• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.72-72
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• 2011

국내 및 세계의 천연가스 수요가 증가하고, 원유가 상승에 의한 천연가스의 지속적인 가격상승이 예측됨에 따라 천연가스의 99%를 수입에 의존하는 우리나라의 에너지 안보 확보 방안을 위한 기술개발이 필요하다. 국내에서 천연가스를 확보할 수 있는 현실적인 방법중의 하나는 석탄가스화를 통해 얻어진 합성가스를 이용하여 SNG(synthetic Natural Gas, 합성천연가스)를 제조하는 것이다. 본 연구에서는 다양한 석탄, 다양한 석탄 가스화기를 적용하는 경우에 대한 CASE별 공정해석을 수행하여 각 경우의 SNG 생산 특성을 파악하였다. 석탄의 종류는 역청탄, 아역청탄, 갈탄을 대상으로 하였으며, 역청탄을 사용하는 경우는 General Electric Energy(GEE), Shell Global Solutions(Shell), ConocoPhillips(CoP)사의 가스화기를, 아역청탄을 사용하는 경우는 KBR의 TRIG$^{TM}$, Siemens사의 SFG, Shell, CoP 가스화기를, 갈탄을 사용하는 경우는 Shell, Siemens 가스화기를 적용하였다. 사용한 석탄과 석탄가스화기에서 발생된 합성가스 조성은 NETL에서 발행된 보고서에 제시된 수치들을 활용하였다. 역청탄을 사용하고 CoP 가스화기를 적용한 경우, SNG 합성공정에 유입되는 유량이 100 Nm3/h 일 때, 생산되는 SNG의 조성은 $CH_4$ 96.26%, $H_2$ 1.49%, $CO_2$ 0.69%, CO 0.004% 이고 생산유량은 24 Nm3/h 였다. SNG 효율을 SNG 합성공정에 공급되는 합성가스 열량 대비 최종 생산되는 SNG의 열량을 기준으로 하고, 각 CASE 별 SNG 효율을 살펴보면, 역청탄을 대상으로 한 경우 GEE 74.05%, CoP 76.65%였다. 아역청탄을 대상으로 한 경우 TRIG 78.14%, Siemens 71.22%, CoP 75.72%였고, 갈탄을 대상으로 하는 경우 Shell 71.48%, Siemens 71.49%였다. 역청탄을 사용하는 경우는 CoP 가스화기를 대상으로 한 경우 SNG 효율 및 생산량이 가장 높았고, 아역청탄을 사용하는 경우는 TRIG 가스화기를 대상으로 한 경우의 SNG 효율 및 생산량이 높았다. 갈탄을 사용하는 경우는 Shell 가스화기와 Siemens 가스화기가 거의 비슷한 결과를 나타내었다. $$SNG\;efficiency({\eta})={\frac{Q_B}{Q_A}}={\frac{Q_{SNG}(kcal/h)}{Q_{Syngas}(kcal/h)}}{\times}100(%)$$.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.207-214
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• 2014

고급탄의 고갈에 따라 석탄화력발전소에서의 저급탄 혼소가 필수불가결하게 되었다. 본 연구에서는 국내에서 수입되는 석탄 중에서 대표적으로 사용되는 역청탄과 아역청탄에 대한 연소특성을 0.7MWth 파일롯 연소실험장치를 사용하여 측정, 분석하였다. 과잉공기비가 1.2인 상태에서 축방향 및 반경방향의 노내 가스온도 및 주요 가스농도를 측정하였으며, 역청탄 연소시 반응로 내의 입자 샘플링을 수행하였다. 두 탄종의 주반응영역은 노 상부의 스월버너로부터 약 1m 근방에서 형성되었으며, 노 하류에서는 완전 확립된 온도와 농도분포를 나타내었다. 포집된 역청탄의 고체입자 분석으로부터 주반응영역 이후에 완전한 탄소전환이 이루어진 것을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.42-48
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• 2014

미분탄의 연소 또는 열분해 과정으로부터 발생하는 tar-soot는 복사 열전달 및 질소산화물의 추가적인 발생 원인이라는 관점에서 의미 있게 다루어지고 있다. 최근 저열량탄이 증가함에 따라 시멘트의 원료로 재활용되던 석탄회에서 다량의 미연분과 tar-soot가 포함되어 오히려 다시 반입되는 사례가 빈번해지고 있다. 따라서 본 연구에서는 저열량탄 사용 확대에 따른 혼탄연소 조건에서 tar-soot의 배출특성을 살펴보기 위해 반응기로써 LFR(Laminar Flow Reactor)을 적용하였으며, 연료로는 현재 국내발전소에서 사용 중인 역청탄 2종(MOUNTAIN, MACARHTUR)과 아역청탄(KPU)을 이용하여 단탄별 tar-soot 배출특성과 혼소비에 따른 배출특성을 화염의 구조 변화와 함께 측정하였다. 휘발분이 많은 아역청탄의 soot cloud 길이는 역청탄에 비해 길었지만 전체적인 화염 길이는 짧아졌다. 단탄별 실험결과에서는 역청탄의 tar-soot 발생량이 아역청탄의 발생률보다 높았으며 역청탄 중 휘발분 함량이 많은 MOUNTAIN탄이 상대적으로 휘발분 함량이 적은 MACARHTUR탄의 tar-soot 발생률보다 높았다. 혼소시에는 단탄의 연소특성과는 다른 새로운 특성을 나타내었으며 저열량탄과 혼소되는 역 청탄의 종에 따라 tar-soot 발생량이 지배되는 것을 확인하였으나 혼소비에 따른 평균적 특성이 아닌 완전히 차별되는 배출특성을 나타냄에 따라 석탄의 등급에 따라 최적의 혼소비를 찾아서 연소시키는 것이 tar-soot 발생량을 줄일 수 있는 방법임을 의미한다.

• 플랜트 저널
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• 제18권1호
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• pp.55-61
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• 2022

본 연구에서는 역청탄으로 설계된 870MW급 유연탄 화력발전소를 대상으로 발전기 출력, 연소조건, 통풍조건을 일정하게 유지하면서 역청탄과 아역청탄을 혼합하여 연소함에 따른 슬래깅 발생 영향을 분석하였으며, 이에 따른 보일러 성능에 영향을 주지 않는 허용 가능한 혼탄 방안을 제시하였다. 아역청탄의 혼합 비율을 10%, 20%, 40%, 60%, 80% 등으로 조정하여 원소분석, 공업분석, 회융점 변화, 슬래깅 지수 등을 확인하였고, 적정 혼탄 조건은 아역청탄은 40% 이하로 혼탄하고, 회의 산성분 대비 염기성분 비율은 0.4이하 또는 1이상, 총 알칼리는 3.5이하, 융점 슬래깅 지수는 1,345℃ 이상, 원소분석 시 회함량은 13% 이하, 공업분석 시 회함량은 15% 이하, 초기용융점은 최소 1,200℃ 이상이어야 바람직하다고 판단된다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2000년도 제20회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.45-56
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• 2000

미분탄 연소시 발생하는 질소산화물(NOx)은 석탄의 형태 및 등급에 따라 다르게 나타난다. 석탄에 함유되어 있는 질소 성분은 준역청탄인 경우 촤보다 휘발분에 많이 분포되어 있으며, 역청탄인 경우 촤에 많이 분포되어 있음을 확인하였다. 석탄에 함유되어 있는 질소의 분포에 따라 연속과정에 의해 최대로 발생할수 있는 질소산화물의 양과 질소산화물로 전환되는 정도를 예측할 수 있었다. NOx 방출은 석탄중에 함유되어 있는 질소성분의 양에 영향을 받으며, 고온 노출 시 방출되는 휘발성분의 양의 증가 그리고 공기비를 감소함으로서 질소산화물의 저감율을 증가시킬 수 있었다. 특히 질소산화물의 환원은 연료가 풍부한 조건에서 연소초기 고온으로 연소하는 경우 효과적이었다. 또한 2단 연소에 의한 방법으로 1단에서는 저공기비로 유지하고 2단에서 추가적인 공기를 공급함으로서 최종 공기비는 1.2인 조건에서 효과적으로 NOx를 저감할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제5권2호
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• pp.337-344
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• 1994

높은 연소효율과 환경오염물질을 적게 배출하는 75kw급 소형 접선방향 연료주입식 수직형 사이클론 연소기를 이용하여 성상이 다른 수입 유연탄(역청탄, 아역청탄)을 시료로 하여 공기비 0.4~1.6 범위에서 각각의 연소 특성 및 연소 후 회분의 포집효율을 조사하였다. 로 내 온도 분포는 전영역에서 역청탄이 아역청탄보다 약 $100^{\circ}C$ 이상 높게 나타났고 로 내에서는 로 하부와 축선이 높게 나타났다.

• 에너지공학
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• 제21권4호
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• pp.427-434
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• 2012

국내 500MW 석탄화력발전소에서 사용중인 역청탄 (앵글로탄)과 아역청탄 (타니토탄)을 입수하여 석탄회의 기본적인 연료 및 연소특성을 살펴보았다. 또한, 열기계분석기를 이용하여 석탄 회에 대한 고온 용융특성을 평가하고 최근 새롭게 제시된 BHEL 슬래깅 지수를 구하였다. 아역청탄인 타니토탄 회는 $1,200{\sim}1,250^{\circ}C$에서 대부분의 용융이 발생하고 있으나 역청탄인 앵글로탄 회는 상대적으로 높은 온도인 $1,550^{\circ}C$ 부근에서 급격한 용융이 발생하였다. 석탄 회의 용융특성과 석탄중의 회 함량을 고려한 BHEL 지수는 두 탄종 모두 슬래깅성이 높은 것으로 나타났다. 반면, 기존의 슬래깅 지수들은 서로 다른 슬래깅성을 보여주었다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.39-44
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• 1999

발전용 연료로 사용하는 석탄은 취급의 어려움과 가스 및 석유에 비해 품질이 낮은 단점이 있으나, 매장량이 풍부하고 가격이 저렴하여 발전용 연료로의 사용은 더욱 증대될 전망이다. 이에 따라 석탄의 안정적 수급 측면에서 구입원의 다양화가 예상되고 있으나, 현재 발전용 연료의 연소특성 평가는 주로 실험실적 기초 시험에 의존함에 따라 정확한 평가가 곤란한 실정이므로 시험연소로를 이용하여 각종 연소특성을 비교 평가하여 탄종별 최적 연소조건 규명과 적정 흔탄비에 대한 Data Base를 구축하고자 한다.(중략)

• 에너지공학
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• 제4권3호
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• pp.324-330
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• 1995

석탄 연소로에 사용 적합한 석탄의 선정 및 조업조건의 설정에 도움을 주고, 석탁회분의 슬래깅 성향을 파악하기 위해서 갈탄부터 역청탄에 이르는 4종의 시료를 사용하여 산화성 분위기에서 고온 회전 점도계를 사용하여 석탄회분 슬래그의 점도를 온도의 함수로서 측정하였다. 또한 석탄회분의 슬래깅 성향을 해석하기 위해서, 석탄회분 조성을 사용한 Base/Acid Ratio, Lignite Factor 및 Silica Ratio 등의 주요한 인자들이 슬래그 점도에 미치는 영향을 고찰하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1993년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.42-45
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• 1993

내경 0.1 m 의 draft tube 를 갖는 직경 0.3 m, 높이 2.7 m 인 내부순환유동층 가스화반응기에서 호주산 준 역청탄을 공기와 수증기를 사용하여 가스화 하였다. draft tube에 공기를 주입하여 연소반응, annulus 구역에 수증기를 주입하여 가스화하여 연소반응에서 생성된 열을 annulus 에 공급하였다. 반응기온도와 석탄주입량에 따라 H$_2$, CO 및 발열량이 증가하였으나 공기의 유량증가에 따른 H$_2$, CO는 감소하고 $CO_2$ 는 증가하였으며 발열량은 감소하였다.