Numerical Study for Flow Uniformity in Selective Catalytic Reduction(SCR) Process

Performance of NOx removal in SCR(Selective Catalytic Reduction) process depends on such various factors as catalyst factors (catalyst composition, catalyst form, space velocity, etc.), temperature of exhaust gas, and velocity distribution of exhaust gas. Especially the flow uniformity of gas stream flowing into the catalyst layer is believed to be the most important factor to influence the performance. In this research, the flow characteristics of a SCR process at design stage was simulated, using 3-dimensional numerical analysis method, to confirm the uniformity of the gas stream. In addition, the effects of guide vanes, baffles, and perforated plates on the flow uniformity for the inside and catalyst layer of the reactor were studied in order to optimize the flow uniformity inside the SCR reactor. It was found that the installation of a guide vane at the inlet duct L-tube part and the installation of a baffle at the upper part is very effective in avoiding chaneling inside the reactor. It was also found that additional installation of a perforated plate at the lower part of the potential catalyst layer buffers once more the flow for very uniform distribution of the gas stream.

SCR 공정에서 반응기 내부의 유동 균일화를 위한 수치적 연구

SCR의 NOx 제거 성능은 촉매 요인(촉매 구성물질, 형태, 공간속도 등), 배가스의 온도, 유속 분포 등의 다양한 인자에 의해 좌우되며, 이 중 촉매층으로 유입되는 유동의 균일도는 가장 중요한 요소가 된다. 본 연구에서는 3차원 수치 해석 기법을 이용하여 설계 단계의 SCR 반응기 내의 유동 특성을 모사하여 기류 균일도 여부를 확인하였다. 또한 SCR 반응기 내의 유동 균일도를 최적화시키기 위해 가이드 베인과 배플 및 다공판 등을 설치하였을 경우 반응기 내부 유동 및 촉매층의 기류 균일도에 미치는 영향에 대해 연구를 수행하였다. 유동 개선을 위해 인입 덕트곡관부에 가이드 베인을 설치하여 처리가스를 적절하게 배분시키고, 반응기 상단에 배플을 설치한 결과 반응기 내부 유동의 편류 개선에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 또한 다공판을 예비 촉매층 하단부에 추가로 설치함에 따라 유동을 한번 더 완충시킬 수 있어 기류 균일도가 매우 양호해짐을 확인 할 수 있었다.