In this study, I analyzed the effect of slagging caused by blending bituminous coal and subbituminous coal while maintaining the generator output, combustion conditions, and ventilation conditions for 870MW thermal power plant designed with bituminous coal. Accordingly I proposed an acceptable method of blending coal method. the blending ratio of sub-bituminous coal was adjusted to 10%, 20%, 40%, 60%, 80%, etc. to confirm ultimate analysis, proximate analysis, ash fusion temperature change, slagging indices, etc. Proper blending coal conditions are blending with sub-bituminous coal at 40% or less, ratio of base component to acid component(B/A) is 0.4 or less or 1 or more, total alkali(TA) is 3.5 or less, fusion slagging index(Rfs) is 1,345℃ or more, and ash content is 13% or less in ultimate analysis, the ash content in proximate analysis is 15% or less, and the initial deformation temperature(IDT) should be at least 1,200℃ or more
The objective of this research is to predict the TG curve of blends of bituminous coal and sub-bituminous coal during devolatilization. TSL (Thermal Shock Large) TGA was used for Experiments, and Coats-redfern method was used for reaction order calculation. Based on reaction order, sum method was verified to be suitable for a single coal, then, prediction and comparison of TG curve of coal blends was conducted using both of WSM (Weight Sum Method) and MWSM (Modified Weight Sum Method), where the latter was developed in this research. The presented experiment results and WSM & MWSM were showed to be reasonable using linear least square method. MWSM performed more accurately than WSM for the case that TG curve had different slopes and the case that sharp weight loss happened due to release of volatile matter. The results showed that it's possible to predict the thermal behavior of coal blends during devolatilization based on the thermal behavior of single coals.
Park, Ho-Young;Kim, Young-Ju;Kim, Tae-Hyung;Baek, Se-Hyun;Kim, Kyung-Soo;Jeoung, Kwon-Dal
Journal of Energy Engineering
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v.21
no.1
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pp.68-74
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2012
Sub-bituminous coals have been used increasingly in coal-fired power plants with a proportion of over 50% in the blend with bituminous coals. As a result, the unburned material in fly ash has increased and is causing problems in utilizing the fly ash as an additive for concrete production. In this study, analysis of fly ash obtained from a 500 MWe power plant was carried out and unburned material in the fly ash found to be soot. The coals used in the plant were analyzed with CPD model to investigate the sooting potential depending on the coal type and blending ratio.
In this study, the thermal behavior and combustion characteristics of different ranks of coals and their blends were investigated to obtain information necessary for the evaluation of the co-processing of blends with low-rank coals. Thermogravimetric analysis(TGA) and differential thermal analysis(DTA) were carried out at different temperature from ambient temperature to $800^{\circ}C$, and a laboratory-scale pulverized coal combustion burner was used with coal feeing rate of $1.04{\times}10^{-4}kg/s$.
Moon, Byeung Ho;Kim, Jin Ho;Sh, Lkhagvadorj;Kim, Gyu Bo;Jeon, Chung Hwan
Journal of Energy Engineering
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v.24
no.4
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pp.89-96
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2015
Recently, much research has been put into finding the causes and solutions of slagging/fouling problems that occur at the end of the boiler. This slagging/fouling, caused by low-rank coal's ash, disturbs the thermal power and greatly reduces efficiency. In environmental aspects, such as NOx pollution, governments have been implementing restrictions on the quantity of emission gases that can be released into the atmosphere. To solve these problems, research on Ash Free Coal (AFC), which eliminates ash from low-rank coal, is in progress. AFC has advantages over similar high-rank coals because it increases the heating value of the low grade coal, reduces the contaminants that are emitted, and decreases slagging/fouling problems. In this study, using a DTF, the changes of NOx emissions, unburned carbon, and the characteristics of ash deposition were identified. KCH raw coal, AFC extracted from KCH, residue coal, Glencore, and Mixed Coal (Glencore 85wt% and residue coal 15wt%) were studied. Results showed that AFC had a significantly lower emission of NOx compared to that of the raw coal and residue coal. Also, the residue coal showed a higher reactivity compared to raw coal. And finally, In the case of the residue coal and mixed coal, they showed a lower ash deposition than that of low-rank coal.
Lee, Byung Hwa;Kim, Jin Ho;Kim, Gyu Bo;Kim, Seng Mo;Jeon, Chung Hwan
Journal of Energy Engineering
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v.23
no.2
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pp.42-48
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2014
Soot and tar which were derived from combustion or pyrolysis processes in Puverized Coal(PC) furnace or boiler have been significantly dealing in a radiative heat transfer and an additional source of NOx. Furthermore, the increasing for the use of a coal with low caloric value gives rise to a lot of tar-soot yield and LOI in a recycled ash for using cement materials. So, the ash with higher tar-soot yield and LOI can not recycle due to decreased strength of concrete. In this study, tar-soot yields and flame structures were investigated using the LFR for a blending combustion with bituminous coal and sub-bituminous coal. Also, The investigation were conducted as each single coals and blending ratio. The coals are used in a doestic power plant. In the experimental results, sub-bituminous coal with high volatile contents shows longer soot cloud length than bituminous coal, but overall flame length was shorter than bituminous coal. Tar-soot yields of sub-bituminous coal is lower than those of bituminous coal. Combustion characteristics are different between single coal and blended coal. Therefore, finding an optimal coal blending ratio according to coal rank effects on tar-soot yields.
This paper focuses on the combustion characteristics of blended coals with bituminous and sub-bituminous coals under air and oxy-fuel combustion conditions. The effects of oxygen concentration and blending ratio on the combustion characteristics were experimentally investigated using a thermogravimetric analyser (TGA). Characteristic temperatures including ignition, burnout temperature and activation energy were determined from TG and DTG combustion profiles. As oxygen concentration increased and the presence of sub-bituminous coal, characteristic temperatures and activation energy decreased. The ignitability, reactivity and kinetics have all been greatly improved under oxy-fuel combustion conditions. Based on this, co-firing with bituminous and sub-bituminous coals under oxy-fuel combustion conditions may be suggested as an alternative method to the fuel flexibility and cost-effective power production with carbon capture and sequestration.
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.
분류층 석탄가스화기에서 슬래그의 원활한 배출은 가스화 플랜트 운전 및 성능에 중대한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 가스화기의 운전 온도에서 슬래그 점도가 일정수준 이상인 경우에는 가스화기 하부 슬래그 배출구 막힘 현상을, 일정 수준 이하일 경우에는 Membrane wall의 slag 두께가 얇아져 가스화기 수냉벽에 열적 악영향을 미친다. 가스화기의 안정적인 운전을 위한 석탄 선정 시, 석탄 슬래그의 용융온도 및 점도의 파악이 중요하다. 일반적으로 석탄슬래그의 용융온도는 ASTM D-1857 절차에 따른 환원분위기에서의 회융유온도(FT)측정을 통해, 점도는 고온점도측정 실험을 통해 분석하고 있다. 이런 실험적인 분석방법은 다양한 슬래그조성 및 온도 변화에 따른 영향을 살펴보기에는 많은 시간과 비용이 발생하므로 슬래그조성 및 온도 변화에 따른 용융온도 및 점도 예측이 필요하다. 본 연구에서는 200여 탄종의 회용유점 측정 결과와 FactSage에서 예측되는 슬래그 결정상 생성 및 회용유점(FT)에서의 고체분율과의 상관관계를 분석하였다. 이를 바탕으로 다양한 Ash 조성(SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO)에 대한 회용유점(FT)을 예측할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 또한 50여 탄종의 슬래그 점도 측정 결과를 Facsage에서 예측되는 결정상 종류 및 Ash 조성을 기준으로 분류하였다. 결정상 종류 및 Ash 조성을 기준으로 기존 슬래그점도예측모델를 활용하여 보다 정확한 슬래그 점도 예측 프로세스를 개발하였다. 본 연구 결과는 플랜트 운전 결과 검증을 통하여 석탄 가스화 플랜트에 적합한 석탄의 선정, 혼탄 비율 및 첨가제 투입량 결정을 위해 활용될 것으로 기대된다.
Park, Hyun Joo;Kim, Kyeong Sook;Yang, Seug Ran;Lee, Gae Ho
Journal of the Korean Chemical Society
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v.44
no.6
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pp.563-572
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2000
The analysis of coal ash is very important to predict some factors, such as slagging and fouling in the boiler, and to determine optimum mixing ratios of the each coals used. In ASTM, the analysis of coal ash is clarified to use lithium metaborate (LiBO$_2$) as a fluxing agent and then to analyze the pre-treated samples using AAS. However, it takes too much time and efforts to analyze many samples by ASTM method, as a result, this method is not proper in our laboratory in charge of analyses of all power plants. So we tried to establish more convenient and accurate analytical method of coal ash by 3 different methods which are 2 different pre-treatment methods (fusion dissolution and microwave digestion) and XRF analysis method using a clear pellet. Although all 3 methods can be utilized to analyze the major elements of coal ash, each method has its own characteristics, therefore, each method should be chosen according to its own purpose.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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