• Journal of Energy Engineering
• /
• v.11 no.2
• /
• pp.136-141
• /
• 2002

Advanced zinc-based sorbents, ZA, for Hot Gas Desulfurization (HGD) process in Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) systems were formulated with $Al_2$O$_3$ as support to enhance the reactivity and their reactive characteristics was also investigated in this study. Changes in the physical and chemical properties of the sorbents based on both the mole ratios of ZnO/Al$_2$O$_3$ and the calcination temperatures were examined by a XRD. The results obtained in our desulfurization-regeneration cycle tests demonstrated that degradation of sorbents due to the heat generation could be improved through the optimization of the $Al_2$O$_3$ contents and of the calcination temperatures. From the durability study it is concluded that the prepared ZA sorbents with additives have the desirable features for HGD.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2008.05a
• /
• pp.602-605
• /
• 2008

$CO_2$ 분리는 크게 연소전 탈탄소화(pre-combustion capture)와 연소후 포획(post-combustion capture)으로 나누어지는데, post-combustion capture는 연료가 연소하면 $N_2$와 $CO_2$가 남게 되고 흡수나, 흡착, 막분리 등을 이용해서 $CO_2$를 분리하는 것이고, Pre-combustion capture(연소전 회수)는 연소 전에 이산화탄소가 발생되지 않도록 하는 기술로써, 부분 산화나 개질 및 수성가스 변위반응 등이 포함되며 생성된 수소와 이산화탄소를 분리하여 수소를 생산하는 기술($CO_2/H_2$ 분리가 핵심)이다. 우리나라는 대부분 연소 후 포획 위주로 많은 연구가 진행되어 왔지만, 최근 고유가 시장이 형성되면서 석탄화력발전 및 복합가스발전(IGCC)에 필요한 연소전 탈탄소화($H_2/CO_2$ 가스로부터 $CO_2$ 회수) 연구에 산업적 관심이 급상승 되고 있다. 특히, Pre-combustion 과정에서는 높은 자체압력(약 2.5 - 5.0MPa)과 비교적 높은 농도의 $CO_2$(약 40%의)가 발생되기 때문에, 연소전 탈탄소화는 가스하이드레이트 형성/분해 원리가 가장 잘 적용될 수 있는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 비교적 저압 조건에서도 하이드레이트를 보다 쉽게 형성시키는 촉진제를 이용하여 $CO_2/H_2$ 혼합 가스 중 $CO_2$를 분리하는 실험을 수행하였다.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.14 no.7
• /
• pp.470-476
• /
• 2004

The fail safety filter is an assistant filter element to be mounted in order to intercept the particles leaked when the main filter elements are broken. So it should have two contrary functions of being plugged easily to meet the purpose of dust sealing and a high permeability to save the space. The permeability of the metal filter elements were effectively controlled by the following factor: powder size(53-840 ${\mu}m$) and applied pressure(1000-2000 $kgf/cm^2$), and then the compact were sintered for 1 hour at $1200^{\circ}C$ in vacuum sintering furnace. The sintered metal filters was evaluated for the function of the fail safety filter in an experimental unit. The maximum allowable particle size was 420-840 ${\mu}m$, when a CIP pressure of 1500 $kgf/cm^2$ was applied reveals a permeability of about $1.2{\times}10^{10}m^2$ and pore size of about 60 ${\mu}m$. The metal filter produced with stainless steel powder of 480-840 ${\mu}m$ size, which presented excellent permeability than commercial ceramic filter element and plugged with in 3 minutes with the leak of the maximum particle size less than 3 ${\mu}m$.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.13 no.1
• /
• pp.75-81
• /
• 2004

ZZFCa sorbents for hot gas desulfurization in IGCC were prepared by adding calcium oxide to ZZF sorbent in order to improve its attrition resistance in this study. ASTM attrition test for the sorbent was performed at several different weight percentages of CaO to investigate the attrition characteristics of ZBFCa sorbents as a function of CaO content. Attrition index of ZZF without CaO was 28.3% and its collected attrition index was 10.8％. ZZFCa-3 containing 3 wt% CaO showed the lowest attrition index (AI=17.3％, CAI=8.8％) in the test. From the results of SEM morphologies and particle size distribution measurements, ZZFCa-3 maintained a fine shape and a desirable average particle size even after attrition test. In the experiments of sulfidation/regeneration for ZZFCa-3 sorbent concentration of hydrogen sulfide in coal gas was lowered from 10000 ppm to below 1 ppm. Sulfur removing capacity was about 28.8 g S/100 g sorbent. Neither formation of CaSO$_4$ was observed in XRD measurement nor SO$_2$ slippage was observed during sulfidation process.

• Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
• /
• v.5 no.3
• /
• pp.305-312
• /
• 2017

This paper presents a laboratory investigation into the effects of fillers using industrial by-product such as coal ash, IGCC slag on properties of hot-mixed asphalt concrete variation with filler content. For comparison, existing mixture with lime and dust have also been considered. Marshall and flow test has been considered for the purpose of mix design as well as evaluation of mixture. Other performance tests such as indirect tensile strength test, tensile strength ratio(moisture susceptibility), dynamic stability have also been carried out variation with filler content. It is observed that the mixes with industrial by-product exhibit conform with quality standard. Therefore, it has been recommended to utilize industrial by-product based on fly ash wherever available, not only reducing the produce cost but also partly solve the industrial by-product utilization and disposal problem.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2009.06a
• /
• pp.698-698
• /
• 2009

화력발전이 많은 비중을 차지하는 전력생산 산업은 온실가스($CO_2$)의 최대 배출 원으로 알려져 있으며 증가하는 전력 수요 뿐 만 아니라 다가오는 기후변화협약에 대응하기 위하여 $CO_2$ 회수 및 공정 개선에 관한 연구가 많이 수행되고 있다. 특히 현재 연구되고 있는 전력분야의 대표적인 $CO_2$ 회수기술은 연소 후 포집(Post-combustion capture), 순산소 연소(Oxy-fuel combustion), 연소전 탈탄소화(Pre-combustion) 3가지로 구분된다. 이중 연소전 탈탄소화 기술은 석탄가스화복합발전(IGCC) 기술과 연계하여 $CO_2$를 회수할 수 있는 방법으로 가스화 된 석탄가스에 Water-Gas Shift 반응과, $CO_2$ 분리로 얻어진 탈 탄소 연료를 통해서 전력을 생산한다. 이 기술의 핵심은 생성된 $CO_2/H_2$ 복합가스로부터 $CO_2$를 분리하는 공정으로 차세대 회수 기술로는 Membrance Reactor, SOFC, Oxygen Ion Transfer Membrane(OTM), 그리고 가스 하이드레이트가 있다. 이중 가스 하이드레이트는 $CO_2$의 회수 뿐 만 아니라 처리 기술에도 적용 가능하지만 우리나라에는 이에 관한 기술이 전무한 형편이다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성원리를 이용하여 정온 정압 조건에서 $CO_2/H_2$ 하이드레이트를 제조하였으며 특히, 하이드레이트 형성 촉진제인 THF(Tetrahydrofuran)를 첨가하여 THF 농도에 따른 상평형 및 속도론 실험을 수행 하였다. 이러한 연구는 연소전 탄소화 기술에서의 $CO_2$ 회수 분리에 대한 핵심 연구임과 동시에 탄소배출권 규제에 실질적인 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Hydrogen and New Energy
• /
• v.23 no.1
• /
• pp.100-109
• /
• 2012

In this paper, some ideas are proposed to establish the infrastructure of all-electric houses which are able to reduce primary energy consumption and $CO_2$ emission by adopting heat pump systems and induction heating cookers excluding the use of fossil fuel energy. This electrification concept is based on the consumption of only one type of energy which means electricity as secondary energy and the conventional fossil fuel energy is just consumed to generate electricity as primary energy. All-electric house is laid on the extension of the hydrogen economy in a long-term viewpoint so that the effectiveness of this new conceptual house is estimated analyzing the reduction of $CO_2$ emission. In this analysis, the balance of electricity supply and demand is considered including the construction of new power plants by renewable energy such as nuclear, IGCC and fuel cell because decarbonization is an essential element of hydrogen technology and economy and this action is accomplished in both supply and demand side of electricity. The results are able to contribute to develop various useful hydrogen policies and strategies and some detail researches are required previously to make the best application of this new conceptual house.

• Clean Technology
• /
• v.20 no.3
• /
• pp.298-305
• /
• 2014

Ash included in coal can cause environmental pollution and it can decrease efficiency of mass and heat transfer by getting scorched and stick in the facilities operated at high temperature. To solve this problem, a feasibility study on pulverized coal fired power plant and integrated gasification combined cycle (IGCC) using the AFC (Ash-Free Coal) as well as the development to remove the ash from the coal was conducted. In this research, optimization of operating condition was proposed by using sensitivity analysis of ASPEN $Plus^{(R)}$ to apply the coal containing under the 200 ppm ash for integrated gasification combined cycle. Particularly, the coal gasification process was classified as three parts : pyrolysis process, volatile matter combustion process and char gasification process. The dimension and operating condition of 1.5 ton/day class non-slagging gasifier are reflected in the coal gasification process model.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.11a
• /
• pp.121.2-121.2
• /
• 2011

석탄가스화복합발전과 연계하여 사용할 수 있는 $CO_2$분리법으로 연소 전 탈탄소화는 연료가 연소되기 전에 $CO_2$를 회수하는 방법으로 현재 여러가지 분리법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트의 다양한 응용 분야 중 이산화탄소 격리분야에서 합성가스로부터 $CO_2$롤 효과적으로 분리/회수하기 위하여 가스 고형화법에 관한 연구를 진행하였다. 가스 하이드레이트 형성과정에서의 반응 특성을 살펴보기 위하여 순수계와 촉진제 첨가계(TBAB, TBAF, THF)에 대하여 반응시간에 따른 가스소모량 및 기상의 $CO_2$ 조성 변화를 측정하였다. 그 결과 하이드레이트 상에 고농도의 $CO_2$가 포집되는 것을 확인 할 수 있었다. 순수계와 THF 첨가계의 경우 가스 소모량이 다른 계에 비하여 높게 나타났다. 이는 순수계의 경우 구조-I의 큰 동공과 작은 동공에 모두 기체가 점유되기 때문이며, THF 첨가계의 경우 구조-II의 큰 동공에만 기체가 점유되지만 THF의 첨가로 인해 전환율이 증가되기 때문이다. 반면, TBAF와 TBAB 첨가계의 경우에는 상재적으로 낮은 가스 소모량을 보였다. 기체 소모량이 큰 경우 최종 기상의 $CO_2$ 조성이 낮게 나타났다. 그리고 모든 실험조건에서 1시간 이내에 하이드레이트 형성반응이 종결되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 촉진제 첨가에 의한 하이드레이트의 구조적인 변화를 확인하기 위하여 Raman 분광법과 $^1H$-NMR을 이용하여 혼합가스 하이드레이트를 분석하였다. 본 실험으로 얻어진 결과는 가스 고형화법을 이용한 합성가스 분리 공정 설계 및 개발에 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.11a
• /
• pp.73.1-73.1
• /
• 2011

분류층 석탄가스화기에서 슬래그의 원활한 배출은 가스화 플랜트 운전 및 성능에 중대한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 가스화기의 운전 온도에서 슬래그 점도가 일정수준 이상인 경우에는 가스화기 하부 슬래그 배출구 막힘 현상을, 일정 수준 이하일 경우에는 Membrane wall의 slag 두께가 얇아져 가스화기 수냉벽에 열적 악영향을 미친다. 가스화기의 안정적인 운전을 위한 석탄 선정 시, 석탄 슬래그의 용융온도 및 점도의 파악이 중요하다. 일반적으로 석탄슬래그의 용융온도는 ASTM D-1857 절차에 따른 환원분위기에서의 회융유온도(FT)측정을 통해, 점도는 고온점도측정 실험을 통해 분석하고 있다. 이런 실험적인 분석방법은 다양한 슬래그조성 및 온도 변화에 따른 영향을 살펴보기에는 많은 시간과 비용이 발생하므로 슬래그조성 및 온도 변화에 따른 용융온도 및 점도 예측이 필요하다. 본 연구에서는 200여 탄종의 회용유점 측정 결과와 FactSage에서 예측되는 슬래그 결정상 생성 및 회용유점(FT)에서의 고체분율과의 상관관계를 분석하였다. 이를 바탕으로 다양한 Ash 조성(SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO)에 대한 회용유점(FT)을 예측할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 또한 50여 탄종의 슬래그 점도 측정 결과를 Facsage에서 예측되는 결정상 종류 및 Ash 조성을 기준으로 분류하였다. 결정상 종류 및 Ash 조성을 기준으로 기존 슬래그점도예측모델를 활용하여 보다 정확한 슬래그 점도 예측 프로세스를 개발하였다. 본 연구 결과는 플랜트 운전 결과 검증을 통하여 석탄 가스화 플랜트에 적합한 석탄의 선정, 혼탄 비율 및 첨가제 투입량 결정을 위해 활용될 것으로 기대된다.