• Plant Journal
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• v.11 no.3
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• pp.46-52
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• 2015

200MWe 순환유동층보일러인 A화력발전소는 정부정책에 의해 국내 무연탄만을 연료로 배정받아 운영되었다. 하지만 무연탄에 대한 민간수요 증가에 따른 정부의 정책변경에 따라 유 무연탄 혼탄을 2000년대 후반부터 시행하고 있다. 하지만 기동시 석탄 투입온도는 여전히 무연탄 전소시의 기준온도인 $600^{\circ}C$에 석탄을 투입하고 있는 실정이라 기동시간 지연의 한 원인으로 작용하고 있고 기동 중 소요되는 경유의 과다소비라는 고질적인 문제점을 안고 있다. 이에 본 연구에서는 A화력에서 사용되는 석탄에 대한 공업분석과 원소분석을 통하여 비교적 휘발분이 많고 반응성이 좋은 러시아산 유연탄(Suek) 연소에 따른 경유에서 석탄으로의 연료교체시 경제적인 시점을 예측하였다. 실험결과 러시아산 유연탄 (Suek) 연소시 투입가능온도는 연소전환율이 90%이상이 되는 연소최대온도($426^{\circ}C$)가 기술적, 경제적으로 가장 적합한 것으로 예상하였다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.19 no.2
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• pp.136-142
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• 2010

Combustion reactivity and thermal behavior of two imported coals used as a pulverized fuel of commercially thermal power plant were investigated by thermogravimetric analysis (TGA) and large scale test furnace of 200 kg/hr. TGA results showed that combustion efficiency of high moisture coal has lower than reference coal due to the slow combustion completion rate although it has the low ignition temperature, and activation energies of high moisture coal with 79 kJ/mol for overall combustion was higher than reference coal of 53 kJ/mol. Test furnace results ascertained that flame of black band of high moisture coal during the combustion in boiler broke out compared to reference coal and then it becomes to unburned carbon due to the less reactivity and combustion rate. But, Blending combustion of high moisture coal with design coal of high sulfur are available because sulfur content of high moisture coal was too low to generate the low SOx content in flue gas from boiler during the combustion. The ash analysis results show that it was not expected to be associated with slagging and fouling in pulverized coal fired systems due to the low alkali metal content of $Na_2O$ and $K_2O$ compared to bituminous coal.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.22 no.3
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• pp.296-300
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• 2011

In this work, various wood biomasses were used to determine the combustion characteristics for the fuel of cogeneration plant. Combustion characteristics of four types, i.e., (i) forest products, (ii) recycled wood, (iii) empty fruit bunch, and (iv) palm kernel shell, were examined via thermal gravimetric analyzer (TGA) in air atmosphere and coal was used as a comparison group. From the TGA results, the combustion of the wood biomass was occurred in the range of 280 to $420^{\circ}C$, which was lower than that of coal. Forest product showed the lowest activation energy (0.4 kJ/mol) compared to that of other wood biomasses (about 6 to 14 kJ/mol) and coal (64 kJ/mol). In addition, the reaction rate constant of the wood biomass was lower than that of coal. These results indicate the higher combustion initiation rate of wood biomass due to the high content of volatile matter, which had a low boiling point.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.11
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• pp.2159-2168
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• 1992

Coal-water slurry is considered to have the potential for displacing petroleum used in the existing oil-fired industrial and utility boilers. The combustion of coal-water slurry(CWS) is a complex process and little is known about the detailed mechanism. In this paper the combustion behavior of a single suspended droplet of CWS in hot gas stream was investigated. The effect of coal particle size, water content in droplet, initial droplet size, ambient temperature and oxygen fraction in ambient gas were studied. The results are as follows; (1) Increasing the oxygen fraction in ambient gas considerably reduced the char combustion time. (2) The variation of water content and coal particle size in droplet showed little effect on the combustion behavior. (3) In the relatively high temperature ambient gas, the water evaporation time became shorter and the combustion process was stable.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.9
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• pp.939-946
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• 2011

In thermal power generation companies, the recycling of refined ash (LOI < 6%) obtained from a PC-firing furnace is beneficial for the companies, e.g., it can be used for making lightweight aggregates. However, ash having a high LOI, which cannot be reused, is still buried in the ground. To obtain refined ash, the re-burning of high-LOI ash (LOI > 6%) in a PC-firing furnace can be an alternative. In this study, a numerical analysis was performed to demonstrate the effects of ash re-burning. An experimental constant value was decided by TGA (thermo-gravimetric analysis), and a DTF (drop-tube furnace) was used in the experiment for calculating the combustion of ash. On the basis of the trajectory of the moving particles of coal and ash, it was concluded that supplying ash near the burner, which is located high above the ground, is appropriate. On the basis of numerical results, it was concluded that an ash supply rate of 6 ton/h is suitable for combustion, without affecting the PC-firing boiler.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.11a
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• pp.685-693
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• 2011

In the era of energy climate, IGCC technology is one of the powerful solutions for the demands of new energy with low carbon green growth. The present study is conducted to investigate the combustion characteristics of syngas from the coal gasifier to predict problems when it is fed to the gas turbine. Through high and low combustion tests, we understood that hydrogen is the main reason of NOx emission but easily controled by injecting the dilution of nitrogen. CO emission of syngas was comparable with that of methane and pressure fluctuation of syngas was not significant. The data from this study will be used for the optimization of combustion in the Korea first IGCC plant in 2015.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.115.1-115.1
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• 2010

석탄 가스화기술은 기존의 연소 방식에서 발생하는 공해 물질은 줄이면서 발생되어지는 합성가스를 이용하여 직접 사용하거나, IGCC나 CTL 공정등에서 원료로서 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있어 석탄의 환경친화적인 이용을 위하여 오래전에 개발된 기술임에도 불구하고 최근 각광받고 있는 기술이다. 분류층 가스화기는 미분화된 석탄을 고온에서 가스화하는 방식으로 용량의 대형화가 가능하여 석탄가스화복합발전(IGCC)용으로 이용되고 있다. 석탄슬러리를 원료로 사용하는 습식 분류층 가스화기는 기술적으로 상당히 안정적이어서 가장 많이 보급되어진 가스화기 형태이다. 본 연구에서는 1.0T/D급 습식 분류상 가스화 장치의 가압 운전 특성 및 가스화 특성, 운전 조건을 파악하기 위하여 실험을 실시하였다. 실험에 사용된 반응기는 운전 압력 30bar로 설계되었으며, Fuel의 공급량은 50~70kg/hr로 공급하였으며, $O_2$/fuel Ratio를 0.7~1.1까지 변경하여 Fuel 주입량에 따른 내부온도 분포와 $O_2$/Fuel 비율에 따른 합성가스의 조성, 탄소 전환율, 냉가스효율 변화 특성을 알아보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.115.2-115.2
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• 2010

최근 유가 상승 및 에너지 확보, 경질 원유 생산량 및 부존량 감소로 인하여 대체 석유자원의 개발에 대한 연구 및 관심이 급증하고 있다. 기존의 연소 방식이 아닌 연료를 청정 가스로 전환하여 이용하는 가스화 기술 개발이 진행되고 있다. 석탄은 매장량이 세계적으로 풍부 할뿐만 아니라, 지역적으로도 편재되어 있지 않은 에너지원인 석탄을 활용하는 새로운 발전기술로 환경보전성이 우수하며, 효율이 기존의 발전 시스템보다 뛰어난 에너지 이용기술로 각광받는 분야이다. 석탄 슬러리는 분쇄한 석탄을 믹서를 사용하여 소량의 계면활성제를 첨가하여 제조한다. CWM 제조용 석탄은 대체로 고유수분 5%이하, 회분 10%이하의 석탄이 추천되고 있으며, 수분이나 회분량, 산소함량, 입자의 세공율이 증가할수록 고농도화에 불리한 것으로 나타나고 있다. 연료적 가치를 향상시키기 위해서는 물의 함량을 적게, 즉 석탄의 농도를 증가시키는 것이 중요하다. 일반적인 CWM 규격으로는 석탄농도 65% 이상이 바람직한 것으로 보고되고 있다. 석탄가스화에 연료로 사용되는 CWM의 연료성상 및 미립화 정도, 제조 조건 등에 따라 많은 차이가 발생한다. 본 실험에서는 1.0T/D급 습식 분류층가스화기에서 이용할 CWM의 제조를 위하여 소형 믹서를 이용하여 석탄의 농도에 따른 점도 변화와 석탄의 분쇄입자 크기에 따른 점도 변화, 계면활성제와 첨가제의 농도에 따른 점도 특성을 실험하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.204-206
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• 2014

석탄 화력발전소에는 연소가스의 질소산화물(NOx) 저감을 위한 SCR(selective catalytic reduction)설비가 운전되고 있으며, SCR은 환원제인 암모니아($NH_3$)를 이용하여 연소가스 내에 질소산화물을 물과 질소로 분해하는 역할을 한다. 그러나, 연소가스 중의 일부 삼산화황($SO_3$)과 미반응 암모니아가 결합하여 황산암모늄염(Ammonium bisulfate; $NH_4HSO_4$)을 생성하며, 이는 후단 APH(air preheater)의 열소자에 점착된 후 분진들과 함께 성장하여 막힘을 야기한다. 막힘이 발생된 APH는 연소가스의 흐름을 방해하기 때문에 차압을 증가시키며, 이는 발전효율의 감소뿐만 아니라 급전정지를 초래한다. 이를 해결하기 위하여 $CO_2$ 드라이아이스 세정 방법을 적용하였으며, pilot-scale plant에서 실험을 수행하였다. 또한, 드라이아이스 공정변수인 분사압력과 분사시간을 제어하여 pilot-scale plant의 APH 열소자 표면에 생성되어있는 오염물질들의 제거효율을 관찰한 결과 95 %의 높은 제거효율을 보였다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.25 no.4
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• pp.53-61
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• 2016

Unburned Carbon(UBC) and NOx emissions from High-moisture coal and Dried coal were investigated in Drop Tube Furnace(DTF). When the same amount of the High-moisture coal and Dried coal were oxidized in DTF, the results show that UBC and NOx emissions of Dried coal case is higher than High-moisture coal case. As the moisture in coal decreases from 40% to 10%, the average gas temperature increases but the moisture concentration in DTF decreases. As the wall temperature increases from $900^{\circ}C$ to $1500^{\circ}C$, the UBC decreases and NOx emissions increases. Especially, the difference for UBC between High-moisture coal and Dried coal decreases with increasing wall temperature.