• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.21 no.3
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• pp.227-240
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• 2010

Coal gasification is heading for a great future as one of the cleanest energy sources, which can produce not only electricity and heat, but also gaseous and liquid fuels from the synthesis. The work focuses on 300MW shell type one-stage entrained flow coal gasifier which is used in the Integrated coal Gasification Combined Cycle(IGCC) plant as a reactor. As constructing an IGCC plant is considerably complicated and expensive compared with a pulverized-coal power plant, it is important to determine optimum design factors and operating conditions using a computational fluid dynamics (CFD) model. In this study, the results of numerical calculations show that $O_2$/Coal ratio, 0.83, Steam/Coal ratio, 0.05, coal particle diameter, $100{\mu}m$, injection angle, $4^{\circ}$ (clockwise) are the most optimum in this research.

• Journal of Energy Engineering
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• v.10 no.2
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• pp.90-104
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• 2001

일일 최대 석탄처리 용략이 3톤인 건식 석탄가스화기를 사용하여 가스화에 미치는 주요 변수들중 산화제내 산소농도와 증기 주입량을 변경시켜 가스화성능을 조사하였고, IGCC용 대성석탄을 선정하는 입장에서의 주요 인자 및 고온고압 조건에서의 가스화기 운전상 특성과 문제점을 파악하여 운전상 문제에 대한 대책을 제시하였다. 사용한 석탄은 유연탄인 중국 대동탄과 아영청탄인 미국 알라스카의 유시벨리탄에었는데, 두 탄중 모두 건식 가스화기의 운전상에는 문제가 없었다. 가스화를 위한 산소의 농도는 90%까지 그리고 석탄시료 무게 대비 증가량 10∼12%까지는 가스화의 온도 유지와 가스조성 측면에서 무리 없이 적용할 수 있다고 판단되었다. 이들 가스화 시험을 통하여 생성된 슬랙은 가스화기 슬랙탭의 조업 온도와 대상석탄 회재의 용융특성에 따라 침상 또는 알갱이 형태로 배출되었으며, 슬랙으로부터 중금속 성분이 유출되는지를 분석해 본 결과 침출수에 의한 2차 오염은 없는 것으로 확인하였다. IGCC용 석탄을 선정하는 석탄특성에서는 미분탄의 수분함량, 회재함량, 회재용융온도, 발열량 측면에서 검토하였는데, 건식가스화기의 경우 미분탄의 표면수분의 제거가 중요하고 회재의 함량과 회재의 용융온도를 같이 고려하여 적정한 시료 석탄이 선정되어야 한다는 결론을 얻었다. 가스화기 운전측면에서는 여러 기계적인 문제점들이 발견되었는데 시료공급노즐의 막힘문제, 역화문제, 고온가스 누출문제, 추운 겨울 운전시 오링(O-ring)문제 등에 대한 논의와 대책을 제시하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.453-456
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• 2007

감압 증류 후 생성되는 중질유의 고도화를 위하여 코킹 공정을 거친 후 정유 부산물로 생성되는 열적으로 매우 안정하고, 높은 발열량을 갖는 반면 황, 바나듐 함량이 높은 석유코크스의 효과적인 이용을 위하여 본 연구에서는 가스화 공정을 적용하였다. 1T/D 용량의 분류층 가스화기를 이용하여 유연탄(drayton coal), 석유코크스, 또는 혼합한 경우의 가스화 성능을 알아보았으며, 각각의 경우에 대하여 비교하여 보았다. 높은 열 안정성을 갖는 석유코크스의 효과적인 가스화를 위하여 반응기 내 체류시간 및 버너 노즐 변경에 따른 가스화 성능 개선을 시도하였으며, 이때의 온도, 산소/원료 공급량 조건에 따른 생성가스 성분 및 탄소전환율, 냉가스효율 변화 특성을 알아보았다. 버너 노즐 구경 변경으로 인한 슬러리의 미립화를 통하여 향상된 탄소전환율 및 냉가스효율을 얻을 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.353-355
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• 2008

최근 석탄 가스화 기술은 화석연료인 석탄을 기존의 공해물질 발생을 90%이상 줄이면서 고효율로 활용할 수 있는 방법으로 각광받고 있다. 본 연구는 습식 석탄 가스화기에서 가스화의 핵심적인 요소인 버너의 분무 관계 분야에 대한 분무 특성 및 무화성능을 높일 수 있는 분무기의 구조 및 운전 조건 등을 제시 할 목적으로 분무 시 내부를 관찰 할 수 있는 아크릴을 이용하여 내부 혼합식 버너를 제작하였다. 미립화 특성을 파악하기 위하여 $O_2$/Fuel Ratio 및 버너의 내부 혼합 방식, 분사각도, 각 분사 높이에 따른 미립화 특성을 관찰하였으며, 입도 분석은 심파텍사의 입도 분석기를 이용하여 측정하였다. 내부 혼합식 버너의 입도는 분사 각도와 $O_2$/Fuel Ratio에 따라서 변화하는 경향을 나타냈으며, 공급되어지는 Fuel은 석탄 슬러리와 물을 이용하여 각각의 입도를 측정하였다. slurry의 공급량이 고정된 상태에서 산소 공급량이 증가함에 따라 미립화도는 증가하는 경향을 나타내었으며, 슬러리 공급량과 산소 공급량이 동일한 경우 버너의 분사 각도에 따라 미립화도가 다르게 나타나는 특성을 관찰하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.356-359
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• 2008

본 연구는 국내 고유의 가스화기 모델 개발의 목적으로 진행되었으며 다종의 가스화기 형상을 제안하고 전산해석을 이용한 비교검토를 통하여 국내 고유의 가스화기 개념설계에 활용하고자 하였다. 우선 downflow형 가스화기 3종과 upflow형 가스화기 3종에 대한 형상을 제시하고 cold flow 해석을 통한 가스화기내 유동특성과 체류시간등을 비교하였다. 또한 고유모델로의 개발에 적합한 형상을 고려하여upflow형 2종 및 downflow형 1종 등 총 3종을 선택하여 가스화 반응을 포함시킨 hot flow 해석을 진행하고 온도분포, CO 및 $H_2$의 가스농도분포를 비교하였다. 검토 결과 기존에 연구되어왔던 석탄가스기 형태인 upflow형 가스화기 하부에 산소공급노즐을 설치하는 경우 기존에 확보된 기술을 적용함을 물론 슬랙화효율을 높이는데도 잇점이 있을 것으로 판단되었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.20 no.6
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• pp.1941-1947
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• 1996

Droplet size measurement technique was established for the sprayed viscous fluid by virtue of the installation of the sprayed-droplet size measurement system employing light scattering method. Atomization test results showed that the mean droplet size of the sprayed viscous fluid is decreased with the increase of the mass ratio of air to fuel and in case of the same air/fuel ratio, also with the increase of viscous fluid flow rate, and is increased with the distance from atomizer tip. Basic design data for the manufacture of external-mixing type, Y-Jet type, and internal-mixing type atomizers was acquired from the atomization tests.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.3
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• pp.561-566
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• 2008

Gasification plant using petroleum coke for refinery and power generation process is increased from considering petroleum coke as a valuable fuel. In this study, gasification of petroleum coke was performed to utilize petroleum coke and to develop essential technology using 1T/D coal gasification system. In case of petroleum coke gasification, because of lower reactivity, consumption of oxygen is higher than coal gasification. The calorific value of syngas from petroleum coke mixed with coal at a mass ratio of 1:1 shows about $6.7{\sim}7.2MJ/Nm^3$. Although carbon conversion could reach more than 92% according to oxygen amount, cold gas efficiency shows lower value than the case of coal. Therefore, it was shown that complemental study in burner design to atomize slurry droplet is required to elevate gasification performance of petroleum coke which has lower reactivity than coal.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.5
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• pp.491-501
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• 2011

We performed numerical simulation using a DPM (discrete phase model) to identify the optimal operation ranges in two representative PM burners widely used in domestic 500-MW pulverized coal-fired power plants. Recently there has been an increased utilization of low-cost coals such as sub-bituminous coal. We investigate the effects of coal blends on the distribution ratio of coal to air by varying the mass flow rates of pulverized coal and primary air and the particle size. We present and discuss optimal conditions for the distribution ratio of coal to air in PM burners.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2001.11b
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• pp.764-769
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• 2001

Recently, according to increase in the requirement of electric power, a thermoelectric power plant equipped with pulverized coal combustion system is highly valued, because coal has abundant deposits and a low price compared with others. For efficient use of coal fuel, most of plant makers are studying to improve combustion performance and flame stability, and reduce pollutant emission. One of these studies is how to control the profile of particle injection and velocity dependant on coal nozzle. Basically, a mixed flow of gas and particle in coal nozzle is required to have appropriate injection and concentration distribution at exit to achieve flame stability and low pollutant, but it is very difficult to obtain that without help of a coal separating device within nozzle. In this study, each distribution of air and coal flow rate is measured for the coal nozzle with coal separator developed by us. The coal concentration at exit is various according to inlet swirl values and positions of coal separator. Also pressure drop is measured for various operating conditions of this nozzle. From these results, we can find the separation characteristic of new developed coal separator, and select proper operation range of coal nozzle. When this coal nozzle is applied to actual plant, these investigations will be very useful to confirm the shape of coal separator to have efficient particle injection.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.04a
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• pp.453-456
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• 2011

An experimental investigation of the heat transfer characteristics of stretched premixed flames using Synthetic gas has been performed. Hydrogen and carbon mon-oxide which could be extracted from coal gasification process are the main fuel of synthetic-gas. Heat flux at the stagnation point was increased as global strainrate was increased, then the heat flux was decreased when a global strainrate reached a sudden point. Heat flux at the stagnation point is also affected by nozzle to impingement distance. Heat flux was increased as nozzle to impingement place distance was increased. This study is a foundation study of practical use of secondary gases from coals.