초록 ▼

매체순환식 가스연소기에 적용하기 위한 산소공여입자의 성능개선을 위해 11 종류의 산소공여입자를 개발하였으며, 개발된 입자들에 대해 반응성, 재생성, 내마모성, 경제성을 평가하여 최적의 산소공여입자를 선정하였다. 산소공여입자의 평가에는 열중량분석기(TGA), 내마모도 실험장치 및 회분식 유동층반응기를가 사용되었으며 1) 반응성에 미치는 금속산화물 성분의 영향, 2) 산소공여입자 지지체의 영향, 3) 온도의 영향, 4) 산소전 연구결과요약 분석 달능력, 5) 탄소침적특성, 6) 내마모성, 7) 체류시간의 영향, 8) 재생성, 9) 선택

매체순환식 가스연소기에 적용하기 위한 산소공여입자의 성능개선을 위해 11 종류의 산소공여입자를 개발하였으며, 개발된 입자들에 대해 반응성, 재생성, 내마모성, 경제성을 평가하여 최적의 산소공여입자를 선정하였다. 산소공여입자의 평가에는 열중량분석기(TGA), 내마모도 실험장치 및 회분식 유동층반응기를가 사용되었으며 1) 반응성에 미치는 금속산화물 성분의 영향, 2) 산소공여입자 지지체의 영향, 3) 온도의 영향, 4) 산소전 연구결과요약 분석 달능력, 5) 탄소침적특성, 6) 내마모성, 7) 체류시간의 영향, 8) 재생성, 9) 선택도 등 여러 변수들을 측정 및 고찰하였다. 개발된 산소공여입자들은 기존 입자에 비해 산소전달능력과 내 마모도가 개선되었으며 연구목표인 산소전달능력 12.5% 이상, 내마모도 CAI 25% 이하의 조건을 만족할 수 있었다 실험에 의해 측정된 산소공여입자의 특성값을 매체순환식 가스연소기 설계 및 조업변수 민감도 분석 프로그램에 대입하여 얻은 조업변수와 산소공여입자의 경제성 비교결과를 이용하여 표준화된 평가기법을 개발하고 이를 이용하여 최적의 산소공여입자를 선정하였다. 본 연구에서 개발된 11 종류의 산소공여입자들 중에서 $Co_xO_y/CoAl_2O_4(70%)$ 입자가 반응성, 재생성, 경제성 측면에서 가장 우수한 입자로 선정되었다.

Abstract ▼

To improve the performance of oxygen carrier particle, eleven kinds of oxygen carrier particles have been developed and tested for reactivity, regeneration ability, attrition resistance, and economy. Based on the results, the best oxygen carrier particle was selected.
To evaluate the oxygen carri

To improve the performance of oxygen carrier particle, eleven kinds of oxygen carrier particles have been developed and tested for reactivity, regeneration ability, attrition resistance, and economy. Based on the results, the best oxygen carrier particle was selected.
To evaluate the oxygen carrier particle, a thermo-gravimetrical analyzer (TGA), an attrition resistance tester, and a batch fluidized bed reactor were used. Various variables were measured and investigated such as 1) effect of the metal oxide contents on the reactivity, 2) effect of oxygen carrier particle support materials, 3) effect of temperature, 4) effect of oxygen transfer capacity, 5) carbon deposit characteristics, 6) attrition resistance, 7) effect of residence time, 8) regeneration ability, 9) selectivity and so on.
The newly developed oxygen carrier particles represented better oxygen transfer capacity and attrition resistance than previous particles. Moreover, new particles can fulfill the final research targets (oxygen carrier capacity > 12.5%, CAI < 25%).
The measured values of the oxygen carrier particle is substituted in chemical looping combustor design and operation variable sensitivity analysis program. The program gives the economics comparison results with the operation variables and oxygen carrier particles. It was used to develop the standardized evaluation technique, By using the standardized evaluation technique, the optimum oxygen carrier particle was selected. Among the eleven kinds of oxygen carrier particles, $Co_xO_y/CoAl_2O_4(70%)$ particle was selected as the best particle.

목차 Contents

• 제 1 장 서론...12
• 제 1 절 매체순환식 가스연소기술 개요...12
• 제 2 절 기존 연소방법과의 비교...15
• 제 3 절 기술개발의 필요성...18
• 1. 기술적 측면...18
• 2. 경제적 측면...19
• 제 4 절 연구개발목표, 추진전략 및 방법...19
• 1. 연구개발 목표...19
• 2. 연구개발에 따른 기대성과...21
• 제 2 장 매체순환식 가스연소기 산소공여입자 연구동향...22
• 제 3 장 매체순환식 가스연소기 적용을 위한 산소공여입자의 금속산화물 선정기준...35
• 제 1 절 매체순환식 가스연소기의 공정구성...36
• 제 2 절 산소공여입자 금속성분 선정...37
• 1. 적용 가능한 금속성분의 종류...37
• 2. 공정단순화를 위한 열역학적 고려...38
• 3. 안정적인 공정운전을 위한 고려 - 산소전달능력...41
• 4. 기존 실험결과와의 비교...47
• 5. 최적 금속성분 결정...49
• 제 3 절 공정성능에 미치는 다른 변수들의 영향...51
• 1. 산소공여입자에 포함된 금속산화물 함량의 영향...51
• 2. 공정성능에 미치는 압력의 영향...52
• 제 4 장 산소공여입자 제조 및 특성분석...53
• 제 1 절 NiO/bentonite 입자...55
• 제 2 절 NiO/$NiAl_2O_4$, $Co_x_y/CoAl_2O_4$ 입자...57
• 제 3 절 (NiO or CoO)/hexaaluminate 입자...59
• 1. 입자제조...60
• 2. 특성 분석...62
• 3. 경제성 비교...69
• 제 5 장 산소공여입자 성능평가...71
• 제 1 절 실험 장치 및 실험방법...71
• 1. 열중량분석기...71
• 2. 내마모도 측정장치...75
• 3. 회분식 유동층 반응기...77
• 제 2 절 산소공여입자의 성능평가 항목...83
• 1. 열중량분석기를 이용한 산소공여입자의 성능평가...83
• 2. 산소공여입자의 내마모도...86
• 3. 회분식 유동층 반응기를 이용한 산소공여입자 성능평가...87
• 제 3 절 최적 산소공여입자의 1차 후보군 선정...90
• 1. 열중량분석기를 이용한 산소공여입자의 성능평가...90
• 2. 내마모성 평가 결과...106
• 3. 산소공여입자 1차 후보군 선정...109
• 제 4 절 유동층 반응기를 이용한 산소공여입자의 성능평가...113
• 1. 산소공여입자 종류에 따른 반응특성...116
• 2. 체류시간에 따른 반응특성...123
• 3. 금속산화물 함량에 따른 반응특성...127
• 제 6 장 표준화된 성능평가기법 개발...129
• 제 1 절 산소공여입자 성능평가 기준 및 방법...129
• 제 2 절 산소공여입자 성능평가 결과...131
• 제 7 장 결론...133
• 제 1 절 연구내용 요약 및 결론...133
• 제 2 절 연구목표 달성도 및 선진국과의 기술수준 비교...137
• 참고문헌...138