• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제44회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.209-212
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• 2012

This study was performed to analyze coal flames and measure tar and soot yields and structures of chars for two coals depending on the volatile content by the LFR(Laminar Flow Reactor) which can be applied to a variety of coal researches. The results show that volatile contents and oxygen concentration have significant influence on length and width of the soot cloud and it also indicate that the length and width of the cloud in condition of combustion decrease than those of pyrolysis atmosphere. Until the sampling height reach at 50 mm, the tar and soot yields of Berau (Sub-bituminous) coal contained relatively lots of volatile matters are less than those of Glencore A.P. (Bituminous) coal. On the other hand, tar and soot yields of Berau coal are higher than those of Glencore A.P. coal by reacted residual volatile matter. In addition, the images of samples obtained from the particle separation system of the sampling probe support for above results with the yields, and the pore development of char surface by devolatilization.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제45회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.111-114
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• 2012

The ignition behavior of single coal particles of five kindes of coal with different ranks (low volatile bituminous, low volatile sub-bituminous, high volatile bituminous, lignite) with particle size of $150-200{\mu}m$ was investigated at high heating rate condition. Particles were injected into a laminar flow reactor and the ignition behavior was observed with high speed cinematography. Sub-bituminous were observed to ignite homogeneously; however, low volatile bituminous coal and lignite undergo fragmentation prior to igntion. The observation was analyzed with previous work.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권5호
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• pp.451-457
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• 2011

본 연구의 주 목적은 연료 수분 미소 정량 공급기를 장착한 층류 반응기(LFR)에서 수분함량 변화에 따른 석탄의 휘발분 점화 특성을 조사하는 것이다. 실제 발전소의 미분기 출구 분위기와 비슷한 수분량이 석탄량의 20, 30, 40%로 LFR에 석탄과 함께 공급했을 때 휘발분의 점화 위치와 시간을 실험적으로 관찰하였다. 석탄이 공급되는 층류 반응기 정 중앙의 수직방향으로 $70{\mu}m$ R-type 열전대를 이용하여 복사 열손실을 고려한 가스온도를 측정하였고, 휘발분 점화 위치는 CCD 카메라를 이용해 촬영한 15~20개의 이미지를 디지털 이미지 프로세싱을 통해 얻은 평균 값으로 결정하였다. 그 결과 수분량이 증가할수록 가스 온도는 감소하였고, 점화 위치는 2.92, 3.36, 3.96, 4.65mm로 지수적으로 증가하였다. 이러한 실험결과는 이론적으로 adiabatic thermal explosion에서의 점화 지연 시간과 같은 경향을 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.1034-1042
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• 2012

본 연구에서는 다양한 석탄 연구에 적용되고 있는 층류 반응기(LFR)를 이용하여 열분해와 연소 분위기에서 탄종에 따른 화염형상을 분석하였고, 휘발분 함량이 다른 두 석탄의 타르와 수트의 발생률을 구하였으며 이를 촤 입자의 표면적 및 표면 형상 변화와 함께 비교하였다. 본 연구에서 사용된 층류 반응기는 화염형상을 가시적으로 분석하기에 뛰어나므로 석탄이 반응할 때 생성되는 수트 클라우드를 측정하여 그 형상 변화를 근거로 탈휘발의 종료 지점을 가정하였다. 휘발분 함량이 많은 Berau 탄은 Glencore A.P. 탄보다 수트 클라우드의 폭과 길이가 증가하였고, 연소 분위기에서는 촤와 수트의 산화반응에 의하여 열분해 때보다 화염과 수트 클라우드의 길이가 짧아지면서 더 밝은 빛을 내었다. 포집높이 50 mm까지에서는 휘발분 함량이 많은 Berau 탄의 타르와 수트 발생률이 Glencore A.P. 탄보다 작았다. 이는 석탄 연료의 조성 중 Berau 탄내에 상대적으로 높은 산소 성분의 함량과 OH- 같은 라디칼들로 인해 타르가 산화되기 때문이다. 반면에, 50 mm 이후부터는 Berau 탄이 Glencore A.P. 탄보다 더 많은 타르와 수트의 발생률이 나타나며 탄종간에 수트 발생률의 역전현상이 일어나는데 이는 촤 입자 내부의 휘발물질과 탈휘발 과정에서 생성된 화염 속의 잔여 타르 및 light gas 성분이 반응하여 수트를 발생시켰기 때문이다. 이를 통해서 석탄 내의 휘발분의 함량과 산소농도는 수트 클라우드의 길이와 폭에 명확한 영향을 주며, 수트 발생률에 매우 중요한 인자라는 것을 확인할 수 있었다. SEM과 B.E.T.의 결과로부터 탈휘발이 종료된 후에도 촤 입자 내부의 잔존 휘발물들이 분출되면서 타르와 수트가 발생함을 확인할 수 있었고, 각 탄의 휘발분 함량과 기공의 발달 차이를 통해서 100 mm 이후에 나타난 타르와 수트의 발생률 역전 현상을 설명할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.259-267
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• 2010

본 연구는 아역청탄의 미분탄 연소특성에 있어서, 입자크기가 미치는 영향을 알고자 실험을 통해 고찰한 것이다. 본 연구를 위하여, 온도 및 온도 상승률을 고려해 볼 때, 실제 미분탄 연소로의 환경을 잘 구현할 수 있는 층류반응기를 설계하고 이용하였다. 크기가 다른 미분탄 입자들이 탈 때 형성되는 화염구조 및 길이를 본 반응기를 이용해 조사하였다. 육안으로 관찰된 화염구조로부터 석탄연소과정들을 분명하게 구분할 수 있었다. 입자의 크기변동은 휘발분 점화개시점에 미치는 영향이 큰 반면, 휘발분의 연소시간에 미치는 영향은 가장 적었다. 입자의 크기가 커질수록 촤의 화염길이도 증가하였다. 화염불안정성 역시 입자가 커짐에 따라 증대되었다. 일정한 체류시간 간격내에서의 촤의 소비율은 거의 일정하였다.

• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.42-48
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• 2014

미분탄의 연소 또는 열분해 과정으로부터 발생하는 tar-soot는 복사 열전달 및 질소산화물의 추가적인 발생 원인이라는 관점에서 의미 있게 다루어지고 있다. 최근 저열량탄이 증가함에 따라 시멘트의 원료로 재활용되던 석탄회에서 다량의 미연분과 tar-soot가 포함되어 오히려 다시 반입되는 사례가 빈번해지고 있다. 따라서 본 연구에서는 저열량탄 사용 확대에 따른 혼탄연소 조건에서 tar-soot의 배출특성을 살펴보기 위해 반응기로써 LFR(Laminar Flow Reactor)을 적용하였으며, 연료로는 현재 국내발전소에서 사용 중인 역청탄 2종(MOUNTAIN, MACARHTUR)과 아역청탄(KPU)을 이용하여 단탄별 tar-soot 배출특성과 혼소비에 따른 배출특성을 화염의 구조 변화와 함께 측정하였다. 휘발분이 많은 아역청탄의 soot cloud 길이는 역청탄에 비해 길었지만 전체적인 화염 길이는 짧아졌다. 단탄별 실험결과에서는 역청탄의 tar-soot 발생량이 아역청탄의 발생률보다 높았으며 역청탄 중 휘발분 함량이 많은 MOUNTAIN탄이 상대적으로 휘발분 함량이 적은 MACARHTUR탄의 tar-soot 발생률보다 높았다. 혼소시에는 단탄의 연소특성과는 다른 새로운 특성을 나타내었으며 저열량탄과 혼소되는 역 청탄의 종에 따라 tar-soot 발생량이 지배되는 것을 확인하였으나 혼소비에 따른 평균적 특성이 아닌 완전히 차별되는 배출특성을 나타냄에 따라 석탄의 등급에 따라 최적의 혼소비를 찾아서 연소시키는 것이 tar-soot 발생량을 줄일 수 있는 방법임을 의미한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권10호
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• pp.807-815
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• 2014

본 연구는 최근 대형고로에 도입된 PCI 시스템에서 석탄의 탄종에 따른 연소 특성을 파악하기 위해, 고로내 석탄의 연소환경을 잘 모사할 수 있는 층류반응기(LFR)을 이용하여 화염형상을 분석하고, 체류시간별 입자의 온도와 배기가스인 CO와 $CO_2$를 측정하였다. 화염형상의 가시적인 분석뿐만 아니라, 입자온도와 배기가스의 배출특성을 근거로 하여 휘발분 연소와 촤 연소 구간을 구분하였다. 특히 CO는 고로내 발생하는 산화철의 환원반응에 영향을 주는 인자로써, 본 연구에서는 탄종별 CO의 배출시점과 특성에 대한 분석이 이루어졌다. 휘발분 함량이 많은 탄종의 연소 초기 입자온도는 높게 측정되었지만, 휘발분 연소구간이 길어지면서 이후에 연속적으로 시작되는 촤 연소가 지연되었다. 촤 연소구간에서는 연료비가 높을수록 CO발생량이 상대적으로 많고, 적정온도가 유지되었다.