The Effect of the Size of Coal Particles on Gasification Reactions

석탄입자 크기가 가스화에 미치는 영향

In this study, numerical computations were performed to scrutinize the effect of the size of coal particles on reactive flow fields and concentration distribution of product gases for five cases with four different particle sizes (40 $\mu\textrm{m}$, 60 $\mu\textrm{m}$, 100 $\mu\textrm{m}$, 120 $\mu\textrm{m}$, 140 $\mu\textrm{m}$) in an axisymmetric cylindrical coal gasifier in which Alaska Usibelli subbituminous coals were gasified. Predictions showed that coal particle size affected the concentration distribution of product gases. When coals of 100 $\mu\textrm{m}$ were gasified, the maximum average concentrations of major products, H$_2$and CO, were predicted at the exit of the gasifier. The average mole fractions of CO and H, were shown to be 0.62, and 0.16 (dry basis, inert free), respectively. The cold gas efficiency of 83% was also predicted for the same particle size of 100 $\mu\textrm{m}$.

본 연구에서는 Alaska Usibelli 아역청탄이 사용되는 실린더형 석탄 가스화기내에서 석탄의 입자크기가 반응성 유동장과 주요 생성물의 농도분포에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 미분탄 입자의 크기를 40 $\mu\textrm{m}$, 60 $\mu\textrm{m}$, 100 $\mu\textrm{m}$, 120 $\mu\textrm{m}$ 및 140 $\mu\textrm{m}$로 각각 나누어 전산모사를 수행하였다. 모사결과, 가스화기내에서 석탄의 입자크기가 가스화 생성물의 농도분포에 커다란 영향을 미침을 알 수 있었다. 입자의 크기가 100 $\mu\textrm{m}$일 때 가스화기 출구에서 주 생성물인 CO와 H$_2$가 최대로 생성되고 이때 이들의 평균 몰분율은 각각 0.62, 0.16(dry basis, inert free)으로 예측되었다 또한 냉가스 효율도 입자크기가 100 $\mu\textrm{m}$일때 최고치 83%로 예측되었다.