• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.554-560
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• 2017

Reduction reactivity of new oxygen carriers for chemical looping combustion system were investigated using $CH_4$ as a reduction gas in a bubbling fluidized bed reactor and compared with that of former SDN70 oxygen carrier. New oxygen carriers showed good reduction reactivity at different $CH_4$ concentration. N018-R2 particle represented better reactivity than SDN70 at high $CH_4$ concentration. N018-R2 particle showed higher fuel conversion and $CO_2$ selectivity than those of SDN70 particle within the temperature range of $750-900^{\circ}C$. Moreover, attrition loss of N018-R2 particle was almost same with that of SDN70 particle. Consequently, we could select N018-R2 particle as the best oxygen carrier.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.581-588
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• 2016

To compare reduction reactivity of oxygen carrier particles, $CH_4$ combustion characteristics were measured and investigated in a bubbling fluidized bed reactor with increasing $CH_4$ concentration from 10 to 100 %. Among five oxygen carriers (OC-1, OC-2, SDN70, C14, C28), OC-1, OC-2, SDN70 particles were selected as better oxygen carriers from the viewpoints of fuel conversion and $CO_2$ selectivity. However, some oxygen carriers showed lower fuel conversion and $CO_2$ selectivity even though they have high oxygen transfer capacity. Therefore, we could conclude that not only TGA tests to measure the oxygen transfer capacity but also fluidized bed tests to analyze exhaust gas concentration should be performed to select better oxygen carrier without misunderstanding of carriers reactivity.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.864-870
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• 2018

고체 수송관(standpipe, 내경 0.025 m)으로 연결된 2 단 기포 유동층(내경 0.1 m, 높이1.2 m)에서 붕괴 속도에 대한 하단 층 높이의 영향을 조사하였다. 기체로는 공기를 사용하였고, 고체로는 입도가 큰 입자(< $1000{\mu}m$, 겉보기 밀도 $3625kg/m^3$)와 입도가 작은 입자(< $147{\mu}m$, 겉보기 밀도 $4079kg/m^3$)를 혼합한 입자를 사용하였다. 작은 입자의 혼합비, 하단 유동층의 층 높이, 상단 유동층 분산판을 실험 변수로 고려하였다. 붕괴 속도는 하단 유동층의 정체 층 높이가 증가할수록 증가하였다. 그러나 작은 입도의 혼합비가 증가하면 이 효과가 감소하였다. 이 효과는 층 높이 증가에 따른 고체 수송관 압력 강하의 증가 때문이 아니라, 수송관 출구를 막는 농후상 굵은 입자 층 높이의 증가 때문으로 보였다. 상단 유동층 분산판 압력 강하의 증가는 붕괴 속도를 조금 감소시켰다. 붕괴 속도를 예측하는 개선된 상관식을 제안하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.589-596
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• 2016

Effects of pressure, temperature, gas velocity, and fuel flow rate on reduction of three oxygen carriers, SDN70, OC-1, OC-2, were measured and investigated in a pressurized bubbling fluidized bed reactor. Among three oxygen carriers OC-2 was selected as the best oxygen carrier in view of fuel conversion and $CO_2$ selectivity. However, all oxygen carriers showed good reactivity even at high pressure conditions. SDN70 particle showed maximum reactivity at $900^{\circ}C$ and low reactivity at $950^{\circ}C$. However, reactivity decay of OC-1 and OC-2 particles at high temperature condition was negligible. The fuel conversion and the $CO_2$ selectivity slightly decreased as the gas velocity increased, whereas they are slightly increased as the fuel concentration increased.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2007년도 추계학술 발표회
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• pp.163-168
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• 2007

• 자원리싸이클링
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• 제15권1호
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• pp.46-57
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• 2006

폐기물고형연료(RDF : Resused Derived Fuel)를 연료로 하는 연소기술의 개발을 위하여 기포유동층 연소로와 순환유동층 연소로, 연속연소식 연소로, 회분식 연소로 등 다양한 연소장치를 이용하여 연소 특성실험을 하였다. 여러 종류의 연소설비에서 RDF의 연소 및 배출가스 특성을 비교, 분석하였으며 RDF 전용 연소설비에 대하여 보다 깊은 연구의 기초 자료로 활용하자고 하였다. 기포 유동층 및 순환유동층연소로에서는 적정투입량과 가스공탑속도등 적정운전조건에 따라 안정적인 연소가 이루어지는 것을 확인할 수 있었다. 순환유동층 연소로에서 연소조건에 따라 연료 중의 질소성분과 연소공기 중의 산소와의 반응이 커져서 NOx의 농도가 높아지는 것을 알 수 있었으며 $SO_2$는 매우 낮은 농도로 측정되어 RDF의 유동층 연소시 거의 발생하지 않는 것으로 판단되었으며, HCl의 경우 평균 36.4ppm으로 배출허용기준치보다는 낮으나 저감대책이 필요한 것으로 판단되었다. 연속연소식 연소로와 회분식 연소로의 경우 성형 RDF와 fluff RDF를 비교 실험한 결과 높은 밀도를 가진 성형 RDF의 연소가 안정적인 열회수 측면에서 더 유리한 것을 알 수 있었으며 배가스 특성은 비슷한 값을 나타내었으며 배출가스 특성은 비슷하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권10호
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• pp.710-716
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• 2013

대기 오염, 기후 변화 등 환경 문제와 자원 고갈로 인해 화석 연료를 대체할 에너지에 많은 관심이 집중되고 있다. 폐바이오매스의 에너지화 분야에서도 다양한 연구가 이루어지고 있다. 폐목질계 바이오매스의 급속열분해는 바이오매스 에너지화 기술 중 하나로 액상 연료를 생산할 수 있다. 바이오매스의 급속열분해에는 주로 기포유동층 반응기가 쓰이고 있으며, 기포유동층 급속열분해 반응기에서는 반응물에 열을 효과적으로 전달하기 위하여 고체입자의 유동매체를 이용한다. 이러한 기포유동층 반응기에서 유동층 내 고체 입자의 움직임과 혼합은 기포의 거동에 영향을 받는다. 이로 인해 열전달 현상이 달라지고 결과적으로는 폐목질계 바이오매스의 급속열분해 반응 속도가 변한다. 따라서 본 연구에서는 기포유동층 반응기 내부의 수력학적 특성과 폐목질계 바이오매스 급속열분해 반응에 관한 연구를 수행하였다. 반응기내의 기체-고체 유동에 대해 Eulerian-Granular 방법을 사용하여 반응기를 시뮬레이션 하였으며, two-stage semi-global reaction model로 폐바이오매스의 급속 열분해반응을 모사하였다. 결과를 살펴보면, 유동층 내에서 기포들이 생성되고 상승하면서 크기가 증가한다. 이러한 기포의 거동에 의해 기포 주위의 고체 입자는 여러 방향으로 움직이게 된다. 고체 입자상의 활발한 움직임으로 바이오매스 입자가 유동층에 골고루 퍼져 일차 반응이 유동층 전반에서 일어난다. 그리고 일차 반응 중 타르가 생성되는 반응 속도가 가장 높게 나타난다. 그 결과 기체상 생성물 중 타르가 약 66 wt.%로 가장 많이 발생한다. 반면 이차 반응은 유동층에서보다 freeboard에서 더 많이 일어난다. 따라서 기포의 거동이나 입자의 움직임에 의한 영향은 일차 반응보다 상대적으로 적을 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제26권1호
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• pp.79-87
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• 2020

The bio-oil produced from the fast pyrolysis of lignocellulosic biomass contains a high amount of oxygenates, causing variation in the properties of bio-oil, such as instability, high acidity, and low heating value, reducing the quality of the bio-oil. Consequently, an upgrading process should be recommended ensuring that these bio-oils are widely used as fuel sources. Catalytic fast pyrolysis has attracted a great deal of attention as a promising method for producing upgraded bio-oil from biomass feedstock. In this study, the fast pyrolysis of tulip tree was performed in a bubbling fluidized-bed reactor under different reaction temperatures, with and without catalysts, to investigate the effects of pyrolysis temperature and catalysts on product yield and bio-oil quality. The system used silica sand, ferric oxides (Fe₂O₃ and Fe₃O₄), and H-ZSM-5 as the fluidized-bed material and nitrogen as the fluidizing medium. The liquid yield reached the highest value of 49.96 wt% at 450 ℃, using Fe₂O₃ catalyst, compared to 48.45 wt% for H-ZSM-5, 47.57 wt% for Fe₃O₄ and 49.03 wt% with sand. Catalysts rejected oxygen mostly as water and produced a lower amount of CO and CO₂, but a higher amount of H₂ and hydrocarbon gases. The catalytic fast pyrolysis showed a high ratio of H₂/CO than sand as a bed material.

• 청정기술
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• 제23권1호
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• pp.80-89
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• 2017

하수슬러지 고형연료 및 우드펠렛의 전소 및 혼소 실험을 위해 내경 0.1 m, 높이가 1.2 m인 기포 유동층 반응기를 적용하였으며, 장치는 유동층 반응기, 연료 공급장치, 사이클론, 냉각기, 그리고 가스분석기로 구성되었다. 층 물질의 평균입자크기는 $460{\mu}m$이며, 최소 유동화 속도는 $0.21ms^{-1}$이다. 실험에 사용된 연료는 국내산 하수슬러지 고형연료 및 캐나다산 우드펠렛을 적용하였으며, 우드펠렛 기준 혼합율 20, 50, 80%로 고위발열량을 기준으로 산정하였다. 실험 고정변수는 당량비 1.65, 산화제 $100Lmin^{-1}$, 반응기 온도 $800^{\circ}C$, 유동화수 4로 설정하였다. TGA 분석 결과, 하수슬러지의 고형 연료의 연소성이 우드펠렛이 비해 상대적으로 좋지 않았다. 연소시 반응기 온도는 $800{\sim}900^{\circ}C$ 사이로 유지되었으며, 유동층 반응기에서 하수 슬러지 고형연료의 낮은 연소성으로 인해 CO가 상대적으로 높게 측정되었다. 뿐만 아니라 $NO_X$와 $SO_X$는 하수슬러지 고형연료 내의 질소함량으로 인해 우드펠렛에 비해 높게 측정되었으며, 혼소율이 증가될수록 CO, $NO_X$, 그리고 $SO_X$의 배출이 감소하였다. 혼소에 따른 회분의 거동 및 퇴적 경향에서 모든 조건에 대해 슬래깅/파일링의 가능성이 높은 것으로 분석되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권4호
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• pp.537-541
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• 2005

본 연구에서는 전력연구원으로부터 공급받은 건식 흡수제인 sorbA를 이용하여 기포 유동층 반응기에서 $CO_2$ 흡수반응 특성을 살펴보았다. sorbA는 $CO_2$ 흡수를 위한 탄산나트륨과 내마모성과 기계적 강도를 위한 지지체로 구성되어 있다. $CO_2$ 흡수는 $50-70^{\circ}C$의 온도 범위에서, 재생은 $120-300^{\circ}C$의 온도 범위에서 이루어졌다. 반응시작 전 sorbA에 일정량의 물을 미리 함유하게 한 경우, $50^{\circ}C$에서 반응 초기 1-2분 동안 100％의 $CO_2$ 제거율을 보였다. 고온에서 재생되는 경우 반복 실험으로 인한 흡수제의 반응성과 제거 용량의 저하는 없었다. NMR 스펙트럼을 통해서 흡수반응과 재생반응 후 시료의 성분을 파악하였다. 본 연구에서 얻어진 결과는 두 개의 유동층 반응기를 가진 연속장치의 설계와 운전에 중요한 기초자료가 될 것이다.