During thermal power coal-fired boiler operation, it is very important to detect the pulverized coal concentration in the air pipeline for the boiler combustion stability and economic security. Because the current measurement methods used by power plants are often involved with large measurement errors and unable to monitor the pulverized coal concentration in real-time, a new method is needed. In this paper, a new method based on microwave circular waveguide is presented. High Frequency Electromagnetic Simulation (HFSS) software was used to construct a simulation model for measuring pulverized coal concentration in power plant pipeline. Theoretical analysis and simulation experiments were done to find the effective microwave emission frequency, installation angle, the type of antenna probe, antenna installation distance and other important parameters. Finally, field experiment in Jilin Thermal Power Plant proved that with selected parameters, the measuring device accurately reflected the changes in the concentration of pulverized coal.
Li, Dongfang;Kim, Ryang Gyoon;Song, Ju Hun;Jeon, Chung-Hwan
한국연소학회:학술대회논문집
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2012.04a
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pp.213-215
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2012
As one of the primary fuel sources, oxy-fuel combustion of coal is actively being investigated because of the climate changing problem such like the emission of green house gases. In this paper research about the pulverized coal technology, which is widely used in both power-generating and iron-making processes was studied to invesgate the ignition behaviour of pulverized coal particles during coal combustion as changing the ambient oxygen concentration of the particle. The ignition phenomenon of the coal particles fed into a laminar flow reactor was imaged with a Integrated charged-coupled device (ICCD) camera. The ignition points were determined throught the analysis of the images, and then the ignition delay times were able to be calculated. The experiment results show that a lower oxygen concentration increases the ignition delay time.
A cylindrical-shape, horizontal furnace was used to investigate the effect of particle size on the pulverized coal combustion behavior. Three differently-sized fractions (5, 30, and 44 microns in average diameter) of high-volatile bituminous coal, were burned in the test furnace. Ignition characteristics of pulverized coal flame were determined through the amount of methane in the carrier gas for the self-sustaining flame. Easiest ignition occurred with the immediately-sized coal particles. Ignition of coal jet flame appeared to occur through a gas-phase homogeneous process for particles larger than 30 microns. Below this limiting size, heterogeneous process probably dominated ignition of coal flame. Oxygen concentration of combustion air was varied up to 50%, to determine the oxygen-enrichment effect on the coal ignition behavior. Oxygen enrichment of primary air assisted ignition behavior of pulverized coal flame. However, enrichment of secondary air didn't produce any effect on the ignition behavior.
Combustion behavior of pulverized coal particles in a post-combustion gas reactor was investigated. Radiation emission from coal particles were analyzed by direct photograph and $CH^*$ radical chemiluminescence intensity. Coal particles were sampled during the combustion and were observed by scanning electron microscopy (SEM) and cross section micrograpy technique. Two coal types(one bituminous and one subbituminous coals typically used in the Korean power plants) were tested at typical combustion environment. Gas flow conditions were controlled to represent temperature and oxygen concentration. Experimental data were discussed along with conceptual descriptions of pulverized coal combustion, where particle heat-up, release and combustion of volatiles, and char combustion were sequentially progressed.
In a view of capturing $CO_2$ as a greenhouse gas, an experimental study was conducted on the combustion characteristics of pulverized coal in $O_2$/$CO_2$ environment using TGA/DSC and DTF facilities. The effects of gas composition and concentration on the processes of devolatilization and char burning experienced by coal particles in combustion furnace and on the concentration of products such as $CO_2$, CO and $NO_x$ were observed using TGA/DSC and DTF respectively. As results, it were found that the rate of devolitilation is nearly independent on the $O_2$ concentration if it is over 20% but the char burning rate is a sensitive function of $O_2$ percent, and the two rates can be controlled by $O_2$ concentration in order to be similar with those of air combustion case. It was also found that high concentration $CO_2$ can be captured by oxy-coal combustion and high concentration of CO and low value of $NO_x$ are exhausted in that case. Additionally, NO reducing reaction by CO with char as catalyst was observed and a meaningful results were obtained.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.33
no.1
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pp.38-45
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2009
Oxy-fuel combustion of pulverized coal is one of the promising new technologies to reduce $CO_2$ and NOx from coal combustion. However, the stability of pulverized coal flame is reduced in the oxy-fuel combustion. This flame stability is concerned with the flame propagation that is affected by surrounding gas and coal characteristics, such as gas temperature, gas composition, coal volatile, coal activation energy and coal size. In this paper, a study on the influence of surrounding gas and coal characteristics on the flame propagation velocity in oxy-fuel combustion of pulverized coal was preformed. One dimensional model was used to calculate the flame propagation velocity of pulverized coal clouds. In this model, the radiation is considered to be the main source of heat exchange, and Monte Carlo method was adopted for accurate calculation of radiation heat flux. It was found that the flame propagation velocity become higher with the decrease of coal activation energy and the increase of coal volatile. Also, according to the increase of gas temperature and $O_2$ concentration, flame propagation velocity increased.
Kim, Hyuk-Je;Song, Si-Hong;Lee, Gun-Myung;Kim, Sang-Hyeun;Lee, Ik-Hyung
Proceedings of the KSME Conference
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2001.11b
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pp.764-769
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2001
Recently, according to increase in the requirement of electric power, a thermoelectric power plant equipped with pulverized coal combustion system is highly valued, because coal has abundant deposits and a low price compared with others. For efficient use of coal fuel, most of plant makers are studying to improve combustion performance and flame stability, and reduce pollutant emission. One of these studies is how to control the profile of particle injection and velocity dependant on coal nozzle. Basically, a mixed flow of gas and particle in coal nozzle is required to have appropriate injection and concentration distribution at exit to achieve flame stability and low pollutant, but it is very difficult to obtain that without help of a coal separating device within nozzle. In this study, each distribution of air and coal flow rate is measured for the coal nozzle with coal separator developed by us. The coal concentration at exit is various according to inlet swirl values and positions of coal separator. Also pressure drop is measured for various operating conditions of this nozzle. From these results, we can find the separation characteristic of new developed coal separator, and select proper operation range of coal nozzle. When this coal nozzle is applied to actual plant, these investigations will be very useful to confirm the shape of coal separator to have efficient particle injection.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.23
no.5
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pp.687-694
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1999
An experimental study was carried out in two laboratory-scale reactors to investigate the effect of heating rate on the behavior of flame front in a pulverized coal flame. Each. reactors had different heating mechanisms. For reactor A losing large heat through transparent quartz wall. pulverized coal particles were ignited by secondary air of 1050K. Flame front could be visualized through the transparent wall. Reactor B was insulated with castable refractory to minimize the heat loss through the reactor wall and accompanied with secondary air of 573K. Flame front was estimated from the gas temperature and species concentration measured using R-type thermocouple(Pt-Pt/Rh 13%) and gas chromatograph at various coal-air ratios and swirl intensities. The flame front position was closely related with the magnitude of heating rate. The heating rate for lifted flame was of the order of $10^4$ to $10^5K/s$ and for coal Ignition at least over $10^4K/s$. The heating mechanism had little impact on the extinction limits. The weak swirl number of 0.68 forced the flame front to move toward the upstream by the rapid mixing of coal and air. The primary/secondary momentum ratio was an inappropriate variable to distinct the liftoff of flame.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.24
no.2
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pp.270-279
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2000
Recently, according to increase in the requirement of electric power, a thermoelectric power plant equipped with pulverized coal combustion system is highly valued, because coal has abundant deposits and a low price compared with others. For efficient use of coal fuel, most of plant makers are studying to improve combustion performance and flame stability, and reduce pollutants emission. One of these studies is how to control the profile of particle injection and velocity dependant on coal nozzle configuration. Basically, nozzle which has mixed flow of gas and particle is required to have the balanced coal concentration at exit, but it is very difficult to obtain that by itself without help of other device. In this study, coal distribution and pressure drop in gas-solid flow are calculated by numerical method in nozzle with various shapes of venturi diffuser as a means to get even coal particle distribution. The tentative correlations of pressure drop and exit coal distribution are deduced as function of the height, length and reducing angle of venturi from the calculated results. When coal hurner nozzle is designed, these equations are very useful to optimize the shape of venturi which minimize uneven particle distribution and pressure drop within coal nozzle.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.23
no.11
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pp.1464-1472
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1999
Design and operation of $1MW_{th}$ pulverized coal combustion testing facility are described. Also the influence of air staging on NOx emission and burnout of coal flames was investigated in this facility. The test facility consisted of coal feeding system, firing system and flue gas treatment system. A top-fired externally air staging burner was adopted in order to avoid influence of gravity on the coal particles and for easy maintenance. Distribution of temperature and chemical species concentration of coal flames could be measured in vertical pass of furnace. Main fuel was pulverized (83.4% less than $80{\mu}m$) Australian high bituminous coal. From variety of test conditions, overall excess air ratio was selected at 1.2(20% excess air). Tho study showed that increasing the staged air resulted in lower NOx omission, and it was suggested to be more than 40% of the total combustion air for the substantial NOx reduction. Sufficient burnout was not achievable when NOx emission was less than 500ppm. Also, the amount of core air did not influence tho NOx reduction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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