• 에너지공학
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• 제11권2호
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• pp.114-121
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• 2002

가압유동층 화력발전소 운전시, 석탄 및 황산화물 흡착제 내에 존재하는 알칼리금속 성분들은 유동층 연소기 출구에서 입자나 증기 형태로 배출된다 이러한 알칼리 성분은 분진제거장치에 의해 제거될 수 있으나, 대부분의 분진 제거장치는 고온, 고압을 유지하지 못하므로 전체 발전효율이 떨어지게 된다. 또한 증기상으로 존재하는 알칼리금속 성분은 터빈날개 부식의 시발점이 되며, 그 배출정도는 석탄 및 흡착제에 포함된 광물의 특성과 조성 및 가압유동층 운전조건에 따라 달라지며 그 농도는 수십 ppm 정도인 것으로 알려져 있다. 반면 가스터빈에 유입되는 연소가스중의 알칼리금속 농도 허용치는 오일 및 석탄 연소의 경우에 50 ppb 이하로 설정되어 있다. 그러므로, 석탄의 유동층연소 및 가스화 과정에서 발생되는 알칼리금속 증기는 고체상의 흡착제를 사용하여 제거하여야만 가스터빈 부식 문제를 해결하고 전체 플랜트 효율을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 보크사이트, 고령토 및 석회석 흡착제들을 가압 알칼리증기 제거반응기 조건에 알맞도록 실린더 형태의 펠렛으로 성형 및 제조하여 실첨에 사용하였다. 연구결과에 의하면, 보크사이트가 가장 우수한 흡착제로 판단되며 고령토, 석회석 순서로 알칼리 흡착능을 보여 주었으며, 흡착제와 알칼리증기 흡착률은 반응온도, 펠렛의 다공도, 및 반응가스 중 알칼리 농도와 밀접한 관계를 보여 주었다.

• 에너지공학
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• 제12권4호
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• pp.289-301
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• 2003

매체순환식 가스연소기의 개발을 위해 산화반응기와 환원반응기가 연계된 2탑 가압순환유동층 조건의 50kWth 매체순환식 가스연소기에 대해 물질수지와 에너지수지를 통한 개념설계를 수행하였다. 매체순환식 가스연소기의 물질수지를 통해 산화반응기는 상승관 형태의 고속유동층 조건으로, 환원반응기는 기포유동층 조건으로 반응기 형태를 결정하였다. 물질수지와 에너지수지에 의해 계산된 층내 고체량, 고체순환량 및 반응기 크기는 장치제작 및 실제조업에 적당한 범위의 값을 나타내었으며 산소공여입자의 반응속도는 만족할 만한 수준에 도달하는 것으로 확인되었다. 본 연구의 개념설계 결과에 의하면 매체순환식 가스연소기의 조업조건은 상용 순환유동층의 조업조건과 유사하였으며 실제공정에 적용하기에 무리가 없는 것으로 사료되었다. 본 연구에서 개발된 설계 tool을 이용하여 시스템의 용량, 조업압력, 산소공여입자 중의금속산화물의 함량, 수증기 주입량, 기체유속 및 고체층 높이 등의 변화에 따른 설계 값의 변화를 해석하였으며 이를 통해 조업조건 변화에 따른 시스템의 성능변화를 예측할 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.83-92
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• 2012

Syngas combustion characteristics of mass produced oxygen carrier particle (OCN706-1100) were investigated in a pressurized fluidized bed reactor using simulated syngas and air as reactants for reduction and oxidation, respectively. The oxygen carrier showed high fuel conversion, high $CO_2$ selectivity, and low CO concentration at reduction conditions and no NO emission at oxidation conditions. Moreover, OCN706-1100 particle showed good regeneration ability during successive reduction-oxidation cyclic tests up to the 10th cycle. Fuel conversion and $CO_2$ selectivity decreased and CO emission increased as temperature increased. These results can be explained by trend of calculated equilibrium CO concentration with temperature. However, fuel conversion and $CO_2$ selectivity increased and CO emission decreased as pressure and gas residence time increased.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.173-182
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• 2012

Effects of temperature, pressure, and gas residence time on methane combustion characteristics of mass produced oxygen carrier particle (OCN706-1100) were investigated in a pressurized fluidized bed reactor using methane and air as reactants for reduction and oxidation, respectively. The oxygen carrier showed high fuel conversion, high $CO_2$ selectivity, and low CO concentration at reduction condition and very low NO emission at oxidation condition. Moreover OCN706-1100 particle showed good regeneration ability during successive reduction-oxidation cyclic tests up to the 10th cycle. Fuel conversion and $CO_2$ selectivity decreased and CO emission increased as temperature increased. These results can be explained by trend of calculated equilibrium CO concentration. However, $CO_2$ selectivity increased as pressure increased and fuel conversion increased as gas residence time increased.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권10호
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• pp.1373-1383
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• 2001

The desulfurization characteristics of anthracite in a bench scale pressurized fluidized bed combustor are investigated. The coal used in the experiment is domestic anthracite from Kangwon Taeback area. The desulphurization experiment is performed with limestone from Chungbuk Danyang. The pressure of the combustor is maintained at 6 atm, and the combustion temperatures are 850, 900, and 950$\^{C}$. The superficial gas velocities are 0.9, 1.1, and 1.3 m/s. The excess air ratio is varied from 5 to 35%. The Ca/S mole ratios are 0.5, 1.5, 2.5 and 4.5 mole. All experiments are executed at 2m bed height. Consequently, SO$_2$ concentration in the flue gas is increased with incresing bed temperature and superficial gas velocity. However SO$_2$ concentration is decreased with incresing excess air ratio and Ca/S mole ratio.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.589-596
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• 2016

Effects of pressure, temperature, gas velocity, and fuel flow rate on reduction of three oxygen carriers, SDN70, OC-1, OC-2, were measured and investigated in a pressurized bubbling fluidized bed reactor. Among three oxygen carriers OC-2 was selected as the best oxygen carrier in view of fuel conversion and $CO_2$ selectivity. However, all oxygen carriers showed good reactivity even at high pressure conditions. SDN70 particle showed maximum reactivity at $900^{\circ}C$ and low reactivity at $950^{\circ}C$. However, reactivity decay of OC-1 and OC-2 particles at high temperature condition was negligible. The fuel conversion and the $CO_2$ selectivity slightly decreased as the gas velocity increased, whereas they are slightly increased as the fuel concentration increased.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.55-60
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• 2000

현재 석탄화력발전 분야에서 석탄의 효율적인 이용을 목적으로 Pressurized Fluidized Bed Combined cycle(PFBC)과 Integrated Gasification Combined cycles(IGCC) 둥이 연구개발되고 있다. 특히, 가압유동층 복합발전 시스템은 석탄의 직접연소 방식으로 가격경쟁력이 있고, 신뢰성이 우수하며, 환경 친화적인 발전기술이다.(중략)

• 한국세라믹학회지
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• 제39권5호
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• pp.503-510
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• 2002

가압유동층 복합발전용으로 사용 가능한 탄화규소 캔들형 필터를 압출성형법으로 제조하였다. 필터의 기공율을 조절하기 위해 2.5 vol%의 탄소분말을 첨가하였고, 필터의 강도를 부여하기 위해 무기결합제로써 점토와 $CaCO_3$를 첨가하였다. 평균 기공율이 약 40%, 평균 기공크기가 약 $47{\mu}m$인 지지체 위에 평균 기공크기가 약 $10{\mu}m$를 갖도록 탄화규소 분말을 분무 코팅하였고, 이후 대기압 분위기 하에서 1400${\circ}C$의 온도로 소결하였다. 코팅층이 형성된 캔들형 필터를 500${\circ}C$, $5kgf/cm^2$의 고온, 고압 하에서 성능평가를 행한 결과 입자크기별 집진 성능이 모두 99.99% 이상을 나타내었다. 따라서 제조된 탄화규소 캔들형 필터는 가압유동층 연소가스에 포함되어 있는 미세한 먼지를 효과적으로 제거할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 에너지공학
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• 제16권1호
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• pp.32-39
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• 2007

석탄 열분해 공정은 석탄의 종류와 산지에 따른 변화가 커서 반응특성을 석탄의 모든 종류에 일반화시키기는 어려우며, 열분해, 가스화 및 연소현상이 동시에 발생하므로 석탄의 종류에 따라 운전조건을 변화시켜 실험장치로부터 최적의 반응 조건을 찾는 것이 중요하다. 본 연구에서는 키데코탄을 대상으로 압력 $2kg_{f}/cm^{2}$ 온도 $735{\sim}831^{\circ}C$의 가압유동층 반응기에서 가스화 반응을 수행하였으며 스팀공급량, 석탄공급량, 공기공급량 등 실험 변수에 따른 가스화 반응의 변화를 관찰하였다. 또한 여러 실험변수들의 변화에 따른 생성가스 성분의 변화를 정량적으로 분석하고, 생성가스 중 $H_{2}$와 CO의 농도를 기준으로 최적의 반응 조건을 결정하였다. 본 실험에서의 최적의 반응 조건은 공기/석탄 비 4.45, 스팀/석탄 비 0.21이었다. 가스화 반응보다 연소반응이 활발하게 일어나면 반응온도가 급격히 증가하므로 안정적인 가스화를 위하여 석탄과 스팀의 주입속도 조절이 매우 중요하였다. 연속운전을 위한 안정적인 운전조건에서 생산되는 발생가스의 CO의 농도는 약 18%, $H_{2}$의 농도는 약 17%였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.113.2-113.2
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• 2010

세라믹 필터는 여러 종류의 분진제거 시스템에서 연소 배가스 정제를 위한 가장 적절한 소재로 알려져 있다. 현재까지 다양한 형태의 세라믹 필터가 개발되고 있는데, 캔들 타입(candle type), 튜브 타입(tubular type), 평판 타입(parallel flow type) 등이 그 예이다. 통상적으로 세라믹 캔들 필터는 가압유동층복합발전(PFBC, Pressurize Fluidized-Bed Combustion), 석탄가스화복합발전(IGCC, Integrated coal Gasification Combined Cycle), 석탄가스화연료전지복합발전(IGFC, Integrated coal Gasification Fuel cell Combined cycle)에서 고온 배가스 정제용으로 사용되고 있다. 일반적으로 IGCC나 CTL 합성가스 정제시스템의 경우에는 높은 고압(약 25기압)과 미세분진이 함유되어 있는 분위기에서 운전된다. 그러므로 이때 사용되는 초청정용 세라믹 집진필터는 고온, 고압 및 부식 환경에서 50 MPa 이상을 갖는 높은 강도와 내식성을 갖도록 개발되어야 하기 때문에 SiC(Silicon Carbide)가 가장 적절한 캔들 필터 소재로 적용되고 있다. 이에 따라 집진용 SiC 세라믹 캔들 필터를 개발하기 위해서는 고온에서 내산화성이 우수하고, 부피팽창에 의한 균열이 발생하지 않는 무기결합재의 선정 및 이를 통한 소재의 특성 최적화가 가장 중요한 부분이라 할 수 있다. 본 연구에서는 래밍성형 공정을 적용하여 1m급 탄화규소 세라믹 캔들 필터 시작품을 제조하였으며, 래밍성형 공정 이외에 정수압가압성형, 진공압출성형으로 제조되고 있는 세라믹 캔들 필터의 국내외 시장 및 그 전망을 분석하였다.