In this study, an evaluation system that can be used to evaluate the feasibility of developing and supplying hydrothermal energy for the operation of large-scale complex facilities was developed. To this end, this study derived factors to be considered when selecting a location for the use of hydrothermal energy using raw water from multi-purpose dams and regional water supply systems through literature survey and expert interviews. The evaluation indicators derived from this study are divided into four sectors: hydrothermal energy utilization factors, location factors, planning factors, and disaster safety factors, and are composed of 10 mid-level indicators and 34 detailed planning indicators. The relative importance of all factors was derived using the Analytic Hierarchy Process (AHP) technique, and the developed evaluation indicators and relative importance were applied to four multi-purpose dam regions in the country. As a result, it was found that in the development and use of hydrothermal energy utilizing regional raw water supply line the urban planning conditions of the supply site can have a greater impact on the location selection results than the hydrothermal energy development itself. Due to the characteristics of the evaluation indicators developed in this study and their nature as comprehensive indicators, it is believed that the results should be applied to determine the overall adequacy of site selection in the early stages of hydrothermal energy development. In the future, it is believed that it will be necessary to analyze the problems in supplying and operating hydrothermal energy using raw water from multi-purpose dams and regional water resources. Based on the analysis the evaluation system developed in this study is expected to be improved and supplemented.
Torrefaction and hydrothermal carbonization (HTC) are productive methods to reclaim energy from lignocellulosic biomass. The hydrophobic, homogenized, energy dense and carbon rich solid fuel can be obtain from torrefaction and hydrothermal carbonization. Dead leaves were carbonized in a stainless steel reactor of volume 200 ml with torrefaction ($250-270^{\circ}C$) for 120 minutes and hydrothermal carbonization ($200-250^{\circ}C$) for 30 minutes, with mass yield solid fuel ranging from 57-70% and energy content from 16.81MJ/kg to 22.01 MJ/kg compare to the biomass. The char produced from torrefaction process possess high energy content than hydrothermal carbonization. The highest energy yield of 89.96% was obtained by torrefaction at $250^{\circ}C$. The energy densification ratio fluctuated in between 1.15 to 1.30. On the basis of pore size distribution of the chars, the definition of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) was used as a classification standard. The pore diameter was ranging within 11.09-19 nm which play important role in water holding capacity in soil. Larger pores can hold water and provide passage for small pores. Therefore, it can be concluded that high pore size char can be obtained my HTC process and high energy content char of 22.01 MJ/Kg with 34.04% increase in energy can be obtain by torrefaction process.
Recently, Korea's municipal wastewater treatment plants generated amount of wastewater sludge per day. However, ocean dumping of sewage sludge has been prohibited since 2012 by the London dumping convention and protocol and thus removal or treatment of wastewater sludge from field sites is an important issue on the ground site. The hydrothermal carbonization is one of attractive thermo-chemical method to upgrade sewage sludge to produce solid fuel with benefit method from the use of no chemical catalytic. Hydrothermal carbonization improved that the upgrading fuel properties and increased materials and energy recovery, which is conducted at temperatures ranging from 200 to $350^{\circ}C$ with a reaction time of 30 min. Hydrothermal carbonization increased the heating value though the increase of the carbon and fixed carbon content of solid fuel due to dehydration and decarboxylation reaction. Therefore, after the hydrothermal carbonization, the H/C and O/C ratios decreased because of the chemical conversion. Energy retention efficiency suggest that the optimum temperature of hydrothermal carbonization to produce more energy-rich solid fuel is approximately $200^{\circ}C$.
The investment in the technology of using a combined heat source is insufficient, which utilizes the advantages of various heat sources to maximize the potential energy and at the same time increases the performance of the heat pump. In this study, as basic data for the development of a high-efficiency hybrid heat pump system that actively connects and uses various heat sources, simulations were conducted for the heat pumps in two cases where geothermal and hydrothermal heat were applied respectively. In May, COP increased by about 27.3% compared to geothermal heat. In February, the COP percentage decrease of hydrothermal heat compared to geothermal heat is -6.9%. In May, total energy consumption can be reduced by 21.1% when hydrothermal is applied compared to geothermal heat. In February, the total energy consumption increases by 3.4%.
This study aimed to predict the effects of water ecology on the supply of hydrothermal energy to model a housing complex in Eco Delta Smart Village in Busan. Based on the results, engineering measures were recommended to minimize problems due to possible temperature variations on the supply of hydrothermal energy from the river. The current distribution of fish, benthic macroinvertebrates, and phytoplankton in the Pyeonggang Stream was monitored to determine their effects on water ecology. In the research area, five species and three families of fish were observed. The dominant species was Lepomis macrochirus, and the subdominant species was Carassius auratus. Twenty-five species and 21 families of benthic macroinvertebrates were found. The distribution of aquatic insects was poor in this area. The dominant species were Chironomidae sp., Lymnaea auricularia, Appasus japonicus, and Caridina denticulata denticulata in February, May, July, and October. Dominant phytoplankton were Aulacoseira ambigua and Nitzschia palea in February and May. Microcystis sp. was dominant in July and October. The health of the ecology the Pyeonggang Stream was assessed as D (bad) according to the benthic macroinvertebrate index (BMI). Shifts in the location of the discharge point 150 m downstream from intake points and discharge through embedded rock layer after adding equal amounts of stream water as was taken at the beginning were suggested to minimize water temperature variations due to the application of hydrothermal energy. When the scenario (i.e., quantity of water intake and dilution water, 1,600 m3/d and water temp. difference ±5 ℃) was realized, variations in water temperature were assessed at -0.19 ℃ and 0.59 ℃ during cooling and heating, respectively, at a point 10 m downstream. Water temperatures recorded at -0.20 ℃ and 0.68 ℃ during cooling and heating, respectively, at a point 10 m upstream. All stream water temperatures after the application of hydrothermal energy recovered within 24 hours. Future work on the long-term monitoring of ecosystems is suggested, particularly to analyze the influence of the water environment on hydrothermal energy supply operations.
This paper investigates the dehydration and RDF (Refuse Derived Fuel) production of organic wastes, livestock manure and sewerage sludge with pressurized hydrothermal treatment process. The renewable technology for the organic wastes must involve short treatment time required, reusable energy source, anti-odor and viruses, low cost for the treatment, and well-fertilization. The pressurized hydrothermal treatment process promotes to evaporate moisture in the waste after being shortly treated in a reactor, which uses steam and heat supplied by an external boiler. By the pressurized steam, the cell walls of the waste break and effectively release the internal moisture. Then, the dried waste can be mixed with waste vinyls to produce RDF with a higher heating value as high as 6,700 kcal/kg.
In this study, the reusability of the Fenton oxidation solution was evaluated to reduce the cost of the pretreatment process. Biomass was sequential subjected to Fenton oxidation-hydrothermal treatment and enzymatic hydrolysis to produce monosaccharides. The liquid solution recovered after Fenton oxidation contained OH radicals with a concentration of 0.11 mol/L. This liquid solution was reused for a new Fenton oxidation reaction. After Fenton oxidation, hydrothermal treatment was performed under the same conditions as before, and 9.34-13.63 g/L of xylose was detected. This concentration was slightly lower than that of a fresh Fenton oxidation solution (16.51 g/L) but was higher than that obtained by hydrothermal treatment without Fenton oxidation (2.72 g/L). The degradation rate during hydrothermal pretreatment involving Fenton oxidation was 36.02%, which decreased (29.24-31.05%) slightly when the liquid solution recovered after Fenton oxidation was reused. However, the degradation rate increased compared to that measured from hydrothermal treatment without Fenton oxidation (15.21%). Moreover, the yield after enzyme hydrolysis decreased in the following order: fresh Fenton oxidation-hydrothermal treatment (89.64%) > Fenton oxidation with reused solution-hydrothermal treatment (74.84%) > hydrothermal treatment without Fenton oxidation (32.05%).
In this study, comparative analysis of energy performance in Taebaek city, a test area, by applying hydrothermal, geothermal source and hybrid heat pump system to office, school and smart farms with different internal heat loads. The conclusion is as follows. In the load characteristics by use of buildings, it was found that office had a large cooling load compared to heating load, school had a large heating load compared to cooling load, and smart farm had only cooling load year-round. Performance analysis of the heat pump system in office shows that the cooling COP of the hydrothermal source is 5.12% and the heating COP is 3.22% lower based on the geothermal source, the cooling COP of the hybrid is 0.41% higher, and the heating COP is the difference in performance appeared sparsely. The performance analysis of the heat pump system in school showed that the cooling COP of the hydrothermal source was 10.44% and the heating COP 3.22% lower based on the geothermal source, and the performance difference between the hybrid cooling and heating COP was insignificant. Heat pump system performance analysis in smart farm only occurred with cooling load. Based on geothermal sources, the cooling COP of the hydrothermal source was 46% and the cooling COP of the hybrid was 19.65%, respectively.
Israr, Farrukh;Kim, Duk Kyung;Kim, Yeongmin;Oh, Seung Jin;Ng, Kim Choon;Chun, Wongee
에너지공학
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제24권2호
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pp.51-54
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2015
The mesoporous metal organic framework structure of Ni-BTC was successfully synthesized in a low temperature and short operation time via hydrothermal synthesis process. Such operational route virtuously consumed less electrical and thermal energy. It proved time saving along with acceptable product yield (38%). The product was characterized through FESEM, FT-IR, XRD and $N_2$ gas adsorption measurement. Hightemperature stability of synthesized MOF was gauged by diffraction indexing of XRD patterns of as synthesized and heat treated samples of MOFs. The mathematically calculated particle size of Ni-BTC was found to be 42nm.
Israr, Farrukh;Kim, Duk Kyung;Kim, Yeongmin;Oh, Seung Jin;Ng, Kim Choon;Chun, Wongee
에너지공학
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제24권2호
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pp.55-58
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2015
The mesoporous metal organic framework structure Fe-BTC was successfully synthesized by hydrothermal process with noticeable yield. The synthesis operation was conducted at intermediate temperature and for shortened operation time as compared to conventional procedures. This process approach with reduced operating temperature and shortened operation time may open an opportunity window towards process economy with reduction in energy consumption. A simple mathematical approach of diffraction indexing using X-ray diffraction patterns of synthesized powder was employed to confirm its crystalline nature and to investigate its high temperature stability. The crystallite size was calculated by using Debye-Scherrer equation.
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