• 대한기계학회논문집B
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• 제40권10호
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• pp.637-644
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• 2016

본 연구의 목적은 석탄 입자 연소 시 공기 다단 연소 적용에 따른 UBC(Unburned Carbon) 및 질소 산화물(NOx) 배출 특성을 분석하는 것이다. 이를 위해 공기 다단 연소가 가능한 2단 하향 분류층 반응기(Two Staged Drop Tube Furnace, Two Staged DTF)를 설계 및 제작하였다. 아역청탄(Tanito)의 단일 및 다단 연소 실험을 진행하여 UBC 및 NOx 배출 특성을 분석하였다. 그 결과, 단일 연소 조건에서 온도 및 공기비가 증가함에 따라서 UBC 함량이 감소했지만 NOx의 농도는 증가했다. 특히 과농 연료 연소 영역에서 NOx 저감 반응이 일어났으며, 이때 반응 온도가 증가할수록 NOx 저감 반응이 활성화 될 뿐아니라 UBC는 감소되었다. 공기 다단 연소 실험의 경우 석탄 입자의 UBC 증가량에 비해 높은 NOx 저감 효과를 얻을 수 있었다.

• 한국연소학회지
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• 제11권2호
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• pp.1-6
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• 2006

This report presents a study of the development of an advanced coal nozzle used in burners to reduce unburned carbon (UBC) in a tangential coal-fired boiler. To understand the mechanism of UBC reduction, experiments using conventional burners were carried out to evaluate the effects of air injection velocity, coal fineness and over fired air (OFA) on combustion efficiency. It was confirmed that ignition of pulverized coal particles close to the burner is helpful toward the complete burn of residual carbon in fly ash. These efforts indicated the additional results that UBC was strongly dependent on the primary air velocity and coal fineness; especially that UBC dramatically decreased when the weight fraction of pulverized coal under $75{\mu}m$ was over 85 %. New coal nozzles, modified from conventional nozzles, were prepared and tested to improve the combustion efficiency. Some of these nozzles offered relatively lower unburned carbon than those of conventional burners and are referred to as HPFS (High Performance Flame Stability) coal nozzles.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.53-61
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• 2016

본 연구에서는 Drop Tube Furnace(DTF)를 이용하여 고수분탄과 건조석탄의 미연분 및 NOx 배출 특성에 관한 실험과 수치해석 연구를 수행하였다. $1200^{\circ}C$ 온도조건에서 동일한 질량의 고수분탄과 건조석탄의 연소 시, 건조석탄의 경우 고수분탄에 비해 노 내 온도가 더 높고 동일 체류시간 반응 후 미연분 함량도 더 많았으며, NOx 배출은 고수분탄에서 더 낮았다. 석탄 내 수분함량이 40%에서 10%로 감소함에 따라 노 내 수분 농도는 감소하고 가스온도는 증가하는 경향을 보였다. 주위 Wall temperature가 $900^{\circ}C{\sim}1500^{\circ}C$까지 높아질수록 미연분은 감소하였으며, NOx 배출은 증가하는 경향을 보였다. 특히 건조석탄의 경우 주위 온도변화에 따른 연소성이 고수분탄보다 크게 나타나, 온도가 증가할수록 고수분탄과 건조석탄의 미연분 차이가 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

• 분석과학
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• 제15권6호
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• pp.567-573
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• 2002

국내에서 석탄을 이용하는 발전소에서 발생되는 비산회의 최대 재활용처는 콘크리트 혼화제로의 사용인데, 여기에 사용되는 비산회에 미연탄소분이 많게되면, 탄소분에 의한 콘크리트의 질 저하가 유발된다. 현재 콘크리트 혼화제로 공급되고 있는 비산회는 미연탄소분의 함량을 낮추기 위해 정제과정을 거치고 있다. 이 과정에서 발생되는 부산물인 미연탄소분은 폐기물로서 전량 매립되고 있다. 본 연구에서는 비산회로부터 부선법으로 미연탄소분을 추출 정제하고, 이 미연탄소분을 재활용하기 위한 기초 연구의 하나로 탄소분의 형태와 모양을 조사하였다. 탄소분의 형태와 탄소분에 함유된 회분의 화학적 조성특성은 주사 전자현미경과 이에 부착되어 있는 에너지 분산형 X-선 형광분석기를 이용하여 파악하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권1호
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• pp.31-37
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• 2016

최근 바이오매스와 석탄의 혼소 기술이 화력 발전의 주요한 연소 기술 중 하나로 떠오르고 있다. 그러나 혼소는 실제 발전용 보일러 적용시 많은 검증들을 필요로 한다. 본 연구에서는 바이오매스 혼소시 연소 특성을 알아보기 위해 열중량 분석기(Thermogravimetric analyzer, TGA)와 하향분류층 반응기(Drop tube furnace, DTF)를 사용하였으며, TGA의 TG/DTG 분석을 통한 반응성과 DTF를 이용한 UBC를 측정하여 연소 특성을 분석하였다. 특히 석탄과 바이오매스 혼소율(Biomass blending ratio) 및 바이오매스 입자 크기 변화에 따른 특성을 분석하였다. 그 결과, 바이오매스의 혼소율이 증가함에 따라 산소 부족으로 인한 반응 특성이 나타났으며, 이는 바이오매스가 가진 초기의 빠른 연소 특성 때문이다. 또한, 본 연구 결과를 통해 바이오매스의 최적 혼소 조건(UBC 발생량 기준)은 5%로 나타났으며, 산소 부화 조건은 바이오매스 혼소시 발생하는 산소 부족 현상을 저감시켜 미연분 상승을 완화시켜줄 수 있다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1751-1755
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• 2004

Increasing environmental pressures to reduce NOx emission are being placed on coal-fired boilers. To meet the environmental requirements, Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd.(Doosan) has developed low NOx pulverized coal burner. Low NOx pulverized coal burner has already delivered, and it's combustion performance was evaluated to the NOx and Unburned Carbon(UBC) during the commissioning tests. The test results are shown that the strong relationship is existed between NOx and OFA flow rate, and also fuel-N fraction of coal has effected on NOx emission.

• 한국연소학회지
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• 제11권4호
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• pp.22-26
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• 2006

To meet the environmental requirements, Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. (Doosan) had developed low NOx pulverized coal burner and it was applied to boiler retrofit project, 130 ton/hr coal fired cogeneration boiler, in 2003. NOx emissionand unburned carbon (UBC) in fly ash were measured during the commissioning tests. In this paper, the operation results of low NOx pulverized coal burner installed in 130 ton/hr coal fired boiler are presented. Burners emitted 160 ppm (@6 % $O_2$ basis) NOx and 3 % UBC with Chinacoal containing 0.86 % fuel nitrogen. And also it was shown that NOx emission rate of low NOx pulverized coal burner is linearly increased with fuel-nitrogen fraction of coal.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2009년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.102-108
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• 2009

Fossil power plants firing lower grade coals or equipped with modified system for NOx controls are challenged with maintaining good combustion conditions while maximizing generation and minimizing emissions. In many cases significant derate, availability losses and increase in unburned carbon levels can be attributed to poor combustion conditions as a result of poorly controlled local fuel and air distribution within the boiler furnace. In order to develop a on-line combustion tuning system, field test was conducted at operating power boiler. During the field test the exhaust gases' $O_2$, NOx and CO was monitored by using a spatially distributed monitoring grid located in the boiler's high temperature vestibule and upper convective back-pass region. At these locations, the flue gas flow is still significantly stratified, and air in-leakage is minimal which enables tracing of poor combustion zones to specific burners and over-fire air ports. using these monitored information we can improving combustion at every point within the furnace, therefore the boiler can operate at reduced excess $O_2$ and gas temperature deviation, reduced furnace exit gas temperature levels while also reducing localized hot spots, corrosive gas conditions, slag or clinker formation and UBC. Benefits include improving efficiency, reducing NOx emissions, increasing output and maximizing availability. Discussion concerning the reduction of greenhouse gases is prevalent in the world. When taking a practical approach to addressing this problem, the best way and short-term solution to reduce greenhouse gases on coal-fired power plants is to improve efficiency. From this point of view the real time optimized combustion tuning approach is the most effective and implemented with minimal cost.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제29권5호
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• pp.45-52
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• 2009

Fossil power plants firing lower grade coals or equipped with modified system for $NO_x$ controls are challenged with maintaining good combustion conditions while maximizing generation and minimizing emissions. In many cases significant derate, availability losses and increase in unburned carbon levels can be attributed to poor combustion conditions as a result of poorly controlled local fuel and air distribution within the boiler furnace. In order to develop a on-line combustion tuning system, field test was conducted at operating power boiler. During the field test the exhaust gases' $O_2,\;NO_x$ and CO was monitored by using a spatially distributed monitoring grid located in the boiler's high temperature vestibule and upper convective rear pass region. At these locations, the flue gas flow is still significantly stratified, and air in-leakage is minimal which enables tracing of poor combustion zones to specific burners and over-fire air ports. using these monitored information we can improving combustion at every point within the furnace, therefore the boiler can operate at reduced excess $O_2$ and gas temperature deviation, reduced furnace exit gas temperature levels while also reducing localized hot spots, corrosive gas conditions, slag or clinker formation and UBC. Benefits include improving efficiency, reducing $NO_x$ emissions, increasing output and maximizing availability. Discussion concerning the reduction of greenhouse gases is prevalent in the world. When taking a practical approach to addressing this problem, the best way and short-term solution to reduce greenhouse gases on coal-fired power plants is to improve efficiency. From this point of view the real time optimized combustion tuning approach is the most effective and implemented with minimal cost.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권1호
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• pp.53-59
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• 2015

본 연구에서는 발전소의 혼합연료로서 바이오매스인 호두껍질(Walnut Shell)에 대한 연소특성을 조사하기 위하여 열중량 분석기(TGA)와 분류층 반응기(DTR)를 이용하여 실험을 수행하였다. 바이오매스 WS는 기존 석탄과 비교하여 낮은 온도 영역에서 활발한 연소반응을 보였고, 활성화 에너지 또한 낮은 값을 가짐으로써 연소반응속도가 더욱 증가함을 확인할 수 있었다. 바이오매스 WS와 역청탄의 혼소에 있어서 고정층 분석에서는 혼소 영향이 선형적으로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 그렇지만 분류층 반응기에서는 바이오매스 혼소율을 5%증가 시에는 UBC가 감소하다가 이후에 다시 UBC가 증가하는 Non-additive 현상을 확인할 수 있었다. 이는 바이오매스의 급격한 연소로 주위에 산소 부족현상이 생겨 석탄의 연소가 지연되는 것을 보여준다. 이 현상을 해결하기 위하여 산소를 증가시켜주었을 때 더 높은 혼소율을 성취할 수 있음을 보여주었다.