• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.75.2-75.2
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• 2011

고온고압에서 운전되는 IGCC용 분류층 석탄가스화기는 석탄에 포함된 회 성분을 대부분 용융 슬래그 형태로 가스화기 벽을 타고 흘러내리게 하여 가스화기 하부로 배출시킨다. 이러한 용융 슬래그를 원활하게 배출시키는 것은 가스화기의 안정적인 운전에 있어서 매우 중요하다. 본 연구에서는 슬래그 층 내의 물질수지, 운동량 및 에너지 보존을 고려하여 석탄가스화기내의 슬래그 거동을 해석할 수 있는 모델 식을 유도하였다. 유도된 슬래그 거동 모델 식들을 적용하고 가스화기의 형상을 고려하여 가스화기 내부에서의 슬래그 거동을 해석하였다. 또한 슬래그 물성치들인 슬래그 점도, 슬래그 비열, 슬래그 밀도, 슬래그 열전달 계수 등을 슬래그의 조성 변화에 따라 별도로 산정하여 슬래그 해석의 입력 데이터로 사용하였다. 슬래그에 첨가되는 석회석의 비율을 해석의 주요 변수로 사용하여 가스화기 하부에서 용융 슬래그 및 고체 슬래그 두께, 용융 슬래그 층 내부에서의 슬래그 점도분포 및 슬래그 속도분포 등 슬래그 거동의 주요 특성들을 예측하였다. 해석결과로 석탄에 석회석의 첨가량을 증가시키면 슬래그의 임계점도온도(temperature of critical viscosity)와 점도가 낮아지므로 가스화기 벽면에서의 용융 슬래그의 유동속도는 빨라지며, 고체 슬래그와 용융 슬래그의 두께가 감소하는 것을 정량적으로 확인할 수 있었다.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.424-428
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• 2007

In the current most tool using heat and mass balance in a coal gasifier is dependent on commercial code such as STANJAN, CHEMKIN. However, in order to keep the self-reliance technology, it is necessary to develop the original design tool available for comprehension and analysis on the spot. So in this study, its own heat and mass balance program is developed on the assumption that the process in a coal gasifier is adiabatic and quasi-equilibrium. The mass balance is calculated by using the chemical equilibrium principle. Also the heat and mass balance according to main operating factors such as temperature, pressure and O2/Coal ratio, was carried in this tool. This heat and mass balance was verified on the basis of the results simulated in STANJAN, commercial codes using similar logic.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.106.2-106.2
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• 2010

IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) plants are among the most advanced and effective systems for electric energy generation. From a control perspective, IGCC plants represent a significant challenge: complex reactions, highly integrated control to simultaneously satisfy production, controllability, operability and environmental objectives. While all these requirements seem clearly to demand a multivatiable, model predictive approach, not many applications can be easily found in the literature. This paper describes the IGCC dynamic simulation that is capable of simulating plant startup, shutdown, normal, and abnormal operation and engineering studies. This high fidelity dynamic models contain the detailed process design data to produce realistic responses to process operation and upset. And the simulation is used by engineers to evaluate the transient performance and produce graphical information indicating the response of the process under study conditions.

• Journal of Energy Engineering
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• v.17 no.2
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• pp.54-66
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• 2008

After the Kyoto Protocol has been ratified in Feb. 16 2005, the developed countries which is involved in Annex-1 have tried to mitigate GHG to the reduction objective. To accomplish this objective, EU developed EU-ETS, CDM project, and so on. Korea has faced pressure to be a member of Annex-1, because Korea and Mexico are only non-Annex-1 countries in the OECD nations. In this study, we simulated power plant expansion plan and calculated $CO_2$ emission with changing Carbon Tax. Especially, we focused on the competitiveness of IGCC and carbon capture technology. In our result, even though carbon tax rise, nuclear power plant does not always increase, it increase up to minimum load. LNG combined cycle power plants substitute the coal fired power plants. If there are many alternatives like IGCC, these substitute a coal fired power plant and we can reduce more $CO_2$ and save mitigation cost.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.108.1-108.1
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• 2010

분류층 가스화기는 석탄과 산소(공기) 및 수증기가 반응하여 $1200{\sim}1600^{\circ}C$의 고온, 20~60기압의 고압에서 작동되어 합성가스를 생성하며 합성가스에 포함된 입자 및 황화합물 등을 정제설비를 통하여 정제 후 발전 및 화학원료로 사용한다. 석탄가스화 중 석탄에 포함된 대부분의 회분은 용융슬래그 형태로 가스화기 벽면을 따라 흘러 내려 가스화기 하부의 냉각수조에서 급랭되어 배출된다. 이때 용융슬래그의 원활한 배출을 위해서는 일정범위의 점도를 유지하는 것이 필요하다. 슬래그의 점도는 가스화기 온도 및 Ash의 조성에 따라 크게 변하며 가스화기 설계 및 운전 시 매우 중요한 변수이다. 따라서 최적의 설계 및 운전을 위해서는 Ash의 점도예측이 중요하며, 분류층 가스화기내부에서 Ash 점도 예측을 위한 DooVisco 프로그램을 개발하였다. DooVisco는 가스화기 내부에서 슬래그 용융온도 및 온도별 점도, 가스화기 최소 운전온도 및 석회석 투입 효과 분석뿐만 아니라 석탄의 혼합 사용 시의 특성 예측도 가능하도록 개발되었다. DooVisco는 슬래그 주요 4성분인 SiO2, Al2O3, CaO, FeO 성분에 대한 Phase Diagram을 이용하여 1차적으로 슬래그용융온도(Liquidus Temperature)를 예측하고, 주요 4 성분 외에 Na2O, MgO, K2O, TiO2 등을 고려한 Kalmanovich Model을 이용하여 점도를 예측한다. 최종적으로 슬래그 용융온도와 점도를 활용하여 분류층 가스화기 운전가능 온도범위를 예측한다. 개발된 DooVisco를 활용하여 300MW급 실증 IGCC 플랜트에 사용가능성이 있는 석탄을 대상으로 슬래그의 용융온도 및 점도 등을 예측하였으며 최적 운전을 위한 슬form점도 조절용 Flux인 석회석 투입량 등을 평가하였다. 평가 결과 슬래그 용융온도가 $1700^{\circ}C$ 이상으로 석회석 투입이 필요하다고 판단되었다. 약 가스화기 내부 온도를 $1500^{\circ}C$ 정도에서 원활한 운전을 위해서는 석탄 대비 약 10% 내외의 석회석 투입이 필요할 것으로 평가되었다. DooVisco는 분류층 가스화기 설 계시 가스화기 최적 운전 온도 설정 및 Flux 투입필요성, 종류, 투입량 선정에 활용될 수 있을 뿐만 아니라 플랜트 운전시 석탄의 탄종 적합성 등을 판단하는데 활용될 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.112.1-112.1
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• 2010

To develop domestic IGCC gasification technology, a gasification test bed with a capacity of 20 tons/day has been designed. The main components of the test bed designed are a coal pulverizing and feeding facility, a gasifier, a syngas cooler, a gas treatment unit, oxygen and nitrogen tanks, and flare stack. For wide applications to the development of advanced coal gasification technology, many special functions have been given to it such as syngas recirculation, char recirculation, and multiple stage gasification. The test bed will be used for testing the characteristics of various types of coals, deriving optimum conditions for efficient gasifier operation and trouble shooting for the Korea IGCC demonstration plant. It will also be applied as a useful tool to develop scale-up design technology of IGCC and proceed to commercialization.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.528-532
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• 2009

Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) power plant converts coal to syngas, which is mainly composed with hydrogen and carbon monoxide, by the gasification process and produces electric power by the gas and steam turbine combined cycle power plant. The purpose of this study is to investigate the influence of gasification process to type and structure of gasifier. For this purpose, the performance characteristics of gasification reaction are analyzed with the operation characteristic of pilot-scale 2-stage coal gasifier. It is found that gasification reaction, floating characteristic of melted slag, particle stick of inside of the gasifier, particle stick and deposit of Syngas cooler are the causes in the different performance characteristics.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.27 no.1
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• pp.1-12
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• 2023

Coal gasification is a process of incomplete coal combustion to produce a syngas composed of hydrogen and carbon monoxide. It is one of methods to utilize coal cleanly because the process does not emits nitrogen oxides or sulfur oxides and particulate matters. In addition, chemicals can be produced using syngas. Coal gasification is classified as IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle), Plasma coal gasification and UCG (Underground Coal Gasification). Recently, WGS (Water Gas Shift) reactor and carbon capture system have been combined to gasifier to produce hydrogen from coal. In this study, the coal gasification and method of hydrogen production from syngas was summarized, and the hydrogen production from coal gasification project was investigated.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.22 no.5
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• pp.566-574
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• 2011

Coal gasifier is a key component for achieving high efficiency in integrated gasification combined cycle and indirect coal liquefaction. Although there have been several successful coal gasifiers that were commercially proven, many different design configurations are still possible for a simple and reliable gasifier operation. Four different gasifier design concepts of dry-feeding were compared in terms of residence time, exit syngas temperature and syngas composition. First, cold-flow simulation was applied to pre-select the configuration concepts, and the hot-flow simulation including chemical reactions was performed to compare the concepts at more actual gasifier operating conditions. There are many limitations in applying CFD method in gasifier design, particularly in estimating slag behavior and slag-tap design. However, the CFD analysis proved to be useful in comparing the widely different gasifier design concepts as a pre-selection tool.