• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권4호
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• pp.651-657
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• 2020

고체 입자들이 유체처럼 움직이는 유동층 공정은 에너지 전환 공정뿐만 아니라 범용 고분자 수지의 생산 공정에도 이용되고 있다. 범용 고분자 수지 중의 하나인 LLDPE(Linear low density polyethylene)도 기포 유동층 공정을 통해 전세계에서 생산되고 있다. 입자 크기에 비해 밀도가 낮은 LLDPE 입자들은 고분자 중합 반응을 위해 공급되는 수소에 의해서 유동화된다. 그러나 LLDPE 생산 공정은 기포유동층 공정임에도 불구하고 발생한 슬러그로 인하여 반응에 영향을 끼쳐 공정의 효율 저하를 불러올 수 있다. 이에 본 연구에서는 상용 고분자 반응기를 모사한 pilot 규모의 고분자 합성 반응기(0.38 m l.D., 4.4 m High)와 동일한 시뮬레이션 모델을 구축하여 LLDPE 입자의 유동화 상태를 고찰하였다. 특히 기체 유속(0.45-1.2 m/s), 고체 입자 밀도(900-1900 kg/㎥), 입자 구형도(0.5-1.0), 입자 크기(120-1230 ㎛)의 변화에 따른 슬러그 특성을 세밀하게 고찰하기 위하여 전산입자유체해석(Computational particle-fluid dynamics, CPFD)을 이용하였다. CPFD를 통해서 일부 실험자들만 고찰할 수 있었던 flat slug의 발생을 시각적으로 구현하였으며 밀도, 구형도, 크기 등의 고체의 물리적 특성을 변화시킴에 따라 슬러그 발생을 저감시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국연소학회지
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• 제1권1호
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• pp.1-10
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• 1996

An effective scale-up methodology of fluidized bed incinerators for low calorific value industrial wastes such as paper sludge and sewage sludge has been developed based on the similarity rules. Conventional scale-up theories are briefly reviewed and a new simple theory defining the diffusion Fourier number is established taking account of the lateral mixing of fuels in the fluidized bed. From the design and the operating conditions of the pilot FBC plant at Inchon, important design data for the full-scale incinerators are calculated and discussed.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제44회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.231-233
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• 2012

Circulating Fluidized Bed (CFB) is a technically and economically proven technology for boiler systems and large CFB coal boilers are making inroads into the domestic power boiler market. For biomass gasification, it is also considered as a very promising technology for commercial. Due to the lack of experiences of a large scale CFB gasifier, however, any large scale CFB gasifiers are hard to in Korea in spite of fast-growing demand of domestic market. In this study, a 3 $MW_{th}$ CFB gasifier was developed for biomass gasification. The CFB gasifier consists of interconnected fast and bubbling fluidized bed reactors including unique features for in-situ tar removal. Various numerical and experimental approaches will be presented such as basic modeling works, investigation of hydrodynamics with a cold model, computational particle fluid dynamics and experiments in the 3 MWth gasifier.

• 자원리싸이클링
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• 제15권1호
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• pp.46-57
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• 2006

폐기물고형연료(RDF : Resused Derived Fuel)를 연료로 하는 연소기술의 개발을 위하여 기포유동층 연소로와 순환유동층 연소로, 연속연소식 연소로, 회분식 연소로 등 다양한 연소장치를 이용하여 연소 특성실험을 하였다. 여러 종류의 연소설비에서 RDF의 연소 및 배출가스 특성을 비교, 분석하였으며 RDF 전용 연소설비에 대하여 보다 깊은 연구의 기초 자료로 활용하자고 하였다. 기포 유동층 및 순환유동층연소로에서는 적정투입량과 가스공탑속도등 적정운전조건에 따라 안정적인 연소가 이루어지는 것을 확인할 수 있었다. 순환유동층 연소로에서 연소조건에 따라 연료 중의 질소성분과 연소공기 중의 산소와의 반응이 커져서 NOx의 농도가 높아지는 것을 알 수 있었으며 $SO_2$는 매우 낮은 농도로 측정되어 RDF의 유동층 연소시 거의 발생하지 않는 것으로 판단되었으며, HCl의 경우 평균 36.4ppm으로 배출허용기준치보다는 낮으나 저감대책이 필요한 것으로 판단되었다. 연속연소식 연소로와 회분식 연소로의 경우 성형 RDF와 fluff RDF를 비교 실험한 결과 높은 밀도를 가진 성형 RDF의 연소가 안정적인 열회수 측면에서 더 유리한 것을 알 수 있었으며 배가스 특성은 비슷한 값을 나타내었으며 배출가스 특성은 비슷하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.589-596
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• 2016

Effects of pressure, temperature, gas velocity, and fuel flow rate on reduction of three oxygen carriers, SDN70, OC-1, OC-2, were measured and investigated in a pressurized bubbling fluidized bed reactor. Among three oxygen carriers OC-2 was selected as the best oxygen carrier in view of fuel conversion and $CO_2$ selectivity. However, all oxygen carriers showed good reactivity even at high pressure conditions. SDN70 particle showed maximum reactivity at $900^{\circ}C$ and low reactivity at $950^{\circ}C$. However, reactivity decay of OC-1 and OC-2 particles at high temperature condition was negligible. The fuel conversion and the $CO_2$ selectivity slightly decreased as the gas velocity increased, whereas they are slightly increased as the fuel concentration increased.

• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.359-366
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• 2014

연소전 $CO_2$ 흡수제인 PKM1-SU와 원유의 접촉분해 촉매인 FCC (fluid catalytic cracking)입자의 고온, 고압 조건 마모 실험을 수행하였다. 지름 15.1 cm, 높이 120 cm에 스파저 튜브(sparger tube, 1 mm 오리피스)를 장착한 원통형 기포유동층반응기를 이용하여, 다양한 온도조건($0{\sim}400^{\circ}C$), 압력조건(0~20 bar)에서 입자마모 실험을 수행하였다. BET, 광학현미경, 입도분석기 등을 이용하여 실험 전, 후 입자를 분석 하였다. 또한 기존의 마모도 측정 방법인 ASTM D5757-95방법을 이용하여 층물질의 높이(4.4~10.2 cm) 및 수분 주입이 입자 마모에 미치는 영향에 대하여 확인하였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제44회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.227-229
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• 2012

Diversification of combustion fuel is the demands of the times and biomass is the most attractive option since it can contribute to the prevention of global warming at the same time. Due to the national renewable obligation, generally called Renewable Portfolio Standard (RPS), many power companies are considering direct combustion of biomass or co-firing with coal. In order to use biomass as a fuel, informations of its combustion characteristics and ash related problems should be investigated. In this study, combustion performance of biomass was assessed in a bubbling fluidized bed combustor, and ash characteristics of various biomass fuels were studied with standard test method.

• 청정기술
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• 제26권1호
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• pp.79-87
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• 2020

The bio-oil produced from the fast pyrolysis of lignocellulosic biomass contains a high amount of oxygenates, causing variation in the properties of bio-oil, such as instability, high acidity, and low heating value, reducing the quality of the bio-oil. Consequently, an upgrading process should be recommended ensuring that these bio-oils are widely used as fuel sources. Catalytic fast pyrolysis has attracted a great deal of attention as a promising method for producing upgraded bio-oil from biomass feedstock. In this study, the fast pyrolysis of tulip tree was performed in a bubbling fluidized-bed reactor under different reaction temperatures, with and without catalysts, to investigate the effects of pyrolysis temperature and catalysts on product yield and bio-oil quality. The system used silica sand, ferric oxides (Fe₂O₃ and Fe₃O₄), and H-ZSM-5 as the fluidized-bed material and nitrogen as the fluidizing medium. The liquid yield reached the highest value of 49.96 wt% at 450 ℃, using Fe₂O₃ catalyst, compared to 48.45 wt% for H-ZSM-5, 47.57 wt% for Fe₃O₄ and 49.03 wt% with sand. Catalysts rejected oxygen mostly as water and produced a lower amount of CO and CO₂, but a higher amount of H₂ and hydrocarbon gases. The catalytic fast pyrolysis showed a high ratio of H₂/CO than sand as a bed material.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권6호
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• pp.747-757
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• 1997

A numerical investigation of the fuel concentration field in a fluidized bed has been carried out for the scale-up of a fluidized bed combustor (FBC). A two-dimensional transient model is developed using the two-phase fluidization, a simple chemical reaction, and lateral solid mixing theories. The uniformity of fuel concentration distributions is controlled by the location and the number of fuel feeders, fluidizing velocities and the bed-heights. While larger bubbles owing to greater fluidizing velocities enhance the fuel-dispersion in the bed, they have adverse effects on fuel combustion and thus result in the increase of fuel concentration, since a greater bubble means a larger bypass which reduces gas-exchange rates between bubble and emulsion phases. Average or maximum values of the bed fuel concentration are utilized as criteria for the scale-up from a pilot/lab-scale to a commercial-size bed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권6호
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• pp.1057-1062
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• 2008

기존 2탑 유동층 공정의 단점을 극복하기 위해 두 개의 기포유동층, 고체분사노즐, 상승관 및 고체재순환관으로 구성된 신개념 2탑 유동층 공정을 적용한 3 kW 매체순환식 가스연소기를 개발하였다. 본 연구에서는 3 kW급 매체순환식 가스연소기에서 고체순환속도에 미치는 고체분사노즐 유속, 유동화속도, 고체층 높이, 고체유입구의 단면적, 층 온도 등의 영향을 고찰하였다. 고체순환속도는 고체층 높이가 증가하고 고체유입구의 단면적이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었으며 유동화속도와 온도의 영향은 크지 않았다. 장기연속운전 가능성을 검토하기 위해 50시간까지 고체순환 장기연속운전을 실증하였다. 두 유동층과 고체재순환관의 압력강하 값이 안정적으로 유지되어 고체순환이 원활하고 안정적으로 유지되는 것을 확인하였다.