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Low-temperature reactivity of coals for evaluation of spontaneous combustion propensity
Changkook Ryu,Jungsoo Kim,류창국,Ho Young Park,Hyunsoo Lim 한국화학공학회 2015 Korean Journal of Chemical Engineering Vol.32 No.7
Low rank coals are more reactive at low temperatures than high rank coals, which leads to spontaneous combustion if not controlled. Due to the increased use of low rank coals, preventing spontaneous combustion during storage and size reduction has become an important issue in power plants. The present study evaluates the low-temperature reactivity for various coals in terms of their rank and country of origin. The experimental method determined the temperature and its gradient for coals in a small fixed bed at the point surpassing that of input oxygen, which were defined as the crossing-point temperature (CPT) and slope (CPS), respectively. Combining the two parameters, a low-temperature reactivity index (LTR index) was proposed. The method tested 17 coals collected from a power plant that yielded CPTs ranging between 168-190 oC and CPSs between 0.862-1.228 oC/min. The LTR index for the coals was calculated to be 0.696 to 1.542. The LTR index was positively correlated with the moisture content and volatile matter/fixed carbon (VM/FC) ratio, and inversely correlated with the ash content. The ignition temperature, measured by thermogravimetric tests, also exhibited a positive relationship with the LTR index. However, no single property of coal was sufficiently correlated with the self-heating propensity for all the coals tested, illustrating the complex mechanisms involved.
류창국(Changkook Ryu) 한국열환경공학회 2020 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2020 No.춘계
바이오매스 반탄화 기술은 200-300℃의 저온 열처리를 통해 헤미셀룰로스 및 리그닌 등 분자구조의 일부를 분해하는 기술이다. 이를 통해 발열량이 낮은 CO2, H2O, CO와 소량의 타르 성분이 방출되고, 반탄화된 바이오매스는 C 함량의 증가와 함께 발열량, 소수성, 분쇄성, 균일성이 향상되어 수송, 저장, 미분 등 연료 품질의 향상을 얻을 수 있다. 또한 석탄과의 혼소 시 미분기의 한계로 인해 5%(열용량 기준) 미만으로만 투입되는 비율을 대폭 향상시킬 수 있다. 일반 반탄화 기술은 열원 공급, 반탄화 증기의 열회수/처리를 위해 복잡한 공정이 필요하다. 최근 국내에서 진행 중인 화력발전 연계 반탄화 공정은 발전소의 배가스를 추출하여 열원으로 활용하고, 반탄화 증기는 배가스와 함께 보일러로 주입하여 효율적으로 연소 및 열회수를 달성하는 기술이다. 따라서 독립적인 공정에 비해 단순하고 에너지 효율이 높으며, 산소 농도가 낮은 배가스를 열원으로 활용하기 때문에 열전달이 빠른 직접 열교환이 가능하다는 장점이 있다. 현재 우드펠릿 전소 발전소인 영동화력 1호기(125 MWe 규모, 한국남동발전)를 대상으로 50 ton/day 규모의 반탄화 설비를 구축하여 시험 운전을 앞두고 있다. 본 논문에서는 우드펠릿 및 국내미활용 바이오매스를 대상으로 기초실험을 통한 반탄화 수율 및 특성 목표의 설정, 반탄화 공정의 열전달 및 반응 모델링을 통한 설계조건의 수립, 반탄화 증기의 보일러 투입시 영향에 대한 전산유동해석 결과를 소개하고자 한다.
류창국(Changkook Ryu),최상민(Sangmin Choi),Jim Swithenbank 한국연소학회 2008 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.- No.-
Biomass combustion converts the renewable fuel directly into energy. This paper summarizes experimental studies on packed bed combustion of different biomass materials including herbaceous crops, woody and waste-derived materials. The key mechanism of combustion in a packed bed is the downward propagation of ignition front against the upward air flow. Radiation is the major mode of heat transfer for the ignition propagation, which delivers the heat required for moisture evaporation and heating up to a pyrolysis temperature in fresh particles below the ignition front. From measurements, key parameters for the rates of ignition and combustion can be derived, which are independent of the fuel bed size and therefore useful for furnace design and operation. The parameters include ignition front speed, ignition rate and burning rate. The test results show that fairly dry biomass has a maximum burning rate of 280-400 ㎏/㎡hr and corresponding air flow rate to achieve the burning rate varies with particle shape and size.