In this study, the output and thermal efficiency of Taean Integrated Gasification Combined Cycle Plant were calculated by using the manufacturer's basic design data and the performance correction factor for each atmospheric temperature, and the actual performance was measured at summer and winter representative points. The results were compared with the calculated values to verify their validity. The thermal efficiency is the highest at around $15^{\circ}C$ and lower at lower temperature and higher temperature. This is similar to that of natural gas Combined Cycle Power Plant, but the thermal efficiency has drastically decreased due to the increase of power consumption of the air separation unit at relatively high temperature. The output is highest in the range of 5 to $15^{\circ}C$, and is kept almost constant at below $5^{\circ}C$ and declines above $15^{\circ}C$. The reason why the output does not increase at low temperatures is that the torque limit of the shaft is activated by the increase of the flow rate due to the nitrogen injection of the gas turbine combustor. In order to improve the performance in the future, efforts should be made to improve the power generation output and to reduce the power consumption of the air separation unit in summer.
Verfondern, Karl;Nabielek, Heinz;Kendall, James M.
Nuclear Engineering and Technology
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v.39
no.5
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pp.603-616
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2007
Roy Huddle, having invented the coated particle in Harwell 1957, stated in the early 1970s that we know now everything about particles and coatings and should be going over to deal with other problems. This was on the occasion of the Dragon fuel performance information meeting London 1973: How wrong a genius be! It took until 1978 that really good particles were made in Germany, then during the Japanese HTTR production in the 1990s and finally the Chinese 2000-2001 campaign for HTR-10. Here, we present a review of history and present status. Today, good fuel is measured by different standards from the seventies: where $9*10^{-4}$ initial free heavy metal fraction was typical for early AVR carbide fuel and $3*10^{-4}$ initial free heavy metal fraction was acceptable for oxide fuel in THTR, we insist on values more than an order of magnitude below this value today. Half a percent of particle failure at the end-of-irradiation, another ancient standard, is not even acceptable today, even for the most severe accidents. While legislation and licensing has not changed, one of the reasons we insist on these improvements is the preference for passive systems rather than active controls of earlier times. After renewed HTGR interest, we are reporting about the start of new or reactivated coated particle work in several parts of the world, considering the aspects of designs/ traditional and new materials, manufacturing technologies/ quality control quality assurance, irradiation and accident performance, modeling and performance predictions, and fuel cycle aspects and spent fuel treatment. In very general terms, the coated particle should be strong, reliable, retentive, and affordable. These properties have to be quantified and will be eventually optimized for a specific application system. Results obtained so far indicate that the same particle can be used for steam cycle applications with $700-750^{\circ}C$ helium coolant gas exit, for gas turbine applications at $850-900^{\circ}C$ and for process heat/hydrogen generation applications with $950^{\circ}C$ outlet temperatures. There is a clear set of standards for modem high quality fuel in terms of low levels of heavy metal contamination, manufacture-induced particle defects during fuel body and fuel element making, irradiation/accident induced particle failures and limits on fission product release from intact particles. While gas-cooled reactor design is still open-ended with blocks for the prismatic and spherical fuel elements for the pebble-bed design, there is near worldwide agreement on high quality fuel: a $500{\mu}m$ diameter $UO_2$ kernel of 10% enrichment is surrounded by a $100{\mu}m$ thick sacrificial buffer layer to be followed by a dense inner pyrocarbon layer, a high quality silicon carbide layer of $35{\mu}m$ thickness and theoretical density and another outer pyrocarbon layer. Good performance has been demonstrated both under operational and under accident conditions, i.e. to 10% FIMA and maximum $1600^{\circ}C$ afterwards. And it is the wide-ranging demonstration experience that makes this particle superior. Recommendations are made for further work: 1. Generation of data for presently manufactured materials, e.g. SiC strength and strength distribution, PyC creep and shrinkage and many more material data sets. 2. Renewed start of irradiation and accident testing of modem coated particle fuel. 3. Analysis of existing and newly created data with a view to demonstrate satisfactory performance at burnups beyond 10% FIMA and complete fission product retention even in accidents that go beyond $1600^{\circ}C$ for a short period of time. This work should proceed at both national and international level.
Ha, Ji-Won;Yi, Kwang Bok;Lee, Si Hyun;Rhee, Young-Woo;Kim, Jong-Nam
Korean Chemical Engineering Research
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v.46
no.2
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pp.423-429
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2008
Currently, Ash-free clean coal producing process by solvent extraction is under development. The produced ash-free clean coal can be directly combusted in a gas turbine which results in substantial improvement of power generation efficiency. However, the clean coal produced by the solvent extraction still contain trace amount of alkali metal which may cause corrosion on turbine blades during the direct combustion. In present work ${\alpha},{\beta}$-metal (Zr and Ti) phosphates and H-Y zeolite were synthesized and their ion exchange characterizations were investigated for the application on alkali metal removal for clean coal production. $Na^+$ ion removal capacities of the metal phosphates and H-Y zeolite were measured and compared in both aqueous solution (100 ppmw, $Na^+$) and coal dissolved N-methyl-2-pyrrolidone (NMP, 12 ppmw $Na^+$) at elevated temperature. In aqueous solution, the ${\beta}$ form metal phosphates showed very high ion exchange capacities compared to ${\alpha}$ form. ${\beta}$ form metal phosphates also showed higher $Na^+$ removal capacities than H-Y zeolite. In ion exchange medium of NMP, all the ${\alpha}$ form metal phosphates showed over 90% of $Na^+$ ion removal efficiency in the temperature range of 200 to 400 while that of H-Y zeolite decreased as a half when the temperature was over 350. In addition, the regenerated metal phosphates by acid treatment showed no sign of degradation in $Na^+$ removal efficiency. Among the metal phosphates used, $Zr_{0.75}Ti_{0.25}(HPO_4)_2$ showed the best performance in $Na^+$ removal and is expected to be the most suitable inorganic ion exchanger for the alkali metal removal process.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.6
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pp.403-410
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2020
This paper focuses on the design of a 12-kW small-scale supercritical CO2 test loop. A theoretical study, stabilization, and optimization of carbon dioxide were carried out with the application of a solar heat source based on solar thermal data in Pohang. The thermodynamic cycle of the test facility is a Rankine cycle (transcritical cycle), which contains liquid, gas, and supercritical CO2. The system is designed to achieve 6.98% efficiency at a maximum pressure of 12 MPa and a maximum temperature of 70℃. In addition, the optimum turbine inlet temperature and pressure were calculated to increase the cycle efficiency, and the application of an internal heat exchanger (IHX) was simulated. It was found that the maximum efficiency increases to 18.75%. The simulation confirmed that the efficiency of the cycle is 6.7% in May and 6.26% in June.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2002.05a
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pp.23-28
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2002
This paper describes the machining characteristics of the $MoSi_2$ based composites by electric discharge drilling with various tubular electrodes, besides, Hardness characteristics and microstructures of $Nb/MoSi_2$ laminate composites were evaluated from the variation of fabricating conditions such as preparation temperature, applied pressure and pressure holding time. $MoSi_2$ -based composites has been developed in new materials for jet engine of supersonic-speed airplanes and gas turbine for high- temperature generator. Achieving this objective may require new hard materials with high strength and high temperature-resistance. However, With the exception of grinding, traditional machining methods are not applicable to these new materials. Electric discharge machining (EDM) is a thermal process that utilizes a spark discharge to melt a conductive material, the tool electrode being almost non-unloaded, because there is no direct contact between the tool electrode and the workpiece. By combining a nonconducting ceramics with more conducting ceramic it was possible to raise the electrical conductivity. From experimental results, it was found that the lamination from Nb sheet and $MoSi_2$ powder was an excellent strategy to improve hardness characteristics of monolithic $MoSi_2$. However, interfacial reaction products like (Nb, Mo)$SiO_2$ and $Nb_2Si_3$ formed at the interface of $Nb/MoSi_2$ and increased with fabricating temperature. $MoSi_2$ composites which a hole drilling was not possible by the conventional machining process, enhanced the capacity of ED-drilling by adding $NbSi_2$ relative to that of SiC or $ZrO_2$ reinforcements.
This paper evaluated the economic feasibility of the life extension of Kori unit 1 and Wolsong unit 1 according to the types of the nuclear power plants (NPPs) and the life extension period comparing to the levelized costs of energy (LCOE) of the new NPPs, coal-fired plants (CFPs), and combined cycle gas turbine (CCGTs) which proposed in the $7^{th}$ Basic Plan for Electricity Supply and Demand. The economic feasibility of the life extension of NPPs using LCOE method is affected by the types of NPPs, lifetime extension periods, discount rate, and capacity factor. According to the analysis results, the pressurized light water reactor (PWR) is more economical than the pressurized heavy water reactor (PHWR). Comparing the economical efficiency between the life extension of NPPs and other alternatives, the operation of the PWR for 20 years is more economical than the one of new NPPs and CFPs. However, 20 years of life extension of PHWR is more economical than the CCGTs, but less economical than new NPPs and CFPs. In summary, the 20 years of life extension of the NPPs seems to be more, especially for the PWR, which is more cost effective than other generation alternatives. Therefore, the government policy of the life extension of NPPs need to be a selective approach that simultaneously considers both safety and economics rather than closing all NPPs.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.8
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pp.248-255
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2020
The effects of the coating thickness on the thermal durability and thermal stability of thermal barrier coatings (TBCs) with a gradient coating thickness were investigated using a flame thermal fatigue (FTF) test and thermal shock (TS) test. The bond and topcoats were deposited on the Ni-based super-alloy (GTD-111) using an air plasma spray (APS) method with Ni-Cr based MCrAlY feedstock powder and yttria-stabilized zirconia (YSZ), respectively. After the FTF test at 1100 ℃ for 1429 cycles, the bond coat was oxidized partially and the thermally grown oxide (TGO) layer was observed at the interface between the topcoat and bond coat. On the other hand, the interface microstructure of each part in the TBC specimen showed a good condition without cracking or delamination. As a result of the TS test at 1100 ℃, the TBC with gradient coating thickness was initially delaminated at a thin part of the coating layer after 37 cycles, and the TBC was delaminated by more than 50% after 98 cycles. The TBCs of the thin part showed more oxidation of the bond coat with the delamination of topcoat than the thick part. The thick part of the TBC thickness showed good thermal stability and oxidation resistance of the bond coat due to the increased thermal barrier effect.
Development of biofuels like ethanol and biodiesel for commercial uses is a recent phenomenon. However, the growth of ethanol and biodiesel has been impressive during the period 2000-2007yr. Globally, production of biodiesel stands around 8.3 billion liters. Europe leads the world in biodiesel production with 80% share of the global biodiesel production total. Today biodiesel fuels have been in commercial use in many countries and recently the world-wide biodiesel market has experienced considerable growth, which is partly due to various tax concession programs and other financial incentives. In Korea, biodiesel has already been used for transportation fuel, but not used for power generation fuel yet. Korean government has a strategy for renewable energy propagation, especially the goal of power generation amount by renewable energy is 3% of total power production by 2012. This paper focuses on the estimation study for effect of using biodiesel as power generation fuel. The study also has the plan to replace the fuel of thermal power plant, gas turbine and distributed power generation system. As the increase of biodiesel fuel, I look forward to environment-friendly power generation and the strategy of Renewable Portfolio Standards(RPS).
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.12
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pp.1427-1430
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2014
A thermal barrier coating (TBC) prevents heat directly transferring from a high-temperature flame to a substrate. The TBC system comprises a top coating and bond coating. TBC technology reduces the substrate surface temperature by about $100{\sim}170^{\circ}C$. In the TBC system, internal stress is generated by the difference in thermal expansion coefficients of the substrate and coating. The internal stress also differs according to the shape and position of the blade. In this study, finite element analysis was performed for different curvatures of coin-shaped specimens, which are commonly used for thermal fatigue tests, and the changes in internal stress of the TBC system were compared. Based on the results, the curvature at which the minimum stress occurs was derived, and the thermal stress was confirmed to increase with the difference between a given curvature and the curvature with the minimum stress.
Kim, Joon-Yub;Choi, Byoung-Kwon;Jo, Young-Min;Kim, Sang-Bum
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.12
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pp.804-815
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2019
Due to the depletion and environmental problems of fossil fuel, biomass has arisen as an alternative energy source. Biomass is a renewable and carbon-neutral source. However, it is moister and has lower energy density. Therefore, biomass needs thermal chemical conversion processes like gasification, and it does not only produce a flammable gas, called 'syngas', which consists of CO, H2, and CH4, but also some unwanted byproducts such as tars and some particulates. These contaminants are condensed and foul in pipelines, combustion chamber and turbine, causing a deterioration in efficiency. Thus this work attempted to find a method to remove tars and particles from syngas with a filter which adopts a pre-coating technology for preventing blockage of the filter medium. Hydrated limestone powder and activated carbon(wood char) powder were used as the pre-coat materials. The removal efficiency of the tars was 86 % and 80 % with activated carbon(wood char) coating and hydrated limestone coating, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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