• 한국연소학회지
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• 제15권2호
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• pp.1-11
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• 2010

Power generation systems based on the oxy-coal combustion with carbon dioxide capture and storage (CCS) capability are being proposed and discussed lately. Although a large number of lab scale studies for oxy-coal power plant have been made, studies of pilot scale or commercial scale power plant are not enough. Only a few demonstration projects for oxy-coal power plant are publicized recently. The proposed systems are evolving and various alternatives are to be comparatively evaluated. This paper presents a proposed approach for performance evaluation of a commercial 100 MWe class power plant, which is currently being considered for 'retrofitting' for the demonstration of the concept. The system is configurated based on design and operating conditions with proper assumptions. System components to be included in the discussion are listed. Evaluation criteria in terms of performance are summarized based on the system heat and mass balance and simple performance parameters, such as the fuel to power efficiency and brief introduction of the second law analysis. Also, gas composition is identified for additional analysis to impurities in the system including the purity of oxygen and unwanted gaseous components of nitrogen, argon and oxygen in air separation unit and $CO_2$ processing unit.

• 한국연소학회지
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• 제17권3호
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• pp.30-45
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• 2012

An existing unit of power plant is considered to refurbish it for possible application of carbon capture and storage(CCS). Conceptual design of the plant includes basic considerations on the national and international situation of energy use, environmental concerns, required budget, and time schedule as well as the engineering concept of the plant. While major equipment of the recently upgraded power plant is going to be reused, a new boiler for air-oxy fired dual mode operation is to be designed. Cryogenic air separation unit is considered for optimized capacity, and combustion system accommodates flue gas recirculation with multiple cleaning and humidity removal units. The flue gas is purified for carbon dioxide separation and treatment. This paper presents the background of the project, participants, and industrial background. Proposed concept of the plant operation is discussed for the possible considerations on the engineering designs.

• 한국연소학회지
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• 제14권2호
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• pp.1-9
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• 2009

New way to effectively capture $CO_2$ in coal fired power plant is the combustion of coal using oxy-fuel technology. Combustion characteristics of Minco sub-bituminous coal at oxy-fuel conditions using TGA and drop tube furnace (DTF) were included activation energy about the char burnout, volatile yield and combustion efficiency of raw coal, the porosity of pyrolyzed char and fusion temperature of by-product ash. TGA result shows that the effect of $CO_2$ on combustion kinetics reduces activation energy by approximately 7 kJ/mol at air oxygen level(21% $O_2$) and decreases the burning time by approximately 16%. The results from DTF indicated similar combustion efficiency under $O_2/CO_2$ and $O_2/N_2$ atmospheres for equivalent $O_2$ concentration whereas high combustion efficiency under $O_2/N_2$ than $O_2/CO_2$ was obtained for high temperature of more than $1,100^{\circ}C$. Overall coal burning rate under $O_2/CO_2$ is decreased due to the lower rate of oxygen diffusion into coal surface through the $CO_2$ rich boundary layer. By-product ash produced under $O_2/CO_2$ and $O_2/N_2$ was similar IDT in irrelevant to $O_2$ concentration and atmospheres gas during the coal combustion.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.364-364
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• 2009

• 한국연소학회지
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• 제16권2호
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• pp.1-8
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• 2011

As one of the main technologies for carbon capture and storage in power generation, oxy-coal combustion is being developed for field demonstration in Korea. This study presents the results of numerical simulation for combustion in a single-wall-fired 100 $MW_e$-scale boiler proposed for the initial design of the demonstration plant. Using a commercial CFD code, the detailed combustion, flow and heat transfer characteristics were assessed both for air-mode and oxy-mode combustion. The results show that stable combustion can be achieved in the dual mode operation with the current boiler configuration. However, the differences in the flow pattern and heat transfer between the two combustion modes need to be considered in the design and operation which is mainly due to the larger density and specific heat of $CO_2$ compared to $N_2$. Further development of the boiler design is required using improved numerical modeling for radiative heat transfer and combustion.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.60-67
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• 2021

본 연구에서는 CO2 포집을 포함하는 500 MWe 급 전기를 생산하는 순산소 석탄화력발전소에 대한 공정흐름도를 제시하였고, 기술경제성 평가를 수행하였다. 이 석탄화력발전소는 순환 유동층 보일러(CFB), 초초 임계 증기 사이클 증기 터빈, 보일러에서 배출되는 배기가스내 수분과 오염물질을 제거하는 배기가스 정제 장치(FGC), 산소 분리 초저온 공정(ASU), 이산화탄소를 분리하는 극저온 공정(CPU)을 포함한다. 건식 배기가스 재순환(FGR)은 CFB연소기내 온도 제어와 고농도 CO2 배출을 위하여 사용되었다. 이 순산소 석탄화력발전소의 열효율을 증가시키기 위하여 FGR 흐름에 대한 열교환, ASU에서 배출되는 질소 흐름에 대한 열교환, 그리고 CPU 내 기체 압축기의 열 회수를 고려하였다. FGR열교환기의 온도차(ΔT)의 감소는 배기가스의 더 많은 폐열 회수를 의미하며, 전기 및 엑서지 효율을 증가시켰다. FGR열교환기의 ΔT가 10 ℃ 에서 FGR과 FGC 주변의 연간 비용이 최소가 되었다. 이때, 전기 효율은 39%, 총투자비는 1371 M$, 총생산비용은 90 M$, 그리고 투자수익률은 7%/y, 그리고 투자회수기간은 12년으로 예측되었다. 본 연구를 통하여 순산소 석탄화력발전소의 열효율 향상을 위한 열교환망이 제시되었고, FGR 열교환기의 최적 운전 조건이 도출되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권1호
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• pp.116-120
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• 2010

CCS($CO_2$ capture & storage) 기술의 하나인 순산소 석탄화력발전 시스템에서 시스템의 안정한 운전을 위하여 연소가스 재순환이 적용되게 된다. 연소가스 재순환시 황산화물 및 분진의 농축이 발생되게 되며 일반적인 화력발전 시스템에서 탈황 및 집진과는 다른 형태의 운전조건을 나타내게 되므로 상용 석탄화력 발전소에 적용하기에 앞서 관련 연구가 필요하다. 본 연구에서는 이와 같은 순산소 석탄 연소 시스템에서 황산화물 및 분진의 효과적인 제거를 위하여 석회석을 이용한 로내탈황 및 고온 전기집진에 관한 기초적인 연구를 수행하였다. 석회석을 이용한 로내탈황에서 ash에 의한 탈황효과를 포함하여 60%의 탈황효율을 나타내었고 전기집진의 경우에는 $CO_2$ 비율이 높을수록 분진입자의 크기가 클수록 코로나 전류량의 감소로 인하여 집진효율이 저하하는 것으로 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제12권5호
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• pp.29-35
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• 2003

국내의 화력발전소에서 발생되는 Fly ash와 활성탄을 원료로 사용하여 환원질화방법에 의해 $\beta$-Sialon 분말을 합성하였다. 분말합성은 $1,450^{\circ}C$에서 10시간 동안 질소분위기에서 합성하였으며, 또한 소결체 제조는 $1,550^{\circ}C$에서 3시간 동안 관상로에서 소결하였다. 본 실험에서 합성된 $\beta$-Sialon의 z value는 2.15이었으며 XRD 분석결과 $\beta$-Sialon 이외에 소량의 $SiO_2$와 $_FeSi{x}$ 가 일부 확인되었다. $\beta$-Sialon 소결체는 20시간 동안의 고온산화 결과 1,31$0^{\circ}C$까지는 열적으로 매우 안정하나 $1,360^{\circ}C$ 부근에서는 급격한 무게의 증가를 나타냈다. $1,360^{\circ}C$에서 10시간 고온산화 후 산화층은 mullite로 상전이가 일어났다.