• 한국연소학회지
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• 제13권2호
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• pp.23-32
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• 2008

Gasification characteristics in the fluidized bed reactor are essential for the design of a gasification furnace to optimize the operation condition. Moisture content of the solid fuel is one of the important factors to influence directly the gasification characteristics. So it is necessary to investigate the effect of moisture content of solid fuel in partial oxidation condition. Gasification characteristics are investigated with results from thermogravimetric analyzer and lab-scale fluidized bed reactor for wood and RDF samples along with changing moisture contents. Additionally lab-scale fluidized bed reactor was run continuously and gas concentrations at the exit were measured. It is observed that the rate of reaction in partial oxidation condition is between the results from the combustion environment and from the inert condition. Moisture content in a particle slows down the heating rate of a particle. So, reaction is delayed by the moisture content. However, RDF samples those are easy to break-up don't show the effect of moisture content. The result of continuous operation condition shows that proper moisture content promotes gasification because steam from the particles helps gasification of the solid fuel. A simulation to predict the syn-gas composition was conducted by the Aspen Plus process simulator. The cold gas efficiency of the experiment was compared with results from the simulation.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2007년도 제34회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.161-167
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• 2007

Gasification characteristics in the fluidized bed reactor are essential for the design of a gasification furnace to optimize the operation condition. Moisture content of the solid fuel is one of the important factors to influence directly the gasification characteristics. So it is necessary to investigate the effect of moisture content of solid fuel in gasification process. Gasification characteristics are investigated with results from thermogravimetric analyser and lab-scale fluidized bed reactor for wood and RDF samples along with changing moisture contents. Additionally lab-scale fluidized bed reactor was run continuously and gas concentrations at the exit were measured. It is observed that the rate of reaction in partial oxidation condition is in between the results from the combustion environment and from the inert condition. Moisture content in a particle slows down the heating rate of a particle. So, reaction time is delayed by the moisture content. However, RDF samples that are easy to break-up doesn't show the effect of moisture content. The results of continuous operation condition shows that proper moisture content promotes gasification because steam from the particles helps gasifcation of the sold fuel.

• 청정기술
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• 제29권3호
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• pp.200-216
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• 2023

은행잎은 자체에 존재하는 ginkgolide A, B, C, J 및 bilobalide의 강한 살충작용으로 인해 제대로 분해가 진행되지 않아 그대로 방치할 시 사고를 유발 할 수 있는 폐기물 바이오매스이다. 은행잎 바이오매스는 적절한 기술 적용을 통해 연료나 화학물질로 전환할 수 있다. 본 연구에서는 은행잎의 급속 열분해 반응과정에서 열분해 온도, 최소 유동화 속도, 샘플의 크기를 변화 시키면서 생성물 특성에 대한 연구를 수행하였다. 열분해 온도 400~550℃, 최소 유동화 속도 2.0~4.0 U_mf, 그리고 바이오매스 샘플의 크기에 변화 따라 생성물의 수율과 특성의 변화를 확인하였다. 급속 열분해는 기포 유동층 반응기에서 모래를 층 물질로 사용하여 400~500℃ 구간에서 진행하였다. 열분해 후 액상 생성물의 수율은 온도에 따라 33.66~40.01 wt%였으며, 기상 생성물 중 CO₂와 CO의 선택성이 높았고, 온도 증가에 따라 CO₂의 선택성은 낮아지고 CO의 선택성은 높아졌다. 반응 온도 450℃, 유동화 속도 3.0×U_mf, 0.43~0.71 mm 입자 크기에서 급속 열분해를 진행한 결과 40.01 wt%의 바이오-오일 수율을 얻었으며, 30.17 MJ/kg의 고위발열량을 나타냈다. 생성된 바이오-오일을 GC-MS를 통해 분석해본 결과 다양한 페놀 화합물 및 벤젠 유도체가 생성된 것을 확인하였다. 본 연구에서 은행잎 폐기물 바이오매스의 처리와 함께 활용 가능성을 급속 열분해를 통해 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권10호
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• pp.710-716
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• 2013

대기 오염, 기후 변화 등 환경 문제와 자원 고갈로 인해 화석 연료를 대체할 에너지에 많은 관심이 집중되고 있다. 폐바이오매스의 에너지화 분야에서도 다양한 연구가 이루어지고 있다. 폐목질계 바이오매스의 급속열분해는 바이오매스 에너지화 기술 중 하나로 액상 연료를 생산할 수 있다. 바이오매스의 급속열분해에는 주로 기포유동층 반응기가 쓰이고 있으며, 기포유동층 급속열분해 반응기에서는 반응물에 열을 효과적으로 전달하기 위하여 고체입자의 유동매체를 이용한다. 이러한 기포유동층 반응기에서 유동층 내 고체 입자의 움직임과 혼합은 기포의 거동에 영향을 받는다. 이로 인해 열전달 현상이 달라지고 결과적으로는 폐목질계 바이오매스의 급속열분해 반응 속도가 변한다. 따라서 본 연구에서는 기포유동층 반응기 내부의 수력학적 특성과 폐목질계 바이오매스 급속열분해 반응에 관한 연구를 수행하였다. 반응기내의 기체-고체 유동에 대해 Eulerian-Granular 방법을 사용하여 반응기를 시뮬레이션 하였으며, two-stage semi-global reaction model로 폐바이오매스의 급속 열분해반응을 모사하였다. 결과를 살펴보면, 유동층 내에서 기포들이 생성되고 상승하면서 크기가 증가한다. 이러한 기포의 거동에 의해 기포 주위의 고체 입자는 여러 방향으로 움직이게 된다. 고체 입자상의 활발한 움직임으로 바이오매스 입자가 유동층에 골고루 퍼져 일차 반응이 유동층 전반에서 일어난다. 그리고 일차 반응 중 타르가 생성되는 반응 속도가 가장 높게 나타난다. 그 결과 기체상 생성물 중 타르가 약 66 wt.%로 가장 많이 발생한다. 반면 이차 반응은 유동층에서보다 freeboard에서 더 많이 일어난다. 따라서 기포의 거동이나 입자의 움직임에 의한 영향은 일차 반응보다 상대적으로 적을 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.107-107
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• 2010

Hydrogen is an alternative fuel for the future energy which can reduce pollutants and greenhouse gases. Synthesis gas have played an important role of synthesizing the valuable chemical compound, for example methanol, DME and GTL chemicals. Renewable biomass feedstocks can be potentially used for fuels and chemical production. Current thermal processing techniques such as fast pyrolysis, slow pyrolysis, and gasification tend to generate products with a large slate of compounds. Lignocellulose feedstocks such as forest residues are promising for the production of bio-oil and synthesis gas. Pyrolysis and gasification was investigated using thermogravimetric analyzer (TGA) and bubbling fluidized bed gasification reactor to utilize forest woody biomass. Most of the materials decomposed between $320^{\circ}C$ and $380^{\circ}C$ at heating rates of $5{\sim}20^{\circ}C/min$ in thermogravimetric analysis. Bubbling fluidized bed reactor were use to study gasification characteristics, and the effects of reaction temperature, residence time and feedstocks on gas yields and selectivities were investigated. With increasing temperature from $750^{\circ}C$ to $850^{\circ}C$, the yield of char decreased, whereas the yield of gas increased. The gaseous products consisted of mostly CO, CO2, H2 and a small fraction of C1-C4 hydrocarbons.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.587-594
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• 2010

Hydrogen is an alternative fuel for the future energy which can reduce pollutants and greenhouse gases. Synthesis gas has played an important role of synthesizing the valuable chemical compounds, for example methanol, DME and GTL chemicals. Renewable biomass feedstocks can be potentially used for fuel and chemicals. Current thermal processing techniques such as fast pyrolysis, slow pyrolysis, and gasification tend to generate products with a large slate of compounds. Lignocellulose feedstocks such as forest residues are promising for the production of bio-oil and synthesis gas. Pyrolysis and gasification was investigated using thermogravimetric analyzer (TGA) and bubbling fluidized bed gasification reactor to utilize forest woody biomass. Most of the materials decomposed between $320^{\circ}C$ and $380^{\circ}C$ at heating rates of $5{\sim}20^{\circ}C$/min in thermogravimetric analysis. Bubbling fluidized bed reactor was used to study gasification characteristics, and the effects of reaction temperature, residence time and feedstocks on gas yields and selectivities were investigated. With increasing temperature from $750^{\circ}C$ to $850^{\circ}C$, the yield of char decreased, whereas the yield of gas increased. The gaseous products consisted of mostly CO, $CO_2$, $H_2$ and a small fraction of $C_1-C_4$ hydrocarbons.

• 한국자원리싸이클링학회:학술대회논문집
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• 한국자원리싸이클링학회 2005년도 추계정기총회 및 제26회 학술발표대회 고분자리싸이클링기술 특별심포지엄
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• pp.75-82
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• 2005

바이오매스 열분해는 에너지와 가치있는 화학물질의 원료를 얻을 수 있는 유망한 방법 중의 하나이다. 열분해 반응기의 최적운전조건을 결정하기 위하여 기포유동층 반응기에서 상수리나무와 낙엽송의 열분해를 수행하였다. 온도, Uo/Umf, L/D가 생성물의 수율과 조성에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 상수리나무와 낙엽송 톱밥으로 유동층 급속열분해를 수행하였다. 반응온도, Uo/Umf, L/D, 원료주입량의 효과를 결정하였고, 최적조건은 다음과 같다 : $T\;=\;400^{\circ}C,\;U_o/U_{mf}\;=\;3.0,\;L/D\;=\;2.0$. 바이오오일의 최대 수율은 약 55%이었고, 주요 조성은 carbohydrate류, guaiacol류, furan류, phenol류, syringol류 화합물이었다. 생성가스는 CO, $CO_2$, 저분자 탄화수소이었고, 조성을 이용하여 측정한 가스수율은 계산치와 일치하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제34권6호
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• pp.36-43
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• 2006

유동형 급속열분해기 (fluidized bed type fast pyrolyzer, 용량 400 g/h)를 이용하여 너도밤나무와 침엽수 혼합재(독일가문비나무/전나무, 50:50) 에서 바이오오일을 생산하였다. 목질바이오매스의 열분해는 약 $470{\pm}5^{\circ}C$에서 1~2초 동안 진행되었다. 목질바이오매스의 열분해 생성물의 조성은 너도밤나무의 경우 바이오오일 60%, 탄 9% 그리고 가스가 31% 정도 생산되었으며, 침엽수 혼합재는 바이오일 49%, 탄 9%, 그리고 42% 가량의 가스가 생성되었다. 두 종류의 목질바이오매스에서 생산된 바이오오일의 수분함량은 약 17~22%이었으며, 밀도는 수종에 관계없이 $1.2kg/{\ell}$이었다. 바이오오일의 원소 조성은 탄소 45%, 산소 47%, 수소 7%, 그리고 질소 1%로 일반적인 목질바이오매스와 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 그러나 화석자원에서 생산되는 오일류와 비교하여 바이오일은 산소함량이 매우 높았고 황은 전혀 포함되어 있지 않았다. 바이오오일의 GC 분석 결과 총 90여종의 방향족(aromatic) 또는 비방향족(non-aromatic) 저분자량 화합물이 검출되었으며 이들의 함량은 바이오오일 전건중량의 31~33%로 분석되었다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제15권1호
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• pp.9-16
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• 2010

The characteristics of flow and heat transfer in a bubbling fluidized bed are investigated by means of computational fluid dynamics (CFD). To simulate two-phase flow for the gas and solid flows, Eulerian-Eulerian approach is applied. Attention is paid for a heat transfer from the wall to fluidized bed by bubbling motion of the flow. From the result, it is confirmed that heat transfer is promoted by chaotic bubbling motion of the flow by enhancement of mixing among solid particles. In particular, the vortical flow motion around gas bubble plays an important role for the mixing and consequent heat transfer. Discussion is made for the time and space averaged Nusselt number which shows peculiar characteristics corresponding to different flow regimes.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 1999년도 제19회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.81-91
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• 1999

Fuel characteristics of sewage sludge as required for the fluidized bed incinerators have been evaluated. Sewage sludge is basically a solid fuel with high percentage of moisture. Moisture content of the fuel directly affects the heating value of the fuel and the exhaust gas composition. When the sludge of transported into the incinerator, sludge cake is subject to the mixing, break-up and heat-up. Fluidization process would enhance these physical processes. The sludge fuel could then undergo the moisture evaporation and devolatilization process. Subsequent oxidation of volatiles as well as the remaining char would then follow. Sludge samples are characterized with high percentage of volatiles out of total combustibles. Quantitative understanding of above listed subprocesses would certainly help in the utilization of fluidized bed incinerators. A limited set of fuel characterization tests including calorimetric analysis, proximate analysis, elemental analysis and thermogravimetric analysis were conducted for the selected sludge samples. The measurement reasults of sludge samples were reported along with some published data. Limited experience in the actual incinerator plant is also presented.