각점검구에서의유속변화 - 62 -
그림 49 BV 개폐율변화에따른각점검구에서의압력변화 - 63 -
그림 50 매립가스포집특성이해를위한시물레이션대상 - 64 -
그림 51 응축수제거시설작동여부에따른압력및유량변화시물레 이션을위한 network 구성 - 65 -
그림 52 응축수배제시설작동여부개별배관에서의포집유량 과압력 - 66 -
그림 53 수직정양압발생시물레이션을위한 network 그림 54 수직정압력변화에따른각지점압력변화 - 67 -
그림 55 수직정압력변화에따른각지점유량변화 - 68 -
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그림 56 2 매립장시물레이션을위한 network 구성 - 70 -
그림 57 브로워가동수에따라발생하는각 MS 에서의압력시물레이션 - 71 -
그림 58 브로워가동수에따라발생하는각 MS 에서의유량시물레이션 - 72 -
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그림 59 SVE 을이용한추출정에서의등압선및유선 그림 60 일정유량으로펌핑시수직정반경에따른흡입압력분포 - 77 -
그림 61 스크린위치에따른포집영역변화 - 78 -
그림 62 누수발생여부에따른포집유량및영향반경 (Bekett et.al., 1992) - 79 -
그림 63 수직가스포집정의포집압력에따른축방향압력분포 (Li Yu, et. al, 2009) - 80 -
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그림 64 수직정의공기유입과불투수층설치를통한포집범위 확대 - 82 -
그림 65 시물레이션에사용된 grid 구조 그림 66 복토층공극율에따른압력 profiles - 83 -
그림 67 수직정설치시복토층공극율에따른압력 profiles - 84 -
그림 68 작용압력에따른수직정압력 profile. - 85 -
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그림 69 MS7 내개별배관의포집유량변화 ( 개별배관교체이전 ) - 87 -
그림 70 MS7 내개별배관의포집압력변화 ( 개별배관교체이전 ) - 88 -
그림 71 MS7 내개별배관의포집유량변화 ( 개별배관교체이후 ) 그림 72 MS7 내개별배관의포집압력변화 ( 개별배관교체이후 ) - 89 -
표 8 이송배관교체현황 년도 2011.3 월 2011.10 월 2011.11 월 2011.12 월 이송배관 교체갯수 113 56 248 251-90 -
그림 73 1-1 구역 MS 별개별배관평균 CH 4 포집량 그림 74 1-2 구역 MS 별개별배관평균 CH 4 포집량 - 91 -
그림 75 2-2 구역 MS 별개별배관평균 CH 4 포집량 그림 76 2-1 구역 MS 별개별배관평균 CH 4 포집량 - 92 -
그림 77 2 매립장전체개별배관평균 CH 4 포집량변화 - 93 -
그림 78 수도권매립지수직가스포집정주변 Dike - 94 -
그림 79 토사포설및차단막설치단면 그림 80 2A 블록비닐포설장면 - 95 -
표 9 구역별이송배관교체내역 - 96 -
그림 81 블록별수직정평균 CH4 포집량변화 - 97 -
표 10 수직정및 MS 에서의포집압력및유량모니터링 (2011.11.17) 수직정상부 ( 수직포집정 ) 하부 (ManifoldStation) NO. 포집압력 (mmh 2O) 가스성상 (%) 포집유량포집압력가스성상 (%) 포집유량 Open Close CH 4 O 2 ( m3 /min) (mmh 2O) CH 4 O 2 ( m3 /min) 4F-25-10 -425 56.6 0.7 1.97-125 52.8 0.7 1.57 4F-24-3 -371 58.5 0.6 1.48-234 50.2 1 0.97 4F-23-1 -324 58.6 0.7 1.57-229 51.5 0.8 1.3 4F-28 0-3 58.9 0.4 0.5-107 21.6 4.2 1.48 4F-29 0-3 59.7 0 0.65-129 28.8 2.3 1.8 4F-30-1 -413 60.7 0.2 1.63-164 52.2 0.9 1.57 4F-31-2 -414 38.5 1.2 1.67-133 34.7 0.9 1.17 4F-32 0-7 55.8 1.5 0.33-220 27.9 2.6 1.23 4F-26-9 -432 48.4 1.9 2.12-123 45 2.7 1.63 4F-39-1 -422 55 1.4 1.72-91 52.3 1 1.65 4F-38-2 -289 44.7 1.3 1.42-229 41.6 0.6 0.77 4F-37-7 -265 57.7 1.1 1.58-236 52.1 0.7 1.65-98 -
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그림 82 수직정과 MS 에서측정된압력비교 ( 수직정밸브 open 시 ) 그림 83 수직정과 MS 에서측정된유량비교 ( 수직정밸브 open 시 ) - 100 -
그림 84 매니폴드스테이션에서측정된압력과유량분포 - 101 -
그림 85 수직정에서측정된압력과유량분포 - 102 -
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