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외부 및 내부 확산을 적용한 인도네시아 석탄촤의 연소 반응율 분석
황찬원 ( Chan Won Hwang ),김량균 ( Ryang Gyoon Kim ),류광일 ( Kwang Il Ryu ),오택림 ( Ze Lin Wu ),전충환 ( Chung Hwan Jeon ) 한국화학공학회 2014 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.52 No.1
본 연구의 목적은 국내 화력발전소에서 사용중인 인도네시아 석탄촤의 연소반응율을 연구하는 것이다. 석탄촤의 반응율은 External, Internal effectiveness factor를 고려하여 입자 내부 및 외부확산을 정량적으로 정리하였으며, Random pore model을 사용하여 탄소변환율에 따른 입자내부비표면적의 변화를 반영하였다. 가열 및 측정이 가능한 WHR(Wire Heating Reactor)를 활용하여 반응시간을 측정함으로써 석탄촤의 반응율을 도출하였고 BET(Brunauer-Emmett-Teller) 및 TGA(Thermo-Gravimetric Analysis) 장비를 활용하여 석탄촤의 물리적인 특성인 내부비표면적과 Random pore model 의 구조변수(ψ)를 측정하였다. 석탄 종에 따른 활성화에너지 및 빈도인자를 도출하기 위해 아역청탄인 BARAMULTI, ENERGYMAN, AGM탄을 사용하였다. 본 연구 결과에서 External, Internal effectiveness factors를 통해 확산에 따른 kinetics를 비교한 결과 외부 확산 보다 내부 확산의 영향이 지배적임을 확인하였다. 최종적으로 내부 및 외부 확산에 대한 영향을 고려한 3종의 석탄촤 Intrinsic kinetics의 활성화에너지는 110~118 kJ/mol의 값을 보였다. The experiment was designed to compare the char combustion kinetics of pulverized Indonesia coals commonly utilized in Korea power plants. The reaction rate of coal char has been formulated using the external and internal effectiveness factors to describe the diffusion effect quantitatively. The Random Pore Model (RPM) was used for applying internal specific surface area as a function of carbon conversion ratio. Reaction rate was obtained from reaction time using the Wire Heating Reactor (WHR) which can heat and measure the char particle temperature at the same time. BET and TGA were used to obtain physical properties such as internal specific surface area and structural parameter. Three kinds of Indonesia Sub-bituminous coals "BARAMULTI, ENERGYMAN, AGM" were used in order to derive the activation energy and pre-exponential factor. The results of this study showed that the effect of internal diffusion than that of external diffusion is the dominant as comparison of kinetics was reflected in external and internal effectiveness factors. For three kinds of coal char, finally, activation energy of intrinsic kinetics indicates 110~118 kJ/mol.
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보문 : 에너지/환경,신재생에너지,폐기물처리/자원화기술 ; 탈휘발화 과정에서 혼탄의 반응률과 열적 거동에 관한 연구
전충환 ( Chung Hwan Jeon ),유광일 ( Kwang Il Ryu ),김량균 ( Ryang Gyoon Kim ),이동방 ( Dong Fang Li ),오택림 ( Ze Lin Wu ) 한국화학공학회 2013 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.51 No.1
본 연구 목적은 탈휘발화 과정에서의 역청탄과 아역청탄의 혼탄 열중량 곡선을 예측 하는 것이다. TSL (Thermal Shock Large) TGA를 통하여 실험을 수행 하였으며, 반응속도상수 분석은 Coats-redfern 방법을 이용하였다. 도출된 반 응속도상수를 기반으로 단일탄의 Sum Method에 대한 일차적 검증을 하였으며, 혼탄시의 TG curve를 WSM(Weight Sum Method)와 저자가 제시한 MWSM (Modified Weight Sum Method)를 사용하여 예측 및 비교하였다. WSM 및 MWSM를 통한 예측결과와 TG curve 실험결과의 정량적인 비교를 위해 Linear least square method를 사용하였다. TG curve 상에서 서로 다른 기울기를 가지는 경우와 많은 휘발분의 방출로 인한 급격한 질량감소가 나타나는 구간의 경우 MWSM이 WSM 보다 실험결과에 더 정확한 결과를 예측함을 확인하였다. 탈휘발 과정에서의 혼탄의 열적 거동은 단 일탄의 특성에서부터 예측할 수 있음을 확인할 수 있었다. The objective of this research is to predict the TG curve of blends of bituminous coal and sub-bituminous coal during devolatilization. TSL (Thermal Shock Large) TGA was used for Experiments, and Coats-redfern method was used for reaction order calculation. Based on reaction order, sum method was verified to be suitable for a single coal, then, prediction and comparison of TG curve of coal blends was conducted using both of WSM (Weight Sum Method) and MWSM (Modified Weight Sum Method), where the latter was developed in this research. The presented experiment results and WSM & MWSM were showed to be reasonable using linear least square method. MWSM performed more accurately than WSM for the case that TG curve had different slopes and the case that sharp weight loss happened due to release of volatile matter. The results showed that it`s possible to predict the thermal behavior of coal blends during devolatilization based on the thermal behavior of single coals
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