Biomass co-firing to existing thermal power plants is one of the most economical and efficient way to reduce $CO_2$ emission from the plant. There are several methods of co-firing and it can be categorized into (1) Parallel co-firing, (2) Indirect co-firing, and (3) Direct co-firing. Parallel co-firing is the most expensive way to high-ratio co-firing because it requires biomass dedicated boiler. Direct co-firing is widely used because it does not need high capital cost compared with the other two methods. Regarding the direct co-firing, it can be classified into three methods- Method 1 does not need retrofit of the facilities because it uses existing coal mills for pulverizing biomass fuels. In this case high-ratio co-firing cannot be achieved because of poor grindability of biomass fuels. Method 2 needs biomass-dedicated mills and revision of fuel streams for the combustion system, and Method 3 needs additional retrofit of the boiler as well as biomass mills. It can achieve highest share of the biomass co-firing compared with other two methods. In Korea, many coal power plants have been adopting Method 1 for coping with RPS(Renewable portfolio standards). Higher co-firing ratio (> 5% thermal share) has not been considered in Korean power plants due to policy of limitation in biomass co-firing for securing REC(Renewable Energy Certificate). On the other hand, higher-share co-firing of biomass is widely used in Europe and US using biomass dedicated mills, following their policy to enhance utilization of renewable energy in those countries. Technical problems which can be caused by increasing share of the biomass in coal power plants are summarized and discussed in this report. $CO_2$ abatement will become more and more critical issues for coal power plants since Paris agreement(2015) and demand of higher share of biomass in the coal power plants will be rapidly increased in Korea as well. Torrefaction of the biomass can be one of the best options because torrefied biomass has higher heating value and grindability than other biomass fuels. Perspective of the biomass torrefaction for co-firing is discussed, and economic feasibility of biomass torrefaction will be crucial for implementation of this technology.
Mun, Tae-Young;Tefera, Zelalem Tumsa;Lee, Uendo;Lee, Jeung Woo;Yang, Won
Journal of the Korean Society of Combustion
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v.19
no.3
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pp.8-17
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2014
The aims of this research were to evaluate effects of biomass co-firing to pulverized coal power plants and the variation of co-firing ratios on the plant efficiency related to power consumption of auxiliary system and flue gas characteristics such as production and component by process simulation based on the existing pulverized coal power plant. In this study, four kinds of biomass are selected as renewable fuel candidates for co-firing: wood pellet(WP), palm kernel shell(PKS), empty fruit bunch(EFB) and walnut shell(WS). Process simulation for various biomass fuels and co-firing ratios was performed using a commercial software. Gas side including combustion system and flue gas treatment system was considering with combination of water and steam side which contains turbines, condenser, feed water heaters and pumps. As a result, walnut shell might be the most suitable as co-firing fuel among four biomass since when 10% of walnut shell was co-fired with 90% of coal on thermal basis, flue gas production and power consumption of auxiliary systems were the smallest than those of other biomass co-firing while net plant efficiency was relatively higher than those of other biomass co-firing. However, with increasing walnut shell co-firing ratios, boiler efficiency and net plant efficiency were expected to decrease rather than coal combustion without biomass co-firing.
Co-firing of renewable fuel in coal fired boilers is an attractive option to mitigate $CO_2$ emissions, since it is a relatively low cost option for efficiently converting renewable fuel to electricity by adding biomass as partial substitute of coal. However, it would cause reducing plant efficiency and operational flexibility, and increasing operation and capital cost associated with handling and firing equipment of renewable fuels. The aim of this study is to investigate the effects of biomass co-firing on $CO_2$ emission and capital/operating cost. Wood pellet, PKS (palm kernel shell), EFB (empty fruit bunch) and sludge are considered as renewable fuels for co-firing with coal. Several approaches by the co-firing ratio are chosen from previous plant demonstrations and commercial co-firing operation, and they are evaluated and discussed for $CO_2$ reduction and cost estimation.
The low rank coal combustion and biomass-coal co-firing characteristics were reviewed on this study for the power plant construction. The importance of using low rank coal(LRC) for power plant is increasing gradually due to power generation economy and biomass co-firing is also concentrated as power source because it has carbon neutral characteristics to reduce green-house effect. The combustion characteristics of low rank coal and biomass for a 310MW coal firing power plant and a 100MW biomass and coal co-firing power plant were studied to apply into actual power plant design and optimized the furnace and burner design.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.25
no.3
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pp.236-240
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2012
Limiting thermal exposure time using rapid thermal processing(RTP) has emerged as promising simplified process for manufacturing of solar cell in a continuous way. This paper reports the simplification of co-firing using RTP. Actual temperature profile for co-firing after screen printing is a key issue for high-quality metal-semiconductor contact. The plateau time during the firing process were varied at $450^{\circ}C$ for 10~16 sec. Glass frit in Ag paste etch anti-reflection layer with plateau time. Glass frit in Ag paste is important for the Ag/Si contact formation and performances of crystalline Si solar cell. We achieved 17.14% efficiency with optimum conditions.
The purpose of this research is to find the optimum combustion conditions for the celadon using a gas kiln. It is clearly defined by the amount of CO gas in the kiln that it is fired in the commonly used oxidation and reduction atmosphere. As a result, while celadon was fired at $1250^{\circ}C$, oxidation happened when the amount of CO was 0~4,500 PPM, a neutral condition happened when the of CO was 4,500~25,000PPM and a reducing process was happened when the of CO was more that 25,000PPM. To reduce gas and firing time while keeping uniformly the firing temperature and firing condition of the gas kiln, you can partially block the gas corridor and adjust it as a damper. This adjustment reduces gas consumption by 40% and shortens the firing time by 1 hour.
Park, Seok-Kyun;Mock, Chin-Sung;Jung, Jin-Mu;Oh, Jong-Hyun;Choi, Seuk-Cheun
Journal of Power System Engineering
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v.22
no.1
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pp.79-86
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2018
Many countries have conducted extensive studies for biomass co-firing to enhance the durability of reactor on high-temperature corrosion. However, due to the complicated mechanisms of biomass co-firing, there have been limitations in accurately determining the current state of corrosion and predicting the potential risk of corrosion of power plant. In order to solve this issue, this study introduced Lab-scale corrosion system to analyze the corrosion characteristics of the A213 T91 material under the biomass co-firing conditions. The corrosion status of the samples was characterized using SEM/EDS analysis and mass loss measurement according to various biomass co-firing conditions such as corrosion temperature, $SO_2$ concentration, and corrosion time. As a result, the corrosion severity of A213 T91 material was gradually increased with the increase of $SO_2$ concentration in the reactor. When $SO_2$ concentration was changed from 0 ppm to 500 ppm, both corrosion severity and oxide layer thickness were proportionally increased by 15% and 130%, respectively. The minimum corrosion was observed when the corrosion temperature was $450^{\circ}C$. As the temperature was increased up to $650^{\circ}C$, the faster corrosion behavior of A213 T91 was observed. A213 T91 was observed to be more severely corroded by the effect of chlorine, resulting in faster corrosion rate and thicker oxide layer. Interestingly, corrosion resistance of A213 T91 tended to gradually decrease rather than increases as the oxide layer was formed. The results of this study is expected to provide necessary research data on boiler corrosion in biomass co-firing power plants.
Chae, Taeyoung;Lee, Jaewook;Lee, Youngjae;Yang, Won
Clean Technology
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v.25
no.1
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pp.74-80
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2019
Thermochemical treatment of sewage sludge is an energy-intensive process due to its high moisture content. To save the energy consumed during the process, the hydrothermal carbonization process for sewage sludge can be used to convert sewage sludge into clean solid fuel without pre-drying. This study is aimed to investigate co-firing characteristics of the hydrothermally carbonated sewage sludge (HCS) to a pulverized coal combustion system. The purpose of the measurement is to measure the pollutants produced during co-firing and combustion efficiency. The combustion system used in this study is a furnace with a down-firing swirl burner of a $80kW_{th}$ thermal input. Two sub-bituminous coals were used as a main fuel, and co-firing ratio of the sewage sludge was varied from 0% to 10% in a thermal basis. Experimental results show that $NO_x$ is 400 ~ 600 ppm, $SO_x$ is 600 ~ 700 ppm, and CO is less than 100 ppm. Experimental results show that stable combustion was achieved for high co-firing ratio of the HCS. Emission of $NO_x$ and $SO_x$ was decreased for higher co-firing ratio in spite of the higher nitrogen contents in the HCS. In addition, it was found that the pollutant emission is affected significantly by composition of the main fuel, regardless of the co-firing ratios.
The co-firing processes for the supported type planar solid oxide fuel cell were investigated. A flat cell of $7.7${\times}$10.8\textrm{cm}^2$ was fabricated successfully by the co-firing process, in which green films were co-sintered in the forms of two layers of anode/electrolyte or of three layers of anode/electrolyte/cathode with gas distributor. A co-fired cell of two layers yielded a power of 200 ㎽/$\textrm{cm}^2$ at 608 ㎷. Its performance loss was mainly due to iR drop in the anodic gas distributor, which was attributed to poor contact between anodic gas distributor and current collector. The performance in the co-fired cell of three layers was much lower than that of two layers, which resulted from the large iR drop and activation overvoltage at the cathodic side. In the co-fired cell of two layers, the impedance analysis indicated that the performance decay during cell operation is due to both anode overvoltage and iR drop at anode side. Also the electrode reaction of the co-fired two layers' cell is considered to be controlled by activation overvoltage within the low current of 50 ㎃.
There are many researches in progress on co-firing of coal and biomass to reduce carbon dioxide produced from the coal consumption. This study carried out 200 Kg/h combustion test furnace by mixing coal with timber. Coal was mixed with domestic and imported-wood around 10% to 20% based on input energy. For the mixed fuel, combustion temperature, unburned carbon and the composition of flue gas were analyzed. In addition, the tendency of slagging and fouling was examined using a probe. According to the result of the experiment, combustion temperature was depended on the kind of wood and mixing ratio. The unburned carbon loss was higher with increase of wood biomass mixing ratio, as a result, the total heat loss of furnace was slightly increased. The emission of NOx and SOx were decreased by $3{\sim}20%$ and $21{\sim}60%$ respectively. There are no difference of slagging and fouling tendency between biomass co-firing and coal burning only.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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