• 청정기술
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• 제19권1호
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• pp.30-37
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• 2013

본 연구에서는 함수율 32.3 wt%인 저등급 석탄을 유중증발 건조한 후 고속 원심분리 장치에서 기름을 분리하여 연료 특성을 분석하였으며, 유중증발 건조시간이 6, 10분일 때 석탄의 함수율은 각각 5.0, 4.2 wt%까지 감소하였다. 유중증발 건조 후 석탄의 고위발열량은 11,442.0 kJ/kg-wet에서 27,816.0 kJ/kg-wet로 증가하였다. 유중증발 건조한 석탄을 상온에서 원심분리장치로 기름을 분리한 석탄의 기름 함량은 15.0 wt%이나 건조 석탄을 80, 100, $120^{\circ}C$로 재가열하여 기름을 원심분리하면 각각 9.7, 9.3, 8.5 wt%로 줄어들었으며 석탄 직경별 기름 함량차이는 미약하였다. 원심분리 장치에서 회수한 기름은 유중증발 건조용 기름으로 재사용한다. 저등급 석탄을 대상으로 열중량분석(thermogravimetric analysis, TGA)을 수행한 결과, 건조 후 $120^{\circ}C$로 재가열한 석탄은 석탄입자 크기에 따른 무게변화는 거의 없었으며 이것은 원심분리 장치 성능이 석탄입자의 크기에는 영향을 받지 않기 때문이다. 또한, 미분열중량 분석(derivative thermogravimetry, DTG)을 수행한 결과에 의하면 원시료 석탄은 $400^{\circ}C$에서 휘발분이 가스화되면서 피크가 나타났고 유중증발 건조한 석탄의 경우 $350^{\circ}C$에서 1차 피크, $400^{\circ}C$에서 2차 피크가 발생하였다. 1차 피크는 유중증발 건조과정 중에 석탄내부의 수분과 치환된 기름 때문으로 사료되었다. 또한, $80^{\circ}C$, $100^{\circ}C$, $120^{\circ}C$로 재가열하여 기름을 분리한 석탄시료들의 피크가 기름을 분리하지 않은 석탄의 피크보다 작은 것은 원심분리 장치에 의해 기름이 일정량 분리되었기 때문이다.

• 공업화학
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• 제28권3호
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• pp.313-317
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• 2017

지속적인 에너지 수요의 증가로 인하여 저등급 석탄이 새로운 에너지 자원으로서 인정받고 있다. 그러나 저등급 석탄의 높은 수분 함량으로 인하여 저등급 석탄의 이용 효율은 기존의 석탄 이용 플랜트들에서 이용하기에 부족하다. 따라서 저등급 석탄의 수분 함량을 낮추는 건조 공정이 요구되고 있다. 비록 다양한 건조 실험들이 진행되었으나, 고압조건에서의 건조 특성은 크게 연구되지 않았다. 이에 본 연구에서는 높은 수분 함량을 지닌 저등급 석탄(수분 함량: 21.5 wt%)의 급속 건조 특성을 가압 마이크로 상승관을 이용하여 고찰하였다. 압력(1-40 bar), 건조 온도($200-600^{\circ}C$), 마이크로 상승관 길이(2-6 m) 등의 운전 조건 변화에 따른 저등급 석탄의 건조 특성을 분석하였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2013년도 제46회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.83-85
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• 2013

With an increase in the use of low rank coals in power plants, various operational issues were raised in the fuel storage and supply, combustion, boiler and flue gas treatment systems. In the fuel storage and supply system, the main issue is the self-heating propensity of low rank coals leading to spontaneous combustion in yard storage, transport and pulverization. This study evaluated the reactivity of various sub-bituminous and bituminous coals with oxygen at low temperatures by analyzing the temperature increase characteristics of coals under a constant flow rate of oxygen supply. The results were quantified to a self-heating index and the relation with the fuel properties were evaluated.

• 청정기술
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• 제20권1호
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• pp.64-71
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• 2014

열중량분석기를 이용하여 이산화탄소 분위기에서 알칼리계 염류가 에코(Eco)탄의 가스화 반응에 미치는 영향을 알아보았다. $750{\sim}900^{\circ}C$에서 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼슘, 백운석(Dolomite) 7 wt%의 알칼리염을 첨가한 것과 원탄을 이용하여 실험을 진행하였다. $850^{\circ}C$에서의 가스화 결과, 이산화탄소의 농도가 증가할수록 반응속도가 증가하는 경향을 관찰하였다. 그러나 70% 이상의 농도에서는 반응속도의 증가량이 크게 증가하지 않음을 관찰하였다. 가스화 반응속도는 7 wt% 탄산나트륨 > 7 wt% 탄산칼륨 > 원탄> 7 wt% 백운석 > 7 wt% 탄산칼슘 순으로 나타났다. $700^{\circ}C$, $800^{\circ}C$, $850^{\circ}C$ 그리고 $900^{\circ}C$의 등온, 상압조건에서 가스화 실험 결과, 온도가 증가할수록 반응속도가 증가함을 관찰하였다. 차(char)-이산화탄소 가스화 반응의 기-고체 모델은 volumetric reaction model (VRM)이 탄소 전환율 거동을 가장 잘 묘사했다. 이를 이용하여 얻은 탄산나트륨의 활성화 에너지는 83 kJ/mol로 가장 낮게 얻어졌다.

• 에너지공학
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• 제12권3호
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• pp.231-240
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• 2003

국내 발전용으로 수입되는 5개 석탄 촤의 이산화탄소 가스화 반응성을 전압력 0.5∼2.0 MPa, 반응온도 850∼100$0^{\circ}C$의 범위에서 가압열중량분석기를 사용하여 고찰하였다. 석탄 등급, 촤의 초기 물성, 그리고 압력이 반응속도에 미치는 영향을 평가하였다. 낮은 등급의 석탄 촤의 반응성이 높은 등급의 석탄 촤보다 좋았으며 이는 촤의 기공구조와 반응 표면적의 항으로 설명되었다. 기공특성 데이터중 대/중간 기공이 반응성에 미치는 영향이 켰으며 이는 반응가스가 촤 표면적으로 확산하는 통로를 제공하기 때문인 것으로 보인다. $CO_2$ 분압 0.18∼0.495 MPa 범위에서 촤의 반응속도는 분압에 비례하였으며 반응 차수는 약 0.4∼0.7의 범위에 있었다. 반응속도에 대한 전압력의 영향은 작은 것으로 나타났으며 미반응핵 모델에 근거한 5개 촤의 반응성 지수를 구하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권1호
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• pp.80-87
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• 2010

발열량이 낮은 저등급 석탄이나 황함량이 많은 petroleum-coke는 그 이용이 제한적이지만 공급이 풍부하여 잠재력이 큰 에너지원이므로, 가스화공정에 적용하여 고급연료인 수소나 액체연료를 생산할 수 있다. 본 연구에서는 상압의 열천칭 반응기(thermobalance)에서 wood chip, 저등급 석탄인 갈탄, 역청탄, 무연탄, pet-coke의 수증기 가스화 반응특성을 조사하였다. 가스화 온도 $600{\sim}850^{\circ}C$, 수증기 분압 30~90 kPa의 범위에서 조업변수들이 가스화반응속도에 미치는 영향을 조사하였다. 기체-고체 반응모델로서 modified volumetric reaction model을 적용하여 가스화반응의 거동을 묘사하고 가스화공정에 필수적인 kinetic 정보를 도출하였다. 저등급탄인 갈탄과 바이오매스인 wood chip은 휘발분 함량도 높고 비교적 높은 가스화반응속도를 보여 가스화반응공정에 적합한 연료이다. Arrhenius plot으로부터 활성화에너지는 wood chip, 갈탄, 역청탄, 무연탄, pet-coke에 대해 각각 260.3, 167.9, 134.6, 82.2, 168.9 kJ/mol으로 구해졌다. 각 연료에 대하여 수증기 가스화반응의 반응차수를 결정하였으며, 가스화공정 설계의 기초데이타로서 겉보기 반응속도식을 제시하였다.

• 한국연소학회지
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• 제20권2호
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• pp.1-13
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• 2015

Drying, which is the oldest and most energy-intensive process, is an essential process for treatment of solid product. The specific procedure to design and evaluate the dryers, which are a rotary kiln dryer and a flash dryer, in case of drying the high-moisture coal was described. From determination of size to the heat and mass balance in one-dimensional model were conducted to evaluate the performance of dryers. Heat consumption, inlet gas temperature and size of the dryers were compared between a rotary kiln dryer and a flash dryer. Further considerations to evaluate the reactor elaborately were also discussed. Performance simulation of dryers along with the design procedure described here will provide helpful basis for understanding the concept of reactor design.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회, 한국에너지공학회 1993년도 춘계 공동학술발표회 초록집
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• pp.126-131
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• 1993

Differential Scanning Calorimetry (DSC) and solvent swelling technique have been applied for identifying physical transition temperatures in the macromolecular structure of coals. The transition processes seem to be associated with physical relaxation of the coal structure and are irreversible processes. In Pittsburgh No. 8 high volatile bituminous (hvb) coat one physical transition was noted at 250-30$0^{\circ}C$ (at 8$^{\circ}C$/min) without any significant accompanying weight loss. Coals of higher rank than high volatile bituminous, i.e., Upper Freeport medium volatile bituminous (mvb) and Pocahontas No.3 low volatile bituminous (lvb) coals, exhibit structural relaxation just before the major thermal decomposition process and a sharp increase in solvent swellability accompanies this relaxation. In the case of both the Pittsburgh No.8 and the Upper Freeport coat structural relaxations at around 36$0^{\circ}C$ seem to coincide with release of "guest molecules".les".uot;.

• 보존과학회지
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• 제29권4호
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• pp.345-354
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• 2013

태안군 마도 해역 해저에서 인양된 마도 1호선의 선체 내 외부에서 출토된 석탄의 지구화학적 및 광학적, 광물학적 특성을 분석하였다. 연구 결과, 석탄의 비중은 $1.28g/cm^3$로 약 10%의 광물질 함유 상태를 고려하면 순수한 석탄만의 비중은 $1.15g/cm^3$ 정도이며, 갈탄과 유연탄 사이의 범위 해당된다. X-선 회절분석 결과는 peak점의 $2{\theta}$는 $20^{\circ}{\sim}23^{\circ}$ 사이로 낮은 탄화정도의 석탄에 해당되었으며, 석탄구성물질 분류에서 비트리나이트 군이 93~94%, 엑시나이트 군이 5~6%, 인어티나이트군이 1% 이었다. 또한 석탄의 비트리나이트 평균반사율은 $R_{mean}$: 0.627로 고휘발분역청탄 C(high volatile bituminous C coal) 또는 아역청탄 A(sub-bituminous A coal)에 해당된다. 공업분석 결과 미국 광무국의 기준에 의하면 아역청탄 A(sub-bituminous A coal) 또는 고휘발분역청탄 C(high volatile bituminous C coal)에 해당되며, 원소 분석 결과 역청탄에 해당되는 점결탄으로 분류된다. 마도1호선 석탄과 국내 석탄을 비교 분석 결과 포항 인근 장기지역의 갈탄과 유사하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권1호
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• pp.114-119
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• 2011

인도네시아 아역청탄인 ABK탄과 중국 갈탄(lignite)과 같은 저급탄에 대한 열분해와 촤-$CO_2$ 가스화반응에 대한 실험을 비등온의 승온 조건에서 열중량분석기(Thermogravimetric analysis, TGA)를 이용하여 수행하였다. 열분해 속도는 2단계, 1차의 열분해 모델(Kissinger 법의 변형)에 의해 잘 모사되었다. 촤의 $CO_2$ 가스화반응은 수축 핵 모델에 적용하여 초기의 활성화 에너지가 ABK탄은 189.1 kJ/mol, lignite는 260.5 kJ/mol의 값을 얻었으며, 수축 핵 모델에 의해 잘 모사되었다. 특히, 촤의 $CO_2$ 가스화반응에서 활성화 에너지는 무연탄의 결과와 유사하였으며, 다른 모델이나 석탄의 종류에 따라 큰 차이를 보였다.