저온영역에서 석탄의 탈휘발 및 자연발화 특성 연구 (Characteristics of Coal Devolatilization and Spontaneous Combustion at Low Temperatures)

서지정보

· 발행기관 : 한국청정기술학회
· 수록지 정보 : Clean Technology / 29권 / 4호 / 288 ~ 296페이지
· 저자명 : 윤성민, 이석형, 안태휘, 서명원, 이상원, 이상원, 김대성, 문태영, 박성진, 윤상준, 문지홍, 이재구, 주종훈, 라호원

초록

세계적으로 석탄은 다른 에너지원에 비해 매장량이 풍부하여 다양한 에너지원으로 사용되고 있다. 기존 석탄 이용 방식에서발생하는 환경적인 문제를 해결하기 위해 청정 석탄 활용 기술 개발이 이루어지고 있으며 대표적인 기술로 IGCC발전 기술이있다. IGCC 발전에서 사용되는 석탄은 CMD 공정에서 열풍을 동시에 공급하여 건조, 분쇄가 이루어지고 있으나, 공급되는열풍의 온도가 너무 높을 경우, 탈휘발, 자연발화 현상이 발생하게 되고 이로 인한 CMD 공정의 안정적인 운전을 저하시킨다.
본 연구에서는 유연탄 9종을 이용하여 탈휘발, 자연발화 개시온도를 측정하고 석탄 특성분석결과와 함께 상관관계를 알아보고자 하였다. 탈휘발 현상의 경우 350 ~ 400 oC 사이에서 6종 석탄의 탈휘발이 확인되었고 400 oC 이상의 온도에서 3종의 석탄 탈휘발을 확인하였다. 자연발화의 경우 100 oC 이하에서 1종의 석탄, 100 ~ 150 oC 사이에서 6종의 석탄, 150 oC 이상에서2종 석탄의 자연발화를 확인하였다. 측정한 개시온도를 석탄 분석 결과 중 Oxygen, Moisture, Fe2O3, CaO, H/C Ratio, O/C Ratio와 비교하여 상관관계를 확인하였다. 회귀분석으로 각 개시온도의 회귀계수와 결정계수를 계산하였으며, FC/VM 데이터의 52.44%가 탈휘발 개시온도에 대해, Fe2O3 데이터의 59.10%가 자연발화 개시온도에 대해 영향을 주는 것에 대한 유의한결과를 확인 하였다.

영어초록

Coal is abundantly available compared to other energy sources and is used as a versatile energy resource worldwide.
To address the environmental issues stemming from conventional coal utilization, efforts are underway to develop clean coal utilization technologies, with IGCC technology being a notable example. In IGCC plants, coal is subjected to a CMD process where both drying and pulverization are achieved by supplying hot air. However, if the temperature of the supplied hot air is excessively high, it can lead to devolatilization and spontaneous combustion, thereby compromising the stable operation of the CMD process. This study aimed to measure the devolatilization and spontaneous combustion temperatures of different types of bituminous coal, and to explore their correlations with the characteristics of the coals. Six coal types exhibited devolatilization between 350 and 400 oC, while three coal types showed devolatilization at temperatures exceeding 400 oC. Spontaneous combustion occurred in one coal type below 100 oC, six coal types between 100 and 150 oC, and two coal types above 150 oC.
The measured initiation temperatures were compared with the coal characteristics including the oxygen, moisture, Fe2O3, and CaO content, the H/C ratio, and the O/C ratio to establish correlations. Regression analysis was used to calculate the regression coefficients and determination coefficients for each ignition temperature. It was found that 52.44% of the FC/VM data significantly influenced the volatile matter ignition temperature, and 59.10% of the Fe2O3 data significantly affected the spontaneous combustionignition temperature.

참고자료

· 없음