• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제15권6호
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• pp.72-80
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• 2010

Possibility of the usage of sludge generated in coal mine drainage treatments as a briquette additive was investigated by the combination of industrial, elemental, and combustion experiments. A series of briquettes having 2% and 6% of sludge were used for the experiments. Compared to the control sample, our results show that all experimental values for the briquettes are very similar. In particular, it is worthy to note that there is no obvious difference in calorific values for the briquettes containing 2% or 6% of sludge. The calorific values are 4,250~4,360 kcal/kg, 4,240~4,250 kcal/kg, 4,180~4,210 kcal/kg, and 4,270~4,360 kcal/kg for the control sample, briquette containing 6% of Hambaek sludge, briquette containing 6% of Hamtae sludge, and briquette containing 2% of Hambaek sludge, respectively. Results of ash fusion temperature show that the temperature is greater than $1,550^{\circ}C$ for the control sample. However, the temperature for the briquettes with 6% of Hambaek sludge and 2% of Hambaek or Hamtae sludge is $1,510^{\circ}C$. For a briquette containing 6% of Hamtae sludge, the temperature of ash fusion is $1,530^{\circ}C$. After combustion, environmental impacts of the briquettes with sludge were tested. Little environmental influence was observed for the combusted briquettes with sludge.

• 한국환경과학회지
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• 제31권10호
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• pp.833-844
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• 2022

A zeolite material with a Si/Al molar ratio of 1.2 was synthesized by changing the NaOH/CFA ratio of coal fly ash (CFA) via a fusion/hydrothermal reaction in the HD thermal power plant. The change in the crystal structure of the zeolite was confirmed using XRD and SEM, and the ammonia adsorption capacities of the synthesized zeolitic materials and a commercial zeolite (Na-A zeolite) were analyzed via an ammonia temperature-programmed desorption (NH₃-TPD) process. The SEM and XRD results revealed out the zeolitic materials from the coal fly ash maintained a hexagonal Linde-type crystal structure similar to that of Na-A zeolite, but the crystallinity of the synthesized zeolitic material was reduced due to impurities. The NH₃ adsorption capacity, determined from the NH₃-TPD analysis of was 1.122 mmol/g of the synthesized zeolitic material, which was lower than the NH₃ adsorption capacity of the Na-A zeolite.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.73.1-73.1
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• 2011

분류층 석탄가스화기에서 슬래그의 원활한 배출은 가스화 플랜트 운전 및 성능에 중대한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 가스화기의 운전 온도에서 슬래그 점도가 일정수준 이상인 경우에는 가스화기 하부 슬래그 배출구 막힘 현상을, 일정 수준 이하일 경우에는 Membrane wall의 slag 두께가 얇아져 가스화기 수냉벽에 열적 악영향을 미친다. 가스화기의 안정적인 운전을 위한 석탄 선정 시, 석탄 슬래그의 용융온도 및 점도의 파악이 중요하다. 일반적으로 석탄슬래그의 용융온도는 ASTM D-1857 절차에 따른 환원분위기에서의 회융유온도(FT)측정을 통해, 점도는 고온점도측정 실험을 통해 분석하고 있다. 이런 실험적인 분석방법은 다양한 슬래그조성 및 온도 변화에 따른 영향을 살펴보기에는 많은 시간과 비용이 발생하므로 슬래그조성 및 온도 변화에 따른 용융온도 및 점도 예측이 필요하다. 본 연구에서는 200여 탄종의 회용유점 측정 결과와 FactSage에서 예측되는 슬래그 결정상 생성 및 회용유점(FT)에서의 고체분율과의 상관관계를 분석하였다. 이를 바탕으로 다양한 Ash 조성(SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO)에 대한 회용유점(FT)을 예측할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 또한 50여 탄종의 슬래그 점도 측정 결과를 Facsage에서 예측되는 결정상 종류 및 Ash 조성을 기준으로 분류하였다. 결정상 종류 및 Ash 조성을 기준으로 기존 슬래그점도예측모델를 활용하여 보다 정확한 슬래그 점도 예측 프로세스를 개발하였다. 본 연구 결과는 플랜트 운전 결과 검증을 통하여 석탄 가스화 플랜트에 적합한 석탄의 선정, 혼탄 비율 및 첨가제 투입량 결정을 위해 활용될 것으로 기대된다.

• 한국환경과학회지
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• 제21권6호
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• pp.687-694
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• 2012

Zeolite 4A was synthesized by fusion method from coal fly ash discharged at the thermal power plants. The synthesized zeolite(FAZ) was characterized through particle size analyzer, XRD, XRF and SEM. $N_2$ adsorption-desorption measurement was used to examine surface and pore structures. The adsorption experiments were carried out under dynamic conditions of trace $SO_2$ in $N_2$ to investigate $SO_2$ adsorption capacity of FAZ. The experiments were conducted to characterize the breakthrough characteristics of $SO_2$ in a fixed bed under different operating conditions including temperature(50-$125^{\circ}C$), concentration of $SO_2$(3000-10000 ppm) and FAZ with 4 kinds of commercial zeolite. The adsorption capacity of FAZ was 53.84 $mgSO_2/g$ adsorbent, larger than that of the same type commercial zeolite(WK4A).

• 에너지공학
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• 제12권1호
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• pp.1-10
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• 2003

가압유동층 연소 유닛은 1~1.5 MPa, 연소 온도 850~87$0^{\circ}C$ 조건으로 운전된다. 가압 석탄 연소 시스템은 전열관을 통한 열전달로 증기를 생산하며 가스터빈으로 공급될 고온 가스를 생산한다. 가스 중의 고체 잔류물에 의한 가스터빈의 성능 저하 때문에 가스 정제가 매우 중요하며 석탄과 흡수제 및 연소 공기를 가압하여야 하고 배가스와 회 제거 시스템에서는 감압을 해야 하기 때문에 운전이 다소 복잡하다. 증기터빈 대 가스터빈에서 생산되는 전력의 비율은 약 80:20이고 모든 부하 범위에서 연소기와 가스터빈이 서로 적절히 조화를 이루어야 하기 때문에 PFBC와 복합 사이클 발전 루트는 독특한 제어 방식을 갖는다. 유동층에 적용할 수 있는 가스의 최대 온도는 회 융점에 의해 제한을 받기 때문에 가스터빈은 일반 가스터빈에 비해 좀 특별하다고 할 수 있다. 회의 용융이 일어나지 않도록 하기 위한 최대 허용 가스 온도는 약 90$0^{\circ}C$이다. 가스터빈의 높은 압력비 때문에 압축시 인터쿨링을 사용하며 이는 상대적으로 낮은 터빈 입구의 온도를 상쇄하기 위한 것이다.

• 한국연소학회지
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• 제14권2호
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• pp.1-9
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• 2009

New way to effectively capture $CO_2$ in coal fired power plant is the combustion of coal using oxy-fuel technology. Combustion characteristics of Minco sub-bituminous coal at oxy-fuel conditions using TGA and drop tube furnace (DTF) were included activation energy about the char burnout, volatile yield and combustion efficiency of raw coal, the porosity of pyrolyzed char and fusion temperature of by-product ash. TGA result shows that the effect of $CO_2$ on combustion kinetics reduces activation energy by approximately 7 kJ/mol at air oxygen level(21% $O_2$) and decreases the burning time by approximately 16%. The results from DTF indicated similar combustion efficiency under $O_2/CO_2$ and $O_2/N_2$ atmospheres for equivalent $O_2$ concentration whereas high combustion efficiency under $O_2/N_2$ than $O_2/CO_2$ was obtained for high temperature of more than $1,100^{\circ}C$. Overall coal burning rate under $O_2/CO_2$ is decreased due to the lower rate of oxygen diffusion into coal surface through the $CO_2$ rich boundary layer. By-product ash produced under $O_2/CO_2$ and $O_2/N_2$ was similar IDT in irrelevant to $O_2$ concentration and atmospheres gas during the coal combustion.

• 공업화학
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• 제8권2호
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• pp.179-190
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• 1997

준역청탄, 유연탄, 무연탄 및 국내 무연탄을 포함하는 54종의 석탄회분을 대상으로 화학조성 및 광물분석 그리고 용융온도를 측정하여 화학조성이 용융온도에 미치는 영향을 고찰하였다. 석탄회의 구성 산화물중 CaO와 MgO, 그리고 $Fe_2O_3$가 용융온도를 낮추는 산화물임을 알 수 있었다. $Fe_2O_3$에 의한 용융온도 감소 효과는 환원성분위기에서 증가되었다. 산-염기도에서 염기성분의 함량이 증가할수록 용융온도는 감소하였다. 그러나 산-염기도와 용융온도와의 상관관계는 $Fe_2O_3$/CaO비가 증가함에 따라 낮아졌다. 산화성분위기보다는 환원성분위기에서 용융온도가 낮았으며 이때 분위기 변화에 따른 용융온도차는 $Fe_2O_3$의 함량보다는 $SiO_2/Al_2O_3$비와 밀접한 상관성을 보여주었다. 석탄회의 용융온도(연화)를 예측하기 위한 다중회귀분석결과 산화성분위기에서는 Base/Acid, $Fe_2O_3$/CaO, $SiO_2/Al_2O_3$, $(SiO_2/Al_2O_3){\cdot}(Base/Acid)$ 그리고 환원성분위기에서는 Base/Acid, $Fe_2O_3$/CaO, $SiO_2$, $TiO_2$등을 독립변수로 사용함으로써 비교적 상관성이 높은 관계식을 얻을 수 있었다.

• 청정기술
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• 제23권3호
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• pp.331-342
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• 2017

하수 슬러지 고형연료 및 우드 펠렛의 연소 특성을 평가 하기 위하여 열중량 분석(TGA), 회 융점(AFT) 분석, 그리고 회분 성분 분석을 수행하였다. TGA 분석 결과, 하수 슬러지 고형연료의 연소성이 우드 펠렛에 비해 상대적으로 좋지 않았다. 또한 AFT 분석을 통해 하수 슬러지 고형연료의 슬래깅 가능성이 매우 높은 것을 확인하였다. 또한 연소성 평가를 위해 pilot-scale 기포 유동층 반응기를 적용하였으며, 장치는 예열기, 유동층 반응기, 연료 공급장치, 사이클론, 회분 포집 장치, 그리고 가스분석기로 구성되었다. 반응기는 직경 400 mm, 높이 4300 mm이며, 하수 슬러지는 $54.5{\sim}96.5kW_{th}$의 열량으로 실험을 수행하였고 우드 펠렛은 $96.1kW_{th}$ 실험을 수행하였다. 실험 결과, 하수 슬러지 고형연료 연소의 경우 평균적으로 우드 펠렛의 연소 보다 배기가스 중 $NO_x$는 10.1배, CO는 3.5배 높았다. 또한 사이클론에서 포집한 회분을 분석한 결과, 모든 실험 조건에서 연소 효율은 99% 이상이었고, 회분의 성분 분석을 통해 슬래깅/파울링 가능성이 높은 것을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권6호
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• pp.623-630
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• 2006

분류층 가스화기에서 슬래그의 점도 변화는 가스화기 운전 온도을 결정하는 중요한 요소이다. 본 논문에서는 국내 가스화 대상탄 중 결정슬래그의 거동을 보여주는 5개 탄 슬래그의 $T_{cv}$를 문헌의 경험식과 Factsage를 이용한 평형계산으로 예측하고, 각 방법의 실용성을 조사하였다. 경험식으로는 두개의 모델이 사용되었는데 각각 회분용융시험의 $T_h$와 슬래그의 5개 주성분 농도를 이용하였다. $T_h$를 이용한 모델은 $20{\sim}100^{\circ}C$ 높은 $T_{cv}$를, 5개 주성분을 이용한 모델은 $80{\sim}120^{\circ}C$ 낮은 $T_{cv}$를 예측하였다. 평형계산에서는 액상선 온도로 $T_{cv}$를 구하였다. 평형계산에 주 4 성분만을 사용하였을 경우 측정된 $T_{cv}$보다 높은 온도가 예측되었다. 액상선 온도는 부 성분의 농도에 매우 민감하여 MgO와 $Na_2O$의 추가는 액상선 온도를 낮추어 주었다. 평형계산에서 석탄의 주성분뿐만 아니라 부성분을 모두 포함시켰을 때 측정된 $T_{cv}$에 가장 근접한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 $Cr_2O_3$ 계열의 내화재가 사용되었을 경우, $T_{cv}$의 좀 더 정확한 예측을 위하여 용해 내화재의 농도도 평형계산에 포함시켜야함이 확인되었다.

• 에너지공학
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• 제19권2호
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• pp.136-142
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• 2010

국내에 수입되어 사용되고 있는 발전용 석탄 2종에 대하여 기초적인 열중량분석기를 이용한 열특성 분석실험과 대용량 시험연소로를 이용한 연소시험을 수행하였다. 실험결과 고수분탄이 비록 착화 온도가 낮고 및 연소 구간이 짧아 초기 연소특성은 좋지만 비교탄에 비해 연소완료가 빨리 종결되지 못해 결과적으로는 연소 효율이 좋지 않았으며, 고수분탄의 활성화에너지는 고수분탄이 79 kJ/mol로서 비교탄의 53 kJ/mol에 비해 높은 특성을 보였다. 또한 시험연소로 시험과정에서 고수분탄의 화염 내 검은 색의 석탄분사체(Coal Jet) 형태가 비교탄에 비해 비교적 뚜렷이 관찰되어 연소속도가 다소 떨어지는 상호 연관성이 잘 설명되었고 연소후 미연분 발생량에서도 고수분탄이 다소 높게 나타났다. 그러나 고수분탄의 경우 낮은 유황분 함량으로 인해 연소 시 황산화물 배출량이 적어 고유황 함량의 석탄과의 혼합연소 시 유용하게 활용 될 수 있을 것으로 예상되었으며, 또한 회성분 분석결과 $Na_2O$와 $K_2O$ 등의 알카리비금속화합물 함량이 기존의 역청탄에 비해 매우 적고 회분자체의 함량도 매우 낮아 회분의 융착 정도가 높지 않게 나타났다.