국내 무연탄회의 화학조성 및 용융특성에 관한 연구

박철우,이시훈,손응권,Park, Cheol-Woo,Lee, See-Hoon,Shon, Eung-Kwon 한국분석과학회 1992 분석과학 Vol.5 No.4

국내의 23개 무연탄을 대상으로 석탄회의 화학분석 및 용융특성분석을 수행하여 석탄회의 화학조성과 용융온도와의 상관성을 고찰하였다. 또한 이들 무연탄을 미분탄 연소의 연료로 사용시 야기될 수 있는 slagging, fouling성을 예측하여 보았다. 국내 무연탄회는 대부분 $SiO_2$와 $Al_2O_3$를 80% 이상 함유하고 있는 반면 1% 이하의 적은 양의 $Na_2O$를 함유하고 있으며, 또한 비교적 높은 용융온도를 갖는다. 따라서 이 무연탄들을 미분탄 연소의 연료로 사용시 slagging 및 fouling 발생 가능성은 낮을 것으로 예측되었다. 국내 무연탄회의 용융특성은 base/acid ratio와 비교적 높은 상관성을 갖는 것으로 나타났다. Chemical composition and fusibility of coal ash were measured for 23 Korean anthracite coals. The relationship between chemical properties and fusion temperature of coal ash was investigated. The slagging and fouling in firing the pulverized coal for boiler was assessed for the coal samples. It was found that most ashes contained more than 80% of $SiO_2$ and $Al_2O_3$ whereas less than 1% of $Na_2O$. And also fusion temperature of ashes occured relatively higher for Korean coals. Therefore it can be predictable that the slagging and fouling formation has a little problem in a pulverized coal firing system. A base/acid ratio did show a good correlation with fusion temperature for these coal ashes.

2단 동축형 Cyclone 연소기를 이용한 저공해 미분탄 연소특성 연구

최상일(Sang-Il Choi),손응권(Eung-Kwon Shon),이시훈(Shi-Hyun Lee),박주식(Chu-Sik Park),김성완(Sung-One Kim) 한국연소학회 1996 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.- No.-

Petroleum cokes 의 화학적 정제에 있어서 NaOH 의 영향에 관한 연구

한웅,양현수,이시훈,손응권,최상일,임영준 ( Woong Han,Hyun Soo Yang,Si Hyun Lee,Eung Kwon Shon ) 한국화학공학회 1996 화학공학의이론과응용 Vol.2 No.1

용융 NaOH 침출법으로 처리한 석탄의 연소특성 변화

손응권,이시훈 한국화학공학회 1994 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.32 No.3

용융 NaOH 침출법을 이용하여 국내무연탄인 장성탄에 대하여 회분제거를 목적으로 침출온도, NaOH/석탄비, 입자크기 등을 변화시켜 실험하였으며 처리후 탄의 회분제거특성과 연소온도변화 그리고 연소속도변화 등을 열천칭을 이용하여 고찰하였다. 또한 침출온도 390℃, NaOH/석탄비 4에서 유연탄과 수입무연탄을 대상으로 실험하여 비교하였다. 장성탄의 회분제거율은 64-88%를 보였으며 처리탄의 연소온도는 최대연소온도를 기준으로 원탄에 비해 약 150℃ 낮아져 유연탄과 유사한 연소온도 범위를 갖게 되는 것을 알 수 있었다. 처리후 탄의 입자크기, 표면적을 측정하였으며 등급을 나타내는 VM/FC를 계산하여 처리후 탄의 연소온도변화와의 관계에 대해 간략히 논하였다. Korean anthracite, JangSung coal, has been treated with molten caustic leaching using several reaction temperatures, NaOH/coal ratios and particle sizes of raw coals. Ash removal rates, variations in combustion temperatures and combustion rates after treatment were investigated by using TGA(Thermogravimetric Analyser). Results for a typical bituminous coal and a foreign anthracite at a fixed condition of 390℃, NaOH/coal ratio of 4 were also compared with that for a JangSung coal. It had been found for JangSung coal that the ash removal rates were 64-88% and the combustion peak temperature lowered about 150℃ after treatment so that the combustion range of treated coal became similar to that of bituminous coal. Variations in particle size, surface area after treatment were measured and the ratio of volatile matter to fixed carbon(VM/FC) representing coal rank were calculated. The relationship between VM/FC ratio and the variations in combustion temperatures after treatment was discussed briefly.

용융가성소다 침출법으로 처리한 석탄의 유기구조 변화

손응권,박석환,이시훈 한국화학공학회 1995 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.33 No.6

국내무연탄과 수입유연탄을 대상으로 molten caustic leaching(MCL) 방법으로 처리한 후 유기구조의 변화를 고찰하였다. 원소분석과 IR, NHR을 이용한 작용기분석, microphotometer를 이용한 반사율 측정 및 마세랄 분석을 수행하였다. 분석결과 처리탄은 H/C가 감소하고 방향족 탄화수소 주위에 결합되어 있는 반응성이 강한 지방족 탄화수소 group들이 감소하였으며 vitrinite 반사율이 증가하였다. 이러한 변화는 탄화가 진행된 것과 같은 경향이다. 그러나 마세랄 group치 표면관측결과 유기물질들의 표면이 심하게 훼손되었으며 따라서 탄화진행과 함께 증가되어야 하는 방향성은 오히려 감소하였다. 처리탄의 연소온도가 낮아지고 연소반응성이 증가하는 등의 변화는 유기 group들의 붕괴와 같은 화학적 변화에 기인한다기 보다는 처리과정에서 생긴 유기 group 표면의 흠집 등과 같은 물리적 원인에 기인하는 것으로 판단되었다. Domestic anthracite and imported bituminous coals were treated according to the molten caustic leaching procedures and changes in their organic structures were investigated. The investigation was conducted through ultimate analysis, functional group analysis using IR/NMR, and vitrinite reflectance measurements and marceral analysis with microphotometer. The results of analyses showed that the H/C ratio and the highly reactive aliphatic hydrocarbon groups linked with aromatic hydrocarbons decreased and the vitrinite reflectance increased with treatment. These are changes observed when carbonization occurs. However, the results of the observation of maceral surface showed that the surface of the organic groups was severely damaged and the anisotropy, which should increase with carbonization, decreased. The decrease in the combustion temperature and the increase in combustion reactivity were attributed to the physical changes on the surface of organic groups rather than to the chemical changes such as break down in the organic groups.

무연탄의 광학적 특성에 관한 연구

박철우,손응권,박석환,현주수 한국화학공학회 1993 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.31 No.6

국내탄 및 수입무연탄을 대상으로 maceral 및 vitrinite 반사율을 측정하였다. 또한 석탄의 화학적 특성과 광학적 특성의 상관성을 고찰하여 보았다. 국내탄 및 수입탄은 collinite와 vitrodetrinite의 vitrinite group과 semifusinite, fusinite 및 inertodetrinite의 inertinite group의 maceral로 구성되어 있는 것으로 분석되었다. 국내탄에서는 micrinite, graphinite, mottlite 및 impregnite의 존재 역시 확인되었다. 국내탄은 meta-anthracite의 석탄화도를 가지며, 수입탄은 anthracite의 석탄화도를 갖는 것으로 나타났다. Vitrinite group의 maceral의 증가할수록 휘발분 및 탄소량은 증가하였으며 inertinite group의 maceral이 증가할수록 휘발분 및 탄소량은 감소하였다. Vitrinite의 최대 반사율이 증가함에 따라 이방성도 증가하였으며, 탄소량 역시 증가하였다. 반면 휘발분 및 수소량은 감소하였다. Maceral of coal and reflectance of vitrinite have been determined for the domestic and the imported coals. Also the relationship between chemical and optical properties of coal has been investigated. The maceral of coal samples is composed of both two varieties of collinite and vitrodetrinite in vitrinite group and three varieties of semifusinite, fusinite and inertodetrinite in inertinite group. Micrinite, gaphinite, mottlite and impregnite have been observed in the domestic coals. The degree of coalification for domestic coal is meta-anthracite and that of the imported coal is anthacite. As the macerals in vitrinite group is increased the amount of volatile matter and carbon increased. Also the amount of volatile matter and carbon decreased with increasing macerals in the inertinite group. As the maximum reflectance of vitrinite is increased both, the anisotropy and the carbon composition increased but, the volatile matter and hydrogen decreased.

국내 무연탄의 화학적 성질과 연소특성과의 관계

박철우,이시훈,손응권 한국화학공학회 1992 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.30 No.3

국내의 28개탄을 대상으로 열중량분석을 하여 이들의 열적 특성을 고찰하였다. 또한 각 탄의 화학적 및 광물학적 특성을 나타내는 공업분석, 원소분석, marceral 분석을 하였다. 각 탄의 Arrhenius plot의 형태에 따라 대상탄을 4개의 그룹으로 분류하였으며 중량평균법으로 활성화에너지를 구하였다. 휘발분양/고정탄소(VM/FC)비, (C+H)/O, C/H 등, 탄의 화학적 성질간에는 상관관계가 비교적 높게 나타났으나 VM/FC와 burning profile에서의 최대연소온도(PT) 및 최종연소온도(BT)간의 상관관계는 존재하지 않았다. 따라서 유사한 등급의 탄(특히 무연탄)에 대해서는 PT 및 BT가 탄의 연소특성을 나타내는 지표로 사용될 수 없음을 알 수 있었다. 활성화에너지와 각 분석결과와의 상관관계를 도출한 결과 가장 높은 상관지수를 갖는 것은 marceral 중에서 vitrinite 계열에 속하는 telocollonite임을 알 수 있었다. 같은 vitrinite 계열에 속하면서도 telocollonite와 desmocollinite는 활성화에너지에 각각 반대의 경향으로 영향을 미치며 inertinite 함량이 많은 탄은 활성화에너지가 높게 나타났다. 각 그룹별로 황함량, VM/FC, marceral, 활성화에너지의 차이에 대해 빈도분포도를 이용하여 비교하였다. A detailed investigation has been reformed on the thermal characteristics of 28 Korean anthracite coals. The proximate, ultimate and marceral constituents characterizing their chemical and petrographic properties were analysed. The coals were partitioned into four groups in accordance with the linearity of Arrhenius plots and the weighted mean activation energy were calculated. By examining the data obtained, it was possible to show the existence of good correlations between the VM/FC, (C+H)/O and C/H, but it was not possible to detect particular trends with regard to PT(Peak Temperature) and BT(Burn-out Temperature) deduced from burning profiles. It was found that the PT and BT cannot be used as an indices to describe the combustion characteristics of coals having identical rank(especially for anthracite). For the whole set of coals, telocollonite belonging to vitrinite marceral group has the highest correlation coefficient with activation energy. Although both the telocollonite and the desmocollinite belong to vitrinite marceral group, each marceral exert opposite effect on activation energy and the activation energy increased as the total inertinite contents increased. The differences in sulfur content, VM/FC ratio, marceral and activation energy in each groups are compared by using the frequency distribution analysis.