Hyun Jun Park;Seung Seok Oh;Olusola Nafiu Olanrewaju;Jester Lih Jie Ling;Chul Seung Jeong;Han Saem Park;See Hoon Lee
Korean Chemical Engineering Research
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v.61
no.1
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pp.8-18
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2023
Increasing of energy demand due to the rapid growth of global population and the development of world economy has inevitably resulted in the continuously increase of fossil fuel usage in the world. However, highly dependence on fossil fuels has necessarily brought about critical environmental issues and challenges such as severe air pollutions and rapid global warming. In order to settle these environmental and energy problems, clean energy generations in the conventional combustion processes have widely adapted in the world. In particular, novel thermochemical conversion processes such as pyrolysis and gasification have rapidly been applied for generating clean energy. Fluidized bed technologies having advantages such as various fuel use, easy continuous operation, high heat and material transfer, isothermal operation, and lower operation temperature are widely adopted and used because they are suitable for thermochemical energy conversion. The latest research trends and important findings in the thermo-chemical conversion process with fluidized bed technologies are summarized in this review. Also, the need for research such as layered materials and substances to reduce fine dust (biomass, natural resource waste, etc.) was suggested. Through this, it is intended to increase interest and understanding in fluidized bed technology and to present directions for solving future challenges in fluidized bed process technology development.
One of the most critical issues in sol id oxide fuel cell (SOFC)running on hydrocarbon fuels is the risk of carbon formation from the fuel gas. The simple method to reduce the risk of carbon formation from the reactions is to add steam to the fuel stream, leading to the carbon gasification react ion. However, the addition of steam to fuel is not appropriate for the auxiliary power unit (APU) and potable power generation (PPG) systems due to an increase of complexity and bulkiness. In this regard, many researchers have focused on so-called 'direct methane' operation of SOFC, which works with dry methane without coking. However, coking can be suppressed only by the operation with a high current density, which may be a drawback especially for the APU and PPG systems. The single chamber fuel cell (SC-SOFC) is a novel simplification of the conventional SOFC into which a premixed fuel/air mixture is introduced. It relies on the selectivity of the anode and cathode catalysts to generate a chemical potential gradient across the cell. Moreover it allows compact and seal-free stack design. In this study, we fabricated honeycomb type mixed-gas fuel cell (MGFC) which has advantages of stacking to the axial direction and increasing volume power density. Honeycomb-structured SOFC with four channels was prepared by dry pressing method. Two alternative channels were coated with electrolyte and cathode slurry in order to make cathodic reaction sites. We will discuss that the anode supported honeycomb type cell running on mixed gas condition.
As a part of comprehensive IGCC process simulation, the thermal performance analysis was performed for coal gas firing combined power plant. The combined cycle analyzed consisted of il Texaco gasifier and a low temperature gas cleanup system for the gasification block and a GE 7FA gas turbine, a HRSG and steam turbine for the power block. A steady state simulator called ASPEN(Advanced System for Process Engineering) code was used to simulate IGCC processes. Composed IGCC configuration included air integration between ASU and gas turbine and steam integration between gasifier, gas clean up and steam turbine. The results showed 20% increase in terms of gas turbine power output(MWe) comparing with natural gas case based on same heat input. The results were compared with other study results which Bechtel Canada Inc. performed for Nova Scotia power plant in 1991 and the consistency was identified within two studies. As a result, the analysing method used in this study is verified as a sound tool for commercial IGCC process evaluation.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.20
no.4
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pp.491-496
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2017
The hydrogen($H_2$) is promising energy carrier of renewable energy in the microgrid system such as small village and military base due to its high energy density, pure emission and convenient transportation. $H_2$ can be generated by photocatalytic water splitting, gasification of biomass and water electrolysis driven by solar cell or wind turbine. Solid oxide electrolysis cells(SOECs) are the most efficient way to mass production due to high operating temperature improving the electrode kinetics and reducing the electrolyte resistance. The SOECs are consist of nickel-yttria stabilized zirconia(NiO-YSZ) fuel electrode / YSZ electrolyte / lanthanum strontium manganite-YSZ(LSM-YSZ) air electrode due to similarity to Solid Oxide Fuel Cells(SOFCs). The Ni-YSZ most widely used fuel electrode shows several problems at SOEC mode such as degradation of the fuel electrode because of Ni particle's redox reaction and agglomeration. Therefore Ni-YSZ need to be replaced to an alternative fuel electrode material. In this study, We studied on the Double perovskite $PrBrMnO_{5+{\delta}}$(PBMO) due to its high electric conductivity, catalytic activity and electrochemical stability. PBMO was impregnated into the scaffold electrolyte $La_{0.8}Sr_{0.2}Ga_{0.85}Mg_{0.15}O_{3-{\delta}}$(LSGM) to be synthesized at low temperature for avoiding secondary phase generated when it exposed to high temperature. The Half cell test was conducted at SOECs and SOFCs modes.
Syngas is widely produced by incomplete combustion of coal, water vapor, and air (oxygen) in a high-temperature/high-pressure gasifier through a coal-gasification process for power generation. In this study, a simulation syngas which was mainly composed of $H_2$, CO, $CO_2$, and $N_2$ was fueled with diesel. A modified single cylinder compression ignition (CI) engine is equipped with intake port syngas supply system and mechanical diesel direct injection system for dual fuel combustion. Combustion and emission characteristics of the engine were investigated by applying various syngas composition ratios and compression ratios. Diesel fuel injection timing was optimized to increase indicated thermal efficiency (ITE) at the engine speed 1,800 rpm and part load net indicated mean effective pressure ($IMEP_{net}$) 2 to 5 bar. ITE of the engine increased with the $H_2$ concentration, compression ratio and engine load. With 45% of $H_2$ concentration, compression ratio 17.1 and $IMEP_{net}$ 5 bar, ITE of 41.5% was achieved, which is equivalent to that of only diesel fuel operation.
The feasibility of applications of the char obtained from a gasification process of municipal-waste refuse derived fuel (RDF) as an auxiliary fuel was evaluated by combustion experiments. The higher heating value of the RDF char was 3000~4000 kcal/kg and its chlorine content was below the standard requirement demonstrating its potential as an auxiliary fuel. In the combustion exhaust gas, the maximum $NO_x$ and $SO_2$ concentrations were 240 ppm and 223 ppm, respectively. If an aftertreatment is applied, it is possible to control their concentrations low enough to meet the air pollutant emission standard. The HCl concentration was relatively high indicating that a care should be taken for HCl emission from the combustion of RDF. Based on the temperature distribution within the reactor, the concentration change of $O_2$ and $CO_2$, and the amount and the loss on ignition of solid residue, it was inferred that the combustion reaction was the most reliable when the excess air ratio of 1.3 was used.
Introduction : Recently, water and environmental pollution becomes serious social problem and high technology makes this pollution accelerate. Hydrogen sulfide, the main subject of our research, is one of the most dangerous air pollutant like SO$_x$ and NO$_x$. The major contaminant in coal gasification is H$_2$S, which is very toxic, hazardous and extremely corrosive. Therefore, control of hydrogen sulfide to a safe level is essential. Although commercial desulfurization process called liquid scrubbing is effective for removal of H$_2$S, it has drawbacks, the loss of sensible heat of the gas and costly wastewater treatment. Many investigations are carried out about high-temperature removal ol H$_2$S in hot coal-derived gas using metal oxide or mixed metal qxide sorbents. It was reported that ZnO was very effective sorbent for H2S removal, but it has big flaw to vaporize elemental zinc above 600\ulcorner \ulcorner As alternative, metal oxides such as CaO, $Fe_2O_3$, TiO$_2$ and CuO were added to ZnO. Especially, different results are reported for $Fe_2O_3$ additive. Tamhankar et al. reported SiO$_2$ with 45 wt% $Fe_2O_3$ sorbent is favorable for removal of H$_2$S and regeneration.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.20
no.1
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pp.96-103
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2014
A liquefied natural gas(LNG) in cryogenic liquid is converted back into gaseous form for distribution to residential and industrial consumers. In this re-gasification process, LNG supplies a plenty of cold thermal energy about $83.7{\times}10^4kJ/kg$. The LNG cold thermal energy is utilized for the re-liquefaction process of cryogenic fluids such as Nitrogen, Hydrogen and Helium, and ice manufacturing process and air-conditioning system in some advanced countries. Therefore, it is also necessary to establish the recovery systems of the LNG cold thermal energy around Incheon, Pyungtaek and Tongyung LNG import terminals in our country. Methane is used as working fluid in this paper, which is the major component of LNG over 85 % by volume, in order to investigate the flow behavior characteristics of LNG with phase change at low heat flux. This paper presents the effects of pipe diameters, pipe inclinations and saturation pressures on the flow boundaries of methane flowing in a cryogenic heat exchanger tube, together with those of nitrogen, propane, R11 and R134a. The outcomes obtained from this theoretical researches are also compared with previous experimental data. It was also found that the effect of pipe inclination on the methane flow boundaries was significant.
Kim, Bo Hwa;Seo, Myung Won;Kook, Jin Woo;Choi, Hee Mang;Ra, Ho Won;Yoon, Sang Jun;Mun, Tae Young;Kim, Yong Ku;Lee, Jae Goo;Rhee, Young Woo
Korean Chemical Engineering Research
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v.54
no.4
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pp.533-542
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2016
We investigate fluidization characteristics of the mixture of rice husk, silica sand and rice husk ash as a preliminary study for valuable utilization of rice husk ash obtained from gasification of rice husk in a fluidized bed reactor. As experiment valuables, the blending ratio of rice husk and sand (rice husk: sand) is selected as 5:95, 10:90, 20:80 and 30:70 on a volume base. Rice husk ash was added with 6 vol% of rice husk for each experiment and air velocity to the reactor was 0~0.63 m/s. In both rice husk/sand and rice husk/sand/ash mixture, the minimum fluidization velocity (Umf) is observed as 0.19~0.21 m/s at feeding of 0~10 vol.% of rice husk and 0.30 m/s at feeding of 20 vol.% of rice husk. With increasing the amount of rice husk up to 30 vol.%, $U_{mf}$ can not measure due to segregation behavior. The mixing index for each experiment is determined using mixing index equation proposed by Brereton and Grace. The mixing index of the mixture of rice husk/sand and rice husk/sand/ash was 0.8~1 and 0.88~1, respectively. The optimum fluidization condition was found for the good mixing and separation of rice husk ash.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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