• Title/Summary/Keyword: 연료중의 질소성분

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Effect of fuel component on nitrous oxide emission characteristics in diesel engine (디젤엔진에 있어서 연료의 성분이 아산화질소 배출에 미치는 영향)

  • Yoo, Dong-Hoon
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • v.38 no.9
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    • pp.1045-1050
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    • 2014
  • $N_2O$(Nitrous Oxide) is known as the third major GHG(Green House Gas) following $CO_2$(Carbon Oxide) and $CH_4$(Methane). The GWP(Global Warming Potential) factor of $N_2O$ is 310 times as large as that of $CO_2$ because $N_2O$ in the atmosphere is very stable, and it becomes a source of secondary contamination after photo-degradation in the stratosphere. Investigation on the cause of the $N_2O$ formation have been continuously reported by several researchers on power sources with continuous combustion form, such as a boiler. However, in the diesel engine, research on $N_2O$ generation which has effected from fuel components has not been conducted. Therefore, in this research, author has investigated about $N_2O$ emission rates which was changed by nitrogen and sulfur concentration in fuel on the diesel engine. The test engine was a 4-stroke direct injection diesel engine with maximum output of 12 kW at 2600rpm, and operating condition of that was set up at a 75% load. Nitrogen and sulfur concentrations in fuel were raised by using six additives : nitrogen additives were Pyridine, Indole, Quinoline, Pyrrol and Propionitrile and sulfur additive was Di-tert-butyl-disulfide. In conclusion, diesel fuels containing nitrogen elements less than 0.5% did not affect $N_2O$ emissions in the all concentrations and kinds of the additive agent in the fuel. However, increasing of the sulfur additive in fuel increased $N_2O$ emission in exhaust gas.

Simulations of Catalytic Gasification Process Using ASPEN PLUS (ASPEN PLUS를 이용한 촉매 가스화 공정 Simulation)

  • 김수현;김형택
    • Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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    • 2000.11a
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    • pp.19-24
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    • 2000
  • 수소 연료는 공해물질을 전혀 배출하지 않고 수송용 및 연료전지 등에 널리 사용되므로 21세기의 궁극에너지로 인식되고 있다. 수소가 미래의 궁극적인 대체에너지원 또는 에너지 매체로 꼽히고 있는 것은 현재의 화석연료나 원자력 등이 따를 수 없는 장점을 갖고 있기 때문이다. 또한 수소는 연소시 극소량의 질소가 생성되는 것을 제외하고는 공해물질이 배출되지 않으며, 직접 연소를 위한 연료 또는 연료전지 등의 연료로 사용이 간편하다. 그러나, 기존의 수소제조 기술은 화석연료 중의 탄소 성분을 물과 반응시켜 수소로 만들기 때문에 상당량의 에너지가 필요하고 이 반응은 흡열반응이기 때문에 탄소 성분을 가스화 시키기 위해서는 1300K 이상의 고온과 상당한 반응기 용량이 요구된다.(중략)

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Studies on NOx reduction by two-staged combustion and characteristics of N-release in pulverized coal combustion (탄연소시 N-release특성과 2단연소에 의한 NOx 저감에 관한 연구)

  • Hahn, Woong;Park, Chu-Sik;Kim, Sung-One;Choi, Sang-Il
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 2000.05a
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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.

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An Experimental Study of N2O Concentration Profiles in Planner Premixed Flame (평면예혼합화염중의 N2O 농도변화에 관한 실험연구)

  • An, Suk-Heon
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • v.33 no.2
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    • pp.267-271
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    • 2009
  • The Marine Environment Protection Committee(MEPC) which is the IMO's specialized committee on marine pollution related matters deals with GHG related issues to discuss and compile possible approaches on technical, operational and market based measures to address GHG emissions from ships. The nitrous oxide($N_2O$) which remains generally in the atmosphere for around 114 years is one of the green house gases. The global warming potential of $N_2O$ is 310 times than $CO_2$ in the given period 100 years. It seems that the $N_2O$ formation is influenced by the nitrogen compound contained in the fuel which is named as "Fuel N" during the combustion process or the NOx, SOx and $H_2O$ through the emission gases before exhausted into the atmosphere. This paper has carried out an experimental study of the $N_2O$ concentration profiles by the change of $NH_3$ flows in the planner premixed combustion with using $C_3H_8$ and air.

A Study of $NO_x$ Reduction in Stage Combustion (단계적 연소의 $NO_x$ 저감에 대한 연구)

  • 채재우;전영남;이운영
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.17 no.6
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    • pp.1556-1571
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    • 1993
  • Nitrogen oxides ($NO_x$) are air pollutants which are generated from the combustion of fossil fuels. Stage combustion is an effective method to reduce $NO_x$ emissions. The effects of $NO_x$ reduction by stage combustion in a pilot scale combustor(6.6kW) have been investigated using propane gas flames laden with NH$_{3}$ as Fuel-N. The results in this study are follows; (1) $NO_x$ emissions are dependent on the reducing environment of fuel-rich zone regardless of total air ratio. The maximum $NO_x$ reduction is at the stoichiometric ratio of 0.8 to 0.9 in the reducing zone. (2) $NO_x$ reduction is maximum when burnout air is injected at the point where the oxygen in reducing zone is almost consumed. (3) $NO_x$ reduction is dependent upon the temperature of reducing zone with best effect above 950.deg. C in the reducing zone. (4) The fuel stage combustion is more effective to reduce $NO_x$ formation in the wide range of stoichiometric ratio than two stage combustion. (5) The results of this study could be utilized mainly in a design strategy for low $NO_x$ emission from the combustion of high fuel-nitrogen in energy sources ratio than as an indication of the absolute levels of $NO_x$ which can be achieved by stage combustion techniques in large scale facilities.

Catalytic Wet Gasification of Biomass Mixed Fuels (바이오메스 혼합연료의 습윤 촉매 가스화 연구)

  • Kang, Sung-Kyu;Lee, Seung-Jae;Ryu, In-Soo;Hur, Sung
    • Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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    • v.17 no.2
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    • pp.59-72
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    • 2009
  • In order to utilize sewage sludge as a heat source of energy, it goes without saying that the fuel should be clean and pose no threat to the environment. As a consequent, it should not contain even minute quantities of heavy metals / impurities. The SOCA (Sludge-Oil-Coal- Agglomerates) fuel can meet all these requirements. SOCA being a solid fuel can be gasified for the production of clean energy. Wet catalytic gasification is the most appropriate process for SOCA containing nearly 60% water. It is important to note that the SOCA thus obtained inherits ca. 40~50% of sulfur from the coal used. It can poison the catalyst during catalytic gasification process. Consequently, it becomes important to choose a proper catalyst for the gasification. Calcium was found to be ideal choice as a catalyst for the gasification of SOCA. The optimal gasification was performed at $850^{\circ}C$ with water vapor. The role of fuel-N is of utmost importance in the gasification of SOCA. The gasification should be controlled to reduce the production of HCN to a minimum and enhance its conversion to $N_2$ and/or $NH_3$.

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A Study on Combustion Characteristics of Refuse Derived Fuel(RDF) in Various Incinerators (연소방식별 폐기물 고형연료(RDF)의 연소특성 연구)

  • Kim Woo-Hyun
    • Resources Recycling
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    • v.15 no.1 s.69
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    • pp.46-57
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    • 2006
  • For the development of combustion technology of RDF(refuse derived fuel), combustion characteristics are examined in bubbling fluidized bed, circulating fluidized bed, continuos combustor and batch type combustor. The characteristics of combustion and exhaust gas has been compared and analyzed in many type of combustion facilities, which has been utilized as basic data for the advanced research of specified RDF combustion facility. Stable combustion has been observed in bubbling and circulating fluidized bed from controled operating condition like the proper feeding rate and superficial gas velocity. In circulating fluidized bed, concentration of NOx has been increased with the operating condition by the fuel-NO and oxygen reaction and $SO_2$ can be considered not to be produced in RDF fluidized bed from very low concentration in flue gas. HCl concentration is 36.4 ppm as average value and lower than standard emission value, but the counter plan is needed. Shaped RDF and fluff RDF have been compared in continuos combustor and batch type combustor and shaped RDF shows benefit for the stable heat recovery and gas emission shows similar value and characteristics.

Steam gasification characteristics of oregon pine wood pellet (우드 펠릿의 스팀가스화 특성)

  • Hwang, Hoon;Choi, Sun-Yong;Lee, Moon-won;Kim, Lae-Hyun
    • Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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    • 2010.04a
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    • pp.192-192
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    • 2010
  • 현재 산업과 과학의 발달로 인한 무분별한 화석연료의 사용은 에너지자원의 고갈과 환경오염의 문제를 야기시켜, 이의 해결을 위한 청정 신에너지에 대한 연구가 전 세계적으로 집중되고 있다. 이 중 바이오매스는 화석연료보다 비교적 높은 H/C 비를 갖기 때문에 신에너지인 수소 또는 Syngas를 생산하기 위한 가스화 특성이 우수한 특징을 가지고 있으며, 구성성분 내 중금속, 황, 질소를 거의 함유하지 않는 점에서 환경오염 저감과 동시에 대체 신에너지로써 각광을 받고 있다. 이에 본 연구에서는 목질계 바이오매스인 Wood pellet (미송)에 대하여 고정층 반응기를 이용하여 질소분위기하에서 온도 및 Steam/Biomass Ratio(이하 SBR) 조건에 따른 가스화 특성으로 고찰하는데 그 목적을 둔다. 온도의 영향에 대하여, 높은 온도 범위에서 수소 수율이 증가함을 알 수 있었다. SBR에 대한 영향으로서, 저온 (700, $800^{\circ}C$)에서는 SBR=1에서는 수소의 수율이 증가하였으나 SBR=2, 3에서 감소하는 것을 보였다. 하지만 $900^{\circ}C$에서는 SBR이 증가 할수록 수소의 수율이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 볼륨비로 나타내었을 경우 $H_2/CO(vol/vol)$의 경우 $900^{\circ}C$, SBR=3에서 0.73%로 water gas shift reaction이 가장 잘 일어난 것을 확인했고, $H_2/CH_4(vol/vol)$의 경우 마찬가지로 위의 조건과 동일조건에서 2.59%로 steam reforming이 가장 잘 일어난 것을 확인할 수 있었다. 최종적으로 본 실험에서는 $900^{\circ}C$, SBR=3인 경우에 가장 높은 수소수율을 얻을 수 있으며, 이때 수소의 수율은 32.7 Vol%였다.

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A Study on the Separation of Food-Waste Leachate into 3 Phases (음식물쓰레기 탈리액의 삼상분리)

  • Kim, Sangguk;Jeong, Minji;Kwon, Hyolee
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.11a
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    • pp.197-197
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    • 2010
  • 음식물쓰레기의 삼성분은 수분, 휘발분, 회분이며 이들이 차지하는 비율은 계절, 지역별로 다소 상이하지만 수분 약 80%, 회분3%, 휘발분 17%이다. 음식물쓰레기 전처리과정으로 이물질제거, 탈수공정이 있으며 탈수공정에서 다량의 탈리액이 발생한다. 본 연구에서는 탈리액을 데칸타를 이용하여 1차로 원심분리하여 고.액 분리한 액을 실험대상으로 하였다. 실험대상 탈리액의 물성은 BOD 78,800[mg/l], COD 41,000[mg/l], 부유물질 25,900[mg/l], 총질소 928[mg/l]이었다. 탈리액에는 기름성분(육류, 식용유등), 입자상물질등이 포함되어 있으며 이들은 난분해성 유기물질로, 이를 제거하는데 기존의 처리방법으로 많은 어려움이 있어 주요한 수질오염 발생원이 되고 있다. 예를들면 하수처리장 폭기조 수면에 유막을 형성하여 산소공급을 방해함으로 미생물번식을 방해하는 요인이 된다. 본 연구는 음식물쓰레기 탈리액의 수분, 고형분, 유분으로의 삼상분리에 관한 것이다. 유분은 에멀젼형태로 안정되게 수층에 분산되어 존재한다. 미세기포를 이용한 부상법의 경우 미세기포 표면과 유분의 화학적친화력이 낮아 기포표면에 유분이 잘 부착되지 않으며, 원심분리 방법만으로는 유분 분리효율이 낮고, 추출에 의한 분리시 추출액이 다량 소요되고 처리시간이 길며 추출액 비용이 많이 소요된다. 탈리액을 유분, 슬러지, 수분으로 분리하면 환경오염을 일으키는 주요성분을 신재생에너지 원료로 활용할 수 있다. 유분의 주성분이 동식물성 유지이므로 전처리시 산촉매를 이용 수분과 유리지방산을 제거하고 염기성촉매를 이용하여 전이에스테르화 반응을 거치면 바이오디젤인 FAME과 글리세롤으로 변환하므로 글리세롤을 분리하면 바이오디젤을 얻을 수 있다. 슬러지는 입자상 물질로 착화가 잘 되고 건조하면 발열량이 높으며 중금속등에 오염되지 않아 청정연료로 활용이 가능하다. 실험실에서의 탈리액 삼상분리방법은 다음과 같다. 탈리액 30ml당 추출액으로 노말헥산을 1ml를 가한 다음 플라스크에서 $80^{\circ}C$로 가열 후 방냉한다. 가열중 노말헥산의 손실을 방지하기 위하여 증발가스를 콘덴서에서 응축하여 플라스크로 재순환한다. 탈리액을 플라스크에서 꺼내어 원심분리기 rack에 300-400g씩 병에 각각 넣고 4,000rpm으로 30분간 운전한다. 탈리액은 상부로부터 유분층, 미세입자층, 수층, 슬러지층으로 분리된다. 각 층의 계면에서 2종의 성분이 약간 섞일 수 있다. 유분을 분리한 후 유분층 잔존물과 미세입자층, 수층 상층부의 혼합물을 취하여 50g씩 병에 넣고 3,500rpm으로 10분간 운전한 후 유분을 분리한다. 마지막으로 미세입자층만을 3,500rpm으로 10분간 원심분리한 후 유분을 따로 분리한다. 얻어진 유분은 rotary evaporator에서 $120^{\circ}C$로 가열하여 유분과 노말헥산을 분리하며 분리효율을 제고하기 위하여 감압하에서 운전한다. 분리된 유분의 고위발열량이 9,450[Kcal/kg]이었으며 원소분석 결과 탄소 74.7%, 수소 12.55%, 질소 0.08%, 유황분 0.0003%이었다. 분리된 유분의 양은 계절별로 시료별로 다르며 가을철에는 1.6-1.9%, 여름철은 1.0-1.3%이었다. 분리된 슬러지로부터 Hg, As, Cr, Cd, Pb 중금속 성분이 검출되지 않았으며 수분 2.8%, 휘발분 76.85%, 회분 7.52%, 고정탄소 12.83%이었고 원소분석결과 탄소 45.25%, 수소 7.46%, 질소 5.05%, 산소 34.39%, 유황분 0.33%이었으며 저위발열량은 4,480[Kcal/kg]이었다. 분리된 슬러지 양은 11-19% 이었다.

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A Experimental Study on Nitrous Oxide Formation in Direct Injection Diesel Engine (직접분사식 디젤엔진에서 아산화질소의 생성에 관한 실험적 연구)

  • Yoo, Dong-Hoon
    • Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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    • v.21 no.2
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    • pp.188-193
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    • 2015
  • It has been generally recognized that $N_2O$(Nitrous Oxide) emission from marine diesel engines has a close correlation with $SO_2$(Sulfur Dioxide) emission, and diversity of fuel elements using ships affects characteristics of the $N_2O$ emission. According to recent reports, in case of existence of an enough large NO(Nitric Oxide) generated as fuel combustion, effect of the $SO_2$ emission in exhaust gas on the $N_2O$ formation is more vast than effect of the NO. Therefore, $N_2O$ formation due to the $SO_2$ element operates on a important factor in EGR(Exhaust Gas Recirculation) systems for NOx reduction. An aim of this experimental study is to investigate that intake gas of the diesel engine with increasing of $SO_2$ flow rate affects $N_2O$ emission in exhaust gas. A test engine using this experiment was a 4-stroke direct injection diesel engine with maximum output of 12 kW at 2600rpm, and operating condition was set up at a 75% load. A standard $SO_2$ gas with 0.499%($m^3/m^3$) was used for changing of $SO_2$ concentration in intake gas. In conclusion, the diesel fuel included out sulfur elements did mot emit the $SO_2$ emission, and the $SO_2$ emission in exhaust gas according as increment of the $SO_2$ standard gas had almost the same ratio compared with $SO_2$ rate in mixture inlet gas. Furthermore, the $N_2O$ element in exhaust gas was formed as $SO_2$ mixture in intake gas because increment of $SO_2$ flow rate in intake gas increased $N_2O$ emission. Hence, diesel fuels included sulfur compounds were combined into $SO_2$ in combustion, and $N_2O$ in exhaust gas should be generated to react with NO and $SO_2$ which exist in a combustion chamber.