Wang, Long;Kang, Ku;Lee, Tae Ho;Choi, Sun Hwa;Hong, Seong Gu
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.57
no.5
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pp.81-88
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2015
바이오매스는 유망한 신재생 에너지이다. 바이오매스는 액체 및 기체 연료로 전 환 할 수 있고, 다양한 공정을 통해 열 및 전력을 생산시키는데 사용된다. 바이오매스 가스화 공정은 바이오매스를 일산화탄소, 이산화탄소, 수소 및 메탄으로 이루어진 합성 가스로 전환시키는 기술이다. 바이오매스를 이용한 합성 가스 생산 및 활용은 세계적으로 늘어나는 에너지 필요성을 충족시킬 수 있는 대체에너지이다. 현재, 바이오매스 가스화의 주요 원료는 목질계 우드 칩을 주로 사용하고 있지만, 일반적으로 우드칩의 경우 수분을 다량 함유하고 있기 때문에 가스화 공정을 위해서는 별도의 건조처리를 필요로 한다. 우드칩의 건조에는 많은 에너지가 소요되고, 다량의 우드칩 건조에는 시간과 기상 및 공간적인 환경에 영향을 받는다. 본 연구에서는 미건조 우드칩의 가스화 공정을 위하여 미건조 우드칩에 숯을 각각 10, 30, 50 % 비율로 혼합하여 실험을 수행하였고, 실험결과 생산된 합성가스의 CO 농도 는 숯의 비율에 따라 14.9 ~ 25.6 % 증가되는 경향을 나타내었지만, 반대로 $CO_2$ 및 $CH_4$ 농도는 감소하였다. 이에 따라 합성가스 생산을 위한 미건조 우드칩과 숯의 최적혼합비율은 약 30 %로 판단되며, 발열량은 $1285.7kcal/Nm^3$, Gas yield는 $2.3Nm^3/kg$ 로 나타났다. 이에 적절한 숯의 혼합사용은 미건조 우드칩의 직접적인 가스화에 도움이 될 것으로 사료되며, 바이오매스 건조 공정에 필요한 에너지를 절약할 수 있을 것으로 판단된다.
Shim, Tae Young;Kang, Ki Joong;Lu, Xingcai;Choi, Gyung Min;Kim, Duck Jool
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.39
no.12
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pp.945-952
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2015
The autoignition characteristics of biosyngas were investigated both numerically and experimentally. The effects of the temperature, gas composition, and pressure on the autoignition characteristics were evaluated. A shock tube was employed to measure the ignition delay times of the biosyngas. The numerical study on the ignition delay time was performed using the CHEMKIN-PRO software to validate the experimental results and predict the chemical species in the combustion process. The results revealed that the ignition delay time increased with an increase in the hydrogen fraction in the mixture. Under most temperature conditions, the ignition delay time decreased with a pressure increase. However, the ignition delay time increased with an increase in pressure under relatively low temperature conditions.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.40
no.1
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pp.31-37
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2016
Co-firing of biomass with coal is a promising combustion technology in a coal-fired power plant. However, it still requires verifications to apply co-firing in an actual boiler. In this study, data from the Thermogravimetric analyzer(TGA) and Drop tube furnace(DTF) were used to obtain the combustion characteristics of biomass when co-firing with coal. The combustion characteristics were verified using experimental results including reactivity from the TGA and Unburned carbon(UBC) data from the DTF. The experiment also analyzed with the variation of the biomass blending ratio and biomass particle size. It was determined that increasing the biomass blending ratio resulted in incomplete chemical reactions due to insufficient oxygen levels because of the rapid initial combustion characteristics of the biomass. Thus, the optimum blending condition of the biomass based on the results of this study was found to be 5 while oxygen enrichment reduced the increase of UBC that occurred during combustion of blended biomass and coal.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.26
no.3
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pp.55-61
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2018
This study evaluated if the selected samples meets the Solid Refuse Fuel quality criteria in Korea. Biomass and plastic wastes generated in D City were mixed in diverse ratio. When the biomass content was about 40%, the moisture content was close to the SRF criteria and was measured to be 9.8%. The ash contents were analyzed up to 4.19%, and the lower calorific values based on Steuer, Dulong Equation and Bomb Calorimeter were at least 4,851, 4,181 and 3,847 kcal/kg, respectively. As a result of the elemental analysis, sulfur and chloride content were measured up to 0.05%. Those values satisfied the SRF criteria. Also, heavy metals(Hg, Cd, Pb, As) were analyzed to be below the SRF criteria. This makes it possible to use efficiently the wood byproducts abandoned in the woods, and the physical properties of wood being weak to moisture can be supplemented with plastics. Consequently, if plastic and biomass were well mixed and made into SRF, it would overcome the problem of shortening the life span of incineration facilities due to the high temperature of plastic wastes in the incinerator.
Bio-based plastics containing the biomass content higher than 25 wt% have been considered as environment-friendly materials due to their effects on the reduction in the $CO_2$ emission and petroleum consumption as well as biodegradability after use. In this study, poly vinyl chloride, plant-derived plasticizers, by adding a biodegradable catalyst was observed a change in the biodegradability and physical properties. To produce the oxidative decomposition transparent bio film, which is broken down in the initial percent elongation and physical properties such as tensile strength, it was to test the safety of the product as a food packaging material. Poly vinyl chloride, primary plasticizer, secondary plasticizer, anti fogging agent, the combined stabilizer were mixed in a high speed mixer, then extruded using an extrusion molding machine, after cooling, winding, to produce a oxidative decomposition transparent bio film and the control film, with a thickness of $12{\mu}m$ through winder role. Mechanical properties tensile strength, elongation, and the maximum load elongation and biodegradation test. Transparent bio film produced by biodegradation catalyst is compared with the control film. Tensile strength and elongation of films were found to be no significant difference. Further, as a result of the biodegradation test for 45 days based on the ASTM D6954-04 method, biodegrability of film is 61.4%.
Choi, Sang Kyu;Choi, Yeon Seok;Kim, Seock Joon;Han, So Young
Applied Chemistry for Engineering
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v.27
no.6
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pp.646-652
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2016
Biomass is regarded as one of the promising energy sources to deal with the depletion of fossil fuels and the global warming issue. Biocrude-oil can be produced through the fast pyrolysis of biomass feedstocks such as wood, crops, agricultural and forestry residues. It has significantly higher viscosity than that of conventional petroleum fuel and contains solid residues, which can lower the spray and atomization characteristics when applied to the burner. In addition, biocrude-oil consists of hundreds of chemical species derived from cellulose, hemicellulose and lignin, and evaporation characteristics of the biocrude-oil droplet are distinct from the conventional fuels. In the present study, a numerical study was performed to investigate the evaporation characteristics of biocrude-oil droplet using a simplified composition of the model biocrude-oil which consists of acetic acid, levoglucosan, phenol, and water. The evaporation characteristics of droplets were compared at various surrounding air temperatures, initial droplet diameters, and ethanol mixing ratios. The evaporation time becomes shorter with increasing air temperature, and it is much sensitive to the air temperature particularly in low temperature ranges. It was also found that the biocrude-oil droplet evaporates faster in cases of the smaller initial droplet diameter and larger ethanol mixing ratio.
Park, Seung-Hyun;Park, Cheol-Woong;Lee, Sun-Youp;Kim, Chang-Gi
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.35
no.7
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pp.693-699
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2011
Internal combustion engines running on syngas, which can be obtained from biomass or organic wastes, are expected to be one of the suitable alternatives for power generation, because they are environment-friendly and do not contribute to the depletion of fossil fuels. However, syngas has variable compositions and a lower heating value than pure natural gas, owing to which the combustion conditions need to be adjusted in order to achieve stable combustion. In this study, a gas that has the same characteristics as syngas, such as low heating value (LHV), was produced by mixing $N_2$ with compressed natural gas (CNG). In addition, this study investigates the combustion characteristics of syngas when it is mixed with hydrogen in a ratio ranging from 10% to 30% with a constant LHV of total gas.
Plant biomass has been proposed as an alternative source of petroleum-based chemical compounds. Especially, aromatic chemical compounds can be obtained from lignin by depolymerization processes because the lignin consist of complex aromatic materials. In this study, kraft lignin, the largest emitted substance among several kinds of lignin in Korea, was used as a starting material and was characterized by solid-state $^{13}C$-Muclear Magnetic Resonance($^{13}C$-NMR), Fourier Transform Infrared Spectroscopy(FT-IR), Elemental Analysis(EA). The depolymerization of kraft lignin was studied at water-phenol mixture solvent in near critical region and the experiments were conducted using a batch type reactor. The effects of water-to-phenol ratio and reaction temperature($300-400^{\circ}C$) were investigated to determine the optimum operating conditions. Additionally, the effects of formic acid as a hydrogen-donor solvent instead of $H_2$ gas were examined. The chemical species and quantities in the liquid products were analyzed using gas chromatography-mass spectroscopy(GC-MS), and solid residues(char) were analyzed using FT-IR. GC-MS analysis confirmed that the aromatic chemicals such as anisole, o-cresol(2-methylphenol), p-cresol(4-methylphenol), 2-ethylphenol, 4-ethylphenol, dibenzofuran, 3-methyl cabazole and xanthene were produced when phenol was added in the water as a co-solvent.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.25
no.1
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pp.87-92
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2017
Objective of this experiment was to evaluate the effect on pepper growth to application of biochar pellet in case of development of soil carbon sequestration technology. The treatments consisted of control as a general agricultural practice method, pellet (100% pig compost), biochar pellets with mixture ratio of pig compost (9:1, 8:2, 6:4, 4:6, 2:8) for comparison of total carbon contents, $NH_4-N$ concentrations, and total biomass in the pots applied with biochar pellets after pepper harvesting. The application rates of biochar pellet was 8.8 g/pot regardless of their mixed rates based on recommended amount of application (440 kg/10a) for pepper cultivation. For the experimental results, Total carbon contents in the treatments were low from 1.8 to 2.6 fold as compared to the control. $NH_4-N$ concentrations were not significantly different among the treatment plots as compared to the control, but $NO_3-N$ was not detected in the all treatment plots. However, total biomass was not only significantly different between the control and 2:8 (biochar : pig compost) biochar pellet application plot even if the other treatments were low. Therefore, this biochar pellet application might be further modified for soil carbon sequestration in agricultural farming practices.
In this study we made fuel pellet from miscanthus biomass and investigated changes of physiological characteristics and electricity consumption of pelletizing process in comparison with fuel pellet made of pine sawdust. We also examined combustion characteristics including ash content and clinker forming ratio with fuel pellet made of mixing with micanthus biomass and lime powder. Bulk density of ground-miscanthus and pine sawdust were $158g\;L^{-1}$ and $187g\;L^{-1}$, respectively. Bulk density of ground miscanthus was lower than that of pine sawdust, but increased to $653g\;L^{-1}$ after pelletizing, which was similar to $656g\;L^{-1}$ of pine sawdust pellet. Moisture content in raw miscanthus and ground miscanthus were 17.0% and 11.8%, respectively. Moisture content in ground miscanthus was similar to that of pine saw dust and decreased to 6.73% after pelletizing, which was 7.7% lower than that of pine sawdust pellet. Although $27kWh\;ton^{-1}$ were required for compaction press that was an additional process in miscanthus pelleitizing, total required electricity was $193kWh\;ton^{-1}$ which was similar to $195kWh\;ton^{-1}$ of pine sawdust pellet pelleitizing. Pellet durability and pelletizing ratio of miscanthus were 98.0% and 99.7%, respectively, which were similar to 98.1% and 99.4% of pine sawdust pellet. When lime mixing ratio increased, ash melting degree and clinker forming ratio of miscanthus pellet increased. While higher heating value and clinker forming ratio of miscanthus pellet decreased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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