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안기주(Ke-Ju An),이병화(Byoung-Hwa Lee),김상인(Sang-In Kim),김만철(Man-Cheol Kim),김승모(Seung-Mo Kim),전충환(Chung-Hwan Jeon) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集B Vol.37 No.4
4 가지 탄종(Gunvor, Glencore, Noble, ECM)의 촤 산화반응 특성을 900℃에서 1300℃까지의 노내온도와 대기압 조건에서 DTF(drop tube furnace)를 이용하여 실험하였다. 촤 반응률은 FT-IR 장비로 측정한 CO, CO₂ 농도와 이색온도계로 측정한 입자온도를 통해 계산되었고 고회분탄의 활성화에너지(E)와 preexponential 상수(A)는 아레니우스 방정식을 기초로 계산되었다. 실험 결과는 석탄의 회분 함량이 늘어남에 따라, 입자온도와 면적반응성이 감소하였다. 이러한 결과는 회분의 큰 열용량, 회분의 기화잠열과 상대적으로 적은 고정탄소의 함량으로 인한 연소성 저하로 사료된다. 결과적으로 고회분탄은 높은 활성화 에너지(E)를 가진다. The char oxidation characteristics of high ash coal were experimentally investigated at several temperatures (from 900 to 1300°C) for 4 types of coals (Gunvor, Glencore, Noble, and ECM) under atmospheric pressure in a drop tube furnace (DTF). The char reaction rate was calculated from the exhaust gas concentrations (CO and CO₂) using FTIR, and the particle temperature was measured using the two-color method. In addition, the activation energy and preexponential factor for high ash coal char were calculated based on the Arrhenius equation. The results show that as the ash content increases, the particle temperature and area reactivity decreases. This is because in high ash coal, the large heat capacity of the ash, ash vaporization, and relatively low fixed carbon content of ash suppress combustibility during char oxidation. As a result, the higher ash content of coal leads to high activation energy.
DTF 를 이용한 석탄 회분 함량에 따른 미연분 및 NOx 배출 특성 연구
김상인(Sang-In Kim),이병화(Byoung-Hwa Lee),안기주(Ke-Ju An),김만철(Man-Cheol Kim),김승모(Seung-Mo Kim),전충환(Chung-Hwan Jeon) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集B Vol.38 No.12
본 연구는 고회분탄의 최적화된 연소 조건을 알아보기 위해 회분 함량이 각기 다른 네 종류 석탄의 연소 시 배출되는 NOx및 미연분 특성을 알아보았다. 실험은 DTF(Drop Tube Furnace)를 통해서 다양한 입자크기조건 및 공기다단방식을 도입하여 수행하였다. 결과로 회분의 함량이 증가할수록 미연분이 증가하며, 입자크기가 증대될수록 미연분에 대한 회분의 영향이 명확해짐을 확인하였다. 또한, 회분의 함량이 증가할수록 Char-NOx가 감소하며, 입자크기가 감소할수록 NOx의 배출이 감소하는 것을 확인하였다. 본 연구는 고회분탄의 NOx를 저감하는 방법으로 공기다단방식의 적용을 제안하며 전단 연소 영역의 공기과잉률 변화를 통한 최적화된 연소조건을 제시하였다. Four coal sources that had different ash contents were evaluated in a drop tube furnace (DTF). Combustion experiments were conducted by using several sources with different particle sizes and excess air ratios under air-staging conditions to determine the optimized combustion conditions of high-ash coal, with an emphasis on the combustion efficiency and NOx emissions. The results show that the higher ash content results in a large amount of carbon remaining unburned, and that this effect is dominant when the largest particle size is used. Furthermore, the ash content of coal does affect the Char-NOx concentration, which decreases with the particle size. The results of this study suggest that an air-staged system can be useful to reduce the NOx emissions of high-ash coal and that control of the air stoichiometric ratio of the primary combustion zone (SR1) is effective for reducing NOx emissions, especially by considering unburned carbon contents.