• 기계저널
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• 제35권7호
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• pp.620-637
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• 1995

이 글에서는 유동층소각로와 관련된 기술적 사항을 정리하고자 한다. 일부 교과서적인 내용이 서술되어 있으나, 자세한 이론적 고찰보다는 현상적인 이해에 중점을 두고, 실제 유동층 소각로와 관련된 분야에서 연구를 수행하는 연구자들과의 토론 및 설계시 고려하여야 할 사항들을 간략히 포함한다. 일반적으로 유동층은 효울적인 화학반응로로서 주로 이용되고 있으나, 이 글에서는 환경 및 에너지분야와 일정한 관계가 있는 폐기물 소각로 및 석탄연소로로서의 유동층의 응용에 초점을 맞추고 있다. 우선 환경 및 에너지산업의 현황을 이해함으로써 유동층의 핵심적 역할 담당 가능성을 밝힌다. 그리고 소각로의 종류 및 유동층의 역사와 응용에 대하여 각략히 설명 한다. 여타의 소각로와는 다른 특성인 기포유동특성 및 유동화에 대하여 논함으로써 유동층에 대한 기본현상을 파악한다. 유동층 소각로의 중요한 기능인 공해물질의 노내처리에 대하여 논 의하고, 기포유동층보다 효율적인 순환유동층 및 가압유동층의 특성과 역할을 소개한다. 그리고 유동층 소각로의 예로 일본의 폐기물소각로 및 하수슬러지 소각로개발 현황을 소개한다. 최종 적으로는 유동장 소각로의 실제 설계과장에 대하여 간략히 해설한다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1998년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.31-36
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• 1998

가압유동층 복합발전(Pressurized Fluidized Bed Combustion Combined Cycle 또는 PFBC-CC)은 고효율 및 공해물질 배출이 적은 석탄이용 차세대 발전기술이다. 석탄을 연소하면서 발생되는 열은 스팀으로 회수하여 스팀터빈을 구동하고, 고온, 고압의 연소가스로 가스터빈을 구동하여 복합 발전함으로서 효율을 42- 45%까지 얻을 수 있으며, 유동층연소의 장점인 연소중 탈황과 낮은 질소산화물 배출특성으로 환경친화적이며 경제성이 우수한 청정석탄 이용기술이다. (중략)

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.179-183
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• 2002

가압유동층은 복합발전이 가능하며, 총괄열효율이 높을 뿐만 아니라 가압에 의한 장치의 소형화 및 탈황효율의 증대 그리고 배가스 중의 NOx 농도를 줄일 수 있기 때문에 공해 배출 물질의 감소 등 상압유동층 연소에 비하여 많은 장점들을 가지고 있어 선진 국가들에서도 이미 상당한 진전을 보이고 있으며, 중국이나 일본에서도 차세대 연소기술로 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.(중략)

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.187-191
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• 2002

현재 석탄의 액화 및 가스화에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며 경제성과 환경문제에 우수한 성능을 보이는 석탄가스화 복합발전 시스템(PFBC, Pressurized Fluidized-Bed Combustion)이 부각되고 있다. 가압유동층 복합발전 시스템은 약 6~10기압 및 석탄 연소열에 의한 750~90$0^{\circ}C$의 고온고압의 연소기체를 가스터빈에 사용하여 증기터빈과 함께 복합발전을 한다.(중략)

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.173-177
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• 2002

두 개의 유동층 사이를 순환하는 금속매체(Metal or Metal oxide)를 이용하여 공기에 의한 금속매체의 산화와 기체연료(H$_2$, CO, CH$_4$등)에 의한 금속산화물의 환원반응이 별개의 반응기에서 일어나게 하는 새로운 개념의 연소기술인 매체순환식 가스연소기술은 공기와 기체연료를 직접 접촉시켜 반응하는 기존의 가스연소기에 비해 많은 장점을 가지고 있다.(중략)

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2000년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.83-88
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• 2000

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.111.1-111.1
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• 2010

석탄가스화복합발전(IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle)의 고온 고압 합성가스로부터 $CO_2$를 저비용으로 포집하기 위한 연소전 포집 기술 중 유동층 촉진수성가스전환(SEWGS) 공정이 제안되어 연구개발 중에 있다. 연소전 $CO_2$ 포집을 위한 SEWGS 공정은 동일한 2탑 순환 유동층 반응기에서 고온 고압의 합성가스($H_2$, CO)를 유동층 WGS 촉매를 사용하여 CO를 $CO_2$로 전환하는 동시에 전환반응으로 생성된 $CO_2$를 흡수제를 이용하여 포집하는 기술이다. 본 연구는 $CO_2$ 회수와 WGS 반응이 동시에 이루어지는 공정에 적용 가능한 건식 재생 흡수제 및 유동층 WGS 촉매 개발을 목표로 $CO_2$ 흡수제(P Series) 및 WGS 촉매(PC Series) 조성을 제안하고 분무건조기를 이용하여 6~8kg/batch로 성형 제조하였다. 제조된 $CO_2$ 흡수제 및 촉매의 특성 평가 결과 내마모도(Attrition resistance)를 포함한 물리적 특성이 유동층 공정의 요구조건을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 모사 석탄 합성가스를 이용하여 20bar, $200^{\circ}C$ 흡수/$400^{\circ}C$ 재생 조건에서 열중량 분석기(TGA) 및 가압 유동층(Fluidized-bed) 반응기를 통한 흡수제의 $CO_2$ 흡수능 평가를 수행하였다. 그 결과 내마모도(AI) 3% 이하로 기계적 강도가 우수하며, $CO_2$ 흡수능 17.6 wt%(TGA) 및 11wt%(가압 유동층)를 나타냈다. 유동층 WGS 특성 평가 결과 내마모도가 7~35%로 우수하였고, CO 전환율은 $200^{\circ}C$에서 80% 이상으로, 유동층 SEWGS 공정에 적용 가능한 특성을 확인하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2001년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.273-278
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• 2001

• 에너지공학
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• 제12권1호
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• pp.1-10
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• 2003

가압유동층 연소 유닛은 1~1.5 MPa, 연소 온도 850~87$0^{\circ}C$ 조건으로 운전된다. 가압 석탄 연소 시스템은 전열관을 통한 열전달로 증기를 생산하며 가스터빈으로 공급될 고온 가스를 생산한다. 가스 중의 고체 잔류물에 의한 가스터빈의 성능 저하 때문에 가스 정제가 매우 중요하며 석탄과 흡수제 및 연소 공기를 가압하여야 하고 배가스와 회 제거 시스템에서는 감압을 해야 하기 때문에 운전이 다소 복잡하다. 증기터빈 대 가스터빈에서 생산되는 전력의 비율은 약 80:20이고 모든 부하 범위에서 연소기와 가스터빈이 서로 적절히 조화를 이루어야 하기 때문에 PFBC와 복합 사이클 발전 루트는 독특한 제어 방식을 갖는다. 유동층에 적용할 수 있는 가스의 최대 온도는 회 융점에 의해 제한을 받기 때문에 가스터빈은 일반 가스터빈에 비해 좀 특별하다고 할 수 있다. 회의 용융이 일어나지 않도록 하기 위한 최대 허용 가스 온도는 약 90$0^{\circ}C$이다. 가스터빈의 높은 압력비 때문에 압축시 인터쿨링을 사용하며 이는 상대적으로 낮은 터빈 입구의 온도를 상쇄하기 위한 것이다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2000년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.97-100
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• 2000

유동층 열교환기 (Fluidized Bed Heat Exchanger; FBHE) 는 온도 균일성이라는 유동층의 특징을 이용하여 적당한 전열면적을 갖는 열교환관을 층 내 설치하여 일정한 양의 열을 전열시키는 것으로, 최근 순환유동층 연소로의 scale-up 을 통한 열용량 증대와 함께 고온의 재순환물질로부터 열을 회수, 연소로의 온도제어 및 열회수율의 극대화를 얻고자 재순환부에 연결하여 사용하고 있다. 또한, 가압순환유동층의 개발과 더불어 유효열전달 면적의 증대를 통한 상대적인 연소로 소형화를 위해 채택되고 있다. 특히, 유동층 열교환기는 전체 공정에서 20-60% 의 열을 회수할 수 있어, 열전달에 있어 매우 중요한 역할을 차지한다.(중략)