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바이오매스(우드펠릿) 혼소율 및 입자크기에 따른 연소 특성에 관한 연구
락와더르지(Lkhagvadorj Sh),김상인(Sang-In Kim),임호(Ho Lim),이병화(Byoung-Hwa Lee),김승모(Seung-Mo Kim),전충환(Chung-Hwan Jeon) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集B Vol.40 No.1
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. Co-firing of biomass with coal is a promising combustion technology in a coal-fired power plant. However, it still requires verifications to apply co-firing in an actual boiler. In this study, data from the Thermogravimetric analyzer(TGA) and Drop tube furnace(DTF) were used to obtain the combustion characteristics of biomass when co-firing with coal. The combustion characteristics were verified using experimental results including reactivity from the TGA and Unburned carbon(UBC) data from the DTF. The experiment also analyzed with the variation of the biomass blending ratio and biomass particle size. It was determined that increasing the biomass blending ratio resulted in incomplete chemical reactions due to insufficient oxygen levels because of the rapid initial combustion characteristics of the biomass. Thus, the optimum blending condition of the biomass based on the results of this study was found to be 5 while oxygen enrichment reduced the increase of UBC that occurred during combustion of blended biomass and coal.
바이오매스(EFB) 반응 및 혼소에 따른 연소 특성에 관한 연구
임호(Ho Lim),락와더르지(Lkhagvadorj Sh),박호준(Ho-Jun Park),전충환(Chung-Hwan Jeon) 한국에너지기후변화학회 2016 에너지기후변화학회지 Vol.11 No.2
In this study, the combustion characteristics of co-firing are analyzed based on the experimental methods. In order to determine the characteristics, the reactivity and unburned carbon (UBC) are investigated with blending ratio through TGA (Thermogravimetric analyzer) and DTF (Drop tube furnace), respectively. EFB (Empty Fruit Bunch), one of biomass fuels, is used. And Trafigura is applied, which is bituminous coal and has been used at the power plant. As a result, EFB shows that there are main stages such as dehydration, devolatilization and residue char combustion through TGA while coal combustion indicates one stage except dehydration. Especially, the volatile combustion including hemi-/cellulose and lignin indicates stronger than coal. In blends, as EFB fraction increases the characteristic of EFB represents obviously. DTF results show EFB affects UBC in co-firing. This is because of fast volatile combustion of EFB in initial combustion.
회분식 반응기에서 폐 EPS(Expanded polystyrene)의 열분해를 통한 스티렌모노머(SM) 전환 최적 조건 도출에 관한 연구
노영훈(Young-Hoon Noh),박주형(Ju-Hyoung Park),락와더르지(Lkhagvadorj Sh),송규섭(Gyu-Seob Song),김진성(Jin-Seung Kim),최영찬(Young-Chan Choi),최종원(Jong-Won Choi),박세준(Se-Joon Park),송광호(Kwang-Ho Song),이영주(Young-Joo Lee) 한국열환경공학회 2022 열환경공학 Vol.17 No.2
As the use of plastics becomes more common, the generation of waste plastics increases, and soil and air pollution problems are intensifying accordingly. To reduce this problem, the importance of plastic recycling is emphasized, and among them, a chemical recycling method using a pyrolysis process is the most effective in terms of recovering raw materials and reducing waste sources. Among various plastics, polystyrene has the highest monomer yield during pyrolysis and is one of the promising options because it is converted into a monomer with only a simple heat treatment. In this study, pyrolysis of waste EPS, which accounts for a significant amount of polystyrene, was performed using a batch reactor. Also, Temperature and catalyst conditions were diversified to select optimal conditions. As a result of the pyrolysis experiment, when the BaO catalyst was used at 390°C, the generated oil and SM mass showed the maximum value (Oil 33.2g, SM 19.27g), and this was selected as the optimal waste EPS recycling condition.
미이용 바이오매스를 활용한 저회분 바이오매스 생산 기술 개발
최영찬(Young-Chan Choi),이영주(Young-Joo Lee),송규섭(Gyu-Seob Song),박주형(Ju-Hyoung Park),락와더르지(Lkhagvadorj Sh),노영훈(Young-Hoon Noh),김진성(Jin-Seung Kim),김용구(Yong-Ku Kim) 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.11
전 세계적으로 탄소중립에 대한 화두는 화석연료의 사용을 축소시키는 방향으로 진행되고 있다. 신재생에너지인 태양광과 풍력의 설비 증설 및 발전 비중을 증가시키고 있는 상황이며, 미래의 에너지원으로서 수소와 관련된 연구가 다수 진행되고 있는 상황이다. 하지만, 이와 같은 신재생에너지원들은 환경에 영향을 많이 받는 에너지원이기 때문에 기존 석탄 화력발전소 설비를 그대로 활용할 수 있으며, 탄소중립의 효과를 얻을 수 있는 바이오매스 자원에 대한 연료화 기술이 활용되고 있다. 연료로 사용되는 바이오매스는 대부분 목질계 바이오매스 기반인 우드펠릿을 주로 사용하고 있다. 하지만, 우드펠릿의 사용량이 증가하게 되면 산림파괴와 나무가 성장하는데 소요되는 시간, 지속적으로 흡수 가능한 CO₂의 양 등을 고려하게 될 경우, 좋은 선택지라고 볼 수는 없는 상황이다. 그렇기 때문에 현재 활용되지 못하고 있는 미이용 바이오매스인 농업 부산물(옥수수대, 왕겨, 밀대 등)과 임업 부산물(나무 잔재물 등)을 활용하여 연료화 하는 연구가 지속적으로 수행되고 있는 상황이다. 하지만, 이와 같은 농업/임업 부산물은 기존 우드펠릿에 비해 회분의 절대량이 많으며, 특히 회분 내 과량 포함된 알칼리 미네랄 성분(K, Na, Cl 등)으로 인하여 발전용 연료로 적용 시 보일러 내부의 파울링, 클링커, 고온부식 등의 연소 장애를 발생시키고 있다. 또한, 알칼리 미네랄 성분의 입자는 1um 이하를 형성하고 있기 때문에, 연소 후단 백필터에서 처리하지 못한 초미세먼지가 외부로 배출되는 문제가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 농업/임업 부산물에 포함된 알칼리 미네랄 성분을 제거하기 위한 저회분 바이오매스 연료(Ashless Biomass Fuel, ABF)를 개발하였으며, 기존의 회분제거 방식인 고온/고압의 전처리 방식이 아닌, 90℃ 이하의 상온/상압의 조건에서 바이오매스에 포함된 알칼리 미네랄 성분을 약 95% 이상 제거가 가능하도록 공정을 구성하였다. 온도/체류시간/촉매 조건에 따른 파일럿 설비에서 생산된 저회분 바이오매스 연료를 0.1MWth 유동층 연소 결과 파울링 저감율 약 93%, 고온부식을 유발하는 HCl 가스 약 90%를 저감하는 결과를 얻을 수 있었다.