Abstract
It is practically difficult to accurately measure the temperature and concentration of a large combustion systems at industrial sites in real time. Temperature measurement using thermocouple, which are mainly used, is a point-measuring method that is less accurate and less reliable to analyze the wide area range of inner combustion system, and has limitations to internal accessibility. In terms of concentration analysis, most measurement methods use sampling method, which are limited by the difficulty of real-time measurement. As a way to overcome these limitations, laser-based measurement methods have been developed continuously. Laser-based measurement are line-average measurement methods with high representation and precision, which are beneficial for the application of large combustion systems. In this study the temperature and concentration were measured in real time by water vapor and oxygen generated during combustion using Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS). The results showed that the average temperature inside the combustion system was 1330℃ and the mean oxygen concentration was 3.3 %, which showed similar tendency with plant monitoring data.
산업현장의 대형 연소시스템 내부의 온도 및 농도를 실시간으로 정밀하게 계측하는 일은 그 규모 및 환경 조건으로 인해 사실상 어렵다. 현재 주로 사용되고 있는 열전대를 이용한 온도 계측은 점 측정 방식으로 대형 연소시스템 내부 광역 범위의 온도 분석에 적용하기에는 정밀성과 신뢰성이 낮으며, 접근성에 한계가 있다. 농도 분석 측면에서 대부분의 계측 방법은 샘플링 방식으로 실시간 측정이 어렵고 대표성에 한계가 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위한 방법으로, 레이저를 이용한 측정법이 지속적으로 개발되고 있다. 레이저 기반 측정법들은 선 평균 측정 방식으로 대표성과 정밀도가 뛰어나 대형 연소시스템 적용에 유리하다. 본 연구에서는 파장 가변형 레이저 흡수 분광법(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)을 통해 연소 시에 발생하는 수증기와 산소를 이용하여 실시간으로 온도 및 농도를 측정하였다. 측정 결과 연소시스템 내부 평균 온도는 1330℃, 평균 산소 농도는 3.3 %로 발전소 데이터와 비교하였을 때 유사한 경향성의 측정값을 얻었다.
