• 대한기계학회논문집B
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• 제32권1호
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• pp.54-61
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• 2008

Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) power plant converts coal to syngas, which is mainly composed of hydrogen and carbon monoxide, by the gasification process and produces electric power by the gas and steam turbine combined cycle power plant. The purpose of this study is to investigate the influence of using syngas in a gas turbine, originally designed for natural gas fuel, on its performance. A commercial gas turbine is selected and variations of its performance characteristics due to adopting syngas is analyzed by simulating off-design gas turbine operation. Since the heating value of the syngas is lower, compared to natural gas, IGCC plants require much larger fuel flow rate. This increases the gas flow rate to the turbine and the pressure ratio, leading to far larger power output and higher thermal efficiency. Examination of using two different syngases reveals that the gas turbine performance varies much with the fuel composition.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.618-622
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• 2007

This paper provides RPF (Refuse Plastics Fuel) gasification characteristics for generating synthesis gas in gasfying reactor which was design in lab-scale. This research is carried out as an immediate work for making pyrolysis gas from RPF into energy resource. This study is consisted of experimental and numerical. The numerical study was accomplished from RPF pyrolysis data, and predicted the maximum operating conditions by STANJAN and FLEUNT. Based on results of STANJAN, it is found that the maximum point of $O_2/O_{2,stoich}$=20${\sim}$30, which is used as injection point of $O_2$. Experiment results shows that CO and $H_2$ were increased but THC was decreased as temperature was increased. It is estimated that the cracking of cracking of THC into CO and H2 is happened at a high temperature. It is observed that as steam was injected, production of CO and H2 were increased, then, H2 is dependent on the amount of injectionsteam.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.106.2-106.2
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• 2010

IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) plants are among the most advanced and effective systems for electric energy generation. From a control perspective, IGCC plants represent a significant challenge: complex reactions, highly integrated control to simultaneously satisfy production, controllability, operability and environmental objectives. While all these requirements seem clearly to demand a multivatiable, model predictive approach, not many applications can be easily found in the literature. This paper describes the IGCC dynamic simulation that is capable of simulating plant startup, shutdown, normal, and abnormal operation and engineering studies. This high fidelity dynamic models contain the detailed process design data to produce realistic responses to process operation and upset. And the simulation is used by engineers to evaluate the transient performance and produce graphical information indicating the response of the process under study conditions.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제45회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.147-148
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• 2012

The syngas produced from coal gasification is cooled down for gas cleaning by a syngas cooler that produces steam. Due to the presence of fly slag in the syngas, erosion, slagging and corrosion especially in the upper part of the syngas cooler may cause major operational problems. This study investigates the flow, heat transfer and particle behaviors in the syngas cooler of a 300MWe IGCC plant by using computational fluid dynamics. For various operational loads and geometry, the gas and particle flows directly impinged on the wall opposite to the syngas inlet, which may lead to erosion of the membrane wall. In the evaporate channels inside the syngas cololr, the particle flows were concentrated more on the outer channel where slagging becomes more serious. The heat transfer to the wall was mainly by convection which was larger on the side wall below the inlet level.

• 청정기술
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• 제19권3호
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• pp.333-341
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• 2013

휘발분 21~57 wt%를 포함하는 17종의 다양한 등급의 석탄에 대하여 $CO_2$ 가스화 반응을 수행하였다. TGA를 이용하여 $CO_2$ 가스화 반응을 실시한 후 열분해 조건($N_2$)에서의 거동과 비교하였다. $N_2$ 분위기에서 온도 증가에 따른 무게 감량은 석탄 내 휘발분 함량에 비례하였고, $CO_2$가스화 반응성도 휘발분 증가에 따라 증가하였으나 열분해 대비 분산된 모습을 보였다. 석탄 내 산소 기능기들은 상대적으로 반응성이 크며, 이에 따라 O/C 비율의 증가는 $CO_2$ 가스화 반응성의 증가로 나타났다. 하지만 H/C 비율 및 가스화 반응의 촉매 역할을 담당할 수 있는 회분의 함량은 $CO_2$ 반응성과 유의할만한 상관관계를 나타내지 않았다. 이러한 반응 특징은 수증기 가스화 반응과 유사하였으며 고정층 반응기에서 얻어진 $CO_2$ 가스화 결과와 일치하였다.

• 청정기술
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• 제19권3호
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• pp.226-232
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• 2013

바이오매스 또는 가연성 폐기물로부터 중발열량($2,500-5,000kcal/Nm^3$) 합성가스를 생산하기 위한 5 kg/hr 처리규모 일체형 이중유동층 가스화기를 제작하고 가스화 온도, 원료 투입량, 수증기/원료 무게비(S/F) 등의 운전조건이 가스화기의 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 가스화 온도와 원료 공급량이 증가할수록 발생되는 합성가스 중 $H_2$와 CO 농도, 합성가스 유량, 냉가스 효율은 증가하였다. 반면에 수증기/원료 무게비가 실험범위 내에서 증가할수록 발생되는 합성가스 중 $H_2$와 CO 농도, 합성가스 유량, 냉가스 효율은 감소하였다. 원료가 목분인 경우 $H_2$ 농도 41%, CO 농도 32%, 냉가스 효율 70.1%, 합성가스 저위발열량 $3,428kcal/Nm^3$이 가능하였다. 원료가 음식폐기물인 경우 $H_2$ 농도 37%, CO 농도 23.9%, 냉가스 효율 66.7%, 합성가스 저위 발열량 $3,670kcal/Nm^3$이 가능하였다.

• 청정기술
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• 제18권4호
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• pp.426-431
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• 2012

탄소가 다량 포함된 석탄을 직접탄소연료전지(direct carbon fuel cell, DCFC) 연료로 사용 시 무기물인 회분은 반응 후 남아 접촉계면을 물리적으로 덮어 연료전지 성능을 저하시킨다. 본 연구에서는 회분이 제거된 무회분탄(ash-free coal, AFC)을 제조하고 이를 증기 가스화 촉매와 함께 도입한 후 DCFC 연료로써의 특성을 알아보았다. 고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cell, SOFC) 기반의 DCFC에 무회분탄과 가스화 촉매인 탄산칼륨을 연료로 도입한 경우와 무회분탄만을 도입한 경우를 비교하였다. 열분해 반응 조건에서는 두 경우의 전력밀도 차이가 크지 않으나, 증기 가스화 조건에서는 촉매가 도입된 무회분탄이 상대적으로 높은 전력밀도 상승을 나타냈다. 이것은 증기 가스화 반응이 촉매에 의해 활성화되어 더 많은 양의 수소가 생산되었기 때문이다. 촉매 유무에 따른 수소 생성양의 차이를 가스크로마토그래피(gas chromatography, GC)로 정량 분석한 결과, 탄산칼륨첨가는 수소 생산 속도를 증가시킴을 확인하였다. 시간 경과에 따른 전력밀도의 감소는 촉매가 첨가된 연료에서 더 빠르게 나타났는데, 이는 촉매의 칼륨성분이 전해질과 반응하여 이성질 화합물을 형성하기 때문으로 생각된다. 얇은 두께의 전해질(30 ${\mu}m$) 도입에 의해 전력밀도가 향상되었다.

• 청정기술
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• 제22권1호
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• pp.53-61
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• 2016

바이오매스 가스화 시 발생하는 타르의 개질 연구가 다양한 Ni 촉매를 이용하여 수행되었다. 바이오매스 타르의 주요 성분인 톨루엔을 이용하여 실험실 규모의 수증기개질을 수행하였다. 고정층 형태의 개질기를 이용하였고 반응온도 범위는 400-800 ℃로 변화시켰다. Ni 촉매에 증진제로 Ru (0.6 wt%)와 Mn 또는 K (1 wt%)를 적용하였다. Ni/Ru-K/Al₂O₃ 촉매가 Ni/Ru-Mn/Al₂O₃ 촉매보다 전반적으로 높은 톨루엔 개질 전환 성능을 보였으며, X-선 회절분석과 열중량분석을 통해 촉매의 안정성을 확인하였다. 실험실 규모 연구 결과를 바탕으로 모노리스와 펠렛 형태의 촉매를 제작하고 1 톤/일 규모의 바이오매스 가스화 시스템에 적용하였다. 모노리스 촉매의 경우 Ni/Ru-K/Al₂O₃ 촉매가 고온에서 특히 우수한 성능을 보였으며, Ni/Ru-Mn/Al₂O₃ 촉매는 운전 시간 경과에 의한 활성저하가 관찰되었다. 펠렛 촉매의 경우 Ni/Ru-K/Al₂O₃ 는 587 ℃에서 66.7%의 타르 전환율을 보였으며, 사용된 촉매의 재생 후 타르 개질 성능을 비교하였다. 본 연구에서 사용된 촉매 중 Ni/Ru-K/Al₂O₃ 펠렛 촉매가 가장 우수한 촉매 활성과 안정성을 보였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.452-459
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• 2010

This study is aimed to investigate changes of combustion characteristics and heat efficiency when syngas from gasification process using low-rank fuel such as waste and/or biomass is applied partially to an industrial boiler. An experimental study on syngas co-combustion was performed in a 0.7 MW (1 ton steam/hr) water tube boiler using heavy oil as a main fuel. Three kinds of syngas were used as an alternative fuel: mixture gas of pure carbon monoxide and hydrogen, syngas of low calorific value generated from an air-blown gasification process, and syngas of high calorific value produced from an oxygen-blown gasification process. Effects of co-combustion ratio (0~20%) for each syngas on flue gas composition were investigated through syngas injection through the nozzles installed in the side wall of the boiler and measuring $O_2$, $CO_2$, CO and NOx concentrations in the flue gas. When syngas co-combustion was applied, injected syngas was observed to be burned completely and NOx concentration was decreased because nitrogen-containing-heavy oil was partially replaced by the syngas. However, heat efficiency of the boiler was observed to be decreased due to inert compounds in the syngas and the more significant decrease was found when syngas of lower calorific value was used. However, the decrease of the efficiency was under 10% of the heat replacement by syngas.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.239-244
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• 2002

하수슬러지는 산업의 발달 및 인구의 증가로 인하여 증가하는 폐수의 양에 비례하여 증가하고 있다. 폐수 처리량과 함께 슬러지의 발생량은 1997년 이후 매년 3% 이상의 증가를 보이고 있다. 특히 최근에는 수질환경 개선 사업의 확대로 인하여 하수처리장이나 폐수처리장의 처리 용량은 매련 증가하고 있으며, 농축산 산업의 발달로 농촌지역의 농수산 폐수처리장의 시설용량의 증가로 슬러지 발생량 증가는 가속되어 2005년에는 연간 1000만톤 이상이 발생할 것으로 예측되고 있다.(중략)