• Journal of Energy Engineering
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• v.18 no.1
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• pp.9-16
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• 2009

The experimental work has been carried out for the study of pyrolysis and char-air reaction of five coals used in Y power station in Korea. For five coals, the characteristics of pyrolyis and char reaction have been investigated with TGA, and their kinetic parameters were obtained and compared each other. The order of pyrolysis rate for five coals were as follows : Peabody, Flame, MIP, Indominco, Elk valley. The behavior of char - air reaction for five coal chars have been successfully described by the grain model. The rate of char-air reaction gave the maximum value for Flame coal char, on the while Elk valley coal char had the minimum value. For the reaction temperature over 1,000K, Flame coal char - air reaction was very fast compared with other coal chars.

• Journal of Energy Engineering
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• v.14 no.1
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• pp.1-10
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• 2005

The combustion reactivity of char depending on the pyrolysis pressure was investigated with Pressurized Thermogravimetric Analyser. The amounts of volatiles released at pyrolysis pressure of 1, 8 and 15 atm were, first, measured with Alaska, Adaro and Denisovsky coals. Reactivities of chars produced at var-ious pyrolysis pressure were evaluated at atmospheric pressure and 500℃, and analysed in terms of char crystal structure, surface area, pore characteristics and chemical composition of char. Finally, the combustion reactivities of three chars were examined at pressure of 1 atm, 8 atm and 15 atm. From this study, it was recognized that the amount of volatiles released decreases with increase in pyrolysis pressure, and reaction rate of char produced at higher pyrolysis pressure was lower than that at lower pyrolysis pressure. It might be resulted from the difference in char surface area and pore characteristics rather than char crystal structure and chemical characteristics. At 15 atm, kinetic parameters of Alaska char were obtained with the grain model, and these were 56.8 KJ/mole for activation energy and 222.34 (1/min) for frequency factor.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.51 no.4
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• pp.493-499
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• 2013

For the purpose of utilizing fly ash from gasification of low rank coal, we performed the series of experiments such as pyrolysis and char-$CO_2$ gasification on fly ash by using the thermogravimetric analyzer (TGA) at non-isothermal heating conditions (10, 20 and $30^{\circ}C/min$). Pyrolysis rate has been analyzed by Kissinger method as a first order, the reliability of the model was lower because of the low content of volatile matter contained in the fly ash. The experimental results for the fly ash char-$CO_2$ gasification were analyzed by the shrinking core model, homogeneous model and random pore model and then were compared with them for the coal char-$CO_2$ gasification. The fly ash char (LG coal) with low-carbon has been successfully simulated by the homogeneous model as an activation energy of 200.8 kJ/mol. In particular, the fly ash char of KPU coal with high-carbon has been successfully described by the random pore model with the activation energy of 198.3 kJ/mol and was similar to the behavior for the $CO_2$ gasification of the coal char. As a result, the activation energy for the $CO_2$ gasification of two fly ash chars don't show a large difference, but we can confirm that the models for their $CO_2$ gasification depend on the amount of fixed carbon.

• Journal of Energy Engineering
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• v.11 no.3
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• pp.269-275
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• 2002

Experimental studies are carried out to find the behavior of sulfur compounds which are evolved during high temperature pyrolysis of coals at the smelting reduction process for iron ore. Three kinds of bituminous coals, such as Hunter & Mt. Thorley (Australia), and Ensham (South Africa) are used. And forms of sulfur compound and their amounts are analyzed at the temperature ranges of 800~110$0^{\circ}C$. Then H$_2$S is the major gas, but CS$_2$ and COS are minor gases. Sulfur compounds in three coals are distributed into the volatiles (gas & tar) and coal char as the ratio of approximately 50%：50%, respectively.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.76.2-76.2
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• 2011

석탄의 탄종별 열분해 생성물은 석탄가스화기의 뮬레이션 기법의 첫 번째 단계이며 이러한 탄종별 생성물 예측은 가스화기의 성능, 즉 가스화기 출구 가스조성, 탄소전환율, 냉가스 전환율등을 예측하는데 있어 가장 기본적이고 중요한 절차이다. 본 논문에서는 석탄가스화기내 열분해 과정을 모사할 수 있도록 석탄 성상과 가스화기 운전압력에 따라 탄종별 고온고압 열분해시의 생성물을 정량적으로 계산하는 방법을 제시하였다. Merrick(1983)의 방법을 기반으로 석탄의 성상(공업/원소분석치), 가스화기 운전압력과 몇가지 상관관계식으로부터 고온고압하 열분해 생성물을 계산하는 방법이며 이를 프로그램화하여 가스화기 시뮬레이터용 모듈로 구성할 수 있도록 하였다. 또한, 국내 수입 5개 탄종에 대하여 열분해 생성물의 조성을 구하였으며 이를 상용 열분해모델의 결과와 서로 비교하였다. 열분해 생성물 조성의 분포는 다른 상용 프로그램 결과와 부합하였으며 생성물의 발열량도 원탄의 발열량과 적합한 결과를 보여주었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.9
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• pp.781-787
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• 2014

A pressurized wire mesh heating reactor (PWMR) can provide high pressure and temperature experimental conditions up to 50 atm and 1750 K, respectively. This equipment was developed to evaluate the intrinsic reaction kinetics of $CO_2$ gasification. A PWMR utilizes a platinum (Pt) wire mesh resistance to generate heat with a direct current (DC) electricity supply. This DC power supply can then be controlled by computer software to reach the exact expected terminal temperature and heating period. In this study, BERAU (sub-bituminous Indonesian coal) was pulverized then converted into char with a particle size of $90-150{\mu}m$. This was used in experiments with various pressures (1-40 atm) and temperatures (1373-1673 K) under atmospheric conditions. The internal and external effectiveness factor was analyzed to determine the effects of high pressure. The intrinsic reaction kinetics of BERAU char was obtained using $n^{th}$ order reaction rate equations. The value was determined to be 203.8kJ/mol.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1994.05a
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• pp.9-14
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• 1994

알카리금속염 (K$_2$CO$_3$, $K_2$SO$_4$). 알카리 토금속염 (Ba(NO$_3$)$_2$), 철족금속염(Ni(NO$_3$)$_2$, FeSO$_4$) 으로 이루어진 여러가지 혼합물들이 반응온도 700~85$0^{\circ}C$ 하의 촤-수증기 가스화반응에서 나타내는 촉매활성을 열천칭 반응기를 사용하여 측정하였다. 비촉매 가스화반응에서 초기반응성은 수증기 분압에 비례하였다. 촉매 가스화반응에서 단일염 촉매의 경우 $K_2$CO$_3$ 가 가장 큰 활성을 나타내었으며, 다른 염들은 낮은 활성을 보였다. 혼합염의 경우 $K_2$SO$_4$에 철족염을 부가함에 따라 반응속도가 향상되었으며, $K_2$SO$_4$+Ni(NO$_3$)$_2$가 가장 큰 촉매활성을 나타내었다. $K_2$SO$_4$와 Ni(NO$_3$)$_2$ 의 촉매 활성은 담지량에 따라 증가하며, 석탄의 등급에 따라 감소하였다. $K_2$SO$_4$와 Ni(NO$_3$)$_2$의 혼합비는 같은 몰비로 혼합하였을때 가장 큰 활성을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.345-348
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• 2008

본 연구에서는 가스화 반응, 수성가스 전환 반응, 메탄화 반응 등으로 구성된 SNG제조 공정에 대한 해석을 통해, 석탄 촤의 가스화 반응에 의해 생성된 합성가스를 이용한SNG제조 공정 특성을 파악하고자 하였고, SNG제조 공정 중 가스화 공정에 대한 실험을 통해 가스화 공정의 조건에 따른 합성가스 발생 특성 및 메탄화 반응의 특성을 살펴보았다. 석탄 촤를 대상으로 하여 가스화 공정의 $O_2$/feed ratio와 steam/feed ratio 조건 변화에 따른 합성가스 발생 특성을 살펴본 결과 steam을 투입하지 않은 경우 발생되는 합성가스 중 CO의 농도는 55$\sim$65%, $H_2$ 9$\sim$11%, $CO_2$ 24$\sim$29% 범위였고, $O_2$/feed ratio가 증가할수록 CO의 농도는 증가하고, $H_2$와 $CO_2$의 농도는 감소하는 경향을 나타내었다. 또한,steam을 투입하는 경우 합성가스 중 CO의 농도는 20$\sim$37%, $H_2$ 16$\sim$18%, $CO_2$ 42$\sim$55% 범위였다. 메탄화 공정 해석 결과 메탄의 농도를 최대로 얻을 수 있는 조건은 $H_2$/CO 비가 3인 조건이었고 온도가 낮을 수록 생성농도가 높아짐을 알 수 있었다. 가스화 특성 실험 결과 및 공정해석 결과, 메탄화 반응에 대한 실험 및 공정해석 결과는 고체시료의 가스화 반응을 통해 발생한 합성가스를 이용한 SNG 제조 공정 특성 파악 및 SNG를 제조하기 위해 필요한 단위 공정에 대한 설계 자료 및 운전조건을 결정할 수 있는 주요 인자로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.73.1-73.1
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• 2011

석탄가스화 복합발전(IGCC) 시스템은 고온 고압으로 운전되는 가스화기에서 미분탄을 산소와 함께 가스화하여 주로 CO 및 $H_2$를 생성하고 이때 발생되는 먼지 및 황성분은 각각 집진기 및 탈황장치에서 제거되며, 석탄 회분은 고온에서 용융되어 슬래그의 형태로 배출되는 방식을 사용하고 있다. 본 연구에서는 석탄가스화 복합발전시스템 설계에 필요한 기본자료를 파악하기 위해서, 고온 고압의 운전조건에서 1일 3톤의 석탄을 처리할 수 있는 Bench Scale급 석탄가스화기를 이용하여 가스화에 사용된 원탄 및 가스화기 설비의 각 지점에서 샘플링한 고체 시료를 중심으로 열화학적 특성을 살펴보았다. 가스화 실험은 아역청탄 계열의 ABK 석탄을 대상으로 가스화기 내부의 온도와 압력을 $1400{\sim}1450^{\circ}C$, $7.5{\sim}7.6Kg/cm^2$로 유지시키면서 실시하였다. 실험에 사용된 석탄 시료의 기본적인 물성치를 조사하기 위하여 표준방법에 따라 석탄의 공업분석, 원소분석, 발열량분석 등을 실시하였다. 석탄가스화기에서 배출된 슬래그와 대상 석탄 회분의 특성을 파악하기 위해서 XRF를 이용한 회분의 성분분석, Heating Microscope를 이용한 회분의 용융점 분석, XRD를 이용한 회분과 슬래그내의 화합물의 형태 및 결정구조 파악, SEM을 이용한 슬래그의 형상 등을 분석하였다. 또한 석탄가스화기 시스템을 구성하는 각 설비의 특성을 파악하기 위해서 관련 설비의 특정 지점에서 채취한 시료의 입도분석, 원소분석, 촤 회분 무게비, 슬래그중의 잔존탄소함량, 슬래그와 슬래그로부터 제조된 용출수내의 중금속 함량분석 등을 실시하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.4
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• pp.405-413
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• 2013

The char oxidation characteristics of high ash coal were experimentally investigated at several temperatures (from 900 to $1300^{\circ}C$) for 4 types of coals (Gunvor, Glencore, Noble, and ECM) under atmospheric pressure in a drop tube furnace (DTF). The char reaction rate was calculated from the exhaust gas concentrations (CO and $CO_2$) using FT-IR, and the particle temperature was measured using the two-color method. In addition, the activation energy and pre-exponential factor for high ash coal char were calculated based on the Arrhenius equation. The results show that as the ash content increases, the particle temperature and area reactivity decreases. This is because in high ash coal, the large heat capacity of the ash, ash vaporization, and relatively low fixed carbon content of ash suppress combustibility during char oxidation. As a result, the higher ash content of coal leads to high activation energy.