• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.1
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• pp.127-136
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• 1999

Bench Scale급 기류층 석탄가스화기에서 배출된 슬form의 특성을 파악하기 위해서 Drayton 석탄과 Kideco 석탄으로부터 생성된 슬래그의 조성, 형상, 잔존탄소함량 및 중금속 성분들을 분석하였다. Drayton 석탄 슬래그의 형상은 표면이 매끄럽고 단단하며 다공성을 띄면서 crack이 거의 없고 결정구조가 비정형인 반면에, Kideco석탄 슬래그의 경우는 표면이 거칠고 crack이 상당히 많이 존재하며 주결정상은 pyroxene과 anorthnite 등으로 이루어져있다. 슬래그의 재활용시 판단 기준이 되는 잔존탄소함량은 두 대상탄 모두 1% 이하를 나타내어 재활용이 가능하며, 슬래그의 용출수 분석결과 석탄중에 함유된 중금속은 슬래그중에 용융되어 안정한 화합물로 존재하므로 중금속 유출로 인한 2차적인 환경오염 문제는 없을 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.258-261
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• 2008

상용공정 모사기인 PRO-II를 이용하여 석탄 가스화에 의한 수소 제조공정 개념설계를 수행 하였다. 이 공정은 공기분리(ASU), 석탄가스화, 가스정제, 고온 WGS 반응, 저온 WGS 반응, 수분제거, $H_2$분리, $CO_2$ 분리, $CH_4$ 분리(PSA) 등으로 구성되어 있다. 가스화기의 모사조건은 온도 $1200{\sim}1500^{\circ}C$, 압력 $15{\sim}30atm$, 공급몰비 C:$H_2O$:$O_2$=1:0.5$\sim$1:0.25$\sim$0.5로 하였으며, 정제공정의 온도와 압력은 각각 $550^{\circ}C$, 24.5atm으로 하였다. 생성된 합성가스는 WGS(HTS($400^{\circ}C$, 24atm), LTS($250^{\circ}C$, 23.5atm)) 반응을 거쳐 고순도 수소로 분리정제된다. 석탄을 10ton/day으로 공급하였을 때, 804.0kmol/day의 수소가 생성되었으며, 이때 가스화기 조건은 $1500^{\circ}C$, 25atm, 공급몰비 C:$H_2O$:$O_2$ = 1:0.58:0.43이었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.234-237
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• 2008

분류층 가스화기에서 가스화기 운전 온도는 슬래그의 원활한 배출과 가스화기 성능 등에 영향을 미친다. 가스화기 운전온도는 또한, 석탄 및 산소 소비량에도 영향을 미쳐 궁극적으로는 가스화 플랜트의 주요 설비 용량을 결정하는 주요 요인중의 하나이다. 가스화기 운전 온도가 일정수준 이상으로 증가할 경우 냉가스 효율이 저하되고 가스화 성능에 약 영향을 미친다. 본 논문에서는 Coal 및 Flux 공급장치, 슬래그 배출장치 당의 구성을 설명하고 Flux 투입량에 따른 슬래그 Tcv, 가스화기 성능 등을 예측하였다. 또한, 300MW IGCC 실증 가스화플랜트 엔지니어링을 위한 예비단계로 석회석 투입에 따른 Flux 공급장치를 포함한 Feeding 설비 용량, 슬래그처리설비 용량, 가스화기 내부 및 출구 적정온도를 예측하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.353-355
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• 2008

최근 석탄 가스화 기술은 화석연료인 석탄을 기존의 공해물질 발생을 90%이상 줄이면서 고효율로 활용할 수 있는 방법으로 각광받고 있다. 본 연구는 습식 석탄 가스화기에서 가스화의 핵심적인 요소인 버너의 분무 관계 분야에 대한 분무 특성 및 무화성능을 높일 수 있는 분무기의 구조 및 운전 조건 등을 제시 할 목적으로 분무 시 내부를 관찰 할 수 있는 아크릴을 이용하여 내부 혼합식 버너를 제작하였다. 미립화 특성을 파악하기 위하여 $O_2$/Fuel Ratio 및 버너의 내부 혼합 방식, 분사각도, 각 분사 높이에 따른 미립화 특성을 관찰하였으며, 입도 분석은 심파텍사의 입도 분석기를 이용하여 측정하였다. 내부 혼합식 버너의 입도는 분사 각도와 $O_2$/Fuel Ratio에 따라서 변화하는 경향을 나타냈으며, 공급되어지는 Fuel은 석탄 슬러리와 물을 이용하여 각각의 입도를 측정하였다. slurry의 공급량이 고정된 상태에서 산소 공급량이 증가함에 따라 미립화도는 증가하는 경향을 나타내었으며, 슬러리 공급량과 산소 공급량이 동일한 경우 버너의 분사 각도에 따라 미립화도가 다르게 나타나는 특성을 관찰하였다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1994.05a
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• pp.78-85
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• 1994

ASPEN(Advanced System Process ENgineering) 코드를 이용하여 오리멀젼(orimulsion)을 이용한 가스화기의 성능을 예측하고, 발전 연료로서의 적합성 등을 살펴보았다. 오리멀젼은 역청(bitumen)에 물을 섞은 연료로 중유와 석탄의 중간 정도의 성질을 가지고 있다. 본 연구에서는 오리멀젼 가스화기의 운전 특성을 파악하고 주입되는 산화제 양을 변화시켜 산화제의 가스화기 운전온도에 미치는 영향과 생성되는 주요 합성가스 성분에 미치는 영향 등을 예측하고 새로운 연료로서의 타당성 여부를 검토하였다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.6 no.1
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• pp.104-113
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• 1997

This study aims to develop an analysis model using a commercial process simulator-ASPEN PLUS for an IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) system consisting a dry coal feeding, oxygen-blown entrained gasification process by Shell, a low temperature gas clean up process, a General Electric MS7001FA gas turbine, a three pressure, natural recirculation heat recovery steam generator, a regenerative, condensing steam turbine and a cryogenic air separation unit. The comparison between those results of this study and reference one done by other engineer at design conditions shows consistency which means the soundness of this model. The greater moisture contents in Illinois#6 coal causes decreasing gasifier temperature and the greater ash and sulfur content hurt system efficiency due to increased heat loss. As the results of sensitivity analysis using developed model for the parameters of gasifier operating pressure, steam/coal ratio and oxygen/coal ratio, the gasifier temperature increases while combustible gases (CO＋H2) decreases throughout the pressure going up. In the steam/coal ratio analysis, when the feeding steam increases the maximum combustible gas generation point moves to lower oxygen/coal ratio feeding condition. Finally, for the oxygen/coal ratio analysis, it shows oxygen/coal ratio 0.77 as a optimum operating condition at steam/coal feeding ratio 0.2.

• Journal of Energy Engineering
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• v.4 no.2
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• pp.253-260
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• 1995

본 연구는 현재 아주대학교 구내에 건설중인 3T/D 석탄가스화 실증실험장치의 엔지니어링 설계자료 및 실험장치 각 부분의 사양을 종합화하여 최적의 설계조건을 도출하고 향후 스케일 업에 따른 장치변화 및 관련변수를 예측할 수 있는 공정모델을 개발하는데 그 목적이 있다. 모델은 3T/D 석탄가스화 장치와 같이 가스화기부분, 산화제 및 연료의 주입부분, 생성가스의 냉각부, 가스화기 예열부분 및 회분처리부로 구성된다. 개발된 모델에 의해 부분별 대체가능성을 평가하여 최적 조합형태를 제시하였고 결과의 타당성을 입증하기 위해 실제 플랜트의 설계자료와 프로그램에 의한 결과를 비교하였다. 또한 스케일 업 결과 변화폭이 가장 큰 부분은 냉각기의 길이가 냉각수 유입량 증대에 따라 급겨히 변화되어 냉각수 유입을 위한 냉각수 분산장치의 교체가 필요한 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1996.10b
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• pp.113-122
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• 1996

본 연구는 석탄가스화복합발전(IGCC)의 핵심부분이라 할 수 있는 슬래깅 형태의 분류층 가스화기에 원활한 Slagging을 유지하기 위해 Flux addition method와 Coal blending method를 적용하였다. 대상탄으로는 가스화에 적합하다고 알려진 알라스카탄, 대동탄과 비교탄으로 가스화에 부적합하다고 알려진 1종류의 유연탄을 대상으로 기본분석 및 화학적 조성분석, 용융온도를 측정하여 봄으로써 대상탄들의 슬래깅성향을 평가하였다. 대동탄과 알라스카탄에 대해서는 Flux addition method를 적용하고, 비교탄에 대해서는 Coal blending Method를 적용한 후, 140$0^{\circ}C$로 운전되는 가스화기의 효율을 최대화할 수 있는 Flux 첨가비와 blending ratio를 산정하였다.

• Clean Technology
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• v.20 no.3
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• pp.298-305
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• 2014

Ash included in coal can cause environmental pollution and it can decrease efficiency of mass and heat transfer by getting scorched and stick in the facilities operated at high temperature. To solve this problem, a feasibility study on pulverized coal fired power plant and integrated gasification combined cycle (IGCC) using the AFC (Ash-Free Coal) as well as the development to remove the ash from the coal was conducted. In this research, optimization of operating condition was proposed by using sensitivity analysis of ASPEN $Plus^{(R)}$ to apply the coal containing under the 200 ppm ash for integrated gasification combined cycle. Particularly, the coal gasification process was classified as three parts : pyrolysis process, volatile matter combustion process and char gasification process. The dimension and operating condition of 1.5 ton/day class non-slagging gasifier are reflected in the coal gasification process model.

• Journal of Energy Engineering
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• v.7 no.1
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• pp.7-16
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• 1998

Numerical computations were performed for the gasification of five different coals such as Lewis-Stockton bituminous, Utah bituminous. Illinois #6 bituminous, Usibelli sub-bituminous and Beulah-Zap lignite, to assess the effect of variation in oxygen to coal ratio and steam to coal ratio on reactive flow fields within an axisymmetric, entrained-flow gasifier. The concentrations of major products, CO and $H_2$, were calculated with varying oxygen to coal ratio(0.7~1.4) and steam to coal ratio. To verify the validity of predictions, the predicted and the measured values of CO and $H_2$ concentrations at the exit of the gasifier were compared for Roto coal. Reasonable agreement was obtained between the predicted and measured values. Predictions showed that the (CO+H_2$) concentration increased gradually to its maximum value with increasing oxygen-coal ratio, and CO concentration decreased, but $H_2$ concentration increased to some extent with increasing steam-coal ratio. When the oxygen-coal ratio was between 1.0 and 1.2, and the steam-coal ratio was between 0.3 and 0.4, high values of the cold-gas efficiency were obtained.