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황순철,김상겸,박지윤,이도균,이시훈,이영우,Hwang, Soon Choel,Kim, Sang Kyum,Park, Ji Yun,Lee, Do Kyun,Lee, Si Hyun,Rhee, Young Woo 한국청정기술학회 2014 청정기술 Vol.20 No.1
열중량분석기를 이용하여 이산화탄소 분위기에서 알칼리계 염류가 에코(Eco)탄의 가스화 반응에 미치는 영향을 알아보았다. $750{\sim}900^{\circ}C$에서 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼슘, 백운석(Dolomite) 7 wt%의 알칼리염을 첨가한 것과 원탄을 이용하여 실험을 진행하였다. $850^{\circ}C$에서의 가스화 결과, 이산화탄소의 농도가 증가할수록 반응속도가 증가하는 경향을 관찰하였다. 그러나 70% 이상의 농도에서는 반응속도의 증가량이 크게 증가하지 않음을 관찰하였다. 가스화 반응속도는 7 wt% 탄산나트륨 > 7 wt% 탄산칼륨 > 원탄> 7 wt% 백운석 > 7 wt% 탄산칼슘 순으로 나타났다. $700^{\circ}C$, $800^{\circ}C$, $850^{\circ}C$ 그리고 $900^{\circ}C$의 등온, 상압조건에서 가스화 실험 결과, 온도가 증가할수록 반응속도가 증가함을 관찰하였다. 차(char)-이산화탄소 가스화 반응의 기-고체 모델은 volumetric reaction model (VRM)이 탄소 전환율 거동을 가장 잘 묘사했다. 이를 이용하여 얻은 탄산나트륨의 활성화 에너지는 83 kJ/mol로 가장 낮게 얻어졌다. We have investigated the effects of various additives on Eco coal gasification under $CO_2$ atmosphere. The temperature ranges from $750{\sim}900^{\circ}C$ and the gasification experimental was carried out with Eco coal adding 7 wt% $K_2CO_3$, $Na_2CO_3$, $CaCO_3$, Dolomite, and non-additive under $N_2$ and $CO_2$ gas mixture. At $850^{\circ}C$, we observed that the reaction rate increased when the concentration of $CO_2$ increased. However, we also observed that the increment of reaction rate was small at more than 70% of the concentration of $CO_2$. The additives activity was ranked as 7 wt% $Na_2CO_3$ > 7 wt% $K_2CO_3$ > non-additive > 7 wt% Dolomite > 7 wt% $CaCO_3$ at $850^{\circ}C$. At the temperatures of $750^{\circ}C$, $800^{\circ}C$, $850^{\circ}C$, and $900^{\circ}C$, when the temperature increased, the gasification rate increased. The gasification was suitably described by the volumetric reaction model. Using volumetric reaction model, the activation energy of Eco coal including 7 wt% $Na_2CO_3$ gasification was 83 kJ/mol, which was the lowest value among all the alkaline additives.
이젝터형 희석장치와 SMPS 시스템을 사용한 디젤 입자상 배출 물질의 크기분포 측정에 관한 연구
황순철(Soonchul Hwang),김덕줄(Duckjool Kim),윤성한(Sunghan Yun),한방우(Bangwoo Han),김용진(Yongjin Kim) 대한기계학회 2005 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2005 No.5
This study presents the characteristics of particle number and size distributions from the diesel exhaust. These were measured for various load and speed conditions of two different engines using ejector-type diluter sampling system. The sampled exhausts were analyzed by scanning mobility particle sizer(SMPS). Because the dilution leads to the particle transformations of nucleation and condensation when exhaust particles are cooled and diluted, to fine the effect of dilution temperature on the particle number and size distribution, the additional measurements under various dilution temperatures were performed. As a result of this study, it is found the ultrafine particle is very sensitive to the exhaust and dilution temperatures.
기-고체 반응모델을 이용한 Cyprus탄의 CO 저온촉매가스화 반응거동
황순철 ( Soon Choel Hwang ),이도균 ( Do Kyun Lee ),김상겸 ( Sang Kyum Kim ),이시훈 ( Si Hyun Lee ),이영우 ( Young Woo Rhee ) 한국화학공학회 2015 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.53 No.5
일반적으로 가스화는 고온(1300~1400 oC), 고압(30~40 bar)에서 공정이 가동되나 이를 유지하기 위해 과도한 에너지가 사용된다. 본 연구에서는 공정 온도를 줄이기 위해 알칼리 촉매 중 K2CO3과 Na2CO3을 저등급의 사이프러스(Cyprus) 탄에 첨가하였고, 이산화탄소 분위기에서 가스화시켰을 때 나타나는 반응특성을 연구하였다. 열중량분석기를 활용하여 촉매의 함량, 촉매의 종류, 온도를 변수로서 가스화 공정조건을 결정하였다. 고체상 물리적 혼합법으로 촉매를 도입 시, 7 wt%의 Na2CO3가 첨가된 시료가 원탄보다 높은 활성을 보였다. 탄소전환율 거동을 예측하기 위해 시료별로 반응모델을 적용해본 결과, volumetric reaction model(VRM)이 탄소전환율 거동을 가장 잘 묘사하였다. 7 wt%의 Na2CO3을 첨가한 사이프러스 탄의 활성화 에너지는 63 kJ/mol로 원탄보다 낮으며, 이는 이산화탄소 분위기에서 석탄가스화의 반응성을 향상시킨다는 것을 보여주었다. In general, the coal gasification has to be operated under high temperature (1300~1400 oC) and pressure (30~40 bar). However, to keep this conditions, it needs unnecessary and excessive energy. In this work, to reduce the temperature of process, alkali catalysts such as K2CO3 and Na2CO3 were added into Cyprus coal. We investigated the kinetic of Cyprus char-CO2 gasification. To determine the gasification conditions, the coal (with and without catalysts) gasified with fixed variables (catalyst loading, catalytic effects of Na2CO3 and K2CO3, temperatures) by using TGA. When catalysts are added by physical mixing method into Cyprus coal the reaction rate of coal added 7 wt% Na2CO3 is faster than raw coal for Cyprus char-CO2 gasification. The activation energy of coal added 7 wt% Na2CO3 was calculated as 63 kJ/mol which was lower than raw char. It indicates that Na2CO3 can improve the reactivity of char-CO2 gasification.
이산화탄소 분위기에서 K₂CO₃, Na₂CO₃, CaCO₃ 및 Dolomite가 첨가된 저급탄의 가스화에 대한 반응특성연구
황순철(Soon Choel Hwang),김상겸(Sang Kyum Kim),박지윤(Ji Yun Park),이도균(Do Kyun Lee),이시훈(Si Hyun Lee),이영우(Young Woo Rhee) 한국청정기술학회 2014 청정기술 Vol.20 No.1
열중량분석기를 이용하여 이산화탄소 분위기에서 알칼리계 염류가 에코(Eco)탄의 가스화 반응에 미치는 영향을 알아보았다. 750~900 ℃에서 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼슘, 백운석(Dolomite) 7 wt%의 알칼리염을 첨가한 것과 원탄을 이용하여 실험을 진행하였다. 850 ℃에서의 가스화 결과, 이산화탄소의 농도가 증가할수록 반응속도가 증가하는 경향을 관찰하였다. 그러나 70% 이상의 농도에서는 반응속도의 증가량이 크게 증가하지 않음을 관찰하였다. 가스화 반응속도는 7 wt% 탄산나트륨 > 7 wt% 탄산칼륨 > 원탄> 7 wt% 백운석 > 7 wt% 탄산칼슘 순으로 나타났다. 700 ℃, 800 ℃, 850 ℃ 그리고 900 ℃의 등온, 상압조건에서 가스화 실험 결과, 온도가 증가할수록 반응속도가 증가함을 관찰하였다. 차(char)-이산화탄소 가스화 반응의 기-고체 모델은 volumetric reaction model (VRM)이 탄소 전환율 거동을 가장 잘 묘사했다. 이를 이용하여 얻은 탄산나트륨의 활성화 에너지는 83 kJ/mol로 가장 낮게 얻어졌다. We have investigated the effects of various additives on Eco coal gasification under CO₂ atmosphere. The temperature ranges from 750~900 ℃ and the gasification experimental was carried out with Eco coal adding 7 wt% K₂CO₃, Na₂CO₃, CaCO₃, Dolomite, and non-additive under N2 and CO₂ gas mixture. At 850 ℃, we observed that the reaction rate increased when the concentration of CO₂ increased. However, we also observed that the increment of reaction rate was small at more than 70% of the concentration of CO₂. The additives activity was ranked as 7 wt% Na₂CO₃ > 7 wt% K₂CO₃ > non-additive > 7 wt% Dolomite > 7 wt% CaCO₃ at 850 ℃. At the temperatures of 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, and 900 ℃, when the temperature increased, the gasification rate increased. The gasification was suitably described by the volumetric reaction model. Using volumetric reaction model, the activation energy of Eco coal including 7 wt% Na₂CO₃ gasification was 83 kJ/mol, which was the lowest value among all the alkaline additives.