• 제목/요약/키워드: Char reaction

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미분탄 입자의 크기 차이와 배열이 연소특성에 미치는 영향 (The Effect of Coal Particle Arrangement and Size Difference on Combustion Characteristics)

  • 김기덕;김호영;조종표;윤석구
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2007년도 제34회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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    • pp.47-53
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    • 2007
  • The laminar combustion characteristics of interacting coal particles in a convective flow are numerically investigated at particle arrangement and size difference. The numerical simulations, which use the two-step global reaction model to account for the surrounding gas effect, show the detailed interaction among the inter-space particles, undergoing devolatilization and subsequent char burning. Several parametric studies, which include the effect of the gas temperature (1700 K), high pressure(10 atm) and variation in geometrical arrangement of the particle diameter on the volatile release rate and the char combustion rate, have been carried out. The comparison indicates that the shift to the multiple particle arrangement resulted in the substantial change of the combustion characteristics and that the volatile release rate of the interacting coal particles exhibits a strong dependency on the particle spacing and size difference.

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기-고체 반응 모델을 이용한 Kideco탄의 이산화탄소 촉매 석탄가스화 반응 특성 (Reactivity Study on the Kideco Coal Catalytic Coal Gasification under CO2 Atmosphere Using Gas-Solid Kinetic Models)

  • 이도균;김상겸;황순철;이시훈;이영우
    • 청정기술
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    • 제21권1호
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    • pp.53-61
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    • 2015
  • 본 연구는 인도네시아 아역청탄인 키데코(Kideco)탄의 촤(char)-이산화탄소 촉매가스화 kinetic분석을 열중량분석기(thermogravimetric analysis, TGA)를 이용하여 수행하였다. 촉매는 탄산칼륨 및 탄산나트륨을 선정하였으며, 석탄과 촉매의 물리적 혼합을 통하여 촤를 제조하였다. 촤-이산화탄소 촉매가스화반응은 탄산나트륨 7 wt%, 850 ℃에서 이산화탄소 농도가 60 vol%일 때 가장 빠른 탄소전환율을 보여주었다. 750~900 ℃ 등온조건에서 촤-이산화탄소 촉매가스화 반응결과, 온도가 증가할수록 탄소전환율 속도가 빨라졌으며, 기-고체 반응모델 shrinking core model (SCM), random pore model (RPM), volumetric reaction model (VRM) 및 modified volumetric reaction model (MVRM)을 실험결과에 적용하였을 때, MVRM이 키데코탄의 가스화반응 거동을 잘 예측하였다. 또한 Arrhenius plot을 통한 활성화에너지는 탄산나트륨을 첨가한 촤가 탄산 칼륨을 첨가한 촤보다 더 우수한 촉매 활성을 보여주었다.

석탄화염내 화학반응에 관한 연구 (Chemical Reactions in the Coal-Methane-Air Flame)

  • 박호영;안달홍;김종진
    • 에너지공학
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    • 제11권2호
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    • pp.166-177
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    • 2002
  • 본 연구는 화염안정을 위해 약간의 메탄을 첨가한 1차원, Hat, 예혼합, 층류 석탄-공기 화염구조에 관한 연구로서 반응영역을 늘리기 위해 0.3 atm에서 운전되는 저압버너를 사용하였다. 본 연구에서는 가스 온도, 주요가스의 농도, 샘플된 촤의 분석과 화염속도에 대하여 여러 모델들의 해석결과를 실험결과와 서로 비교하였다. 여러 모델중 촤 표면적 지수(S=4)와 휘발성분에 대해 각각의 탈휘발화 속도상수를 적용한 model II $I^{*}$ -d가 실험치와 비교적 일치함을 보여주었다. 샘플된 촤의 분석 결과 입자의 반응이 낮게 예측되어져 촤 표면적지수를 증가시켜야만 했다. 이 지수는 촤의 반응 표면적에 대한 민감도 분석으로부터 얻어진 결과였고 model II $I^{*}$ -d의 화염속도 해석결과는 대부분의 측정치에 근접한 결과를 보여주고 있다. 고체 입자 직경은 열적 지연과 반응표면적을 통하여 탈휘발화율과 촤 산화에 큰 영향을 주며 이는 곧 화염속도에 영향을 주고 있음을 보여주었다.

아 역청탄 촤 산화 반응속도론에 관한 실험적 연구 (A Experimental Study of Oxidation Kinetics for a Sub-Bituminous Coal Char)

  • 강기태;송주헌;이천성;장영준;전충환
    • 에너지공학
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    • 제18권4호
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    • pp.239-246
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    • 2009
  • 본 논문에서는 주위 가스 온도와 체류시간에 따른 아 역청탄 촤 입자의 연소 특성에 관한 기본적인 연구를 진행하였다. 실험용 장비로써 노 내 온도 범위가 $900^{\circ}C$에서 $1400^{\circ}C$까지 조절이 가능한 DTF(drop tube furnace)를 설치하였고, 온도가 보정된 two color pyrometer를 DTF의상부에 장착하여 촤가 산화할 때의 입자 온도를 측정할 수 있게 하였다. 촤 산화 시 반응한 총 질량을 구하기 위해 열중량 분석기를 사용하였으며, 회분 추적법을 통해분석하였다. 이를 통해대기압 조건에서 촤가산화 할때질량 및 면적 반응성, 반응속도 상수들을 결정하였다.

Iron계 금속 촉매가 ABS의 열분해 거동에 미치는 영향에 관한 연구 (Study on the Effect of Iron-based Metal Catalysts on the Thermal Decomposition Behavior of ABS)

  • 장준원;김진환;배진영
    • 공업화학
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    • 제16권4호
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    • pp.496-501
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    • 2005
  • Iron계 금속 촉매의 존재 하에서 ABS의 열분해 거동을 TGA (Thermogravimetric Analysis)를 통해서 조사하였다. Iron계 금속 촉매(ferric nitrate nonahydrate, ammonium ferric sulfate dodecahydrate, iron sulfate hydrate, ammonium ferric oxalate, iron(II) acetate, iron(II) acetylacetonate 및 ferric chloride)는 ABS의 열분해 과정에서 화학반응을 야기하여, 질소분위기에서 촤(char)형성이 관찰되었으며, $600^{\circ}C$에서 3~23 wt%의 비휘발성 촤를 형성하였다. 이와 같은 질소분위기에서의 ABS의 촤 생성은 iron계 금속 촉매의 가교효과(crosslinking effect)로 추정된다. 한편, 공기분위기에서는 생성된 촤가 고온 산화반응에 의해서 열분해되었다.

석유 코크스, 바이오매스, 혼합연료의 이산화탄소 가스화 반응 연구 (A Reaction Kinetic Study of CO2 Gasification of Petroleum Coke, Biomass and Mixture)

  • 국진우;신지훈;곽인섭;이시훈
    • 공업화학
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    • 제26권2호
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    • pp.184-192
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    • 2015
  • 석유 코크스, 바이오매스, 혼합연료들의 이산화탄소 가스화 반응성을 측정하고 비교하기 위해서 TGA (Thermogravimetric analyzer)를 이용하여 $1,100{\sim}1,400^{\circ}C$의 char-$CO_2$ 가스화 반응을 조사하였다. 기-고체반응속도 모델들에 적용하여 $1,100{\sim}1,400^{\circ}C$의 온도 영역에서의 반응 속도 상수를 구하였다. 또한 반응 속도 상수와 온도와의 관계를 Arrhenius 식에 적용하여 각 모델에서의 활성화에너지(Ea) 및 빈도 인자($K_0$)를 구하고 이를 실험값과 비교하여 석유 코크스, 바이오매스, 혼합 연료들의 이산화탄소 가스화 반응을 잘 모사하는 반응 속도식을 제시하였다. 반응온도가 증가할수록 이산화탄소 가스화에 소요되는 반응시간은 감축되었다. 또한 바이오매스와의 혼합이 증가할수록 활성화 에너지의 감소를 보여 바이오매스의 혼합이 석유 코크스의 이산화탄소 가스화 반응에 시너지 효과를 가져옴을 확인하였다.

볏짚으로부터 바이오오일 생산에 대한 열분해 반응온도의 영향 (Influence of Reaction Temperature on Bio-oil Production from Rice Straw by the Pyrolysis)

  • 강보성;박영권;김주식
    • 자원리싸이클링
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    • 제15권1호
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    • pp.12-19
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    • 2006
  • 볏짚은 국내에서 유용한 재생 가능한 바이오매스이다. 유동층과 char 분리 장치가 구비된 급속 열분해 장치를 이용하여 볏짚으로부터 바이오오일의 생산에 대한 실험을 수행하였다. 본 연구는 온도변화에 따른 볏짚의 열분해 생성물의 분포와 생성물의 화학적 구성을 알아보고 바이오오일의 활용 가능성을 고찰하고자 했다. 급속 열분해 반응은 $466^{\circ}C,\;504^{\circ}C,\;579^{\circ}C$에서 각각 수행되었다. 유동화 매체로는 생성가스를 사용하였으며 유량은 약 30NL/min 였다. 볏짚의 열분해 결과 기체, 액체, 고체 물질을 얻을 수 있었으며, 기체물질은 GC(TCD, FID)를 이용하여 정성적, 정량적 분석을 하였다. 액체물질은 상등액과 tar가 풍부한 하등액으로 분리하여 발열량, 원소분석, 수분, GC/MS를 통해 화학구성성분을 분석하였다. 고체물질인 char는 원소분석을 하고 그 발열량을 측정하였다. 액체물질인 바이오오일은 화학특성 분석결과 대체 연료유뿐만 아니라 화학 원료물질로서의 사용가능성을 볼 수 있었다.

[ABS/PC/Triphenyl Phosphate/Transition Metal Chloride] 컴파운드의 열분해 거동 연구 (Study on the Thermal Decomposition Behavior of[ABS/PC/Triphenyl Phosphate/Transition Metal Chloride] Compounds)

  • 장준원;김진환;배진영
    • 폴리머
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    • 제29권4호
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    • pp.338-343
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    • 2005
  • Chloride계 전이금속 촉매의 존재 하에서 ABS/PC/triphenyl phosphate 컴파운드의 열분해 거동을 TGA(thermogravimetric analysis)를 통해서 조사하였다. Chloiide계 전이금속 촉매(cobalt chloiide, ferric chloride, nickel chloride 및 zinc chloride)는 ABS/PC/triphenyl phosphate 컴파운드의 열분해 과정에서 화학반응을 야기하여, 질소분위기에서 숯(char) 형성이 관찰되었으며, $600^{circ}C$에서 $3\~l3\%$의 비휘발성 눈을 형성하였다. 이와 같은 질소분위기에서의 ABS/PC/triphenyl phosphate 컴파운드의 숯 생성은 chloride계 전이금속 촉매의 가교효과(crosslinking effect)로 추정된다. 한편, 공기분위기에서는 생성된 숯은 고온 산화반응에 의해서 역분해되었다.

500 MWe급 접선 연소 보일러 해석시 난류 혼합 속도 및 석탄 연소 모델의 영향 평가 (Assessment of the influence of coal combustion model and turbulent mixing rate in CFD of a 500 MWe tangential-firing boiler)

  • 양주향;강기섭;류창국
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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    • pp.69-72
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    • 2015
  • Computational fluid dynamics (CFD) modeling of large-scale coal-fired boilers requires a complicated set of flow, heat transfer and combustion process models based on different degrees of simplification. This study investigates the influence of coal devolatilization, char conversion and turbulent gas reaction models in CFD for a tangential-firing boiler at 500MWe capacity. Devolatilization model is found out not significant on the overall results, when the kinetic rates and the composition of volatiles were varied. In contrast, the turbulence mixing rate influenced significantly on the gas reaction rates, temperature, and heat transfer rate on the wall. The influence of char conversion by the unreacted core shrinking model (UCSM) and the 1st-order global rate model was not significant, but the unburned carbon concentration was predicted in details by the UCSM. Overall, the effects of the selected models were found similar with previous study for a wall-firing boiler.

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바이오매스 가스화시 촤 입자 종류 및 반응시간에 따른 일차타르의 분해 특성 (Decomposition of primary tar influenced by char particle types and reaction time during biomass gasification)

  • 박진제;이용운;류창국
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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    • pp.33-36
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    • 2014
  • Gasification of biomass produces syngas containing CO, $H_2$ and/or $CH_4$, which can then be converted into energy or value-added fuels. One of key issues for efficient gasification is to minimize tar concentration in the syngas for use in a final conversion device such as gas engine. This study investigated the decomposition of primary tar by catalytic cracking using char as catalyst, of which the feature can be integrated into a fixed bed gasifier design. The pyrolysis vapor containing tar from pyrolysis of wood at $500^{\circ}C$ was passed through a reactor filled with or without char at $800^{\circ}C$ for a residence time of 1, 3 or 5 sec. Then, the condensable vapor (water and tar) and gases were analyzed for the yields and elemental composition. Four types of char particles with different microscopic surface area and pore size distribution: wood, paddy straw, palm kernel shell and activated carbon. The results were analyzed for the mass and carbon yields of tar and the composition of product gases to conclude the effects of char types and residence time.

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