Circulating Fluidized Bed (CFB) is a technically and economically proven technology for boiler systems and large CFB coal boilers are making inroads into the domestic power boiler market. For biomass gasification, it is also considered as a very promising technology for commercial. Due to the lack of experiences of a large scale CFB gasifier, however, any large scale CFB gasifiers are hard to in Korea in spite of fast-growing demand of domestic market. In this study, a 3 $MW_{th}$ CFB gasifier was developed for biomass gasification. The CFB gasifier consists of interconnected fast and bubbling fluidized bed reactors including unique features for in-situ tar removal. Various numerical and experimental approaches will be presented such as basic modeling works, investigation of hydrodynamics with a cold model, computational particle fluid dynamics and experiments in the 3 MWth gasifier.
Gasification is one of the important contribution to resource recycling by conversion of biomass to a variety of energy sources such as alcohol, SNG etc., and to global warming prevention by reduction of green house gases such as $CO_2$. The aim of this study is to draw the optimal operation condition of dual fluidized-bed gasifier with biomass fuel, to verify SNG production efficiency and to establish the basis for the domestic commercialization of dual fluidized bed gasification. As a result, dual fluidized-bed gasifier has the optimal conditions at $826^{\circ}C$ with steam input 1,334 g/hr, air input 5.56 L/min. The carbon conversion is 81% and SNG production efficiency was $CH_4$ 92%.
Park, Young Cheol;Moon, Jong-Ho;Lee, Seung-Yong;Lee, Dong-Ho;Jin, Gyoung Tae
Korean Chemical Engineering Research
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v.50
no.3
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pp.511-515
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2012
In this study, we used a commercial simulator to investigate the gasification characteristics of Roto coal in the partitioned fluidized-bed gasifier, which consists of 4 parts such as coal pyrolysis, char gasification, tar/oil gasification and char combustion. The heating medium was exchanged between the combustion part and the gasification part in order to supply the energy needed for pyrolysis and gasification. The correlation model from experimental data in relation to the reaction temperatures, the reaction gases and the coal feed rates was derived for the coal pyrolysis. The equilibrium model was used for the gasification and the combustion model for the char combustion. In order to compare the reaction behavior of the partitioned fluidized-bed gasifier, the single-bed gasifier was also simulated. The cold gas efficiency of both partitioned fluidized-bed gasifier and single-bed gasifier was almost the same. The $H_2$ and $CH_4$ contents of the syngas in the partitioned fluidized-bed gasifier slightly increased and the CO and $CO_2$ contents slightly decreased, compared with the singlebed gasifier. In order to verify the model, ten cases of the single-bed gasification experiment have been simulated. The contents of CO, $CO_2$, $CH_4$ in the syngas from the simulation corresponded with the experimental data while those of $H_2$ was slightly higher than experimental data, but the tendency of $H_2$ content in the syngas was similar to the experiments. In the coal conversion, the simulation results were higher than the experiments since equilibrium model was used for the gasification so that the residence time and contact time in the model is different from the experiments.
Biomass to Liquid (BTL) is an attractive option for using biomass as an renewable energy. A syngas supplying system has been designed for BTL system, based on the Fischer-Tropsche (FT) process, and long-term operation test was conducted. The syngas supplying system is composed of a fluidized bed gasifier, gas cleaning and compression system, and methanol absorption system. Stable operation of more than hundred hours was achieved with several champaigns. In addition, a pilot scale biomass gasifier has been developed for 1 bbl/day BTL system and its performance was evaluated. Some preliminary results and current status of the development of BTL system will be presented.
Park, Seongbum;Lee, Jeoungwoo;Song, Jaehun;Pak, Daewon
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.34
no.1
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pp.58-65
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2017
Fluidized bed gasification is technically and economically proven technology, which shows the high possibility of realization and commercialization. However, in Korea, development of FBG to the commercial scale for power generation and industry is mainly blocked by the fact that there is no experience of design, troubleshooting and operation of even pilot scale fluidized bed gasifier. In this study, a $3MW_{th}$ circulating fluidized bed(CFB) was newly developed for biomass gasification. The fluidized bed was mainly composed of circulating and bubbling fluidized reactors integrating in-situ tar removal step in the system. For cleaning of the tar and acid gas in the product gas, the sequential gas cleaning process comprised of a ceramic filter, rapid quencher and wet scrubber was adopted. Effect of equivalence ratio was investigated to find the optimal operating conditions for the $3MW_{th}$ integrated system of fluidized bed gasification.
Kim, Youngdoo;Jeong, Soohwa;Jung, Jaeyong;Yang, Won;Lee, Uendo
한국연소학회:학술대회논문집
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2014.11a
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pp.25-28
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2014
In this study, waste cooking oil was gasified in a fluidized bed reactor. The main objective of this study was to produce clean producer gas for power generation engine. As a result, heating value of producer gas is suitable for engine operation and tar content in producer gas was satisfied after use of activated carbon filter. Results from a lab scale experiment and a preliminary results from a pilot scale experiment will be presented.
Optimal grinding condition was examined by changing only the size of screen opening with fixing other factors to produce coal fines of particle sizes required for circulating fluidized bed gasifier. At least 85 wt% of the coal particles should fall into the size range of 0.045~1.0 mm for efficient gasification. In this study, hammer mill was used to grind Chinese low rank lignite coal following grinding condition designed by Taguchi method. The analysis of signal to noise ratio showed that optimum grinding condition for the gasifier was 3 mm in primary screen size and 1.3 mm in secondary screen size on the 95% level of significance.
A 5 kg/hr scale integral dual fluidized-bed gasifier for producing medium heating value syngas from biomass or combustible wastes was manufactured. The effect of operating variables including gasification temperature, rate of feeding, and weight ratio of steam/feed on the behavior of the gasifier was investigated. The contents of $H_2$ and CO in syngas, flow rate of feeding, cold gas efficiency increased with the increased gasification temperature or rate of feeding, but decreased with the increased weight ratio of steam/feed within the experimental range. With wood powder as the feed, the concentrations of $H_2$ and CO in the syngas were as high as 41% and 32%, and the cold gas efficiency and lower heating value of the syngas were as high as 70.1% and $3,428kcal/Nm^3$. With food wastes as the feed, the concentrations of $H_2$ and CO in the syngas were as high as 37% and 23.9%, and the cold gas efficiency and lower heating value of the syngas were as high as 66.7% and $3,670kcal/Nm^3$.
Kim, Kwang-Su;Leckner, Bo;Lee, Jeong-Woo;Lee, Uen-Do;Choi, Young-Tai
Korean Chemical Engineering Research
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v.50
no.5
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pp.850-859
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2012
Devolatilization is an important mechanism in the gasification and pyrolysis of woody biomass, and has to be accordingly considered in designing a gasifier. In order to describe the devolatilization process of wood particle, there have been proposed a number of empirical correlations based on experimental data. However, the correlations are limited to apply for various reaction conditions due to the complex nature of wood devolatilization. In this study, a simple model was developed for predicting the devolatilization of a wood particle in a fluidized bed reactor. The model considered the drying, shrinkage and heat generation of intra-particle for a spherical biomass. The influence of various parameters such as size, initial moisture content, heat transfer coefficient, kinetic model and temperature, was investigated. The devolatilization time linearly increased with increasing initial moisture content and size of a wood particle, whereas decreases with reaction temperature. There is no significant change of results when the external heat transfer coefficient is over 300 $W/m^2K$, and smaller particles are more sensitive to the outer heat transfer coefficient. Predicted results from the model show a similar tendency with the experimental data from literatures within a deviation of 10%.
Han, Si Woo;Seo, Myung Won;Park, Sung Jin;Son, Seong Hye;Yoon, Sang Jun;Ra, Ho Won;Mun, Tae-Young;Moon, Ji Hong;Yoon, Sung Min;Kim, Jae Ho;Lee, Uen Do;Jeong, Su Hwa;Yang, Chang Won;Rhee, Young Woo
Korean Chemical Engineering Research
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v.57
no.6
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pp.874-882
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2019
In this study, the gasification characteristics of four types of unused woody biomass and one waste wood in a lab-scale bubbling fluidized bed gasifier (Diameter: 0.11 m, Height: 0.42 m) were investigated. Effect of equivalence ratio (ER) of 0.15-0.3 and gas velocity of $2.5-5U_0/U_{mf}$ are determined at the constant temperature of $800^{\circ}C$ and fuel feeding rate of 1 kg/h. The silica sand particle having an average particle size of $287{\mu}m$ and olivine with an average particle size of $500{\mu}m$ were used as the bed material, respectively. The average product gas composition of samples is as follows; $H_2$ 3-4 vol.%, CO 15-16 vol.%, $CH_4$ 4 vol.% and $CO_2$ 18-19 vol.% with a lower heating value (LHV) of $1193-1301kcal/Nm^3$ and higher heating value (HHV) of $1262-1377kcal/Nm^3$. In addition, it was found that olivine reduced most of C2 components and increased $H_2$ content compared to silica sand, resulting in cracking reaction of tar. The non-condensable tar decreases by 72% ($1.24{\rightarrow}0.35g/Nm^3$) and the condensable tar decreases by 27% ($4.4{\rightarrow}3.2g/Nm^3$).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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