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미분탄과 목재 바이오매스 혼합 연료의 연소 및 열분해 특성에 관한 연구
A Study on Characteristics of Combustion and Thermo Pyrolysis in Co-firing with Pulverized Coal and Wood Biomass 원문보기

한국연소학회지 = Journal of the Korean Society of Combustion, v.15 no.2, 2010년, pp.34 - 40  

안재우 (부산대학교 기계공학과 대학원) ,  안성율 (부산대학교 기계공학과 대학원) ,  문철언 (부산대학교 기계공학과 대학원) ,  성연모 (부산대학교 기계공학과 대학원) ,  서상일 (전력연구원) ,  김태형 (전력연구원) ,  최경민 (부산대학교 기계공학부) ,  김덕줄 (부산대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The effect of co-firing with pulverized coal and wood biomass on ignition and burn-out temperature was investigated at air and oxy-fuel conditions by thermo gravimetric analyzer(TGA). Three kinds of coal(shenhua, adaro, wira) were selected and mixing ratios of coal and wood biomass was set to 1, 0.5...

주제어

#Co-firing   #Wood biomass   #Pulverized coal   #Ignition   #Burn-out   #Oxy-firing  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 석탄과 목재 바이오매스의 혼합 연소에서 석탄등급 및 산화제가 연소 및 열분 해과정에 미치는 영향을 조사하기 위해 열 중량 분석기를 이용하여 현재 국내 발전소에서 사용되고 있는 3종의 석탄(shenhua, adaro, wira)과 목재 바이오 매스(국내 소나무 톱밥)의 연료 혼합비율 및 산화제 변화에 따른 연소 착화 온도, 연소 종료온도 및 열유량(Heat flow)계측을 수행하였다.
  • 본 논문에서는 열 반응에 대한 중량 측정과 열 유동을 측정할 수 있는 DS-TGA(SDT Q600, TA instrument)를 이용하여 현재 국내 발전소에서 수입하고 있는 석탄 3(shenhua, adaro, wira)종과 국내 소나무 톱밥 목재 바이오매스의 혼합연소 특성에 대하여 연구하였다. Shenhua 탄은 역청탄으로서 아역청탄에 비하여 휘발 분은 낮고, 고정탄소 함량은 상대적으로 높아 양질의 연소 반응성을 보여준다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현재 국내 발전소에서 수입하고 있는 석탄 3종과 그 성분에 관해 각각 설명하세요. 본 논문에서는 열 반응에 대한 중량 측정과 열 유동을 측정할 수 있는 DS-TGA(SDT Q600, TA instrument)를 이용하여 현재 국내 발전소에서 수입하고 있는 석탄 3(shenhua, adaro, wira)종과 국내 소나무 톱밥 목재 바이오매스의 혼합연소 특성에 대하여 연구하였다. Shenhua 탄은 역청탄으로서 아역청탄에 비하여 휘발 분은 낮고, 고정탄소 함량은 상대적으로 높아 양질의 연소 반응성을 보여준다. 한편, 아역청탄으로 구분되어 있는 adaro와 wira 탄의 고정 탄소 함량은 유사하지만, 수분 함량의 차이로 인한 발열량 차이가 존재한다. 이러한 3가지 탄종과 바이 오매스 연료의 혼합 비율에 따른 연소특성을 조사 하기 위하여 혼합물 내의 석탄질량비(Cfr)를 0, 0.
목재 바이오매스가 친환경적인 이유는? 바이오매스는 역청탄에 비해서도 경제적 경쟁력이 있으며, 세계적인 관심사인 온실가스(이산화탄소) 규제 문제에도 큰장점을 가지고 있다. 목재 바이오매스는 황 함량이 적기 때문에 SO2 발생을 저감할 수 있는 친환경적인 연료이다. 특히 고 유황 석탄과 혼합 연소하는 경우 바이오매스에 함유되어 있는 알칼리 물질이 SO2를 제거하는 효과를 기대할 수 있으며, 바이오매스가 갖고 있는 질소성분은 연소과정에서 NH 라디칼로 전이되기 때문에 NO를 환원시켜 제거하는데 사용되어 NOx 제거 효과도 있는 것으로 보고되고 있다[1-3].
석탄과 바이오매스를 혼합 연소 시 단점은? 이러한 목재 바이오매스 사용의 한 방법으로서 기존의 화력발전에 쉽게 응용할 수 있는 것이 석탄과 목재 바이오매스의 혼합연소이다. 그렇지만 석탄과 바이오매스를 혼합 연소 시 바이오매스가 포함하고 있는 많은 휘발성분으로 인해 화염 불안정성이 일어날 수 있고, 회분의 낮은 융착온도에 의해 slagging, fouling현상이 일어나는 단점이 있기 때문에, 기존의 발전소에서는 제한된 양만을 혼합하여 사용하고 있는 실정이다[1-4].
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참고문헌 (15)

  1. Lee si hyun, Hyun ju young, Rhim young jun, Park young ok, Kim sung chul, "Coal/Biomass Cofiring in utility boilers", Journal of Energy Engineering, 2003, pp. 197-200 

  2. M. Sami, K. Annamalai, M. Wooldridge, "Cofiring of coal and biomass fuel blends", Progress in Energy and Combustion Science, 2001, pp. 171-214 

  3. A. Willians, M. Pourkashaniam, j.M. jones, "Combustion of pulverised coal and biomass", Progress in Energy and Combustion Science, 2001, pp. 587-610 

  4. Edward Lester, Mei Gong, Alan Thompson, "A method for source apportionment in biomass/coal blends using thermogravimetric analysis", J. Anal. Appl. Pyrolysis, 2007, pp. 111-117 

  5. Qingzhao Li, Changsui Zhao, Xiaoping Chen, Weifang Wu, Yingjie Li, "Comparison of pulverized coal combustion in air and in $O_2/CO_2$ mixtures by thermo-gravimetric analysis", J. Anal. Appl. Pyrolysis, 2009, pp. 521-528 

  6. Yong Chen, Shigekatsu Mori, Wei-Ping Pan, "Studying the mechanisms of ignition og coal particles by TG-DTA", Thermochimica Acta, 1996, pp. 149-158 

  7. A.G. BorregoL, Garavaglia, W.D. Kalkreuth, "Characteristics of high heating rate biomass chars prepared under $N_2$ and $CO_2 $ atmospheres", International Journal of Coal Geology, 2009, pp. 409-415 

  8. S. P. Marinov, L. Gonsalvesh, M. Stefanova, J. Yperman, R. Carleer, G. Reggers, Y. Yurum,V, Groudeva, P. Gadjanov, "Combustion behaviour of some biodesulphurized coals assessed by TGA/ DTA", Thermochimica Acta, 2010, pp. 46-51 

  9. Qingzhao Li, Changsui Zhao, Xiaoping Chen, Weifang Wu, Yingjie Li, "Comparison of pulverized coal combustion in air and in $O_2/CO_2$ mixtures by thermo-gravimetric analysis", J. Anal. Appl. Pyrolysis xxx, 2008 

  10. Nandita Choudhury, S. Biswas, P. Sarkar, Manish Kumar, Sujit Ghosal, Tandra Mitra A. Mukherjee, A. Choudhury, "Influence of rank and macerals on the burnout behaviour of pulverized Indian coal", International Journal of Coal Geology, 2008, pp. 145-153 

  11. S.G. Sahu, P. Sarkar, N. Chakraborty, A.K. Adak, "Thermogravimetric assessment of combustion characteristics of blends of a coal with different biomass chars", Fuel Processing Technology, 2010, pp. 369-378 

  12. Terry Wall, Yinghui Liu, Chris Spero, Liza Elliott, Sameer Khare, Renu Rathnam, Farida Zeenathal, Behdad Moghtaderi, Bart Buhre, Changdong Sheng, Raj Gupta, Toshihiko Yamada, Keiji Makino, Jianglong Yu, "An overview on oxyfuel coal combustion-State of the art research and technology development", chemical engineering research and design, 2009, pp. 1003-1016 

  13. Alejandro Molina, Peter Arendt Jensen, Anker Degn Jensen, "Ignition and devolatilization of pulverized bituminous coal particles during oxygen/ carbon dioxide coal combustion", Proceedings of the Combustion Institute, 2007, pp. 1905- 1912 

  14. Jacob Brix, Liza K. Elliott, Terry F. Wall, Yinghui Liu, Behdad Moghtaderi, "Coal devolatilization and char conversion under suspension fired conditions in $O_2/N_2$ and $O_2/CO_2$ atmospheres", Fuel, 2010 

  15. Renu Kumar Rathnam, Christopher R. Shaddix, "Differences in reactivity of pulverised coal in air ( $O_2/N_2$ ) and oxy-fuel ( $O_2/CO_2$ ) conditions", Fuel Processing Technology, 2009, pp. 797-802 

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