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Comparative Characterization of a Torrefied Wood Pellet under Steam and Nitrogen Atmospheres
Lee, Yongwoon,Yang, Won,Chae, Taeyoung,Kang, Byeol,Park, Jinje,Ryu, Changkook American Chemical Society 2018 ENERGY AND FUELS Vol.32 No.4
<P>Torrefaction is a pretreatment technology for biomass to enhance its fuel quality for thermal conversion. Torrefied biomass has many advantages for handling and storage including high energy density and hydrophobicity. It also improves the grindability, which is beneficial for cofiring with pulverized coal in a power plant. This study aims to investigate the optimum operating conditions for a biomass torrefaction process using steam as a purge gas. Wood pellets were torrefied using steam heated to between 230 and 300 °C in a lab-scale packed-bed reactor. The characteristics of the torrefied wood pellets (TWPs) were compared to those produced under nitrogen. The results showed that when the temperature increased from 230 to 300 °C, the TWP yield using steam decreased from 82 to 46 wt %, but the carbon content and heating value increased from 54 to 75 wt % and 21.14 to 28.85 MJ/kg, respectively. On the other hand, the TWPs using nitrogen had a slightly larger mass yield but with a lower carbon content and heating value. A significant increase in the grindability was achieved by torrefaction at 270 °C, compared to the wood pellets. However, the TWPs produced even at 300 °C had grindability lower than that of a sub-bituminous coal. Steam can be a good medium for torrefaction, which is also stable and free from the risk of self-ignition.</P>
Lee, Yongwoon,Ju, Youngwon,Kim, Joohoon The Korean Society of Analytical Science 2017 분석과학 Vol.30 No.1
Here, we demonstrate surface functionalization of Au chips with 4-(carboxymethyl)aniline (CMA) and amine-terminated polyamidoamine (PAMAM) dendrimers for immobilization of antibodies on the Au surfaces. Use of the functionalization strategy led to high surface density of the immobilized antibodies on the Au chips. Specifically, we found that the functionalization of Au chips with CMA and amine-terminated $6^{th}$ generation PAMAM dendrimers allowed immobilization of immunoglobulin (IgG) antibodies with high surface density, which is 5 times higher than that obtained with Au surfaces functionalized with CMA and ethylenediamine.
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.
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.