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[표제지 등]
서지정보양식
BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET
제출문
요약문
표목차
그림목차
칼라
목차
제1장 서론 23
제1절 가압유동층 석탄연소 복합발전의 필요성 23
제2절 PFBC와 CCT 25
제3절 연구개요 30
제2장 기술분석 32
제1절 이론적 배경 32
1. 유동화 영역 32
2. 가압 기포유동층 37
3. 가압순환유동층 39
4. 제 2 세대 가압유동층 43
제2절 요소기술분석 48
1. 가압유동층 연소기 48
가. 연소특성 50
나. 탈황특성 53
다. NOx배출 57
라. 수력학적 특성 62
마. 열전달 64
2. 석탄 전처리 및 입자 취급 66
3. 고온 집진 67
가. 고온집진기술 70
나. Rigid Barrier Filter 73
다. Granular Bed Filter 75
4. Alkali 제거 공정 78
5. 카보나이저 79
6. Char Combustor 82
7. Topping Combustor 84
8. 가스터빈 88
제3장 PFBC 규모별 연구현황 94
제1절 PDU규모 96
1. CURL(영국) 96
2. Delft(네덜란드) 96
3. Nanjing(중국) 97
4. Otaniemi(핀란드) 98
5. Foster Wheeler(미국) 98
6. IHI(일본) 99
7. Babcock-Hitachi(일본) 100
제2절 Pilot규모 100
1. Grimethorpe(영국) 101
2. Karhula(핀란드) 103
3. Friedrichsfelde(독일) 105
4. Jiawang(중국) 105
5. Wilsonville(미국) 108
제3절 실증규모 111
1. Vartan(이미지참조) 112
2. Tidd 113
3. Escatron 115
4. Wakamatsu 117
5. Tomatoh-Atsuma 119
6. Calvert City, Four Rivers Energy Modernization Project 121
7. Lakeland, Florida 123
8. Cottbus, Germany 123
제4절 상업용 현황 124
1. Karita 124
2. Mountaineer 125
3. 기타 과제들 125
제4장 BSU 가압유동층 제작 및 시운전 127
제1절 제작 및 설치개요 127
1. Lock Hopper System 127
2. 가압용기 129
가. Pressure vessel 제작 129
나. Plexiglas유동층 제작 131
제2절 시운전 138
제5장 실험방법 141
제1절 실험장치 141
제2절 시료 143
제3절 조업변수 143
제4절 실험방법 145
1. Start-up 방법 145
2. Shut Down 방법 148
3. 시운전 개선 150
4. 온도조절 150
5. Sampling 151
제5절 Data 분석 151
1. 수력학적 특성 151
가. 최소유동화 속도 151
나. 유동층 높이 152
2. 열전달계수 152
가. 내부열전달 계수 152
3. 기준산소농도 환산 153
4. 연소효율계산 154
제6장 실험결과 및 고찰 156
제1절 전형적인 실험결과 156
1. 시간에 따른 온도변화 156
2. 층내 온도분포 158
3. 압력변동신호 158
4. 유동층 높이 161
제2절 연소효율 163
1. 유동층 온도의 영향 164
2. 기체유속의 영향 166
3. 과잉공기비의 영향 166
4. Freeboard 온도의 영향 169
제3절 열전달 계수 171
1. 유동층 온도의 영향 171
2. 기체유속의 영향 174
3. 석탄주입량의 영향 178
제4절 공해물질 배출특성 178
1. 일산화탄소 배출 180
가. 유동층 온도의 영향 180
나. 기체유속의 영향 182
다. 과잉공기의 영향 182
라. Freeboard 온도의 영향 185
2. NOx배출특성 185
가. 유동층 온도 187
나. 과잉공기의 영향 187
다. Freeboard 온도의 영향 190
제5절 연소실험결과 및 Modeling비교검토 192
제6절 운전시 문제점 및 해결 194
1. Screw feeder의 mechanical seal 194
2. 압력 control valve의 문제 196
3. 상압 calibrated coal feed rate와 가압상황의 차이 197
4. Freeboard temperature의 낮은 온도 198
5. 장시간 운전후 agglomerator의 발생 198
6. 전열관의 마모 및 휨발생 200
7. 연소로의 내화재 균열 202
8. 공기분배기의 내화재 균열현상 202
제7장 결론 및 향후추진 계획 205
제1절 결론 205
1. 설치 제작 및 시운전 205
2. 연소실험 206
제2절 향후 추진계획 207
References 209
APPENDIX 219
부록 I ; PFBC 운전실험결과 221
온도계와 압력점의 위치 226
Heat transfer tube의 위치 227
열전달 계수 및 연소효율 계산 Program 229
위탁연구과제 : 가압유동층 연소로의 열전달특성 231
제출문 235
목차 237
1. 연구 목표 및 내용 239
2. 연구결과 240
1) 서론 240
2) 실험장치 및 방법 242
3) 기포특성의 해석 244
4) 최소유동화속도 246
5) 저항담침으로 측정된 신호 248
6) 기포의 상승속도 251
7) 기포의 수직 길이(chord length) 258
8) 기포의 상승 빈도수 265
9) 국부 기포분율(Local bubble fraction) 270
10) 결론 276
11) 사용 부호 277
12) 참고문헌 278
(표 2-1) Summary of Tidd PFBC and MIT Cold Model Operating Condition 64
(표 2-2) HTPC concepts and mechanisms 69
(표 2-3) HTPC concept relative capabilities and status 71
(표 2-4) Rigid barrier filter characteristics 74
(표 2-5) Technical Data of GT35P and GT140P 92
(표 3-1) 가압유동층 Pilot 규모의 연구현황 101
(표 3-2) 가압유동층 실증규모의 진행현황 112
(표 3-3) 상업용 가압유동층 복합발전계획 124
(표 4-1) 가압용기 설계조건 130
(표 4-2) 설계 및 제작사양 138
(표 5-1) 대동탄 물성 144
(표 5-2) 실험변수 및 조건 144
［그림 1-1］ 석탄중에 유황함량에 따른 PFBC의 경제성의 민감도 26
［그림 1-2］ 청정석탄방법과 기술조합에 따른 공해배출 27
［그림 1-3］ 가스터빈 입구온도와 여러 기술에 따른 효율 비교 29
［그림 2-1］ Pressure drop with superficial gas velocity in fluidized bed 33
［그림 2-2］ The Geldart particles classification 34
［그림 2-3］ Flow regime of fluidization 36
［그림 2-4］ 가압기포유동층 석탄연소 복합발전 기본개념도 38
［그림 2-5］ Schematic Diagram of controllable nonmechanical valve 41
［그림 2-6］ PFBC cycle with circulating bed 42
［그림 2-7］ 1세대 및 2세대의 가압유동층 비교 44
［그림 2-8］ 제 2세대 가압순환유동층(Topping Cycle) 46
［그림 2-9］ 유동층내에 기체의 체류시간에 따른 연소효율 51
［그림 2-10］ 온도·압력에 따른 CaO 및 CaCO₃ 영역 54
［그림 2-11］ 유동층 온도에 따른 상압 및 가압조건에서의 탈황특성, 입자크기 -1,600 ㎛, Ca／S ＝ 2, 반응시간＝0.5초 55
［그림 2-12］ Sulphation of different uncalcined limestones at 850 ℃ and 15 bar. 57
［그림 2-13］ 유동층 온도에 따른 N₂O 및 NO의 발생 59
［그림 2-14］ Main Reaction Path in NOx Reduction with Aqueous Ammonia and Urea at Temperature above 1,093k 60
［그림 2-15］ Power Spectra Comparison between Sampled data 65
［그림 2-16］ Filter Requirements in Advanced Gas Turbine 68
［그림 2-17］ Relative particle penetration trends of filter devices at high temperature. 72
［그림 2-18］ Rigid Barrier Filter System 73
［그림 2-19］ Granular Bed Filter 76
［그림 2-20］ 카보나이저의 개략도 81
［그림 2-21］ Carbon Monoxide Emission as a Function of Combustor Bed Temperature 83
［그림 2-22］ Sulfur Capture Efficiency vs Ca／S Ratio 84
［그림 2-23］ Plan View-Westinghouse Combustion Turbine Modified 501F, Topping Combustor & MASB 85
［그림 2-24］ Topping Combustor, MultiAnnular Swirl Burner 87
［그림 2-25］ 가스터빈의 압력비에 따른 효율비교 89
［그림 2-26］ 가스터빈의 입구온도에 따른 가압유동층의 발전효율 91
［그림 2-27］ The Gas Turbine Concept for a PFBC Module of 800 MW Thermal Input 93
［그림 3-1］ 가압유동층 복합발전 설비 및 계획현황 95
［그림 3-2］ Grimethorpe Topping Cycle 102
［그림 3-3］ Karhula PCFBC Facility 104
［그림 3-4］ DBE PFBC Diagram 106
［그림 3-5］ Jiawang Pilot Plant PFBC Flow Diagram 107
［그림 3-6］ Wilsonville Power System Development Facility 109
［그림 3-7］ Power System Development Facility과제수행 조직표 110
［그림 3-8］ Vartan PFBC Plant Flow Diagram 114
［그림 3-9］ Tidd PFBC Flow Diagram 116
［그림 3-10］ Flow Sheet of Wakamatsi 118
［그림 3-11］ Tomatoh-Atsuma System Flow 120
［그림 3-12］ Flow Sheet of Four Rivers Energy Modernization Project 122
［그림 4-1］ Bench Scale PFBC 연소설비 전경 128
［그림 4-2］ 가압용기 상세 설계도 132
［그림 4-3］(a) 가압용기 설치 사진 133
［그림 4-3］(b) Man Hole에 설치된 단자전경 134
［그림 4-4］ 상온 Plexiglas 유동층 전경 136
［그림 4-5］ 상온 Plexiglas 유동층 상세설계도 137
［그림 4-6］ 내화재 건조를 위한 예열시간 및 온도곡선 139
［그림 5-1］ Bench Scale 가압유동층 연소설비 공정 흐름도 142
［그림 6-1］ 운전시간에 따른 유동층 온도변화곡선 157
［그림 6-2］ 운전시간에 따른 유동층 온도분포 159
［그림 6-3］ 운전에 따른 압력강하 변동곡선 160
［그림 6-4］ 운전에 따른 유동층 높이 162
［그림 6-5］ 유동층 온도가 연소효율에 미치는 영향 165
［그림 6-6］ 기체유속이 연소효율에 미치는 영향 167
［그림 6-7］ 과잉공기비가 연소효율에 미치는 영향 168
［그림 6-8］ Freeboard 온도가 연소효율에 미치는 영향 170
［그림 6-9］ 유동층온도에 따른 열전달 계수, 5 기압, 위치 580 mm 172
［그림 6-10］ 유동층온도에 따른 열전달 계수, 6 기압 173
［그림 6-11］ 기체유속에 따른 열전달 계수, 위치 580 mm 175
［그림 6-12］ 기체유속에 따른 열전달 계수, 6기압 177
［그림 6-13］ 석탄주입량에 따른 열전달 계수, 6기압 179
［그림 6-14］ 유동층 온도가 CO에 미치는 영향 181
［그림 6-15］ 기체유속이 CO에 미치는 영향 183
［그림 6-16］ 과잉공기에 따른 CO농도 184
［그림 6-17］ Freeboard 온도에 따른 CO농도 186
［그림 6-18］ 유동층 온도에 따른 NOx농도 188
［그림 6-19］ 과잉공기비에 따른 NOx농도 189
［그림 6-20］ Freeboard 온도에 따른 NOx농도 191
［그림 6-21］ 가압유동층 연소모델에 예측한 연소효율 및 실험결과 193
［그림 6-22］ Mechanical Seal의 상세도 195
［그림 6-23］ Screw Feeder에 설치된 Seal의 형태 196
［그림 6-24］ 공기분배기를 분해한 상태에서 Agglomerator 199
［그림 6-25］ 전열관의 마모, 휨 발생 사진 201
［그림 6-26］ 공기분배기 균열상태 204
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