• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2006년도 제33회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.275-275
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• 2006

• 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.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.53-61
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• 2016

본 연구에서는 Drop Tube Furnace(DTF)를 이용하여 고수분탄과 건조석탄의 미연분 및 NOx 배출 특성에 관한 실험과 수치해석 연구를 수행하였다. $1200^{\circ}C$ 온도조건에서 동일한 질량의 고수분탄과 건조석탄의 연소 시, 건조석탄의 경우 고수분탄에 비해 노 내 온도가 더 높고 동일 체류시간 반응 후 미연분 함량도 더 많았으며, NOx 배출은 고수분탄에서 더 낮았다. 석탄 내 수분함량이 40%에서 10%로 감소함에 따라 노 내 수분 농도는 감소하고 가스온도는 증가하는 경향을 보였다. 주위 Wall temperature가 $900^{\circ}C{\sim}1500^{\circ}C$까지 높아질수록 미연분은 감소하였으며, NOx 배출은 증가하는 경향을 보였다. 특히 건조석탄의 경우 주위 온도변화에 따른 연소성이 고수분탄보다 크게 나타나, 온도가 증가할수록 고수분탄과 건조석탄의 미연분 차이가 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제4권1호
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• pp.5-12
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• 1995

본 연구에서는 자력 및 정전기 선별법에 의한 발전용 석탄의 연소전 탈황탈회 가능성 조사를 미국 PETC와 공동으로 수행하였다. 정전기 선별법에 의한 석탄의 탈황실험은 국내무연탄 및 미국 유연탄 시료를 대상으로 수행하였으며, 본 선별법은 석탄으로부터 유황을 함유하는 광물은 물론 회분을 제거하는데 매우 효율적임을 확인하였다. 또한 본 연구에서는 고강도 자력선별기를 이용하여 국내무연탄에 대한 건식자력선별 가능성을 검토하였다. 삼척 및 동원탄광 시료에 대한 입도별 2단계 선별실험을 수행하였으며, 본 실험 결과 동원탄광 시료가 삼척탄광 시료보다 회분제거가 용이하였으며 유황분의 경우는 두 시료 모두 40∼50% 제거가 가능하였다. 기초실험을 통하여 향후 발전용 석탄의 연소전 탈황탈회처리시스템 개발에 필요한 기초자료를 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권9호
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• pp.939-946
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• 2011

석탄은 고정탄소분, 휘발분, 수분, 회로 구성되며, 연소시 회성분과 소량의 고정탄소분이 남게 된다. 석탄 화력 발전소에서는 석탄연소 후 나오는 잔여물(고정탄소분, 회)를 통칭하여 석탄회 라고 부르고 있다. 현재 발전소에서는 정제회(LOI함량 6%미만)는 경량골재의 원료로 재활용해 수익을 창출하고 있으나, LOI함량이 높은 회는 재활용이 불가능해 땅에 매립하고 있다. 이에 따라 환경적인 부담금을 줄이고 정제회 판매의 수익을 올리기 위해 회성분의 LIO감량은 필수적이다. 본 연구에서는TGA(Thermo-gravime- tric analysis)와 DTF(Drop tube furnce) 실험을 통해 석탄과 석탄회 연소를 위한 실험적인 상수 값을 결정하였다. 500MW급 표준화력발전 보일러를 모델링하고, 전산해석을 위해 격자를 형성시키고 적절한 해석 모델을 선정하였으며, 석탄회 재연소 시뮬레이션을 수행하여 석탄회 투입시 보일러 내부의 온도 및 유동을 모사하였다. 보일러 내부 석탄 입자와 회입자의 이동 궤적을 통해 가능한 높은 버너 위치에서 석탄회를 투입하는 것이 적절함을 나타내었다. 또한 실제 설치 가능한 D버너에서 6ton/h로 공급시에 기존의 보일러에 큰 영향을 주지 않으며 재연소 가능함을 알 수 있다.

• 에너지공학
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• 제7권1호
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• pp.146-156
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• 1998

석탄을 연소한 후 형성되는 석탄회는 미세한 분말상태로 입자의 형상은 다공성이며 단단한 구형입자로 이루어져 있다. 본 연구에서는 국내 발전소에서 생성된 9종의 석탄회의 물리적, 형태적 및 화학적 조성 분석을 통해 국내 석탄회 데이터 베이스화, 연소효율 개선, 석탄회 집진설비인 전기집진기의 성능향상과 석탄회의 재활용에 기여하고자 한다. 석탄회의 물리적 특성은 입도분포와 비중을 입자카운터와 한국공업규격(KS L-5110)에 따른 비중 측정계를 이용하였으며, 형태적 특성은 입자의 구형성 정도, 표면특성 그리고 색상변화 등을 전자현미경(SEM)과 광학현미경을 이용하였다. 그리고 화학적 특성을 파악하기 위해 유도결합 플라즈마방출 분광기(ICP)와 에너지스펙트럼 분석기(EDXA)를 이용하여 석탄회의 구성성분을 분석하였고 한국공업규격 KS L-5405에 따른 석탄회에 함유된 미연탄소분을 측정하였다. 삼천포 화력발전소 전기집진기에서 포집한 석탄회에 대한 질량평균입경은 각각 15~25 $\mu\textrm{m}$로 나타났다. 석탄회 입자의 형상은 석탄 입자가 보일러의 연소 영역에 노출되는 정도에 따라 구형성, 투명성 및 색변화가 다양하게 나타나는데 완전 연소에 가까울수록 무색의 구형입자가 형성되었다. 석탄회는 보일러 내의 연소 조건과 원탄의 성분에 따라 구형, 무정형, Cenosphere 그리고 Plerosphere와 같은 유형의 입자를 형성하며 입자간의 상호 작용에 의해 집괴, 응집 그리고 결정형의 입자군들을 형성한다. 석탄회는 산회광물질로 이루어져 있으며 주성분 SiO2, Fe2O3, Al2O3로 약 85% 이상을 차지하였으며 10% 정도는 미연탄소분으로 이루어져 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권12호
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• pp.963-969
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• 2014

본 연구는 고회분탄의 최적화된 연소 조건을 알아보기 위해 회분 함량이 각기 다른 네 종류 석탄의 연소시 배출되는 NOx및 미연분 특성을 알아보았다. 실험은 DTF(Drop Tube Furnace)를 통해서 다양한 입자크기조건 및 공기다단방식을 도입하여 수행하였다. 결과로 회분의 함량이 증가할수록 미연분이 증가하며, 입자크기가 증대될수록 미연분에 대한 회분의 영향이 명확해짐을 확인하였다. 또한, 회분의 함량이 증가할수록 Char-NOx가 감소하며, 입자크기가 감소할수록 NOx의 배출이 감소하는 것을 확인하였다. 본 연구는 고회분탄의 NOx를 저감하는 방법으로 공기다단방식의 적용을 제안하며 전단 연소 영역의 공기과잉률 변화를 통한 최적화된 연소조건을 제시하였다.

• 플랜트 저널
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• 제11권3호
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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.

• 에너지공학
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• 제16권1호
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• pp.32-39
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• 2007

석탄 열분해 공정은 석탄의 종류와 산지에 따른 변화가 커서 반응특성을 석탄의 모든 종류에 일반화시키기는 어려우며, 열분해, 가스화 및 연소현상이 동시에 발생하므로 석탄의 종류에 따라 운전조건을 변화시켜 실험장치로부터 최적의 반응 조건을 찾는 것이 중요하다. 본 연구에서는 키데코탄을 대상으로 압력 $2kg_{f}/cm^{2}$ 온도 $735{\sim}831^{\circ}C$의 가압유동층 반응기에서 가스화 반응을 수행하였으며 스팀공급량, 석탄공급량, 공기공급량 등 실험 변수에 따른 가스화 반응의 변화를 관찰하였다. 또한 여러 실험변수들의 변화에 따른 생성가스 성분의 변화를 정량적으로 분석하고, 생성가스 중 $H_{2}$와 CO의 농도를 기준으로 최적의 반응 조건을 결정하였다. 본 실험에서의 최적의 반응 조건은 공기/석탄 비 4.45, 스팀/석탄 비 0.21이었다. 가스화 반응보다 연소반응이 활발하게 일어나면 반응온도가 급격히 증가하므로 안정적인 가스화를 위하여 석탄과 스팀의 주입속도 조절이 매우 중요하였다. 연속운전을 위한 안정적인 운전조건에서 생산되는 발생가스의 CO의 농도는 약 18%, $H_{2}$의 농도는 약 17%였다.

• 에너지공학
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• 제19권2호
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• pp.136-142
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• 2010

국내에 수입되어 사용되고 있는 발전용 석탄 2종에 대하여 기초적인 열중량분석기를 이용한 열특성 분석실험과 대용량 시험연소로를 이용한 연소시험을 수행하였다. 실험결과 고수분탄이 비록 착화 온도가 낮고 및 연소 구간이 짧아 초기 연소특성은 좋지만 비교탄에 비해 연소완료가 빨리 종결되지 못해 결과적으로는 연소 효율이 좋지 않았으며, 고수분탄의 활성화에너지는 고수분탄이 79 kJ/mol로서 비교탄의 53 kJ/mol에 비해 높은 특성을 보였다. 또한 시험연소로 시험과정에서 고수분탄의 화염 내 검은 색의 석탄분사체(Coal Jet) 형태가 비교탄에 비해 비교적 뚜렷이 관찰되어 연소속도가 다소 떨어지는 상호 연관성이 잘 설명되었고 연소후 미연분 발생량에서도 고수분탄이 다소 높게 나타났다. 그러나 고수분탄의 경우 낮은 유황분 함량으로 인해 연소 시 황산화물 배출량이 적어 고유황 함량의 석탄과의 혼합연소 시 유용하게 활용 될 수 있을 것으로 예상되었으며, 또한 회성분 분석결과 $Na_2O$와 $K_2O$ 등의 알카리비금속화합물 함량이 기존의 역청탄에 비해 매우 적고 회분자체의 함량도 매우 낮아 회분의 융착 정도가 높지 않게 나타났다.