본 연구는 열분해 가스화기 설계를 위한 선행 연구로서 RPF의 열분해 특성 확인 및 열분해 가스화기 설계 인자 획득에 그 목적이 있다. 열분해로를 모사하기 위해 Thermo-gravimetric Analyzer(이하 TGA)를 사용하였으며 TGA의 내부 온도 변화에 따른 RPF의 열분해 시간과 열분해 전환률, 그리고 본 연구에서 진행 되었던 온도영역에서 RPF의 활성화 에너지와 빈도인자를 구하였다. ...
본 연구는 열분해 가스화기 설계를 위한 선행 연구로서 RPF의 열분해 특성 확인 및 열분해 가스화기 설계 인자 획득에 그 목적이 있다. 열분해로를 모사하기 위해 Thermo-gravimetric Analyzer(이하 TGA)를 사용하였으며 TGA의 내부 온도 변화에 따른 RPF의 열분해 시간과 열분해 전환률, 그리고 본 연구에서 진행 되었던 온도영역에서 RPF의 활성화 에너지와 빈도인자를 구하였다. 저산소 분위기에서 열분해를 진행하기 위해서 TGA내부로 질소를 주입하였으며 TGA내부의 산소농도가 1.0%이하로 감소하였을 때 RPF를 투입하여 실험을 진행하였다. RPF는 한번 실험에 100g이 사용되어졌고 온도구배를 줄이기 위해 1mm의 격자로 걸러내어 사용하였다.TGA 실험은 Maccallum-Tanner가 제안한 등온법으로 진행 하였으며 이를 통해 활성화 에너지와 빈도인자를 구하였다.또한 가스화 반응시 수소의 분률을 높이기 위해 Steam을 주입하게 되는데 스팀과 주 유동과의 혼합과 충분한 체류시간을 주기위해 2차공기를 주입하여 스월을 줌으로써 연소실 내 유동에 변화를 주어 열분해가스와 스팀의 혼합 및 체류시간에 영향을 주게 된다. 특히, 스월유동에 의한 재순환 영역(recirculation zone)의 발생은 체류시간과 혼합 특성에 큰 영향을 준다.이러한 유동장 안에서의 화반응을 해석하기위해 상용 CFD코드인 FLUENT의 EDC모델을 이용하였고, 가스화기 내부에서 화학종들의 Chemical kinetic을 해석하였다. 이때 산소/Fuel, 산소/Steam, Steam/Fuel의 비를 변수로 하였다.
본 연구는 열분해 가스화기 설계를 위한 선행 연구로서 RPF의 열분해 특성 확인 및 열분해 가스화기 설계 인자 획득에 그 목적이 있다. 열분해로를 모사하기 위해 Thermo-gravimetric Analyzer(이하 TGA)를 사용하였으며 TGA의 내부 온도 변화에 따른 RPF의 열분해 시간과 열분해 전환률, 그리고 본 연구에서 진행 되었던 온도영역에서 RPF의 활성화 에너지와 빈도인자를 구하였다. 저산소 분위기에서 열분해를 진행하기 위해서 TGA내부로 질소를 주입하였으며 TGA내부의 산소농도가 1.0%이하로 감소하였을 때 RPF를 투입하여 실험을 진행하였다. RPF는 한번 실험에 100g이 사용되어졌고 온도구배를 줄이기 위해 1mm의 격자로 걸러내어 사용하였다.TGA 실험은 Maccallum-Tanner가 제안한 등온법으로 진행 하였으며 이를 통해 활성화 에너지와 빈도인자를 구하였다.또한 가스화 반응시 수소의 분률을 높이기 위해 Steam을 주입하게 되는데 스팀과 주 유동과의 혼합과 충분한 체류시간을 주기위해 2차공기를 주입하여 스월을 줌으로써 연소실 내 유동에 변화를 주어 열분해가스와 스팀의 혼합 및 체류시간에 영향을 주게 된다. 특히, 스월유동에 의한 재순환 영역(recirculation zone)의 발생은 체류시간과 혼합 특성에 큰 영향을 준다.이러한 유동장 안에서의 화반응을 해석하기위해 상용 CFD코드인 FLUENT의 EDC모델을 이용하였고, 가스화기 내부에서 화학종들의 Chemical kinetic을 해석하였다. 이때 산소/Fuel, 산소/Steam, Steam/Fuel의 비를 변수로 하였다.
We investigated pyrolysis characteristics of the RPF with TGA (Thermo-gravimetric analyzer) under isothermal conditions. Loss weight of RPF was measured with increasing inner temperature of TGA. As inner temperature of TGA increased 300℃ to 600℃, duration of pyrolysis decreased rapidly from 100 min ...
We investigated pyrolysis characteristics of the RPF with TGA (Thermo-gravimetric analyzer) under isothermal conditions. Loss weight of RPF was measured with increasing inner temperature of TGA. As inner temperature of TGA increased 300℃ to 600℃, duration of pyrolysis decreased rapidly from 100 min to 7 min, and conversion of RPF to pyrolysis gas became over 70 % at 600 ℃. Also activation energy(Ea) and frequency factor(A) were calculated as 37.7 kJ/mol, 0.57 min-1, respectively. The concentrations of hydrocarbon in the pyrolysis gas was analyzed by GC. With increasing inner temperature of TGA, the species and the total amounts of hydrocarbon in pyrolysis gas increased. Results also indicated that with increasing inner temperature of TGA, the concentrations of over C5 decreased while the concentrations of below C5 increased.And We also investigated gas residence time and mixing characteristics due to various swirl numbers generated by normal injection of secondary air to a lab-scale cylinderical combustor. The residence time was estimated by measuring the temporal pressure difference which was caused by deposition of test particles on a filter media after the injection by a syringe. The mixing characteristics were evaluated by standard deviation value of test gas concentration at different measuring points. The test gas concentration was detected by a gas analyzer. The swirl number of 30 for θ=5˚ caused long residence time enough to improve mixing characteristics. Numerical calculations were also carried out to understand physical meanings of the experimental results.
We investigated pyrolysis characteristics of the RPF with TGA (Thermo-gravimetric analyzer) under isothermal conditions. Loss weight of RPF was measured with increasing inner temperature of TGA. As inner temperature of TGA increased 300℃ to 600℃, duration of pyrolysis decreased rapidly from 100 min to 7 min, and conversion of RPF to pyrolysis gas became over 70 % at 600 ℃. Also activation energy(Ea) and frequency factor(A) were calculated as 37.7 kJ/mol, 0.57 min-1, respectively. The concentrations of hydrocarbon in the pyrolysis gas was analyzed by GC. With increasing inner temperature of TGA, the species and the total amounts of hydrocarbon in pyrolysis gas increased. Results also indicated that with increasing inner temperature of TGA, the concentrations of over C5 decreased while the concentrations of below C5 increased.And We also investigated gas residence time and mixing characteristics due to various swirl numbers generated by normal injection of secondary air to a lab-scale cylinderical combustor. The residence time was estimated by measuring the temporal pressure difference which was caused by deposition of test particles on a filter media after the injection by a syringe. The mixing characteristics were evaluated by standard deviation value of test gas concentration at different measuring points. The test gas concentration was detected by a gas analyzer. The swirl number of 30 for θ=5˚ caused long residence time enough to improve mixing characteristics. Numerical calculations were also carried out to understand physical meanings of the experimental results.
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