• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.249-254
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• 2013

The integrated gasification combined cycle (IGCC) system is well known for its high efficiency compared with other coal fueled power generation system. The aim of this study is to confirm the feasibility of using bio gas in coal feeding system and syngas recirculation system. The effects of using bio gas in the gasifier on the syngas composition were investigated through simulations using the Aspen Plus process simulator. It was found that these changes had an influence on the syngas composition of the final stream and bio gas can be used in a gasifier system.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.804-807
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• 2007

The acid gas removal (AGR) system was designed and installed to remove $H_2S$ in coal syngas in the pilot-scale coal gasification system for producing chemicals like Dimethyl Ether(DME). The syngas from the coal gasification at the rate of $100{\sim120$ $Nm^3$/hr included pollutants such as fly ash. $H_2S$, COS, $NH_3$, etc. The designed temperature and pressure of the AGR system are below 50oC and 8 kg/$cm^2$. Fe-chelate was used as an absorbent. $H_2S$ was stably removed below 0.5 ppm in the AGR system when the concentration of $H_2S$ was $150{\sim}450$ ppm. The pH of Fe-chelate solution was also stably maintained between $8{\sim}9$. FeMgO absorbent was also tested to remove $H_2S$ in the lab-scale AGR system and $H_2S$ was also removed below 0.5 ppm in the initial operation.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.1015-1020
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• 2012

석탄 및 pet coke (petroleum coke)는 그 이용이 제한적이지만 공급이 풍부한 에너지원이므로, 가스화공정에 적용하여 고급연료인 수소나 액체연료를 생산할 수 있다. 본 연구에서는 열천칭반응기와 실험실규모의 유동층반응기(내경 0.02 m, 높이 0.6 m)에서 갈탄, 무연탄, pet coke의 수증기 가스화 반응특성을 조사하였다. 가스화 온도 $600{\sim}900^{\circ}C$, 수증기 분압 0.15~0.95 atm 및 수증기/연료 비의 조업변수가 가스화반응속도 및 생성가스의 발열량에 미치는 영향을 조사하였다. 기체-고체 반응모델로서 modified volumetric reaction model을 적용하여 가스화반응의 거동을 묘사하고 kinetic 인자들을 도출하였다. 가스화 반응온도가 높을수록 생성가스 중의 수소농도와 가스의 발열량은 증가하였다. 생성가스 발열량은 무연탄 > 갈탄 > pet coke의 순으로 높게 나타났는데, 반응온도 $900^{\circ}C$, 수증기분압 95%의 조건에서 10.0 > 6.9 > 5.7 $MJ/m^3$로 각각 얻어졌다. 본 연구를 통하여 갈탄과 pet coke에 대해 가스화공정의 잠재적인 연료로서의 가능성을 확인하였다.

• 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.

• 한국전산유체공학회지
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• 제19권3호
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• pp.44-51
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• 2014

Considering the importance of the detailed resolution of the reacting flow field inside a gasifier, the objective of this study lies on to investigate the effect of important variables to influence on the reacting flow and thereby to clarify the physical feature occurring inside the gasifier using a comprehensive gasifier computer program. Thus, in this study the gasification process of a 1.0 ton/day gasifier are numerically modeled using the Fluent code. And parametric investigation has been made in terms of swirl intensity and aspect ratio of the gasifier. Doing this, special attention is given on the detailed change of the reacting flow field inside a gasifier especially with the change of this kind of design and operation parameters. Based on this study, a number of useful conclusions can be drawn in the view of flow pattern inside gasifier together with the consequence of the gasification process caused by the change of the flow pattern. Especially, swirl effect gives rise to a feature of a central delayed recirculation zone, which is different from the typical strong central recirculation appeared near the inlet nozzle. The delayed feature of central recirculation appearance could be explained by the increased axial momentum due to the substantial amount of the presence of the coal slurry occupying over the entire gasifier in gasification process. Further, the changes of flow pattern are explained in detail with the gasifier aspect ratio. In general, the results obtained are physically acceptable in parametric study.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.771-774
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• 2007

Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) power plant converts coal to syngas, which is mainly composed with hydrogen and carbon monoxide, by the gasification process and produces electric power by the gas and steam turbine combined cycle power plant. The purpose of this study is to investigate the influence of the syngas to the performance of a gas turbine in a combined cycle power plant. For this purpose, a commercial gas turbine is selected and its performance characteristics are analyzed with syngas. It is found that different heating values of those fuels and chemical compositions in their combustion gases are the causes in the different performance characteristics. Also, Changing of turbine inlet Mass flow lead to change the turbine matching point, in the event the pressure ratio is changed.

• 대한환경공학회지
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• 제32권2호
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• pp.165-174
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• 2010

석탄 가스화 반응을 모델링하여 습식분류층 석탄 가스화기의 반응특성에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 본 연구의 목적은 신뢰성 있는 수치해석기술을 이용하여 가스화 장치의 기본설계와 더불어 최적 운전조건의 설정에 있다. 석탄 가스화 반응은 복사가 관여하는 고체와 기체의 이상 난류반응으로서 수증기 증발로부터 휘발화, 촤와 가스의 반응 등 일련의 연소반응의 구조를 가진다. 본 연구에서는 실험과 수치해석적인 방법을 병행하여 연구를 수행하였으며 한국에너지기술연구원에 설치된 1톤 규모의 실험용 가스화기를 대상으로 하였다. 본 연구에서는 기본적으로 상용프로그램을 사용하였으며 석탄 가스화 반응해석에 필요한 여러 서브루틴을 개발하여 해석하였다. 세부 반응 서브루틴의 난류반응은 기본적으로 에디붕괴모델에서 화학적 반응속도의 개념을 조화평균의 형태로 사용하였다. 그리고 석탄입자궤적은 라그란지안 접근방식을 선택하였으며 입자의 궤적 계산에서 저항력에 나타나는 난류비선형적인 문제에 대한 모델도 고려하였다. 이와 같이 개발된 프로그램은 실험에서 얻어진 가스농도와 온도분포 그리고 냉가스 효율 등의 자료들과 비교하여 성능을 일차적으로 검토하였다. 석탄의 입자크기분포, 석탄 슬러리 농도, 그리고 가스화기의 형상변화는 가스화 성능에 직접적으로 영향을 주며 이를 합성가스 생성량과 냉가스 효율을 통해 비교 검토하였다. 본 연구 결과가 비록 물리적으로 타당하고 변수연구의 일관성을 보여주나 기류층 석탄가스화 반응장치의 복잡성을 고려하여 볼 때 보다 많은 실험결과에 대한 정교한 모델검증 노력이 신뢰성 있는 프로그램의 완성에 필요할 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.115.2-115.2
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• 2010

최근 유가 상승 및 에너지 확보, 경질 원유 생산량 및 부존량 감소로 인하여 대체 석유자원의 개발에 대한 연구 및 관심이 급증하고 있다. 기존의 연소 방식이 아닌 연료를 청정 가스로 전환하여 이용하는 가스화 기술 개발이 진행되고 있다. 석탄은 매장량이 세계적으로 풍부 할뿐만 아니라, 지역적으로도 편재되어 있지 않은 에너지원인 석탄을 활용하는 새로운 발전기술로 환경보전성이 우수하며, 효율이 기존의 발전 시스템보다 뛰어난 에너지 이용기술로 각광받는 분야이다. 석탄 슬러리는 분쇄한 석탄을 믹서를 사용하여 소량의 계면활성제를 첨가하여 제조한다. CWM 제조용 석탄은 대체로 고유수분 5%이하, 회분 10%이하의 석탄이 추천되고 있으며, 수분이나 회분량, 산소함량, 입자의 세공율이 증가할수록 고농도화에 불리한 것으로 나타나고 있다. 연료적 가치를 향상시키기 위해서는 물의 함량을 적게, 즉 석탄의 농도를 증가시키는 것이 중요하다. 일반적인 CWM 규격으로는 석탄농도 65% 이상이 바람직한 것으로 보고되고 있다. 석탄가스화에 연료로 사용되는 CWM의 연료성상 및 미립화 정도, 제조 조건 등에 따라 많은 차이가 발생한다. 본 실험에서는 1.0T/D급 습식 분류층가스화기에서 이용할 CWM의 제조를 위하여 소형 믹서를 이용하여 석탄의 농도에 따른 점도 변화와 석탄의 분쇄입자 크기에 따른 점도 변화, 계면활성제와 첨가제의 농도에 따른 점도 특성을 실험하였다.

• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.218-226
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• 2006

It can be obtained from hydrocarbon and water, specially production of hydrogen from natural gas is most commercial and economical process among the hydrogen production methods, and has been used widely. However, conventional hydrogen production methods are dependent on fossil fuel such as natural gas and coal, and it may be faced with problems such as exhaustion of fossil fuels, production of greenhouse gas and increase of feedstock price. Thermochemical hydrogen production by nuclear energy has potential to efficiently produce large quantities of hydrogen without producing greenhouse gases. However, nuclear hydrogen must be economical comparing with conventional hydrogen production method. Therefore, hydrogen production cost was analyzed and estimated for nuclear hydrogen as well as conventional hydrogen production such as natural gas reforming and coal gasification in various range.