• 한국연소학회지
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• 제14권3호
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• pp.16-23
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• 2009

It is strongly desired for coal-fired power plants to utilize not only low-rank coals with high moisture contents, but also lowering cost with diversifying fuel sources. In this study, combustion characteristics of low rank coal with high moisture, and standard pulverized coals are experimentally investigated using TGA (Thermogravimetric Analysis) and DTF (drop tube furnace). The coals tested are three kinds of coal with moisture content ranging from 8.32 to 26.82%. The results show that under the air combustion condition, the burn-out time at TGA rises as moisture content increases, and standard pulverized coal with 8.32% moisture content showed the lowest activation energy of 55.73 kJ/mol. In case of the high amount of moisture, the combustion efficiency decreases due to evaporation heat loss, and unburned carbon in ash produced at combustion process in DTF increased. Aslo, initial deformation temperature of slag attached in alumina tube of DTF decreased with lowering the crytallinity of anorthite and augite. To improve the combustion reactivity and efficiency, it is effective to upgrade through drying the high moisture coal to moisture level (less than 10%) of standard pulverized coal.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2002년도 제25회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
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• pp.173-184
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• 2002

In order to evaluate the devolatilization models of pulverized coal, various devolatilization models are examined for the numerical analysis of Drop Tube Furnace.The results of analysis are compared with the experimental results. A numerical study was conducted to explore the sensitivities of the predictions to variation of the model parameters. It helps to elucidate the source of the discrepancies. Three different wall temperature conditions of the DTF, 1100, 1300 and $1500^{\circ}C$ were considered in this analysis. Two fuels are U.S.A. Alaska coal and Australia Drayton coal. The results of analysis with constant rate model, single kinetic rate model and two competing rate modes well presented fast volatile matter release in the early devolatilization. However, in the latter devolatilization they did not coincide with experimental results which presented tardy volatile matter release on account of pyrolysis of high molecular substance. On the other hand, the results of analysis with DAEM(Distribute Activation Energy Model) coincided with experiment al results in overall devolatilization.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.41-45
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• 1999

연소 중에 발생하는 주요 공해물질 중의 하나가 질소산화물(NOx)이며 석탄의 연소에서는 타 연료를 사용하는 연소와 비교하여 많은 양의 질소산화물이 생성된다. 이러한 현상은 석탄에 결합되어있는 연료 중 질소(fuel-N)의 산화에 기인한 것이다. 석탄 연소 시 fuel-N에 의하여 생성되는 질소산화물은 전체 질소산화물의 75%이상, 때에 따라서는 95%까지 점하는 결과를 보여 준다.(중략)

• 에너지공학
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• 제20권3호
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• pp.191-199
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• 2011

본 연구에서는 Drop Tube Furnace(DTF)를 이용한 $O_2/N_2$, $O_2/CO_2$ 조건에서 산소 농도(12, 21, 31%)에 따른 아역청탄 입자의 연소특성 및 질소산화물 배출특성에 관한 실험과 수치해석을 수행하였다. $O_2/N_2$, $O_2/CO_2$ 조건에서 산소 농도가 증가함에 따라 촤 연소율이 증가하였고 $O_2/CO_2$ 조건하에서 이산화탄소 경계층에서 석탄입자 표면으로의 산소 확산계수가 낮아지기 때문에 촤 연소율이 감소하였다. 산소 농도가 증가함에 따라 배출되는 NO의 농도는 증가하지만 완전 연소 조건인 31%의 산소 농도에서는 오히려 NO의 농도가 감소하였다. 반면, NO 배출 지수는 산소가 증가함에 따라 점차 감소하였다. $O_2/CO_2$ 조건에서 NO의 농도는 Thermal NO의 결여로 인해 $O_2/N_2$ 조건보다 작게 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권1호
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• pp.31-37
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• 2016

최근 바이오매스와 석탄의 혼소 기술이 화력 발전의 주요한 연소 기술 중 하나로 떠오르고 있다. 그러나 혼소는 실제 발전용 보일러 적용시 많은 검증들을 필요로 한다. 본 연구에서는 바이오매스 혼소시 연소 특성을 알아보기 위해 열중량 분석기(Thermogravimetric analyzer, TGA)와 하향분류층 반응기(Drop tube furnace, DTF)를 사용하였으며, TGA의 TG/DTG 분석을 통한 반응성과 DTF를 이용한 UBC를 측정하여 연소 특성을 분석하였다. 특히 석탄과 바이오매스 혼소율(Biomass blending ratio) 및 바이오매스 입자 크기 변화에 따른 특성을 분석하였다. 그 결과, 바이오매스의 혼소율이 증가함에 따라 산소 부족으로 인한 반응 특성이 나타났으며, 이는 바이오매스가 가진 초기의 빠른 연소 특성 때문이다. 또한, 본 연구 결과를 통해 바이오매스의 최적 혼소 조건(UBC 발생량 기준)은 5%로 나타났으며, 산소 부화 조건은 바이오매스 혼소시 발생하는 산소 부족 현상을 저감시켜 미연분 상승을 완화시켜줄 수 있다.

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.89-96
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• 2015

최근 화력발전 보일러의 운전에 있어서 저등급 석탄의 성분 중 ash의 영향으로 보일러 후단부에서 생성되는 slagging/fouling 문제가 많이 보고 되고 원인 규명 및 해결책을 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 환경적 측면에서도 NOx등 환경적인 문제를 발생시키는 부분에 대해 규제를 가하고 있는 상황이다. 이런 문제점을 해결하기 위한 방법 중 하나인 석탄의 ash를 제거한 AFC(Ash Free Coal)을 활용한 연구가 진행되고 있다. AFC는 저등급탄의 발열량을 높여 기존의 고등급탄을 보완하고 slagging/fouling 문제 및 배출가스의 오염성분을 줄일 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는, DTF를 이용하여 KCH 원탄과 원탄에서 추출된 무회분탄1, 무회분탄2, 잔탄, Glencore, Glencore과 잔탄을 85:15 비율로 한 혼탄을 이용하여 미연분, NOx 배출특성의 변화와 회 점착 특성을 확인하였다. 그 결과 무회분탄은 원탄과 잔탄에 비해 NOx 배출량이 현저히 낮고, 잔탄은 원탄에 비해 고등급화 되면서 반응성이 훨씬 좋아짐을 확인 하였다. 잔탄과 혼탄의 경우 일반적인 저열량탄 수준보다 낮은 점착성을 나타내는 것을 확인 하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.997-1003
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• 2011

본 연구는 낮은 회 성분의 함량과 높은 발열량의 특성을 지닌 초청정 석탄의 탈휘발 반응율 특성을 연구하였다. 정적 상태에서의 탈휘발 반응율 특성을 얻기 위하여 TGA 장치를 $10^{\circ}C$/min으로 $950^{\circ}C$까지 승온시키며 Coats-Redfern 방법을 사용하여 결과를 도출하였고, 동적 상태에서는 DTF(Drop Tube Furnace) 반응로 온도를 각각 $500^{\circ}C$, $700^{\circ}C$, $900^{\circ}C$, $1100^{\circ}C$, $1300^{\circ}C$로 변화시켜서 실험을 수행하였으며 single step 방법을 통해 탈휘발 반응율 특성을 얻었다. 본 연구를 통해 도출한 초청정 석탄의 탈휘발 반응율 특성은 기존에 사용되어온 Wira(아역청탄)과 Yakurugol(역청탄)의 탈휘발 특성과 비교하였으며, 정적 동적 상태에서 초청정 석탄의 활성화 에너지가 다른 탄종들에 비해 작게 나타났다.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제10권2호
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• pp.75-82
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• 2014

It is necessary to find out the reaction characteristics of $CaCO_3$ sorbent particles in air and $O_2/CO_2$ atmospheric conditions in order that an in-furnace desulfurization technique can be applied to oxy-fuel combustion system. In this study, rate of change of GMD(geometric mean diameter) and specific surface area of $CaCO_3$ sorbent particles reacted in DTF(drop tube furnace) experimental setup were analyzed to investigate the effect of particle size and humidity on the reaction characteristics of them. In air atmospheric condition, calcination process occurs actively within shorter residence times as the particle size increases. On the contrary, in $O_2/CO_2$ atmospheric condition, a calcination process is delayed as particle size increases. The increment of humidity accelerates calcination process in an air atmospheric condition and increase rate of calcination in an $O_2/CO_2$ atmospheric condition.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권11호
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• pp.876-885
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• 2009

Char oxidation experiments were performed with a sub-bituminous roto-middle coal in the Drop Tube Furnace (DTF) at atmospheric pressure condition. While temperatures varied between 900, 1100, 1400 $^{\circ}C$, particle size, mass, particle temperature, and CO/$CO_2$ concentration were obtained to be used for kinetic analysis of the char oxidation. This study addresses several different methods to analyze the char consumption rate, which are classified as energy balance method, ash-traced mass method, flue-gas based method, and particle size based method. The char consumption rate obtained with such methods was compared with the results of Monson et al.$^{(24)}$ While there are some differences between them because of differences in experimental apparatus and parameters to be measured, the kinetic results seems to be reasonable enough to be incorporated in a numerical modeling of coal combustion.

• 한국연소학회지
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• 제14권2호
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• pp.1-9
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• 2009

New way to effectively capture $CO_2$ in coal fired power plant is the combustion of coal using oxy-fuel technology. Combustion characteristics of Minco sub-bituminous coal at oxy-fuel conditions using TGA and drop tube furnace (DTF) were included activation energy about the char burnout, volatile yield and combustion efficiency of raw coal, the porosity of pyrolyzed char and fusion temperature of by-product ash. TGA result shows that the effect of $CO_2$ on combustion kinetics reduces activation energy by approximately 7 kJ/mol at air oxygen level(21% $O_2$) and decreases the burning time by approximately 16%. The results from DTF indicated similar combustion efficiency under $O_2/CO_2$ and $O_2/N_2$ atmospheres for equivalent $O_2$ concentration whereas high combustion efficiency under $O_2/N_2$ than $O_2/CO_2$ was obtained for high temperature of more than $1,100^{\circ}C$. Overall coal burning rate under $O_2/CO_2$ is decreased due to the lower rate of oxygen diffusion into coal surface through the $CO_2$ rich boundary layer. By-product ash produced under $O_2/CO_2$ and $O_2/N_2$ was similar IDT in irrelevant to $O_2$ concentration and atmospheres gas during the coal combustion.