분류층 석탄 가스화 전산 고찰

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분류층 석탄 가스화기에서 5 종류(Lewis-Stockton, Utah, Illinois #6 등의 역청탄, Usibelli 아역청탄, Beulah-Zap갈탄)의 석탄을 가스화시킬 때 산소/석탄과 수증기/석탄 비의 변화가 반응성 흐름에 미치는 영향을 평가하기 위한 전산모사를 수행하였다. 산소/석탄의 비(kg/kg)를 0.7에서 1.4로, 수증기/석탄의 비(kg/kg)를 0.0에서 0.4로 각각 변화시키면서 생성가스인 CO와 H2의 농도 변화를 계산하였다. 또한 Roto탄을 가스화하였을 때 가스화기 출구에서의 CO와 H2의 실험값과 전산모사 예측값을 서로 비교·분석하여 모사결과의 타당성을 입증하였다. 모사결과 탄종에 관계없이 산소/석탄의 비가 증가함에 따라 CO와 H2의 생성량을 증가한 후 감소하였으며, 수증기/석탄의 비가 증가함에 따라 CO의 생성량은 감소하였으나 수소의 생성량은 어느 정도까지는 증가하였다. 산소/석탄의 비가 1.0∼1.2이고 수증기/석탄의 비가 0.3∼0.4인 범위내에서 냉가스 효율이 높게 예측되었다.

기타언어초록

Numerical computations were performed for the gasification of five different coals such as Lewis-Stockton bituminous, Utah bituminous. Illinois #6 bituminous, Usibelli sub-bituminous and Beulah-Zap lignite, to assess the effect of variation in oxygen to coal ratio and steam to coal ratio on reactive flow fields within an axisymmetric, entrained-flow gasifier. The concentrations of major products, CO and $H_2$, were calculated with varying oxygen to coal ratio(0.7~1.4) and steam to coal ratio. To verify the validity of predictions, the predicted and the measured values of CO and $H_2$ concentrations at the exit of the gasifier were compared for Roto coal. Reasonable agreement was obtained between the predicted and measured values. Predictions showed that the (CO+H_2$) concentration increased gradually to its maximum value with increasing oxygen-coal ratio, and CO concentration decreased, but $H_2$ concentration increased to some extent with increasing steam-coal ratio. When the oxygen-coal ratio was between 1.0 and 1.2, and the steam-coal ratio was between 0.3 and 0.4, high values of the cold-gas efficiency were obtained.

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