The objective of this research is to develop the technique for carbonization of wood pellet and analyze a possibility for the utilization of carbonized wood pellet. The properties of wood pellet charcoals, such as density, yield, elemental composition, higher heating value, and methyleneblue adsorption, were analyzed. Wood pellet was made of sawdust of Hyunsasi-poplar, Japanese larch, Korean pine, Korean red pine, and Jolcharn-oak (serrate oak), respectively. The high density charcoal ($0.5{\sim}0.7g/cm^3$) was yielded from densified wood pellet. The carbon contents and calorific values of wood pellet charcoals were increased with the increase of carbonization temperature. The methyleneblue adsorptivity of wood pellet charcoal was similar to that of wood charcoal.
Spontaneous combustion propensity of various coals of carbonization grade as a pulverized fuel of coal-fired power plant has been tested from an initial temperature of $25^{\circ}C$ to $600^{\circ}C$ by heating in an oven with air to analyze the self-oxidation starting temperature. These tests produce CPT (Cross Point Temperature), IT (Ignition temperature), and CPS (Cross Point Slope) calculated as the slope of time taken for a rapid exothermic oxidation reaction at CPT base. CPS shows a carbonization rank dependence whereby wood pellet has the highest propensity to spontaneous combustion of $20.995^{\circ}C/min$. A sub-bituminous KIDECO coal shows a CPS value of $15.370^{\circ}C/min$, whereas pet coke has the highest carbonization rank at $2.950^{\circ}C/min$. The nature of this trend is most likely attributable to a concentration of volatile matter and oxygen functional groups of coal surface that governs the available component for oxidation, as well as surface area of fuel char, and constant pressure molar heat.
The results of an experimental investigation on the co-firing characteristics and slagging behavior of dried and hydrothermal carbonization sewage sludge, sub-bituminous coal, and wood pellet in a fluidized bed were presented. Combustion tests were conducted in a lab-scale bubbling fluidized bed system at the uniform fuel-air equivalence ratio, air flow rate, and initial bed temperature to measure bed temperature distribution and combustion gas composition. 4 different fuel blending cases were prepared by mixing sewage sludge fuels with coal and wood pellet with the ratio of 50 : 50 by the heating value. $NO_x$ was mostly NO than $NO_2$ and measured in the range of 400 to 600 ppm in all cases. $SO_2$ was considered to be affected mostly by the sulfur content of the sewage sludge fuels. The cases of hydrothermal carbonization sewage sludge mixture showed slightly less $SO_2$ emission but higher fuel-N conversion than the dried sewage sludge mixing cases. The result of fly ash composition analysis implied that the sewage sludge fuels would increase the possibility of slagging/fouling considering the contents of alkali species, such as Na, K, P. Between the two different sewage sludge fuels, dried sewage sludge fuel was expected to have the more severe impact on slagging/fouling behavior than hydrothermal carbonization sewage sludge fuel.
This research analyzed the fuel characteristic change of spent coffee bean by torrefaction. The calorific value was increased from 4,974 kcal/kg to 6,075 kcal/kg ($260^{\circ}C$, 30min), 6,452 kcal/kg ($270^{\circ}C$, 30min), 6,823 kcal/kg ($280^{\circ}C$, 30min), 6,970 kcal/kg ($260^{\circ}C$, 30min). The highest energy yield was obtained when the spent coffee bean were torrefied on the condition of $280^{\circ}C$, 30min. The moisture absorption rate was decreased from 5.12% to 2.76% when the spent coffee bean were torrefied on the condition of $290^{\circ}C$, 30min. Lignin was increased from 11.33% to 14.39% on the condition of $260^{\circ}C$ 30min. But it did not preferability to torrefy spent coffee bean at temperature of more than $270^{\circ}C$ because lignin decreases to the level that is hard to make pellet.
Kim, Jae-Kwan;Park, Seok-Un;Jeong, Jae-Hyeok;Shin, Dong-Ik;Hong, Jun-Seok;Hong, Jin Pyo
Journal of Energy Engineering
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v.26
no.3
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pp.78-89
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2017
Spontaneous combustion propensity of various coals of carbonization grade as a pulverized fuel of coal fired power plant has been tested from an initial temperature of $25^{\circ}C$ to $600^{\circ}C$ by heated in an oven with air to analyze an self oxidation starting temperature. This tests produce a CPT(Cross Point Temperature), IT(Ignition temperature) and CPS(Cross Point Slope) by calculated as the slope of time taken a rapid exothermic oxidation reaction at CPT base. CPS show a carbonization rank dependence, whereby wood pellet has the highest propensity to spontaneous combustion of $20.995^{\circ}C/min$. A subbituminous KIDECO coal shows an CPS values of $15.370^{\circ}C/min$ whereas it of pet coke of the highest carbonization rank has $20.950^{\circ}C/min$. The nature of this trend is most likely a concentration of volatile matter and oxygen functional groups of coal surface that governs the available component for oxidation as well as surface area of fuel char, and constant pressure molar heat.
This study was conducted to investigate the potential of non-used forest biomass residues as raw materials for making wood pellets with additives such as wood tar and starch and to evaluate fuel characteristics of the pellets. Wood tar, a by-product provided from the carbonization process of wood, could be a suitable additive for wood pellet production due to its higher calorific value and lower hazardous heavy metals, such as cadmium and mercury, compared to woody biomass. When the wood tar (10 wt%) was added, the calorific value was increased from 4,630 kcal/kg (wood pellet without additive) to 4,800 kcal/kg (wood pellet with additive). With the increase of additive amount into wood pellet, the length and individual density of wood pellet increased. In addition, bulk density of the pellets was increased, whereas the fine content was decreased. Consequently the overall productivity of wood pellets was improved by adding 2 w% additives into wood pellets; the percentage of productivity increase was 5.9% and 4.9% for adding starch and wood tar, respectively.
The utilization of fly-ash containing high levels of the unburned carbon was investigated. In this study adsorbents were manufactured from fly-ash ad a raw material and the manufactured adsorbents were applied to the waste-water treatment including heavy metals. Varying the anthracite(Jangsung coal) content, three types of pellet were made. The carbon content of pellet increased appreciably upon the addition of anthracite. After carbonization and activation using the pellets, adsorbents showed following characteristics; the range of hardness was between 85% and 96%, iodine number was from 100 mg/g to 300 mg/g. In proportion to the anthracite addition, hardness and iodine number increased. Through the adsorption experiments of heavy metals, removal efficiencies of Pb and Cr by manufactured adsorbents were over 90%. In case of fly-ash, removal efficiencies of Pb and Cr were 31.5% and 5.6% respectively. The reason why removal capacities of manufactured adsorbents were higher than fly-ash was postulated that adsorption capability was improved by unburned carbon and $SiO_2$ which included in fly-ash during steam activation.
Journal of Korea Technical Association of The Pulp and Paper Industry
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v.48
no.2
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pp.34-45
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2016
Global warming and climate change have been caused by combustion of fossil fuels. The greenhouse gases contributed to the rise of temperature between $0.6^{\circ}C$ and $0.9^{\circ}C$ over the past century. Presently, fossil fuels account for about 88% of the commercial energy sources used. In developing countries, fossil fuels are a very attractive energy source because they are available and relatively inexpensive. The environmental problems with fossil fuels have been aggravating stress from already existing factors including acid deposition, urban air pollution, and climate change. In order to control greenhouse gas emissions, particularly CO2, fossil fuels must be replaced by eco-friendly fuels such as biomass. The use of renewable energy sources is becoming increasingly necessary. The biomass resources are the most common form of renewable energy. The conversion of biomass into energy can be achieved in a number of ways. The most common form of converted biomass is pellet fuels as biofuels made from compressed organic matter or biomass. Pellets from lignocellulosic biomass has compared to conventional fuels with a relatively low bulk and energy density and a low degree of homogeneity. Thermal pretreatment technology like torrefaction is applied to improve fuel efficiency of lignocellulosic biomass, i.e., less moisture and oxygen in the product, preferrable grinding properties, storage properties, etc.. During torrefacton, lignocelluosic biomass such as palm kernell shell (PKS) and empty fruit bunch (EFB) was roasted under an oxygen-depleted enviroment at temperature between 200 and $300^{\circ}C$. Low degree of thermal treatment led to the removal of moisture and low molecular volatile matters with low O/C and H/C elemental ratios. The mechanical characteristics of torrefied biomass have also been altered to a brittle and partly hydrophobic materials. Unfortunately, it was much harder to form pellets from torrefied PKS and EFB due to thermal degradation of lignin as a natural binder during torrefaction compared to non-torrefied ones. For easy pelletization of biomass with torrefaction, pellets from PKS and EFB were manufactured before torrefaction, and thereafter they were torrefied at different temperature. Even after torrefaction of pellets from PKS and EFB, their appearance was well preserved with better fuel efficiency than non-torrefied ones. The physical properties of the torrefied pellets largely depended on the torrefaction condition such as reaction time and reaction temperature. Temperature over $250^{\circ}C$ during torrefaction gave a significant impact on the fuel properties of the pellets. In particular, torrefied EFB pellets displayed much faster development of the fuel properties than did torrefied PKS pellets. During torrefaction, extensive carbonization with the increase of fixed carbons, the behavior of thermal degradation of torrefied biomass became significantly different according to the increase of torrefaction temperature. In conclusion, pelletization of PKS and EFB before torrefaction made it much easier to proceed with torrefaction of pellets from PKS and EFB, leading to excellent eco-friendly fuels.
This study evaluated fuel properties of composite materials which were prepared by mixing a waste activated carbon from the used purifier filter with torrefied wood powder. Wood species of the raw material of torrefied wood powder are oak wood (Quercus serrata Thunb. ex Murray) and pine wood (Pinus densiflora Siebold & Zucc). And the treatment conditions used for this study were 300 s, 450 s, and 600 s at $200^{\circ}C$ for the wood roaster. Also, the mixing ratios are 5 : 95, 10 : 90, 15 : 85, 20 : 80, 40 : 60, 60 : 40 and 80 : 20 (waste activated carbon : torrefied wood powder). The fuel properties such as highly heating value (HHV), elementary analysis and ash content were evaluated. The results obtained are followings; 1. Despite the same treatment condition of wood roasting, pine wood has higher carbon contents than oak wood. Therefore, pine wood indicated the optimum carbonization at low temperature and short treatment times. 2. The gross calorific value and ash content increased as the mixing ratio of waste activated carbon increased. 3. Mixtures of the waste activated carbon and torrefied wood powder showed greater gross calorific value than those of the mixtures of waste activated carbon and the untreated wood powder. Also, the pine wood resulted in higher heating value that thaose of the oak wood. 4. When composite fuels that were composed waste activate carbon and wood powder are used, higher temperature conditions are required because the combustion is incomplete at $800^{\circ}C$ and 4 hours. 5. The increasing rate of the gross calorific value of mixtures of waste activated carbon and untreated wood powder is higher than does the mixtures of waste activated carbon and torrefied wood powder. Also, this phenomenon is more obvious for pine woods. Therefore, an optimal mixing ratio of waste activated carbon was determined to be between 5% and 10% (wt%). Also, this condition satisfied the requirement of the No.1 grade of wood pellet.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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