• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.115.1-115.1
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• 2010

석탄 가스화기술은 기존의 연소 방식에서 발생하는 공해 물질은 줄이면서 발생되어지는 합성가스를 이용하여 직접 사용하거나, IGCC나 CTL 공정등에서 원료로서 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있어 석탄의 환경친화적인 이용을 위하여 오래전에 개발된 기술임에도 불구하고 최근 각광받고 있는 기술이다. 분류층 가스화기는 미분화된 석탄을 고온에서 가스화하는 방식으로 용량의 대형화가 가능하여 석탄가스화복합발전(IGCC)용으로 이용되고 있다. 석탄슬러리를 원료로 사용하는 습식 분류층 가스화기는 기술적으로 상당히 안정적이어서 가장 많이 보급되어진 가스화기 형태이다. 본 연구에서는 1.0T/D급 습식 분류상 가스화 장치의 가압 운전 특성 및 가스화 특성, 운전 조건을 파악하기 위하여 실험을 실시하였다. 실험에 사용된 반응기는 운전 압력 30bar로 설계되었으며, Fuel의 공급량은 50~70kg/hr로 공급하였으며, $O_2$/fuel Ratio를 0.7~1.1까지 변경하여 Fuel 주입량에 따른 내부온도 분포와 $O_2$/Fuel 비율에 따른 합성가스의 조성, 탄소 전환율, 냉가스효율 변화 특성을 알아보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.106.2-106.2
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• 2010

IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) plants are among the most advanced and effective systems for electric energy generation. From a control perspective, IGCC plants represent a significant challenge: complex reactions, highly integrated control to simultaneously satisfy production, controllability, operability and environmental objectives. While all these requirements seem clearly to demand a multivatiable, model predictive approach, not many applications can be easily found in the literature. This paper describes the IGCC dynamic simulation that is capable of simulating plant startup, shutdown, normal, and abnormal operation and engineering studies. This high fidelity dynamic models contain the detailed process design data to produce realistic responses to process operation and upset. And the simulation is used by engineers to evaluate the transient performance and produce graphical information indicating the response of the process under study conditions.

• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.1
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• pp.127-136
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• 1999

Bench Scale급 기류층 석탄가스화기에서 배출된 슬form의 특성을 파악하기 위해서 Drayton 석탄과 Kideco 석탄으로부터 생성된 슬래그의 조성, 형상, 잔존탄소함량 및 중금속 성분들을 분석하였다. Drayton 석탄 슬래그의 형상은 표면이 매끄럽고 단단하며 다공성을 띄면서 crack이 거의 없고 결정구조가 비정형인 반면에, Kideco석탄 슬래그의 경우는 표면이 거칠고 crack이 상당히 많이 존재하며 주결정상은 pyroxene과 anorthnite 등으로 이루어져있다. 슬래그의 재활용시 판단 기준이 되는 잔존탄소함량은 두 대상탄 모두 1% 이하를 나타내어 재활용이 가능하며, 슬래그의 용출수 분석결과 석탄중에 함유된 중금속은 슬래그중에 용융되어 안정한 화합물로 존재하므로 중금속 유출로 인한 2차적인 환경오염 문제는 없을 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.441-444
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• 2007

The inside wall of a coal gasifier is lined with refractory, and the corrosion of the refractory by coal sag is an important parameter affecting the refractory lifetime and the replacement period. This paper examines the changes in microstructure of a chromia refractory due to chemical reactions with penetrating slag as a function of slag composition. The effects of CaO and $Fe_2O_3$ concentrations were studied using Datong and KIDECO slag. Static corrosion experiments were carried out, the percent slag penetration and changes in the microstructure were determined by SEM/EDX analyses. FactSage equilibrium calculations were carried out to determine the equilibrium products and the predictions were compared with experimental observations.

• 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.

• Journal of Energy Engineering
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• v.5 no.1
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• pp.8-18
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• 1996

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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.74.2-74.2
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• 2011

석탄가스화 기술은 고온, 고압 조건에서 석탄과 산소의 불완전연소 및 가스화 반응을 통해 일산화탄소(CO)와 수소($H_2$)가 주성분인 합성가스를 제조하여 이용하는 현실적인 에너지원의 확보를 위한 방법인 동시에 이산화탄소를 저감할 수 있는 기술이다. 석탄가스화기 공급되는 석탄은 산소와의 부분 산화, 수증기 및 $CO_2$와의 반응에 의하여 합성가스로 전환되는데, 일반적으로 슬래깅 방식 석탄가스화기의 정상운전 중에 가스화기 내부 온도는 $1,400{\sim}1,600^{\circ}C$ 정도의 고온이며, 운전압력은 20~60 기압으로 매우 고압 상태에서 운전이 이루어지는데, 공급되는 석탄 시료의 성분들 중 가연성 물질의 99% 이상이 합성가스로 전환되는 반면, 회분에 해당되는 무기물의 대부분은 용융 슬랙 형태로 가스화기의 벽을 타고 흘러내리다가 슬랙탭을 통해 하부의 냉각조로 떨어지면서 급냉이 이루어지게 된다. 그러므로, 석탄가스화기 정상운전중 슬랙탭 주변의 온도를 고온으로 유지함으로써 용융슬랙의 고형화를 방지하는 것은 석탄가스화기의 안정적인 연속운전을 위하여 중요한 기술 중의 하나라고 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 저급탄 가스화를 위한 1 톤/일급 고온, 고압 습식 석탄가스화기의 정상운전중 슬랙탭 부근에서 용융슬랙의 고형화를 방지하기 위한 슬랙탭 버너시스템의 설계를 진행하였으며, 안정적인 운전조건 도출을 위하여 보조연료(CNG)와 산소의 공급비율에 따른 화염특성 시험을 진행하였다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.25 no.1
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• pp.97-104
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• 2014

In a coal gasifier for IGCC, hot syngas leaving the gasifier at about 1550oC is rapidly quenched by cold syngas recycled from the gas cleaning process. This study investigated the flow and heat transfer characteristics in the gas quench system of a commercial IGCC process plant under different operating pressures. As the operating pressure increased from 30 bar to 50 bar, the reduced gas velocity shortened the hot syngas core. The hot fly slag particles were retained within the core more effectively, and the heat transfer became more intensive around the hot gas core under higher pressures. Despite the high particle concentrations, the wall erosion by particle impaction was estimated not significant. However, large particles became more stagnant in the transfer duct due to the reduced gas velocity and drag force under higher pressures.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.22 no.3
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• pp.386-401
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• 2011

Mathematical models for various steps in coal gasification reactions were developed and applied to investigate the effects of operation parameters on dynamic behavior of gasification process. Chemical reactions considered in these models were pyrolysis, volatile combustion, water shift reaction, steam-methane reformation, and char gasification. Kinetics of heterogeneous reactions between char and gaseous agents was based on Random pore model. Momentum balance and Stokes' law were used to estimate the residence time of solid particles (char) in an up-flow reactor. The effects of operation parameters on syngas composition, reaction temperature, carbon conversion were verified. Parameters considered here for this purpose were $O_2$-to-coal mass ratio, pressure of reactor, composition of coal, diameter of char particle. On the basis of these parametric studies some quantitative parameter-response relationships were established from both dynamic and steady-state point of view. Without depending on steady state approximation, the present model can describe both transient and long-time limit behavior of the gasification system and accordingly serve as a proto-type dynamic simulator of coal gasification process. Incorporation of heat transfer through heterogenous boundaries, slag formation and steam generation is under progress and additional refinement of mathematical models to reflect the actual design of commercial gasifiers will be made in the near futureK.

• 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.