• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제46권3호
• /
• pp.443-450
• /
• 2008

고유가 대응방안으로 저등급 석탄의 효과적인 활용기술에 대해 고찰하였다. 현재 산업체에서 사용하는 석탄 중에 갈탄과 아역청탄이 저등급 석탄에 속하며 매장량이 풍부하고 세계적으로 고르게 분포되어 있지만 높은 수분 함량과 자연발화 가능성으로 인해 활용이 많이 되지 않고 있다. 본 논문에서는 저등급 석탄으로부터 화학적 정제기술을 이용하여 초청정석탄을 제조하는 기술에 대하여 고찰하였다. 회분 제거기술인 UCC 공정과 가연성분 추출기술인 Hyper Coal 공정을 비교하였다. 회분 제거기술인 UCC(Ultra Clean Coal) 공정은 Hyper Coal 공정에 비해 단순하다는 장점이 있지만 생성물의 회분 농도가 0.1% 이상으로 높다. 가연성분 추출 기술인 Hyper Coal 공정은 용매추출과 이온제거공정 등 구성은 복잡하지만 회분이 200ppm 이하로 생성된다. 초청정석탄은 오일과 동일 등급의 초 청정연료로써 산업용 석유를 대체하고 장기적으로는 IGCC와 IGFC, 그리고 차세대 고도연소기술의 연료로 활용될 수 있을 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제51권1호
• /
• pp.121-126
• /
• 2013

본 연구 목적은 탈휘발화 과정에서의 역청탄과 아역청탄의 혼탄 열중량 곡선을 예측 하는 것이다. TSL (Thermal Shock Large) TGA를 통하여 실험을 수행 하였으며, 반응속도상수 분석은 Coats-redfern 방법을 이용하였다. 도출된 반응속도상수를 기반으로 단일탄의 Sum Method에 대한 일차적 검증을 하였으며, 혼탄시의 TG curve를 WSM(Weight Sum Method)와 저자가 제시한 MWSM (Modified Weight Sum Method)를 사용하여 예측 및 비교하였다. WSM 및 MWSM를 통한 예측결과와 TG curve 실험결과의 정량적인 비교를 위해 Linear least square method를 사용하였다. TG curve 상에서 서로 다른 기울기를 가지는 경우와 많은 휘발분의 방출로 인한 급격한 질량감소가 나타나는 구간의 경우 MWSM이 WSM 보다 실험결과에 더 정확한 결과를 예측함을 확인하였다. 탈휘발 과정에서의 혼탄의 열적 거동은 단일탄의 특성에서부터 예측할 수 있음을 확인할 수 있었다.

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

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

• 에너지공학
• /
• 제18권4호
• /
• pp.239-246
• /
• 2009

본 논문에서는 주위 가스 온도와 체류시간에 따른 아 역청탄 촤 입자의 연소 특성에 관한 기본적인 연구를 진행하였다. 실험용 장비로써 노 내 온도 범위가 $900^{\circ}C$에서 $1400^{\circ}C$까지 조절이 가능한 DTF(drop tube furnace)를 설치하였고, 온도가 보정된 two color pyrometer를 DTF의상부에 장착하여 촤가 산화할 때의 입자 온도를 측정할 수 있게 하였다. 촤 산화 시 반응한 총 질량을 구하기 위해 열중량 분석기를 사용하였으며, 회분 추적법을 통해분석하였다. 이를 통해대기압 조건에서 촤가산화 할때질량 및 면적 반응성, 반응속도 상수들을 결정하였다.

• 한국연소학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.23-29
• /
• 2016

Reactivity of gasification defined by bouardard reaction is critical parameter in efficiency of the gasifier. In this study, char reactivity of the gasification was derived from the experiments using the intrinsic reaction kinetics model. Pressurized wire mesh heating reactor (PWMR) can produce high temperature and high pressure conditions up to 50 atm and 1750 K, respectively and PWMR was designed to evaluate the intrinsic reaction kinetics of $CO_2$ gasification. In this study, Kideco and KCH (sub-bituminous Indonesian coal) were pulverized and converted into char. Experiments used the PWMR were conducted and the conditions of the temperature and pressure were 1373~1673 K, 1~40 atm. To distinguish the pressure effect from high pressurized condition, internal and external effectiveness factors were considered. Finally, the intrinsic kinetics of the Kideco and KCH coal char were derived from $n^{th}$ order reaction rate equations.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
• /
• 제5권2호
• /
• pp.83-92
• /
• 2019

Spontaneous combustion propensity of various coals of carbonization grade as a pulverized fuel of coal-fired power plant has been tested from an initial temperature of $25^{\circ}C$ to $600^{\circ}C$ by heating in an oven with air to analyze the self-oxidation starting temperature. These tests produce CPT (Cross Point Temperature), IT (Ignition temperature), and CPS (Cross Point Slope) calculated as the slope of time taken for a rapid exothermic oxidation reaction at CPT base. CPS shows a carbonization rank dependence whereby wood pellet has the highest propensity to spontaneous combustion of $20.995^{\circ}C/min$. A sub-bituminous KIDECO coal shows a CPS value of $15.370^{\circ}C/min$, whereas pet coke has the highest carbonization rank at $2.950^{\circ}C/min$. The nature of this trend is most likely attributable to a concentration of volatile matter and oxygen functional groups of coal surface that governs the available component for oxidation, as well as surface area of fuel char, and constant pressure molar heat.

• 에너지공학
• /
• 제22권2호
• /
• pp.96-104
• /
• 2013

석탄가스화 기술은 청정석탄에너지 기술 중에서 아주 중요한 대안으로 인식되고 있으며, 이에 전 세계적으로 차세대 석탄가스화기라고 할 수 있는 고효율 저비용 석탄가스화기를 개발하고 있다. 본 연구에서도 이러한 목적의 달성을 위하여 저비용으로 구현이 가능한 컴팩트 석탄가스화기를 개발하고 있으며, 다수개의 공급부로 이루어진 일체형 이중선회형 버너를 개발하였다. 개발된 버너의 가스화 운전조건을 확보하기 위하여 미분탄 분배기와 함께 기존의 석탄가스화기 몸체에 설치하여 가스화 실험을 수행하였다. 인도네시아산 아역청탄인 ABK 탄을 사용하여 1.5톤/일의 파일럿 규모로 $6.4{\sim}7.2kg/cm^2$, $1170{\sim}1300^{\circ}C$ 조건에서 운전을 수행하였다. 우선 성능평가보다는 안정적인 가스화기 운전조건을 확보하는데 중점을 두었다. 그 결과, 안정적인 운전조건에서 탄소전환율은 84.0%, 냉가스 효율 52.1%를 확보할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권5호
• /
• pp.491-501
• /
• 2011

국내에서 널리 사용되는 500 MW급 미분탄 화력발전에서 2개의 PM (pollution minimum) 버너의 최적 운전 범위를 확인하기 위하여 DPM (discrete phase model)을 활용하여 수치계산을 수행하였다. 본 연구는 저가의 아역청탄의 활용 증진을 위하여 다양한 조건에서 탄 종별로 연구를 수행하는데 그 목적이 있다. 탄 종별로 미분탄의 질량 유량, 1차 공기의 질량 유량, 그리고 미분탄의 입자 크기 분포를 달리하여 공기/석탄의 분배비의 영향을 조사하였다. 이러한 매개변수에 관하여 PM 버너에서의 공기/석탄의 분배비의 최적운전조건을 도출하고 이에 대해 논의하고자 한다.

• 청정기술
• /
• 제29권4호
• /
• pp.288-296
• /
• 2023

세계적으로 석탄은 다른 에너지원에 비해 매장량이 풍부하여 다양한 에너지원으로 사용되고 있다. 기존 석탄 이용 방식에서 발생하는 환경적인 문제를 해결하기 위해 청정 석탄 활용 기술 개발이 이루어지고 있으며 대표적인 기술로 IGCC발전 기술이 있다. IGCC 발전에서 사용되는 석탄은 CMD 공정에서 열풍을 동시에 공급하여 건조, 분쇄가 이루어지고 있으나, 공급되는 열풍의 온도가 너무 높을 경우, 탈휘발, 자연발화 현상이 발생하게 되고 이로 인한 CMD 공정의 안정적인 운전을 저하시킨다. 본 연구에서는 유연탄 9종을 이용하여 탈휘발, 자연발화 개시온도를 측정하고 석탄 특성분석결과와 함께 상관관계를 알아보고자 하였다. 탈휘발 현상의 경우 350 ~ 400 ℃ 사이에서 6종 석탄의 탈휘발이 확인되었고 400 ℃ 이상의 온도에서 3종의 석탄 탈휘발을 확인하였다. 자연발화의 경우 100 ℃ 이하에서 1종의 석탄, 100 ~ 150 ℃ 사이에서 6종의 석탄, 150 ℃ 이상에서 2종 석탄의 자연발화를 확인하였다. 측정한 개시온도를 석탄 분석 결과 중 Oxygen, Moisture, Fe₂O₃, CaO, H/C Ratio, O/C Ratio와 비교하여 상관관계를 확인하였다. 회귀분석으로 각 개시온도의 회귀계수와 결정계수를 계산하였으며, FC/VM 데이터의 52.44%가 탈휘발 개시온도에 대해, Fe₂O₃ 데이터의 59.10%가 자연발화 개시온도에 대해 영향을 주는 것에 대한 유의한 결과를 확인 하였다.