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ABK탄을 이용한 pilot급 분류층 석탄가스화기 시스템의 고압 운전특성
정석우(Chung, Seokwoo),유상오(Yoo, Sangoh),정우현(Jung, Woohyun),이승종(Lee, Seungjong),윤용승(Yun, Yongseung) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
석탄의 직접 연소 대신 고온/고압의 조건에서 불완전연소 및 가스화 반응을 통하여 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)가 주성분인 합성가스를 제조하여 이용하는 석탄 가스화 기술은 현실적인 에너지원의 확보를 위한 방법인 동시에 이산화탄소를 저감할 수 있는 기술이라 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 non-slagging 방식의 pilot급 분류층 석탄가스화기를 대상으로 고압 미분탄공급장치, 합성가스 냉각장치, 고온 집진장치 등을 연계하여 상용급 석탄가스기와 유사한 1,300?C, 20 kg/cm²의 운전조건에서 미분탄의 안정적인 공급을 통한 양질의 합성가스 제조 및 제조된 합성가스의 분기 공급특성 시험을 진행하였다. 그리고, 고압 미분탄공급장치는 공급호퍼에 저장된 미분탄을 고온/고압 조건으로 운전되는 석탄가스화기에 공급하기 위한 설비로서, 이러한 고압 미분탄공급장치를 이용한 기류수송 방식의 미분탄 공급 기술은 가스화기 설계 및 운전제어 기술과 더불어 석탄가스화기 시스템의 안정적 연속운전을 위한 가장 핵심적인 기술 중 하나라고 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 아역청탄인 인도네시아 ABK탄을 대상으로 향후 dense phase 고압 기류수송을 목적으로 하는 고압 미분탄공급장치의 성능특성을 시험을 진행하였는데, 시험 결과 73 kg/h 조건에서 20 kg/cm²의 가스화기에 대한 안정적인 미분탄 공급특성을 확인할 수 있었으며, 이러한 미분탄 공급 조건에서 CO 40~45%, H₂ 16~20%, CO₂ 5~8% 조성의 양질의 합성가스를 평균적으로 230{sim}50Nm³/h 안정적으로 제조할 수 있었다.
석탄가스화기 용융슬랙의 고형화 방지를 위한 슬랙탭 버너시스템 설계 및 시험
정석우(Chung, Seokwoo),정기진(Jung, Kijin),이선기(Lee, Sunki),변용수(Byun, Yongsu),라호원(Ra, Howon),최영찬(Choi, Youngchan) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
석탄가스화 기술은 고온, 고압 조건에서 석탄과 산소의 불완전연소 및 가스화 반응을 통해 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)가 주성분인 합성가스를 제조하여 이용하는 현실적인 에너지원의 확보를 위한 방법인 동시에 이산화탄소를 저감할 수 있는 기술이다. 석탄가스화기 공급되는 석탄은 산소와의 부분 산화, 수증기 및 CO₂와의 반응에 의하여 합성가스로 전환되는데, 일반적으로 슬래깅 방식 석탄가스화기의 정상운전 중에 가스화기 내부 온도는 1,400{sim}1,600?C 정도의 고온이며, 운전압력은 20~60 기압으로 매우 고압 상태에서 운전이 이루어지는데, 공급되는 석탄 시료의 성분들 중 가연성 물질의 99% 이상이 합성가스로 전환되는 반면, 회분에 해당되는 무기물의 대부분은 용융 슬랙 형태로 가스화기의 벽을 타고 흘러내리다가 슬랙탭을 통해 하부의 냉각조로 떨어지면서 급냉이 이루어지게 된다. 그러므로, 석탄가스화기 정상운전중 슬랙탭 주변의 온도를 고온으로 유지함으로써 용융슬랙의 고형화를 방지하는 것은 석탄가스화기의 안정적인 연속운전을 위하여 중요한 기술 중의 하나라고 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 저급탄 가스화를 위한 1 톤/일급 고온, 고압 습식 석탄가스화기의 정상운전중 슬랙탭 부근에서 용융슬랙의 고형화를 방지하기 위한 슬랙탭 버너시스템의 설계를 진행하였으며, 안정적인 운전조건 도출을 위하여 보조연료(CNG)와 산소의 공급비율에 따른 화염특성 시험을 진행하였다.
비 용융 방식 분류층 석탄가스화기 시스템의 고압 연속운전 특성
정석우(Chung, Seokwoo),정우현(Jung, Woohyun),황상연(Hwang, Sangyeon),이승종(Lee, Seungjong),윤용승(Yun, Yongseung) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
석석탄가스화 기술은 고온, 고압 조건에서 미분탄과 산소의 가스화 반응에 의해 CO와 H₂가 주성분인 합성가스를 제조하는 기술로서 차세대 화력발전 뿐만아니라 다양한 화학원료 제조를 위한 분야에서 각광을 받고 있다. 또한, 가스화 기술은 향후 CCS기술, CTL(Coal To Liquid, 석탄액화)기술, SNG(Synthetic Natural Gas, 합성천연가스)생산, 수소생산, 각종 화학원료 생산 등과 연계가 가능한 미래 석탄이용 분야의 핵심 기술이라 할 수 있다. 따라서, 고등기술연구원에서는 이러한 석탄가스화를 통해 양질의 합성가스를 제조하기 위한 기술 개발의 일환으로 pilot급 고온, 고압 건식 분류층 가스화기, 기류수송 방식의 미분탄공급장치, 수냉자켓 구조의 합성가스 냉각장치, 합성가스 중 분진제거를 위한 금속필터 장착 집진장치 등을 연계하여 20기압의 고압 조건에서 장시간 연속운전을 진행하였다. 본 연구에서는 미분탄 공급을 위하여 상부공급 버너를 적용하였고 석탄가스화기는 1,300{sim}1,350?C 정도의 온도에서 운전을 진행하였으며 미분탄을 75 kg/h의 조건에서 연속적으로 공급하였다. 그리고, 이러한 조건에서 5.5일 정도의 연속운전을 진행하는 동안 CO 44~48%, H₂ 20~21%, CO₂ 4~5% 조성의 석탄 합성가스를 200Nm³/h 안정적으로 제조할 수 있었다.
저급 연료원의 가스화를 통한 합성가스 제조 및 액체연료 전환 기술 개발
정석우(Chung, Seokwoo),이도연(Lee, Doyeon),황상연(Hwang, Sangyeon),박준성(Park, Junsung),변용수(Byun, Yongsu) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
저급 연료원인 오일샌드는 아스팔트와 같은 중질유를 10% 이상 함유한 모래 또는 사암으로서, 겉으로는 시커먼 흙이나 모래처럼 보이나 내부에는 bitumen, 모래(점토) 및 물 등이 광물질 70~80%, bitumen 10~18%, 물 3~5% 정도의 비율로 혼합되어 있는데, 가열 또는 용매 추출 방식으로 오일샌드에 포함되어 있는 bitumen을 분리하여 정제하면 원유를 생산할 수 있으므로 고유가 시대의 대체에너지원으로 세계적인 석유회사들이 개발을 진행하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 저급 연료원인 오일샌드 bitumen의 활용기술 개발을 위하여 기초특성 분석 결과 bitumen과 가장 유사한 특성을 가지는 것으로 파악된 중질잔사유를 대상으로 가스화를 통한 액체연료 전환을 위해 고점도 시료공급장치, 가스화기, 집진장치, 탈황장치, 수성가스 전환장치, 합성가스 압축장치, DME 전환장치 등으로 구성되는 시스템을 구축한 후 시험을 진행하였다.
정희숙(Heesuk Jung),송형운(Hyoungwoon Song),정석우(Seokwoo Chung),윤종혁(Jonghyuk Yoon),윤문규(Moongyu Yoon) 한국열환경공학회 2019 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2019 No.춘계
2012년 이후 지역난방 에너지 사용량이 점차 감소 추세를 나타내고 있으며 지역난방 사업시장 보급률 정체와 더불어 기후변화의 영향에 따른 평균 온도 상승, 관련규제 강화 등에 따른 건물 난방부하 감소를 초래하고 국내 지역난방 시장 환경에 큰 변화에 직면하고 있다. 이러한 외부 기후변화에 대한 지역난방 사업의 대책으로 전통적인 지역난방방식에서 벗어나 기후변화 시대에 대비한 지속가능한 미래 사업모델이 요구되고 있다. 지역난방 운영의 세계적인 추세는 건물의 단열 효율을 증가시켜 열 사용량을 줄이고, 공급온도를 낮추어 열 손실을 줄이고 신재생 및 미활용 에너지를 주로 활용하는 방향으로 전환되고 있다. 이에 본 연구에서는 4세대 지역난방 시스템으로 효과적인 전환을 위해 국내의 기존 지역난방시스템과 유럽 국가들의 사례를 분석하고 4세대 지역난방 연계기술의 타당성 검토를 수행하였다.