• 에너지공학
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• 제8권1호
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• pp.67-75
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• 1999

여러 종류의 내화재로 구성된 석탄가스화기에서의 온도분포 및 열손실량을 구하기 위한 전산해석을 수행하였다. 석탄가스화기 내화재 설계를 위한 적절한 방법론을 제안하기 위하여 1차원 이론적 해석, 2차원 전도열전달 해석 및 3차원 대류-전도 복합열전달 해석 등 세가지 방법론으로 해석을 각각 수행하였다. 해석 결과들은 석탄가스화기 실험 결과와 정상적 정량적으로 잘 일치하는 것으로 나타났다. 결과의 정확성, 수치해석 상의 수렴성 및 계산시간 등을 종합적으로 고려해 볼 때, 전산해석에 핵심 경계조건인 가스화기 내벽의 온도를 적절히 설정할 수 있는 경우에는 2차원 전도열전달 해석이 공학적 설계에 적용하기 알맞은 방법론으로 판단되었다. 전산해석 결과에 의하면, 현재 실험이 진행중인 하루 3톤 처리 용량급의 석탄가스화기에서의 총 열손실량은 설계치 운전 기준으로 약 1% 정도인 것으로 판별되었다.

• 한국환경보건학회:학술대회논문집
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• 한국환경보건학회 2005년도 국제학술대회
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• pp.378-380
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• 2005

The waste seashells were used for the removal of hydrogen sulfide from a hot gas stream, The sulphidation of waste seashells with H$_2$S was studied in a thermogravimetric analyzer at temperature between 600 and 800${\circ}$C . The desulfurization performance of the waste seashell sorbents was experimentally tested in a fixed bed reactor system. Sulfidation experiments performed under reaction conditions similar to those at the exit of a coal gasifier showed that preparation procedure and technique, the type and the amount of seashell, and the size of the seashell affect the H2S removal capacity of the sorbents. The pore structure of fresh and sulfided seashell sorbents was analyzed using mercury porosimetry, nitrogen adsorption, and scanning electron microscopy.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.11-17
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• 1999

기존의 미분탄 화력발전시스템에 비해서 NO$_{x}$, SO$_{x}$, $CO_2$, 분진 등의 대기오염물질을 현저히 줄일 수 있으며 발전효율도 높아서 석탄 사용에 따른 지구의 환경오염 저감과 에너지의 효율적인 이용 측면에서 석탄가스화 복합발전 시스템은 청정석탄 이용기술로 크게 관심을 모으고 있어서 국내외적으로 관련연구가 활발히 진행중이다. 석탄가스화 복합발전은 미분탄을 산소와 함께 고온ㆍ고압의 가스화기에서 가스화하고 이때 발생된 분진 및 유황성분은 각각 집진 및 탈황장치에서 제거하며, 석탄 회분은 용융시켜 슬래그의 형태로 배출하는 방식을 채택하고 있다.(중략)(중략)

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.227-234
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• 2002

With the increasing environmental consideration and stricter regulations, gasification of waste is considered to be more attractive technology than conventional incineration for energy recovery as well as material recycling. The experiment for combustible waste mixed with plastic and cellulosic materials was performed in the fixed bed gasifier to investigate the gasification behavior with the operating conditions. Waste pelletized with a diameter of 2~3cm and 5cm of length was gasified at the temperature range of 1100~145$0^{\circ}C$. It was shown that the composition of H$_2$ was in the range of 30~40% and CO 15~30% depending upon oxygen/waste ratio. Casification of waste due to thermoplastic property from mixed plastic melting and thermal cracking shows a prominent difference from that of coal or coke. It was desirable to maintain the top temperature up to foot to ensure the mass transfer and uniform reaction through the packed bed. As the bed height was increased, the formation of H$_2$ and CO was increased whilst $CO_2$ decreased by the char-$CO_2$ reaction and plastic cracking. From the experimental results, the cold gas efficiency was around 61% and heating values of product gases were in the range of 2800~3200㎉/Nm3.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권6호
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• pp.796-806
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• 2014

석탄가스화를 기반으로 한 발전(IGCC 발전) 및 화학원료 제조공정의 상업화 관건은 화석연료인 원유 또는 천연가스를 기반으로 생산되는 경우와 비교하여 경제성을 확보할 수 있는지 여부이다. 경제성 확보를 위한 가장 현실적인 방법으로는 석탄 가스화를 통해 얻어진 합성가스로부터 2개 이상의 생산물(예: 발전과 화학원료를 동시 생산)을 병산(coproduction 또는 poly-generation)하는 것이다. 본 연구에서는 석탄 가스화를 기반으로 하여 발전과 수송용, 발전용 및 가정용 연료로 사용이 가능한 DME(dimethyl ether)를 병산하는 공정에 대한 경제성 분석을 실시하였다. 경제성 분석을 위한 병산 공정에서는 250 MW 전력생산 연간 30만 톤의 DMZ 생산을 기준으로 하였다. 병산 공정에서 DME 판매가격이 50만원/ton인 경우, 전기 생산원가는 34.8~58.4원/kWh으로 SMP(계통한계가격) 가중평균인 150.69원/kwh(2013년 1월~12월까지의 평균값)의 33~58% 수준으로 산정되었다. 따라서, DME 판매가격이 적정하게 유지될 경우 석탄 IGCC+DME 병산공정은 IGCC 단독 발전과 비교하여 경제성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다. 현재 중국에서 DME 판매가격이 900,000원/톤 내외이므로, 전력과 DME를 병산할 경우, IGCC 단독으로 전력을 생산할 경우와 비교하여 전력 생산 원가를 월등하게 낮출 수 있음을 알 수 있다. 이와 같이 석탄 가스화를 기반으로 한 병산 공정을 통해 전력과 DME를 병산하는 시스템에서, 시장 여건에 따라 전력과 DME 생산비율 제어가 가능하고, 석탄 가스화기 및 정제 시스템을 공통 설비로 활용함으로써, 개별적으로 생산하는 것보다 생산 원가를 낮출 수 있다는 결과를 얻었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.72-72
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• 2011

국내 및 세계의 천연가스 수요가 증가하고, 원유가 상승에 의한 천연가스의 지속적인 가격상승이 예측됨에 따라 천연가스의 99%를 수입에 의존하는 우리나라의 에너지 안보 확보 방안을 위한 기술개발이 필요하다. 국내에서 천연가스를 확보할 수 있는 현실적인 방법중의 하나는 석탄가스화를 통해 얻어진 합성가스를 이용하여 SNG(synthetic Natural Gas, 합성천연가스)를 제조하는 것이다. 본 연구에서는 다양한 석탄, 다양한 석탄 가스화기를 적용하는 경우에 대한 CASE별 공정해석을 수행하여 각 경우의 SNG 생산 특성을 파악하였다. 석탄의 종류는 역청탄, 아역청탄, 갈탄을 대상으로 하였으며, 역청탄을 사용하는 경우는 General Electric Energy(GEE), Shell Global Solutions(Shell), ConocoPhillips(CoP)사의 가스화기를, 아역청탄을 사용하는 경우는 KBR의 TRIG$^{TM}$, Siemens사의 SFG, Shell, CoP 가스화기를, 갈탄을 사용하는 경우는 Shell, Siemens 가스화기를 적용하였다. 사용한 석탄과 석탄가스화기에서 발생된 합성가스 조성은 NETL에서 발행된 보고서에 제시된 수치들을 활용하였다. 역청탄을 사용하고 CoP 가스화기를 적용한 경우, SNG 합성공정에 유입되는 유량이 100 Nm3/h 일 때, 생산되는 SNG의 조성은 $CH_4$ 96.26%, $H_2$ 1.49%, $CO_2$ 0.69%, CO 0.004% 이고 생산유량은 24 Nm3/h 였다. SNG 효율을 SNG 합성공정에 공급되는 합성가스 열량 대비 최종 생산되는 SNG의 열량을 기준으로 하고, 각 CASE 별 SNG 효율을 살펴보면, 역청탄을 대상으로 한 경우 GEE 74.05%, CoP 76.65%였다. 아역청탄을 대상으로 한 경우 TRIG 78.14%, Siemens 71.22%, CoP 75.72%였고, 갈탄을 대상으로 하는 경우 Shell 71.48%, Siemens 71.49%였다. 역청탄을 사용하는 경우는 CoP 가스화기를 대상으로 한 경우 SNG 효율 및 생산량이 가장 높았고, 아역청탄을 사용하는 경우는 TRIG 가스화기를 대상으로 한 경우의 SNG 효율 및 생산량이 높았다. 갈탄을 사용하는 경우는 Shell 가스화기와 Siemens 가스화기가 거의 비슷한 결과를 나타내었다. $$SNG\;efficiency({\eta})={\frac{Q_B}{Q_A}}={\frac{Q_{SNG}(kcal/h)}{Q_{Syngas}(kcal/h)}}{\times}100(%)$$.

• 한국분무공학회지
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• 제24권1호
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• pp.35-42
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• 2019

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.

• 한국연소학회지
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• 제18권1호
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• pp.21-26
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• 2013

In the Shell coal gasification process, the syngas produced in a gasifier passes through a syngas cooler for steam production and temperature control for gas cleaning. Fly slag present in the syngas may cause major operational problems such as erosion, slagging, and corrosion, especially in the upper part of the syngas cooler (gas reversal chamber, GRC). This study investigates the flow, heat transfer and particle behaviors in the GRC for a 300 MWe IGCC process using computational fluid dynamics. Three operational loads of 100%, 75% and 50% were considered. The gas and particle flows directly impinged on the wall opposite to the syngas inlet, which may lead to erosion of the membrane wall. The heat transfer to the wall was mainly by convection which was larger on the side wall at the inlet level due to the expansion of the cross-section. In the evaporator below the GRC, the particles were concentrated more on the outer channels, which needs to be considered for alleviation of fouling and blockage.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.352-360
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• 2017

Polygeneration process is widely used to pursuit high efficiency by sharing electricity, utility, refrigeration and the utilization of product chemicals. In this paper, performance analysis of the 450 MW Class polygeneration process was conducted with various syngas generated from coal and biomass gasifier. WGSR and PSA process were employed for hydrogen production and separation. Process modeling and dynamic simulation was carried out, and the results were compared with NETL report. Net power of the polygeneration process was 439 MW considering power consumption. More than 90% of CO was converted at WGSR and the hydrogen purity of PSA was more than 99.99%.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.867-870
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• 2009

일반적으로 내화재의 내침식성은 크롬 함량이 증가함에 따라 향상되는 특성을 가지는데, 본 연구에서는 이러한 크롬 내화재의 물성을 보다 향상시키기 위하여 인산염 화합물인 $AlPO_4$를 첨가하는 실험을 진행하였으며, 이러한 실험 결과 선정된 $AlPO_4$ 1% 첨가 크롬 내화재를 대상으로 캐스타블 및 브릭 형태로 각각 제작하였을 때 내침식 특성에 대해 회전 침식 시험장치를 이용한 실험을 실시하였는데, 실험 결과 캐스타블에 비해 브릭 내화재가 내침식성이 우수하지만 일부 spalling이 발생하는 것으로 파악되었다. 그리고, 가스화기로의 석탄 공급 방식에 따라 내화재 벽면에서 발생하는 석탄입자에 의한 내화재 침식 정도에 대한 전산해석을 수행한 결과 top feeding에 비해 side feeding 방식이 내화재 전면에 걸쳐 침식 현상이 크게 발생할 것으로 예측되어 보다 크롬 함량이 많은 내화재를 선정해야 할 것으로 평가되었다.