• 한국유체기계학회 논문집
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• 제2권1호
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• pp.7-14
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• 1999

This simulation method is developed by using GateCycle code for the performance evaluation of the gas turbine in IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle) power plant that uses clean coal gas fuel derived from coal gasification and gas clean-up processes and it is integrated with ASU(Air Separation Unit). In the present simulation method, thermodynamic calculation procedure is incorporated with compressor performance map and expander choking models for considering the off-design effects due to coal gas firing and ASU integration. With the clean coal gases produced through commercially available chemical processes, their compatibility as IGCC gas turbine fuel is investigated in the aspects the overall performance of the gas turbine system. The predictions by the present method show that the reduction of the air extraction from gas turbine to ASU results in a remarkable increase in the efficiency and net power of gas turbines, but it is accompanied with a shift of compressor operation point toward to surge limit. In addition, the present analysis results reveal the influence of compressor performance characteristics of gas turbine have to be carefully examined in designing the ASU integration process and evaluating the overall performance parameters of the gas turbine in IGCC Power plant.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권9호
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• pp.704-711
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• 2008

Integrated gasification combined cycle (IGCC) is an environment friendly method of using coal. Several commercial IGCC plants have been built worldwide during the past decade, and a domestic development project has also been launched recently. Operation and performance characteristics of a gas turbine in the IGCC plant deviates from those of original gas turbines due to several factors such as increased amount of fuel supply and integration with other components. In this study, performance of a gas turbine in the IGCC plant is analyzed considering its integration with the air separation unit (ASU). Influence of the degree of integration (split of air supplies to ASU from the auxiliary compressor and the gas turbine compressor) on the system performance is investigated. In addition, effect of modulating nitrogen return flow from the gasifier to the gas turbine on the operating characteristics of the gas turbine is examined.

• 한국가스학회지
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• 제23권1호
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• pp.27-35
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• 2019

지구 온난화 문제 해결과 온실가스 감축을 위해 순산소 연소를 통한 $CO_2$ 포집기술이 개발되었으나, 산소 생산비용이 높아 경제성이 떨어지는 문제를 가지고 있다. 순산소 연소에 필요한 대량의 산소 생산은 초저온 공기분리장치(ASU: Air Separation Unit)가 가장 적합한 방법으로 산소 생산 비용 절감을 위해 ASU의 효율을 높이는 것이 필요하다. ASU의 효율 향상을 위해서는 현재 공정의 효율 평가 및 에너지 소비 형태를 확인해야 하며, 이를 위해 엑서지 분석이 사용될 수 있다. 엑서지 분석은 공정에서 사용된 에너지의 정보, 에너지 손실의 위치, 크기 등을 확인 시켜주며, 에너지 손실을 최소화 할 수 있는 공정 최적화를 가능하게 해준다. 본 연구에서는 초대형 규모의 ASU 공정개발 및 최적화를 위해 엑서지 분석을 이용하였다. ASU의 공정모사를 수행하고 그 결과를 바탕으로 엑서지 값을 계산하였다. 그 결과 ASU의 cold box에서 엑서지 손실을 줄이기 위해 운전압력을 낮추는 방법을 제안하였고, cold box의 열침입 및 열손실 감소의 필요성을 확인하였다. 또한 ASU의 단위 공정 중 다른 공정과 열통합이 필요한 위치를 확인 하였다.

• 한국진공학회지
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• 제19권6호
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• pp.432-441
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• 2010

아리조나 주립대학교의 사회 속의 나노기술 센터(CNS-ASU)는 미국 자연과학기금(NSF)에서 지원하는 나노 스케일 과학 및 공학 센터(NSEC)이다. 이 센터는 나노기술의 '예비 협치'(anticipatory governance)의 전략적 비전을 위한 실시간 기술 평가를 구현한다. 이 비전을 달성하기 위하여, CNS-ASU는 몇 개 대학의 연구사업을 통합할 뿐 아니라 예견(그럴듯한 미래 시나리오), 집적(사회인문과학을 나노스케일 과학기술과 연계) 및 참여(대중에게 홍보) 등 세 개의 주요 활동을 통합한다. CNS-ASU는 교육 훈련 활동을 할 뿐만 아니라 대중 소통과 비공식적 과학 교육을 실시한다. 이 논문은 이 사업은 전통적인 위험 관리 체계를 뛰어 넘는 사회적 차원의 연구를 포함한 예비 협치의 내용과 전략적 전망을 논술하고 있다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 1998년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.209-214
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• 1998

A thermodynamic simulation method is developed for the process design and the performance evaluation of the gas turbine in IGCC power plant. The present study adopts four clean coal gases derived from four different coal gasification and gas clean-up processes as IGCC gas turbine fuel, and considers the integration design condition of the gas turbine with ASU(Air Separation Unit). In addition, the present simulation method includes compressor performance map and expander choking models for considering the off-design effects due to coal gas firing and ASU integration. The present prediction results show that the efficiency and the net power of the IGCC gas turbines are seperior to those of the natural gas fired one but they are decreased with the air extraction from gas turbine to ASU. The operation point of the IGCC gas turbine compressor is shifted to the higher pressure ratio condition far from the design point by reducing the air extraction ratio. The exhaust gas of the IGCC gas turbine has more abundant wast heat for the heat recovery steam generator than that of the natural gas fired gas turbine.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2000년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.9-14
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• 2000

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권11호
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• pp.1023-1029
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• 2013

IGCC 가스터빈과 공기분리기와의 결합이 중요한데 공기분리기로 공급되는 공기를 가스터빈에서 추출하는 정도와 공기분리기에 남는 질소를 연소기로 공급하는 정도가 중요한 운전 파라미터이다. 이러한 파라미터들이 가스터빈의 성능과 운전성에 미치는 영향은 설계조건인 ISO 조건뿐만 아니라 다양한 외기조건에 대해서도 고려되어야 한다. 본 연구에서는 여러 외기조건에서 터빈 블레이드 온도와 생산 가능한 출력의 한계를 만족하도록 하는 질소희석량과 터빈입구온도를 예측하였다. 공기 결합도는 0 으로 두었다. 해석결과 질소공급량이 많을수록 출력은 높아지고 블레이드 온도는 낮아졌다. 상온 근처의 특정 온도 이하의 외기 조건에서는 가스터빈이 낼 수 있는 최대 출력을 얻을 수 있으나 그 이상에서는 최대 출력을 생산하지 못함을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제5권2호
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• pp.160-169
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• 1996

석탄가스화복합발전소의 가스터빈 공기압축기와 공기분리장치 간의 최적 연계설계를 위한 매개변수 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 복수형 증류탑공정의 공기분리장치를 사용하였으며, 증류탑공정의 특성으로부터 압축기와의 연계조건인 공기추출량, 공기추출압력 및 공기/질소 열교환 조건들을 정의, 수식화하였다. 공기분리장치와 연계된 가스터빈용 공기압축기의 성능변화는 유선곡률방법과 압력손실모델을 결합한 해석방법을 사용하였으며, 예측결과들을 실제 압축기성능 시험결과와 비교하여 예측정확도를 검증하였다. 본 압축기성능 해석방법을 이용하여, 압축기와 공기분리장치의 연계조건인 열교환기의 핀치포인트 온도차, 추출공기량 및 추출 공기압력이 압축기성능에 미치는 영향을 정량적으로 검토하였다. 공기추출량이 늘어나거나 핀치포인트 온도차가 커질수록, 압축기의 압축비 및 소요동력은 증가하였다. 반면에, 압축기 효율은 공기추출량의 증가에 따라 고압공기추출시에는 저하되고, 저압공기추출시에는 향상되었다. 더나아가, 압축기의 일반화된 입구조건과 효율간의 특성곡선을 통해, 압축기 효율을 극대화 할 수 있는 압축기/공기분리장치간의 최적연계조건을 제시하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.60-67
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• 2021

본 연구에서는 CO2 포집을 포함하는 500 MWe 급 전기를 생산하는 순산소 석탄화력발전소에 대한 공정흐름도를 제시하였고, 기술경제성 평가를 수행하였다. 이 석탄화력발전소는 순환 유동층 보일러(CFB), 초초 임계 증기 사이클 증기 터빈, 보일러에서 배출되는 배기가스내 수분과 오염물질을 제거하는 배기가스 정제 장치(FGC), 산소 분리 초저온 공정(ASU), 이산화탄소를 분리하는 극저온 공정(CPU)을 포함한다. 건식 배기가스 재순환(FGR)은 CFB연소기내 온도 제어와 고농도 CO2 배출을 위하여 사용되었다. 이 순산소 석탄화력발전소의 열효율을 증가시키기 위하여 FGR 흐름에 대한 열교환, ASU에서 배출되는 질소 흐름에 대한 열교환, 그리고 CPU 내 기체 압축기의 열 회수를 고려하였다. FGR열교환기의 온도차(ΔT)의 감소는 배기가스의 더 많은 폐열 회수를 의미하며, 전기 및 엑서지 효율을 증가시켰다. FGR열교환기의 ΔT가 10 ℃ 에서 FGR과 FGC 주변의 연간 비용이 최소가 되었다. 이때, 전기 효율은 39%, 총투자비는 1371 M$, 총생산비용은 90 M$, 그리고 투자수익률은 7%/y, 그리고 투자회수기간은 12년으로 예측되었다. 본 연구를 통하여 순산소 석탄화력발전소의 열효율 향상을 위한 열교환망이 제시되었고, FGR 열교환기의 최적 운전 조건이 도출되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.129.2-129.2
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• 2010

As a part of the government renewable energy policy, KOWEPO is constructing 300MW IGCC plant in Taean. IGCC plant consists of gasification block, air separation unit and power block, which performance test is separately conducted. Overall performance test for IGCC plant is peformed to comply with ASME PTC 46. Major factors affected on the overall efficiency for IGCC plant are external conditions, each block performance(gasification, ASU, power block), water/steam integration and air integration. Performance parameters of IGCC plant are cold gas efficiency, oxygen consumption, sensible heat recovery of syngas cooler for gasification block and purity of oxygen, flow amount of oxygen and nitrogen, power consumption for air separation unit and steam/water integration among the each block. The gas turbine capacity applied to the IGCC plant is 20 percent higher than NGCC gas turbine due to the low caloric heating value of syngas, therefor it is possible to utilize air integration between gas turbine and air separation unit to improve overall efficiency of the IGCC plant and there is a little impact on the ambient condition. It is very important to optimize the air integration design with consideration to the optimized integration ratio and the reliable operation. Optimized steam/water integration between power block and gasification block can improve overall efficiency of IGCC plant where the optimized heat recovery from gasification block should be considered. Finally, It is possibile to achieve the target efficiency above 42 percent(HHV, Net) for 300MW Taean IGCC plant by optimized design and integration.