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이용운(YongWoon Lee),채태영(Taeyoung Chae),이재욱(Jaewook Lee),양원(WonYang) 한국연소학회 2019 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.2019 No.5
Low grindability of wood pellet becomes more and more important issues in pulverized coal power plants. It causes problems such as incomplete combustion and increased power consumption of pulverizer. In this study, a method of measuring the grindability under the mixing ratio with coal and biomass is developed and characteristics were analyzed. Grindability measurement development was carried out base on the HGI method. HGI method of coal is measured on mass basis and biomass volume basis. The mixing ratio of Coal and wood pellet are 0:100-100:0 based on the volume under 300 μm of particles size of sample is used. In conclusion, in this study investigation of grindability with coal and wood pellets under mixing ratio condition and a reliable correlation equation was derived.
상온 조건에서 바이오촤를 통한 NOx와 SOx 저감 특성 평가
이용운(YongWoon Lee),김성일(SungIl Kim),양원(Won Yang),이재욱(JaeWook Lee),채태영(TaeYoung Chae) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
바이오매스의 열처리 방법 중 저속 열분해는 산소가 업고 낮은 승온(약 10~100℃/min) 조건에서 탄수화물 구조가 열적 분해를 통해 이상적인 바이오촤(탄화질의 고체) 생산 기술이다. 약 500℃ 이상에서 생산되는 바이오촤는 탄소함량이 높아 토양 내 활용 시 탄소 격리 및 온실가스를 반영구적으로 격리할 수 있다. 또한, 바이오촤는 다양한 기공 발달로 인해 토양 내 활용 시 미생물 서식지 제공 및 영양분 흡착을 통해 토양질 개선이 가능하며 저온에서 VOCs, NOx 및 SOx 등의 미세먼지 흡착에 용이하다. 본 연구에서는 저속 열분해를 통해 바이오촤의 생산 특성을 규명하고 바이오촤 기반의 NOx와 SOx 저감/흡착 특성을 분석하였다. 또한, 바이오촤와 CO<SUB>2</SUB> 부분 가스화 반응을 통해 기공 활성화 특성을 분석하였으며 활성화된 바이오촤를 기반으로 NOx와 Sox의 저감 특성을 분석하였다. 대상 바이오매스 샘플은 편백나무를 사용하였다. 저속 열분해 실험은 500, 600, 700℃까지 10℃/min으로 승온하였으며 목표 온도에 도달하고 충분한 탈휘발 반응을 위해 약 4시간을 유지하였다. CO<SUB>2</SUB> 기반의 바이오촤 부분 가스화 실험은 각각의 열분해 온도에서 CO<SUB>2</SUB>를 3시간동안 투입하여 실험을 수행하였다. 열분해와 CO<SUB>2</SUB> 부분 가스화를 통해 생성된 바이오촤 50 g를 사용하여 상온에서 NOx/Sox 저감 실험을 수행하였다. NOx 흡착 실험을 NO 50 ppm, O<SUB>2</SUB> 10%, N<SUB>2</SUB> basis 조성으로 1.2L/min의 유량을 사용하였으며 Sox 흡착 실험은 SO<SUB>2</SUB> 93 ppm, N<SUB>2</SUB> basis와 1.2L/min 유량을 투입하여 저감 특성 분석을 진행했다. 또한 NOx와 SOx 동시 저감 특성 분석을 위해 NO, SO<SUB>2</SUB>를 약 100ppm 투입하였다. 500℃ 온도 조건의 열분해를 통해 생성된 바이오촤의 비표면적은 약 380 m<sup>2</sup>/g으로 나타났으며 열분해 온도가 상승함에 따라 최대 550 m<sup>2</sup>/g으로 증가하였다. 열분해를 통해 생성된 바이오촤의 NO 저감율은 약 85~90%, SO<SUB>2</SUB> 저감율은 약 90%로 나타났다. NO와 SO<SUB>2</SUB> 동시 투입 조건에서 두 가스 모두 약 90% 내외의 저감율로 나타났다. CO<SUB>2</SUB> 부분 가스화를 통해 생성된 바이오촤의 비표면적은 최대 약 680 m<sup>2</sup>/g까지 증가되었으며 NO와 SO<SUB>2</SUB> 저감 특성은 각각 최대 93%, 98%로 나타났다. NO와 SO<SUB>2</SUB> 동시 투입 조건에서도 약 90% 이상의 높은 저감율로 나타났다. 기존 화력 발전 및 소각 시스템에서 NO는 탈질 시스템을 통해 저감하고 SO<SUB>2</SUB>는 탈황 시스템을 통해 저감하게 된다. 바이오촤는 상온의 분위기에서 NO와 SO<SUB>2</SUB>를 동시에 고효율 저감하는 효과가 나타났다. 따라서 기존 배기가스의 온도가 상대적으로 낮은 탈황 시스템의 후단에 설치하여 2차적으로 대기로 배출되는 미세먼지(NOx, Sox)를 추가 저감 및 미세먼지 near zero-emission 달성이 가능할 것으로 예상된다.
기포 유동층 반응기를 이용한 하수슬러지 및 우드펠렛 혼소에 관한 연소 특성 분석 및 비교
이영재(Youngjae Lee),김종민(Jongmin Kim),김동희(Donghee Kim),이용운(Yongwoon Lee) 한국청정기술학회 2017 청정기술 Vol.23 No.1
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 ㎛이며, 최소 유동화 속도는 0.21 m s<SUP>-1</SUP>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 100 L min<SUP>-1</SUP>, 반응기 온도 800 ℃, 유동화수 4로 설정하였다. TGA 분석 결과, 하수슬러지의 고형 연료의 연소성이 우드펠렛이 비해 상대적으로 좋지 않았다. 연소시 반응기 온도는 800~900 ℃ 사이로 유지되었으며, 유동층 반응기에서 하수슬러지 고형연료의 낮은 연소성으로 인해 CO가 상대적으로 높게 측정되었다. 뿐만 아니라 NOX와 SOX는 하수슬러지 고형연료 내의 질소함량으로 인해 우드펠렛에 비해 높게 측정되었으며, 혼소율이 증가될수록 CO, NOX, 그리고 SOX의 배출이 감소하였다. 혼소에 따른 회분의 거동 및 퇴적 경향에서 모든 조건에 대해 슬래깅/파일링의 가능성이 높은 것으로 분석되었다. The bubbling fluidized bed (BFB) reactor with a diameter of 0.1 m and a height of 1.2 m was used for experimental study of co-firing and emission characteristics fueled by sewage sludge (SS) and wood pellet (WP). The facility consists of a fluidized bed reactor, feeding system, cyclone, condenser and gas analyzer, The mean particle diameter and minimum fluidization velocity are 460 ㎛ and 0.21 m s<SUP>-1</SUP> respectively. SS produced from Korea and WP from Canada were examined. The various mixing ratios of WP were 20, 50, and 80% based on HHV. The equivalence ratio of 1.65, reactor temperature of 800 ℃, air flow rate of 100 L min<SUP>-1</SUP>, and fluidization number of 4 were fixed in the BFB experiment. In TGA, the range of combustion temperature of SS was wider than that of WP. It represents that the combustibility of WP is higher than that of SS. The BFB reactor temperature was maintained between 800 and 900 ℃. CO emission of SS was high because of lower combustibility. NOX and SOX formation of SS were higher than that of WP since high nitrogen and sulfur contents of SS. CO, NOX, and SOX formation were suppressed as the mixing ratio of WP was increased. The slagging and fouling tendencies show high in all test conditions.