• 한국환경보건학회지
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• 제32권2호
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• pp.179-185
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• 2006

Effect of organic loading rate on UASB performance was evaluated under the renditions of some surface area/reactor volume ratio and different reactor diameter. At the low leading rate of 0.4 kg $COD/m^3{\cdot}d$, reactor performance was not affected by reactor diameter. At the organic loading rate of 6 kg $COD/m^3{\cdot}d$, however, volatile acid accumulation and low COD removal efficiency is observed in reactor having 6.4 cm diameter, while volatile acid is not accumulated at all and high COD removal efficiency is observed in reactor having 3 cm diameter. Such a difference of reactor performance depending on reactor diameter can be explained that sludge bed can be fluidized by evolved gas bubble in narrow reactor, while sludge bed ran not be fluidized by evolved gas bubble only in wide reactor. At a high organic loading rate of 20 kg $COD/m^3{\cdot}d$, it can be judged that there is no relation between reactor configuration and reactor performance because all reactors showed very low COD removal efficiencies regardless of reactor diameter. Narrow and tall type reactor is favorable condition for making sludge bed fluidization at a constant surface area/reactor volume ratio. Thus, it can be judged that reactor configuration and sludge bed fluidization have great influence to reactor performance.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제9권2호
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• pp.72-78
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• 2006

혐기성 소화조의 단면적/용량 비를 일정하게 한 상태에서 반응조 직경만을 달리한 반응조에 유기물 부하율에 따른 소화조 운전효율을 평가하였다. $0.4\;kg\;COD/m^3{\cdot}d$의 낮은 유기물 부하율에서는 반응조 직경에 관계없이 높은 처리 효율을 나타내어 반응조 형상에 따른 처리효율 차이는 없었다. $6\;kg\;COD/m^3{\cdot}d$의 유기물 부하율에서는 반응조 직경에 따라 전혀 다른 처리효율이 관측되었다. 즉, 직경 6.4 cm 반응조에서는 휘발성산의 축적과 낮은 COD 제거효율이 관측되었으나 직경 3 cm 반응조에서는 높은 COD 제거효율이 관측되었고 휘발성산의 축적도 일어나지 않았다. 이러한 차이가 나타나게 된 이유는 직경이 작은 반응조의 경우에는 생성된 가스의 부상에 의해 슬러지층의 유동화가 원활하게 일어난데 반해 직경이 큰 반응조의 경우에는 그렇지 못한 것이라고 판단된다. $20\;kg\;COD/m^3{\cdot}d$의 높은 유기물 부하율에서는 반응조 직경과는 관계없이 극히 낮은 처리효율을 나타내어 높은 유기물 부하에서는 반응조 형상과 처리효율과는 관계가 없는 것으로 나타났다. 따라서 혐기성 소화조의 효율적인 start-up은 슬러지층의 유동화가 중요한 인자이며 동일 단면적/용량 비에서 반응조 직경이 작을수록 유리한 것으로 나타나 반응조 형상도 반응조 운전효율에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권6호
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• pp.846-853
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• 2017

순환유동층 모사장치와 $30kW_{th}$급 파일럿 연소기를 활용하여 슬러지 순산소 유동층 연소특성을 살펴보았다. 순환유동층 모사실험에서 최소유동화속도($U_{mf}$)는 0.120 m/s로 계산되었고, 고속유동화를 위한 공탑속도는 2.5 m/s 이상으로 결정되었다. 파일럿 연소실험에서는 일반공기 및 21~40% 순산소 연소실험이 수행되었다. 배출가스 온도의 경우 21~25% 순산소 연소가 일반공기 및 30% 이상의 순산소 연소보다 상대적으로 높았다. 또한, 배출가스 중 $CO_2$ 배출농도가 21~25% 순산소 연소 범위에서 80% 이상으로 나타났다. 이를 고려한 전반적인 연소특성을 살펴 보았을 때 25% 순산소 연소가 본 슬러지 연료 연소에 대한 장시간 운전에 있어 보다 적합한 것으로 사료된다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2002년도 제24회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.199-203
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• 2002

In this paper, the effects of water contents on combustion characteristics of paper sludge and capacity of fluidized bed combustor(FBC) were investigated using 0.26m diameter, 1.75m height pilot-plant scale combustor. Combustion tests of paper sludge containing water contents between 40wt% and 50wt% were performed. The temperature and emission variation, the pressure inside combustor were measured to monitor the fluidization quality. The experimental results showed that 30kg/hr feeding rate of sludge containing water up to 45wt% was preferable for this system. Sludge loading rate, heat release rate were calculated from experimental data as major parameters showing FBC capacity. Comparsion with sludge loading rate from other source was also performed

• 대한환경공학회지
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• 제28권7호
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• pp.746-751
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• 2006

본 연구에서는 유동층 반응기에서 하수슬러지의 반응온도, 함수율, 입자크기, 가스유속에 따른 건조 및 탄화에 의한 열중량 변화를 관찰하였고 고정층 반응기에서의 결과와 비교하였다. 그 결과, 하수슬러지의 건조시 유동층을 이용한 건조는 고정층의 경우보다 약 6배 건조효율이 증가하였고, 탄화시 유동층을 이용한 경우가 고정층보다 약 4배 빠른 것으로 나타났으며, 슬러지는 약 10분 이내에 유동층 탄화가 완료되는 것으로 판단되었다. 또한, 탄화온도가 증가할수록 탄화물의 양은 감소되나, 873K 이상에서는 탄화물의 양이 유사하였으며, 유속이 증가함에 따라 잔류고형물이 감소하므로 하수슬러지는 873K 유동층 탄화시 유동화 유속범위내에서 저속 유동을 유지하는 것이 효율적인 것으로 판단되었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2000년도 제21회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.217-228
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• 2000

Circulating Fluidized Bed Combustor(CFBC) has been used for the incineration of waste sewage sludge and for the power generation. In this study hydrodynamic characteristics of two phase flow have been studied in a riser section of CFBC. A lab-scale riser is designed and SiC (Geldart type B) is used for solid particles. Experiments are performed by controlling the fluidization parameters including superficial velocity and secondary air to primary air ratio for determination of solid holdup profiles in the riser. Superficial velocities of each fluidization regime are well agreed with results predicted by a theoretical model. The results show that the axial solid holdup distributions calculated by measuring differential static pressures in the riser are found to show a basic profile described by a simple exponential function. Our flow regime during experiments mainly belongs to fast fluidization regime for particle size of 300${\mu}m$. As the SA/PA ratio increases, solid holdup in the lower dense region of the riser increases.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 1999년도 제19회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.173-182
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• 1999

Internally Circulating Fluidized Bed Combustor(ICFBC) has been used for the incineration of waste sewage sludge. In this study hydrodynamic characteristics of two phase flow have been studied in a riser section of ICFBC. A lab-scale riser(l/5 scale of pilot plant) is designed and SiC (Geldart type B) is used for solid particles. Experiments are performed by controlling the fluidization parameters including superficial velocity, particle diameter and secondary air to primary air ratio for determination of solid holdup profiles in the riser. Our flow regime during experiments mainly belongs to the onset of turbulent regime(for d_{p}:300{\mu}m) and fast fluidization regime(for d_{p}:100{\mu}m). Superficial velocities of each regime are well agreed with results obtained by other researches. The results show that the axial solid holdup distributions calculated by measuring differential static pressures in the riser are found to show a basic profile described by a simple exponential function. As the particle size decreases, solid holdup along the riser is more uniformly distributed. To prove these experimental results, numerical calculations are being performed.

• 청정기술
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• 제23권1호
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• pp.80-89
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• 2017

하수슬러지 고형연료 및 우드펠렛의 전소 및 혼소 실험을 위해 내경 0.1 m, 높이가 1.2 m인 기포 유동층 반응기를 적용하였으며, 장치는 유동층 반응기, 연료 공급장치, 사이클론, 냉각기, 그리고 가스분석기로 구성되었다. 층 물질의 평균입자크기는 $460{\mu}m$이며, 최소 유동화 속도는 $0.21ms^{-1}$이다. 실험에 사용된 연료는 국내산 하수슬러지 고형연료 및 캐나다산 우드펠렛을 적용하였으며, 우드펠렛 기준 혼합율 20, 50, 80%로 고위발열량을 기준으로 산정하였다. 실험 고정변수는 당량비 1.65, 산화제 $100Lmin^{-1}$, 반응기 온도 $800^{\circ}C$, 유동화수 4로 설정하였다. TGA 분석 결과, 하수슬러지의 고형 연료의 연소성이 우드펠렛이 비해 상대적으로 좋지 않았다. 연소시 반응기 온도는 $800{\sim}900^{\circ}C$ 사이로 유지되었으며, 유동층 반응기에서 하수 슬러지 고형연료의 낮은 연소성으로 인해 CO가 상대적으로 높게 측정되었다. 뿐만 아니라 $NO_X$와 $SO_X$는 하수슬러지 고형연료 내의 질소함량으로 인해 우드펠렛에 비해 높게 측정되었으며, 혼소율이 증가될수록 CO, $NO_X$, 그리고 $SO_X$의 배출이 감소하였다. 혼소에 따른 회분의 거동 및 퇴적 경향에서 모든 조건에 대해 슬래깅/파일링의 가능성이 높은 것으로 분석되었다.

• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.390-397
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• 2014

하수슬러지를 유동층 소각으로 처리할 때 유동매체가 $N_2O$ 발생에 미치는 영향을 고찰하였다. 유동매체로 zeolite 분말을 혼합하여 2 mm의 구형으로 제조하였다. 유동사의 평균크기 0.4 mm인 것을 유동매체로 사용할시 최소유동화속도($U_{mf}$)는 0.44 m/s로 나타났으나, 2 mm zeolite 유동매체를 사용하였을 경우, 최소유동화속도는 0.5 m/s로 다소 증가하는 것을 알 수 있었다. 유동층 소각로 내경에 대한 유동층 높이의 비(bed aspect ratio)를 1.4에서 3.1로 증가시켰을 때, 최소유동화속도는 0.5 m/s 에서 0.7 m/s로 다소 증가하는 것을 알 수 있었다. 과잉공기비가 1.79이고, 유동층 온도는 $909^{\circ}C$, 공탑속도는 약 1.65 m/s의 운전 조건에서, 유동매체 양의 증가에 따라 배가스 $O_2$ 농도는 다소 감소하였으며, $CO_2$의 농도는 다소 증가하는 것으로 나타났다. 유동매체의 양이 6 kg (bed aspect ratio 1.98) 이상일 때 $N_2O$의 농도가 크게 감소하였는데, 이러한 감소는 $N_2O$의 NOx로 전환이라기보다는 zeolite 유동매체에 의한 $N_2O$ 분해 반응에 의한 것으로 사료되었다. 한편, zeolite 유동매체를 유동사와 혼합하여, 유동층 높이를 일정하게 유지하고, zeolite 유동매체의 혼합 비율과 유동층 온도를 변화시켰을 때, $N_2O$의 발생농도는 혼합비율 보다 유동층 온도에 의해 크게 의존하였으며, 고온으로 갈수록 감소하는 것을 알 수 있었다. 소각 운전 온도를 고려하였을 때, zeolite 유동매체의 소성 온도는 $900^{\circ}C$에서 수행하는 것이 효과적인 것으로 판단되었다.