• 플랜트 저널
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• 제8권1호
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• pp.73-80
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• 2012

The structure and combustion characteristics, and the economic feasibility of the circulating fluidized bed combustion(CFBC) boiler using low grade coal were introduced. The economic feasibility is evaluated by comparing a 500 MW CFBC boiler power plant using low grade coal and a pulverized combustion boiler power plant with high grade coal. As the result of the evaluation, the pulverized coal combustion boiler power plant has an internal rate of return of 12.95%, 1,395.9 billion Korean won of net present value, and 6.26 years of payback period. On the other hand, CFBC boiler power plant has an internal rate of return of 13.54%, 1,704.3 billion Korean won of net present value, and 6.02 years payback period. Therefore, the CFBC boiler power plant has better feasibility in all aspects, as 0.59% higher of internal rate of return, 308.4 billion Korean won of higher net present value and 0.24 year of shorter payback period.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제29권3호
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• pp.9-18
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• 2020

대규모 화력 발전소 제어용 시뮬레이터 개발은 급수/증기 계통, 공기/연소가스 계통, 미분탄 계통 및 터빈/발전기 계통으로 구성되며, 기계적인 터빈/발전기를 제외하고 모든 계통에 대하여 모델링이 가능하다. 현재까지 화력발전의 일부 계통에 대한 신경망 시뮬레이터 개발에 대한 시도는 있었으나 전체 계통에 대한 시뮬레이터 개발은 완성된 적이 없다. 특히 모든 발전사의 핵심 기술 개발중 하나인 오토튜닝은 정확도가 높은 모든 계통에 대한 모델링이 완성되어야 이룰 수 있는 기술이다. 이에 본 논문은 신경망 알고리즘을 이용하여 시스템을 설계할 경우 가장 핵심인 입출력 관계에 대한 변수를 모든 계통에 대하여 정의하였다. 시뮬레이션을 수행한 결과 실제 보일러 계통의 95~99% 이상 정확도를 보임에 따라 본 시뮬레이터에 현장 PID 제어기를 결합할 경우 고장진단이나 오토튜닝에 활용 가능할 것이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.333-348
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• 2020

본 총설에서는 석탄 바텀애시의 콘크리트 활용에 대한 최신의 전반적 내용을 다룬다. 최근 사용되는 두 종류의 화력발전시스템, 즉 미분탄연소와 순환유동층연소 보일러 각각으로부터 배출되는 바텀애시의 생산 과정과 물리적, 화학적 특성에 대해 분석하고, 활용 방법 및 활용을 위한 전처리 혹은 활용 대상 콘크리트의 종류에 대해 정리 하였다. 또한 바텀애시가 콘크리트의 여러 특성, 즉 유동성, 강도, 내구성에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 그리고 바텀애시를 혼입한 콘크리트의 환경성 및 경제성에 대해 분석하였으며, 이를 통해 바텀애시의 콘크리트 내 활용의 미래를 고찰해 보았다. 바텀애시가 콘크리트 및 모르타르의 성능에 미치는 영향은 그 자체의 성능 외에도 전처리 및 가공 여부에 의해 크게 영향을 받는다. 따라서, 이 분야의 활용을 늘리기 위해서는 기술적 측면에서 분쇄 등의 약간의 물리적 가공이 필요하며, 이와 관련된 시방 및 기준의 정비가 요구된다는 것을 확인하였다. 특히 정책적 측면에서의 경제적 지원이 가능하다면 바텀애시 활용을 크게 확대할 수 있을 것으로 예상된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집D
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• pp.967-972
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• 2001

The emission of $NO_{x}$ during coal combustion is a major reason of environment impact. $NO_{x}$ is an acid rain precursor and participates in the generation of smog through ozone production. $NO_{x}$ can be divided into thermal $NO_{x}$, fuel $NO_{x}$ and prompt $NO_{x}$. Thermal $NO_{x}$ is formed in a highly temperature condition dependent. Fuel $NO_{x}$ is dependent on the local combustion characteristics and initial concentration of nitrogen bound compound, while prompt $NO_{x}$ is formed in a significant quantity in some combustion environments, such as low temperature and short residence times. This paper presents numerical simulation of the flow and combustion characteristics in the furnace of a tangential firing boiler of 500MW with burners installed at the every comer of the furnace. The purpose of this paper is to investigate the reduction of $NO_{x}$ emission in a 500MW pulverized coal tangential firing boiler with different OFA's and burner angles. Calculations with different air flow rates of over fired air(OFA) and burner angles are performed.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.59-62
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• 2014

Predicting coal combustion by computational fluid dynamics (CFD) requires a combination of complicated flow and reaction models for turbulence, radiation, particle flows, heterogeneous combustion, and gaseous reactions. There are various levels of models available for each of the phenomena, but the use of advanced models are significantly restricted in a large-scale boiler due to the computational costs and the balance of accuracy between adopted models. In this study, the influence of coal devolatilization model and turbulent mixing rate was assessed in CFD for a commercial boiler at 500 MWe capacity. For coal devolatilization, two models were compared: i) a simple model assuming single volatile compound based on proximate analysis and ii) advanced model of FLASHCHAIN with multiple volatile species. It was found out that the influence of the model was observed near the flames but the overall gas temperature and heat transfer rate to the boiler were very similar. The devolatilization rate was found not significant since the difference in near-flame temperature became noticeable when it was multiplied by 10 or 0.1. In contrast, the influence of turbulent mixing rate (constant A in the Magnussen model) was found very large. Considering the heat transfer rate and flame temperature, a value of 1.0 was recommended for the rate constant.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.535-537
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• 2004

The flame image processing and it's analysis system has been developed for optimal coal firing of thermal power plant, especially for reducing NOx and safe operations. We aimed at gaining the relationship between burner flame image, emissions of NOx and LOI(Loss on ignition) in furnace by utilizing the flame image processing methods. And the relationship determines quantitatively the conditions of combustion on the individual burners. The test was conducted on Samchonpo thermal power plant #4 unit(560MW) of KOSEP which has 24 burners. The system simplified the burner adjustment works in accordance with the real time trending of flame behavior like NOx profiles and unburned carbon profiles for individual burners. But, This kind of conventional method increases the cost as the number of burner are increased. Also there is a difficulty to measure exhausted gas of each burner because of measurement errors. This paper intends to propose the useful "Flame Monitoring System" that can find Low NOX and LOI at the upper furnace and to compare with the conventional System.

• 한국연소학회지
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• 제20권3호
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• pp.35-42
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• 2015

Investigating coal combustion in a large-scale boiler using computational fluid dynamics (CFD) requires a combination of flow and reaction models. These models include a number of rate constants which are often difficult to determine or validate for particular coals or furnaces. Nonetheless, CFD plays an important role in developing new combustion technologies and improving the operation. In this study, the model selection and rate constants for coal devolatilization, char conversion, and turbulent reaction were evaluated for a commercial wall-firing boiler. The influence of devolatilization and char reaction models was found not significant on the overall temperature distribution and heat transfer rate. However, the difference in the flame shapes near the burners were noticeable. Compared to the coal conversion models, the rate constant used for the eddy dissipation rate of gaseous reactions had a larger influence on the temperature and heat transfer rate. Based on the operation data, a value for the rate constant was recommended.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권8호
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• pp.735-741
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• 2002

미분탄 화력발전소에서 보일러의 부하를 변화시켰을 때 전기집진기에서 단별 채취한 fly ash에 대해서 디지털 이미지 분석을 이용하여 원형지수를 검토하였다. 원형지수 측정은 다음과 같은 다섯 단계, 즉 ① 이미지 획득, ② 이미지 전처리, ③ 검출, ④ 이미지 후처리, ⑤ 측정의 단계를 거쳐 이루어 졌다. Fly ash의 평균 원형지수는 0.78∼0.83의 범위를 나타냈으며, 같은 위치에 있는 호파에서 채취한 fly ash는 보일러의 부하에 관계없이 유사한 원형지수 값을 나타냈다. 그리고 첫 번째 호파에서 세 번째 호파로 갈수록, 즉 fly ash의 평균 입경이 작아질수록 원형지수는 증가하는 경향을 나타냈다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권6호
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• pp.587-597
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• 2010

공기다단연소는 석탄화력발전에서 NOx을 저감하기 위한 기술 중에 하나로 잘 알려져 있다. 본 연구에서는 미분탄 보일러에 공기다단연소를 적용하여 현 수준을 유지하면서도 NOx 저감을 이룰 수 있는 최적의 운전조건을 제안하고자 한다. 공기다단연소를 적용하기 위해 미분단 보일러에 설치된 CCOFA와 SOFA를 통해 공급공기비율을 16.7/83.3%, 25/75%, 50/50%, 75/35% 그리고 83.3/16.7%로 서로 다르게 공급하여 연소 및 배출물질 특성을 연구하였으며, 또한 공기다단연소기술의 적용에 의한 냉각 영향와 재연소반응 영향를 확인하기 위해 동일한 조건에서 공기와 질소를 각각 공급하여 NOx 저감영향을 확인하였다. 본 연구결과를 통해서 CCOFA와 SOFA에 동일한 양을 공급한 공기다단연소조건에서 NOx의 최대저감효과를 확인하였고, 최적의 운전조건을 도출하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권2호
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• pp.268-274
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• 2010

유해대기오염물질인 중금속의 배출은 그 위해성으로 인해 엄격한 법적 규제를 하는 등 지대한 관심이 기우려지고 있다. 무연탄을 사용하는 상용 화력발전시설로부터 배출되는 중금속의 농도 및 배출특성에 대한 연구를 실시하였다. 대상 발전시설은 순환 유동층 연소로, 싸이클론, 보일러, 전기집진기 설비로 구성되었고 가스상 수은을 포함한 주요 중금속의 농도를 측정하기 위해 분진과 가스상 시료를 전기집진기(ESP) 전단과 연돌에서 측정하였다. 총 먼지량(TPM), PM-10, PM-2.5와 같은 입자상 물질의 배출량은 ESP 전단에서 각각 23,274, 9,555, $7,790mg/Sm^3$로 매우 높았으며, 이는 예측했던 바와 같이 미분탄 화력발전소보다 높은 수치였다. 그러나 ESP에 의한 먼지의 제거효율이 높기 때문에 연돌에서의 총 먼지량은 $0.16mg/Sm^3$ 정도였다. 마찬가지로 중금속 배출량 또한 ESP에서 높은 제거효율을 보였다. 입도분포와 입경 범위 별 중금속 농축 정도에 대한 데이터를 살펴볼 때 일부 금속의 농도는 작은 입경 범위에서 더 농축된 것을 보여 입자의 크기와 상관관계를 지어 볼 수 있었다. 수은의 경우 다른 금속들과 다르게 높은 휘발성 때문에 대부분이 가스 상태로 배출되며 그로 인하여 수은의 제거효율은 68% 정도로 다른 중금속들에 대한 제거효율보다 낮았다. ESP를 지나면서 수은 화학종이 원소수은에서 산화수은으로 변하는 것이 확인되었으며, 그로 인하여 습식세정탑이 설비된 다른 석탄 화력발전소에서는 원소 수은이 지배적인 데 반해 본 시설의 경우 연돌에서 총 수은의 절반 정도만 원소수은이었다.