Abstract
A MILD (Moderate and Intense Low oxygen Dilution) combustor decreases NOx formation effectively during the combustion process and NOx formation is affected significantly by the exhaust gas entrainment rate toward fuel and air. The present study focused on the new MILD combustor, which has coaxial cylindrical tube. The outside tube of the new MILD combustor corresponds to the exhaust gas passage and the inner side tube is the furnace passage. The connection pipe is set between the outer side and the inner side tubes and coaxial air nozzle is inserted at the center of the connection pipe. A numerical analysis is accomplished to elucidate the characteristics of exhaust gas entrainment toward the inner furnace with the changes of air nozzle exit velocity, nozzle diameter, nozzle exit position and exhaust gas side pressure. The entrainment rate is proportional to the square root of air nozzle exit velocity and negatively proportional to the pressure difference between the exhaust gas side and furnace side pressures. The effect of air nozzle exit position is not considerable on the exhaust gas entrainment.
연소과정 중에 발생하는 질소산화물을 저감하는 기술인 MILD 연소로는 연소용 공기 및 연료로 고온의 배기가스가 유입되는 양에 따라 질소산화물 저감 특성이 많은 영향을 받는다. 일반적인 MILD 연소로는 연료와 연소용 공기는 수직 상향방향이고 배기가스는 수직하향 방향으로 흐르면서 배기가스가 유입되는데 이러한 형태보다 더욱 배기가스의 유입량을 증가시키기 위한 방법으로 동심원관형태의 MILD 연소로를 사용하고 있다. 본 연구에서는 바깥 원통의 배기가스 통로에서 안쪽 원통의 연소통로 사이에 연결관을 설치하고 배기가스를 유입하기 위한 공기노즐을 동심원관 형태로 설치하여 공기분사속도, 노즐 직경, 배기가스측 압력과 연소로측 압력 차이의 변화에 따른 유입량 특성을 수치해석을 통해 살펴봄으로써 MILD 연소로에서 더욱 적극적인 배기가스의 유입량 특성을 파악하는 것을 연구하였다. 공기노즐 분사속도의 증가에 따라 유입량은 속도의 제곱근에 비례하는 것을 알았고 배기가스 측과 연소로 측의 압력차의 크기에 선형적으로 감소하는 것을 관찰하였다. 공기노즐 출구 위치의 변화는 유입량 변화에 큰 영향이 없음을 알 수 있었다.
