• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.38 no.12
• /
• pp.963-969
• /
• 2014

Four coal sources that had different ash contents were evaluated in a drop tube furnace (DTF). Combustion experiments were conducted by using several sources with different particle sizes and excess air ratios under air-staging conditions to determine the optimized combustion conditions of high-ash coal, with an emphasis on the combustion efficiency and NOx emissions. The results show that the higher ash content results in a large amount of carbon remaining unburned, and that this effect is dominant when the largest particle size is used. Furthermore, the ash content of coal does affect the Char-NOx concentration, which decreases with the particle size. The results of this study suggest that an air-staged system can be useful to reduce the NOx emissions of high-ash coal and that control of the air stoichiometric ratio of the primary combustion zone (SR1) is effective for reducing NOx emissions, especially by considering unburned carbon contents.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.73.2-73.2
• /
• 2011

석탄 합성가스 중에는 $H_2S$, HCl, $NH_3$와 같은 불순물이 포함되어 있다. 이러한 가스들은 오염가스 배출과 관련한 환경기준 준수와 터빈과 같은 설비의 보호를 위해 제거되어야 한다. 석탄 합성가스 중 HCl 농도는 탄종에 따라 다르기는 하지만 많게는 1000 ppmv 수준까지 존재한다. 합성가스를 이용하여 발전을 하는 경우 가스터빈 보호를 위해 HCl은 <3 ppmv 이하로 정제되어야 하고, 합성가스를 연료전지에 사용하고자 하는 경우에는 HCl을 <0.5 ppmv 수준까지, 화학원료로 사용하고자 하는 경우에는 <10 ppbv 수준까지 정제하여야 한다. 또한 HCl은 고온 탈황공정에 사용되는 흡수제의 활성에도 장기적으로 부정적인 영향을 주기 때문에 고온에서 HCl을 정제할 수 있는 흡수제가 필요하다. 본 연구에서는 알칼리금속을 활성물질로 사용하여 분무건조법으로 제조한 HCl 흡수제에 대해 물성 및 HCl과의 반응성을 살펴보았다. $300-500^{\circ}C$ 영역에서 K-계 및 Na-계 흡수제에 대해 고정층반응기에서 HCl 가스를 함유한 모사 합성가스를 이용하여 상압 조건에서 Cl 흡수능을 측정한 결과 15wt% 이상의 흡수능을 나타내었으며 반응온도가 높을수록 흡수능이 증가함을 알 수 있었다. XRD 분석을 통하여 Cl은 K 및 Na와 반응하여 KCl과 NaCl을 형성하면서 흡수됨을 알 수 있었다. 20 bar 조건에서 실험한 결과에서도 동일한 경향의 반응성을 나타내었으며 반응온도가 낮을수록 흡수능은 감소하지만 Cl을 더 낮은 농도로 정제할 수 있었다. 본 실험에 사용된 Na 및 K계 흡수제는 모두 연소 후 배가스 중 $CO_2$를 제거하기 위한 흡수제로 사용되는 고체 흡수제이다. 석탄화력발전소 배가스에 연계되어 $CO_2$ 회수실험에 사용되었던 사용 후 $CO_2$ 흡수제에 대해 HCl 흡수 실험을 수행한 결과에서도 우수한 HCl 제거 성능을 보여 주었다. 이로부터, 폐 $CO_2$ 흡수제의 HCl 흡수제로서의 활용가능성을 확인 하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.11a
• /
• pp.121.2-121.2
• /
• 2011

석탄가스화복합발전과 연계하여 사용할 수 있는 $CO_2$분리법으로 연소 전 탈탄소화는 연료가 연소되기 전에 $CO_2$를 회수하는 방법으로 현재 여러가지 분리법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트의 다양한 응용 분야 중 이산화탄소 격리분야에서 합성가스로부터 $CO_2$롤 효과적으로 분리/회수하기 위하여 가스 고형화법에 관한 연구를 진행하였다. 가스 하이드레이트 형성과정에서의 반응 특성을 살펴보기 위하여 순수계와 촉진제 첨가계(TBAB, TBAF, THF)에 대하여 반응시간에 따른 가스소모량 및 기상의 $CO_2$ 조성 변화를 측정하였다. 그 결과 하이드레이트 상에 고농도의 $CO_2$가 포집되는 것을 확인 할 수 있었다. 순수계와 THF 첨가계의 경우 가스 소모량이 다른 계에 비하여 높게 나타났다. 이는 순수계의 경우 구조-I의 큰 동공과 작은 동공에 모두 기체가 점유되기 때문이며, THF 첨가계의 경우 구조-II의 큰 동공에만 기체가 점유되지만 THF의 첨가로 인해 전환율이 증가되기 때문이다. 반면, TBAF와 TBAB 첨가계의 경우에는 상재적으로 낮은 가스 소모량을 보였다. 기체 소모량이 큰 경우 최종 기상의 $CO_2$ 조성이 낮게 나타났다. 그리고 모든 실험조건에서 1시간 이내에 하이드레이트 형성반응이 종결되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 촉진제 첨가에 의한 하이드레이트의 구조적인 변화를 확인하기 위하여 Raman 분광법과 $^1H$-NMR을 이용하여 혼합가스 하이드레이트를 분석하였다. 본 실험으로 얻어진 결과는 가스 고형화법을 이용한 합성가스 분리 공정 설계 및 개발에 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

• Clean Technology
• /
• v.29 no.4
• /
• pp.279-287
• /
• 2023

Fine dust emitted from coal combustion is classified into filterable particulate matter (FPM) and condensable particulate matter (CPM). CPM is difficult to control with existing air pollution control devices, so research is being conducted to understand the characteristics of CPM. Components constituting condensable particulate matter (CPM) are divided into inorganic and organic components. There are many quantitative analysis results for the ionic components, which account for a significant proportion of the CPM inorganic components, but little is known about the organic components. Thus, there is a need for a quantitative analysis of CPM organic components. In this study, aromatic hydrocarbons (toluene, ethyl benzene, m,p-xylene, and o-xylene) and n-alkanes with 10 to 30 carbon atoms were quantitatively analyzed to understand the organic components of CPM emitted from a lab-scale coal combustor. Of the aromatic hydrocarbons, toluene accounted for 1.03% of the CPM organic components. On the other hand, the contents of ethyl benzene, m,p-xylene, and o-xylene showed low values of 0.11%, 0.18%, and 0.51% on average, respectively. Among the n-alkanes, triacontane (C₃₀) showed a high content of 2.64% and decane (C₁₀) showed a content of 2.05%. The next highest contents were shown with dodecane (C₁₂), tetradecane (C₁₄), and heptacosane (C₂₇), all of which were higher than that of toluene. The n-alkane substances that had detectable concentrations showed higher contents than ethyl benzene, m,p-xylene, and o-xylene except for tetracosane (C₂₄).

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.11a
• /
• pp.153.2-153.2
• /
• 2010

화력발전 분야에서 $CO_2$ 분리는 크게 연소전 탈탄소화(pre-combustion capture)와 연소후 포획(post-combustion capture)으로 나누어진다, 연소후 포획은 연료를 연소한 후 발생하는 $CO_2$와 $N_2$가스에서 $CO_2$를 분리하는 기술로 흡수나, 흡착, 막분리 등을 주로 이용한다, 연소전 탈탄소화는 연소 전에 $CO_2$가 발생되지 않도록 하는 기술로써, 부분 산화나 개질 및 수성가스 변위반응 등이 포함되며 생성된 $H_2$와 $CO_2$를 분리하여 수소를 생산하는 기술($CO_2/H_2$분리가 핵심)이다. 우리나라는 대부분 연소후 포획 위주로 많은 연구가 진행되어 왔다, 하지만 최근 고유가 시장이 형성되면서 석탄화력 발전 및 복합가스발전(IGCC)에 필요한 연소전 탈탄소화($H_2/CO_2$ 가스로부터 $CO_2$ 회수) 연구에 산업적 관심이 급상승되고 있다. 특히, 연소전 탈탄소화 과정에서는 높은 자체압력(약 2.5 - 5.0MPa)과 비교적 높은 농도의 $CO_2$(약 40%의)가 발생되기 때문에, 연소전 탈탄소화는 가스하이드레이트 형성/분해 원리가 가장 잘 적용될 수 있는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성원리를 이용하여 정온 정압 조건에서 $CO_2/H_2$ 하이드레이트를 제조하였으며 특히, 하이드레이트 형성 촉진제인 THF(Tetrahydrofuran)와 TBAB(Tetra-n-butyl ammonium bromide)를 첨가하여 각각 0.5, 1, 3mol% 농도에 따른 상평형 및 속도론 실험을 수행 하였다. 또한 라만 분석을 통하여 $CO_2$ 회수 분리에 대한 연구도 병행하였다. 이러한 연구는 연소전 탈탄소화 기술에서의 $CO_2$ 회수 분리에 대한 핵심 연구임과 동시에 탄소배출권 규제에 실질적인 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.

• Resources Recycling
• /
• v.5 no.2
• /
• pp.45-51
• /
• 1996

Domestic coal contains approximnlely 03 to 7 percentage of sulfur. When the suliur in coal is burned, exhaust gas , nay be thc causc of air pollution problcms as well as acid rain. Thc government dccideil lo strengthen the environmcnlal protection policy a1 the 270 ppm of SO, for the coal-Ered plants and to stari in Ian. 1, 1999. This study was carried out lo rcmove the stlfur and mineral mancrs in the samplw using wet msg~xiic separatol ant1 oil agglomeration apparatus. The rcsults for the wet magnetic separalion showed that the total sulfur removal from Kangnung coal sample was 60.8% with 82.6% combustible recovery. For the results of oil agglomeration testa, combustible recavety, ash nod sulfur rcmovcl horn Maro coal sample were 98.0, 70.9 and 95.7 percent, respectively.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.17 no.6
• /
• pp.67-74
• /
• 2013

IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle) system is candidates which can solve the environmental problems including global warming, since it can be easily combined with CCS(Carbon Capture System). In this research, combustion instability characteristics were studied at various fuel which are composed of $H_2/CH_4/CO$ mixture. Mode analysis for instabilities observed experimentally was conducted and the linearly increasing tendency of frequency was observed as the hydrogen content in fuel increases.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1998.10a
• /
• pp.115-120
• /
• 1998

• Clean Technology
• /
• v.25 no.1
• /
• pp.74-80
• /
• 2019

Thermochemical treatment of sewage sludge is an energy-intensive process due to its high moisture content. To save the energy consumed during the process, the hydrothermal carbonization process for sewage sludge can be used to convert sewage sludge into clean solid fuel without pre-drying. This study is aimed to investigate co-firing characteristics of the hydrothermally carbonated sewage sludge (HCS) to a pulverized coal combustion system. The purpose of the measurement is to measure the pollutants produced during co-firing and combustion efficiency. The combustion system used in this study is a furnace with a down-firing swirl burner of a $80kW_{th}$ thermal input. Two sub-bituminous coals were used as a main fuel, and co-firing ratio of the sewage sludge was varied from 0% to 10% in a thermal basis. Experimental results show that $NO_x$ is 400 ~ 600 ppm, $SO_x$ is 600 ~ 700 ppm, and CO is less than 100 ppm. Experimental results show that stable combustion was achieved for high co-firing ratio of the HCS. Emission of $NO_x$ and $SO_x$ was decreased for higher co-firing ratio in spite of the higher nitrogen contents in the HCS. In addition, it was found that the pollutant emission is affected significantly by composition of the main fuel, regardless of the co-firing ratios.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2008.05a
• /
• pp.602-605
• /
• 2008

$CO_2$ 분리는 크게 연소전 탈탄소화(pre-combustion capture)와 연소후 포획(post-combustion capture)으로 나누어지는데, post-combustion capture는 연료가 연소하면 $N_2$와 $CO_2$가 남게 되고 흡수나, 흡착, 막분리 등을 이용해서 $CO_2$를 분리하는 것이고, Pre-combustion capture(연소전 회수)는 연소 전에 이산화탄소가 발생되지 않도록 하는 기술로써, 부분 산화나 개질 및 수성가스 변위반응 등이 포함되며 생성된 수소와 이산화탄소를 분리하여 수소를 생산하는 기술($CO_2/H_2$ 분리가 핵심)이다. 우리나라는 대부분 연소 후 포획 위주로 많은 연구가 진행되어 왔지만, 최근 고유가 시장이 형성되면서 석탄화력발전 및 복합가스발전(IGCC)에 필요한 연소전 탈탄소화($H_2/CO_2$ 가스로부터 $CO_2$ 회수) 연구에 산업적 관심이 급상승 되고 있다. 특히, Pre-combustion 과정에서는 높은 자체압력(약 2.5 - 5.0MPa)과 비교적 높은 농도의 $CO_2$(약 40%의)가 발생되기 때문에, 연소전 탈탄소화는 가스하이드레이트 형성/분해 원리가 가장 잘 적용될 수 있는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 비교적 저압 조건에서도 하이드레이트를 보다 쉽게 형성시키는 촉진제를 이용하여 $CO_2/H_2$ 혼합 가스 중 $CO_2$를 분리하는 실험을 수행하였다.