• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.75-81
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• 1999

석탄가스화 복합발전기술은 석탄과 산화제의 부분 연소 반응 및 가스화 반응을 통하여 가스 생성 후 불순물을 용이하게 분리할 수 있으므로 기존의 미분탄 발전 방식에 비해 대기 오염물질인 H$_2$S 및 NH$_3$ 등의 SOx, NOx 등의 발생량을 저감시킬 뿐만 아니라 발전 효율이 높아 $CO_2$ 발생량도 줄일 수 있는 장점이 있다.(중략)

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.89-96
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• 2015

최근 화력발전 보일러의 운전에 있어서 저등급 석탄의 성분 중 ash의 영향으로 보일러 후단부에서 생성되는 slagging/fouling 문제가 많이 보고 되고 원인 규명 및 해결책을 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 환경적 측면에서도 NOx등 환경적인 문제를 발생시키는 부분에 대해 규제를 가하고 있는 상황이다. 이런 문제점을 해결하기 위한 방법 중 하나인 석탄의 ash를 제거한 AFC(Ash Free Coal)을 활용한 연구가 진행되고 있다. AFC는 저등급탄의 발열량을 높여 기존의 고등급탄을 보완하고 slagging/fouling 문제 및 배출가스의 오염성분을 줄일 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는, DTF를 이용하여 KCH 원탄과 원탄에서 추출된 무회분탄1, 무회분탄2, 잔탄, Glencore, Glencore과 잔탄을 85:15 비율로 한 혼탄을 이용하여 미연분, NOx 배출특성의 변화와 회 점착 특성을 확인하였다. 그 결과 무회분탄은 원탄과 잔탄에 비해 NOx 배출량이 현저히 낮고, 잔탄은 원탄에 비해 고등급화 되면서 반응성이 훨씬 좋아짐을 확인 하였다. 잔탄과 혼탄의 경우 일반적인 저열량탄 수준보다 낮은 점착성을 나타내는 것을 확인 하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제16권9호
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• pp.1112-1120
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• 2002

Numerical investigations on air staging and fuel staging were carried out with a newly designed coaxial cyclone combustor, which uses the method of two stage coal combustion composed of pre-combustor and main combustor. The pre-combustor with a high air/fuel ratio is designed to supply gas at high temperature to the main combustor. To avoid local high temperature region in this process, secondary air is injected in the downstream. Together with the burned gas supplied from the pre-combustor and the preheated air directly injected into main combustor, coals supplied through the main burner react rapidly at a low air/fuel ratio. Strong swirling motion of cyclone combustor keeps the wall temperature high, which makes slagging combustion possible. Alaska, US coal is used for calculations. Predictions were made for various coal flow rates in the main combustor for fuel staging and for the various flow rate of secondary air in the pre-combustor for air staging. In-scattering angles are also chosen as a variable to increase residence times of coal particles. Temperature fields and particle trajectories for various conditions are described. Predicted temperature variations at the wall of the combustor are compared with corresponding experimental data and show a similar trend. The in-scattering angle of 20° is recommended to increase the combustion efficiency in the main chamber.

• 공업화학
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• 제28권1호
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• pp.29-34
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• 2017

본 연구에서는 순환유동층 보일러 과열기 튜브의 부식 원인물질을 규명하여, 부식방지를 위한 방안을 모색하고자 하였다. 연료, 과열기 튜브 부식부위, 과열기 튜브에 부착된 재 및 보일러 재를 채취하여 성분분석을 수행하였다. 과열기 튜브 부식부위에서 산화로 인한 O성분이 함유되어 있는 것을 확인하였다. 과열기 튜브 부착 재 및 보일러 재에서 6.1% 및 4.3%의 Cl이 분석되었으며, 이는 설계값의 약 14-20배 정도 높은 수치이다. 또한 알칼리 금속물질(K, Na, Ca)의 함량이 매우 높게 분석되었다. XRF 데이터를 이용하여 보일러에서 재의 슬래깅과 파울링에 대한 영향을 예측하였다. Basicity는 과열기 튜브 부착 재 및 보일러 재에서 각각 3.62 및 2.72로 산정되었으며, 설계값인 0.35에 비하여 높은 수치를 갖는 것으로 확인되었다.

• 한국연소학회지
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• 제18권1호
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• pp.21-26
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• 2013

In the Shell coal gasification process, the syngas produced in a gasifier passes through a syngas cooler for steam production and temperature control for gas cleaning. Fly slag present in the syngas may cause major operational problems such as erosion, slagging, and corrosion, especially in the upper part of the syngas cooler (gas reversal chamber, GRC). This study investigates the flow, heat transfer and particle behaviors in the GRC for a 300 MWe IGCC process using computational fluid dynamics. Three operational loads of 100%, 75% and 50% were considered. The gas and particle flows directly impinged on the wall opposite to the syngas inlet, which may lead to erosion of the membrane wall. The heat transfer to the wall was mainly by convection which was larger on the side wall at the inlet level due to the expansion of the cross-section. In the evaporator below the GRC, the particles were concentrated more on the outer channels, which needs to be considered for alleviation of fouling and blockage.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.298-305
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• 2014

석탄에 포함되어 있는 회분은 환경오염을 유발시킬 수 있으며, 고온에서 운전되는 발전 설비에 융착되어 열전달 효율을 저하시키는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 알칼리나 산, 또는 유기 용매를 이용하여 석탄 내의 회분을 제거하기 위한 연구와 함께 무회분 석탄을 이용한 석탄화력 발전 및 석탄가스화 복합발전에 대한 타당성 연구가 활발히 진행 중이다. 따라서 본 연구에서는 200 ppm급 무회분 석탄을 석탄가스화 발전에 이용하기 위해서 필요한 가스화기 운전조건을 ASPEN $Plus^{(R)}$ 공정모사의 민감도 해석을 바탕으로 도출하였다. 특히 석탄가스화 공정은 열분해, 휘발분 연소, 촤 가스화 공정으로 나누어 해석을 진행하였으며, 1.5 톤일급 비용융(non-slagging) 가스화기의 크기 및 운전 조건을 반영하여 모델링 하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제11권4호
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• pp.5-18
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• 1974

본 연구에 있어서는 연료유의 연소에 의한 내화물의 부식을 연구하기 위하여 시멘트소성용 회전가마, 보일러 및 판유리제조용 탱크가마에 쓰이는 여러 내화물을 짤라서 그 가운데에 구멍을 파고 중유재의 주성분인 V2O5, Na2CO3, Fe2O3, Fe 및 황산철을 미리 그 구멍속에 넣어 응용 확산시킨 다음 이들을 그들의 상용온도인 145$0^{\circ}C$로 황 함유량이 다른 연류유로 소성하여 얻은 결과는 다음과 같다. 일반적으로 5산화 바나듐-알루미나, 고알루미나질 및 염기성 내화물; 산화나트륨-고알루미나질, 실리마나이트질 및 염기성 내화물은 2%미만의 황 함유 연류유소성에 의하여 부식이 적고 3.5%이상의 황하유 연료유소성시는 황에 의하여 대개가 침식을 당하였다. 무수 아황산 분위기속에서 규산알루미늄 및 구석계의 내화점토질내화물은 산화철이 환원되어 색이 연해지고 고알루미나질 벽돌은 색이 짙어지는 경향이 있고 산화철은 황산철로 변하여 풍화의 원인이 되어 침식을 당하게 되었고, 소성시간이 길면 길수록 부식은 증가하고 황산소다보다 탄산소다에 의하여 훨씬 더 많이 부식을 당하였다.

• 에너지공학
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• 제19권2호
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• pp.136-142
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• 2010

국내에 수입되어 사용되고 있는 발전용 석탄 2종에 대하여 기초적인 열중량분석기를 이용한 열특성 분석실험과 대용량 시험연소로를 이용한 연소시험을 수행하였다. 실험결과 고수분탄이 비록 착화 온도가 낮고 및 연소 구간이 짧아 초기 연소특성은 좋지만 비교탄에 비해 연소완료가 빨리 종결되지 못해 결과적으로는 연소 효율이 좋지 않았으며, 고수분탄의 활성화에너지는 고수분탄이 79 kJ/mol로서 비교탄의 53 kJ/mol에 비해 높은 특성을 보였다. 또한 시험연소로 시험과정에서 고수분탄의 화염 내 검은 색의 석탄분사체(Coal Jet) 형태가 비교탄에 비해 비교적 뚜렷이 관찰되어 연소속도가 다소 떨어지는 상호 연관성이 잘 설명되었고 연소후 미연분 발생량에서도 고수분탄이 다소 높게 나타났다. 그러나 고수분탄의 경우 낮은 유황분 함량으로 인해 연소 시 황산화물 배출량이 적어 고유황 함량의 석탄과의 혼합연소 시 유용하게 활용 될 수 있을 것으로 예상되었으며, 또한 회성분 분석결과 $Na_2O$와 $K_2O$ 등의 알카리비금속화합물 함량이 기존의 역청탄에 비해 매우 적고 회분자체의 함량도 매우 낮아 회분의 융착 정도가 높지 않게 나타났다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제24권6호
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• pp.487-492
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• 1999

One of effective utilization method of rice husk is to utilize it as culture material by carbonizing the rice husk. As a second part of a series to investigate the effective and continuous production of carbonized rice husk by a cyclone combustor, a non-slagging vertical cyclone combustor without vortex collector pocket was introduced. Isothermal and mixed firing with LPG and rice husk were undertaken in order to characterize the system. Inert rice husk was used during the isothermal test to find mass of rice husk collected. It was impossible to ignite rice husk itself over the experimental conditions considered in this experiment. Cyclone combustor was operated at temperatures of 1,273~1,473K. Detailed combustion data were obtained from a pilot unit with the air flow rate of 70m$^3$/h and rice husk feed of 2kg. The equivalence ratio ranged from 0.66 to 3.48. The auxiliary gas flow rate was varied from 3.22 to 12.86$\ell$/min. The weight reduction, pH and particle size distribution of carbonized rice husk were measured to evaluate the quality of carbonized rice husk. An analysis of exhaust gas emission was conducted to characterize the combustor. The required carbonized rice husk could be obtained at equivalence ratio of 1.68~2.17, combustor temperature of 1,273~1,373K and auxiliary gas flow rate of 3.22~6.43$\ell$/min. A method to reduce CO emissions should be employed.

• 청정기술
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• 제29권3호
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• pp.193-199
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• 2023

국내외 석탄화력발전소에서 REC(Renewable energy certificate) 확보를 위해 혼소되고 있는 바이오매스는 기존의 목질계 바이오매스인 우드 펠릿에서부터 최근 들어 초본계 바이오매스로의 확대가 진행되고 있다. 초본계 바이오매스의 경우 목질계 바이오매스에 비해 K, Na 등의 알칼리계 금속 함량이 더 높아 회융점이 더 낮고, 이 때문에 보일러 튜브에의 회 점착을 늘려 보일러의 효율을 떨어뜨리는 원인이 되고 있다. 본 연구에서는 초본계 바이오매스 연소시 회 융점을 높여 회 점착을 감소시키기 위해 많이 사용되고 있는 첨가제인 카올린(kaolin)이 석탄-바이오매스 혼소시 미치는 영향을 열화학 평형 계산을 통해 분석하고자 하였다. 이전 연구에서 수행된 80 kW_th 급 미분탄 - 바이오매스 혼소 실험에서 카올린을 사용하는 경우 오히려 회 점착량이 늘어나는 원인을 해석을 통해 분석하였으며, 해석을 수행한 결과 석탄에 많이 포함되어 있는 Al₂O₃ 때문에, Al-Si 계열 첨가제인 카올린 투입시 aluminosilicate 화합물의 생성이 촉진되어 용융점이 낮은 mullite가 많이 형성, 카올린을 더 사용할수록 슬래그 생성이 증가하는 것을 확인하였다. 추가적으로 바이오매스 혼소율을 0~100%까지 10% 간격으로 증가시켜가면서 해석을 수행하였으며, 그 결과 비선형적인 액상 슬래그 생성 특성을 확인하였다. 결과적으로는 바이오매스 혼소율 50~60% 조건일 때 가장 적은 량의 액상 슬래그가 생성됨을 파악하였다. phase diagram을 분석한 결과, 고용융점 화합물(leucite, feldspar)이 해당 조건에서 가장 많이 생성되는 것을 확인하였다.