• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.121-127
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• 2023

본 연구에서는 질소화합물을 최적으로 줄일 수 있는 SCR에서 설계 조건과 CFD 해석 결과를 비교해 검토하고자 한다. 이를 위해 보일러의 쉘과 튜브 영역에 대해 설계 기준을 만족하고 있는지 CFD을 이용하여 해석하고 비교하였다. SCR 시스템에서 해석영역은 쉘 측은 가스·공기 열교환기 입구에서 출구까지이고, 튜브 측은 가스·공기 열교환기의 8개 튜브로 설정하였다. CFD 해석을 통해 SCR 시스템의 1차 촉매 면에서 가스의 속도 분포는 2.7%로 설계되었고, NH3/NOx 몰비 분포는 3.7%로 설계 기준을 만족하였다. 또한, 온도 분포의 균일성을 확인하였고 요구 조건인 260℃ 이상을 만족하였다. 촉매에 유입되는 가스의 각도는 2.9도로 설계 조건을 충족하였고, 그리고 발생하는 압력손실도 설계 요구조건을 만족하였다. 이러한 CFD 해석을 통해 각 영역별로 요구되는 설계조건을 만족하여 설계되어 최적으로 운전되고 있음을 확인하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제25권4호
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• pp.196-203
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• 2020

Nowadays, urea SCR technology is considered as the most effective NOx reduction technology of diesel engine. However, low NOx conversion efficiency under low temperature conditions is one of its problems to be solved. This is because injection of UWS (Urea Water Solution) is impossible under such a low temperature condition due to the problem of insufficient of urea decomposition and urea deposits. In several previous studies, it has been reported that appropriate control of the amount of ammonia adsorbed on SCR catalyst can improve the NOx conversion efficiency under low temperature conditions. In this study, we tried to find out how much the NOx conversion efficiency increases with respect to the amount of ammonia adsorbed on the catalyst, and what the temperature conditions that the ammonia slip occurs. This study shows the results of 8 times repeated WHTC test with a diesel engine, in which UWS was injected with NH3/NOx mole ratio of '1'. Through this study, it was found that 13% of the NOx conversion efficiency of WHTC increased while the θ (ammonia adsorption rate) increased from "0%" to "22%". In addition, it is found that in cases of high θ value, the significant improvement of NOx conversion efficiency at low temperatures presented during the beginning period of WHTC and at high temperature and transient conditions presented during last part of WHTC test. The NH3 slip occurring condition was 250℃ of catalyst temperature and 10% of θ, and the amount of NH3 slip increased as the temperature and θ are increased.

• 공업화학
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• 제20권6호
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• pp.653-657
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• 2009

아산화질소($N_2O$)는 각종 화학산업의 제조공정은 물론 유기 및 화석연료의 각종 연소공정으로부터 배출되는 대표적 온실가스이다. 온난화 효과는 $CO_2$의 310배에 달하고 성층권에 도달해서는 오존층을 파괴하는 물질이지만 화학적으로 매우 안정하여 분해처리가 쉽지 않다. 각종 환원제를 이용한 SCR 반응도 대부분 $450^{\circ}C$ 이상의 높은 온도를 요구하며 NOx 존재시에는 활성이 현저하게 떨어지는 문제점을 가지고 있다. 본 연구는 $N_2O$ 분해촉매의 실용화를 위한 기초연구로 진행되었으며, hydrotalcite형 화합물 전구체로부터 얻어진 혼합금속산화물촉매(MMO)와 CO 환원제를 이용한 $N_2O$ 분해에서 $SO_2$ 및 $NH_3$ 등 성분이 촉매의 반응성과 내구성에 미치는 영향을 실험적으로 분석하여 실용화에 대비한 기본 자료로 삼고자 하였다. 본 실험에 사용된 MMO 촉매는 CO 환원제와 같이 사용할 경우 $N_2O$ 분해 성능이 크게 향상되어 $200^{\circ}C$ 근처에서도 완전히 분해되는 것으로 나타났다. 또한 $NH_3$ SCR에 의한 NOx 분해반응의 경우와 달리 $SO_2$ 영향이 치명적으로 나타나지 않았고, $NH_3$에 의한 효과도 미미하여 촉매의 활성점을 공유하는 불순물 성분 정도의 영향에 불과한 것으로 판단되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제27권5호
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• pp.657-665
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• 2003

Combined De-NOx Process in which $NH_3$ SCR (Selective Catalytic Reduction) and non-thermal Plasma Process are simultaneously used, has been investigated with a pilot test facility. The pilot test facility treats the combustion flue gases exhausted from a diesel engine that generates 240 kW of electrical power. Test results show that up to 80 % of NOx (NO and NO2) can be removed at 100 - $200^{\circ}C$. None of conventional De-NOx techniques works under such low temperature range. In addition to NOx. the Pilot test results show that soot can be simultaneously treated with the present non-thermal plasma technique. The present pilot test shows that the electrical power consumption to operate the non-thermal plasma reactor is equivalent to 3 - 4 % of the electrical power generated by the diesel engine.

• 한국환경과학회지
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• 제22권11호
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• pp.1481-1498
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• 2013

The SCR (selective catalytic reduction) system is highly-effective technique for NOx reduction from exhaust gases. In this study, the effects of the direction and size of nozzle and the ammonia injection concentration on the performance of SCR system are analyzed by using the computational fluid dynamics method. When the nozzle is arranged in zigzaged direction which is normal to exhausted gas flow, it is shown that the uniformity of gas flow and the NH3/NO molar ratio is improved remarkably. With the change of the ammonia injection concentration from 0.2 vol%(wet) to 1.0 vol%(wet), the uniformity of gas flow shows a good results. As the size of nozzle diameter changes from 6 mm to 12 mm, the uniformity of gas flow is maintained well. It is shown that the uniformity of the $NH_3/NO$ molar ratio becomes better with decreasing the ammonia injection concentration and the size of nozzle diameter.

• 한국가스학회지
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• 제23권3호
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• pp.20-26
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• 2019

석탄 화력발전소 등의 대형 연소기기에서 질소산화물을 저감하기 위해 선택적 촉매환원 방법(SCR)의 탈질설비가 널리 쓰이고 있다. 본 연구에서는 SCR 탈질설비에서 암모니아를 공급하는 암모니아 분사 그리드(AIG)에 있는 암모니아와 희석 공기 혼합기에서 암모니아와 희석 공기의 균일한 혼합에 적합한 최적의 혼합기 형상을 도출하는 것을 목적으로 전산유체해석을 통해 수행하였다. 이를 위해 기본 형상의 혼합기(Case 1)에서 유동 특성과 $NH_3$ 농도 분포 특성을 살펴보았다. 기본 형상의 혼합기에서는 희석 공기 주 배관에서 암모니아 주입 배관 입구 반대쪽의 벽면으로 $NH_3$ 분포가 치우치는 것을 확인하였다. 이를 개선하기 위해 암모니아 주입 배관의 상단 구멍 1 개와 측면 구멍 4개를 막은 경우(Case 2)와 암모니아 주입 배관의 상단에 수평 평판을 설치한 경우(Case 3), 수평 평판과 함께 원호 평판을 설치 한 경우(Case 4)의 혼합기 형상에 대하여 유동과 $NH_3$ 농도 분포 특성을 분석하였다. 암모니아 주입 배관 상단에 수평 평판과 원호 평판을 설치한 경우(Case 4)에 혼합기 출구에서 $NH_3$ 분포의 % RMS 값이 가장 작은 값인 4.92%이고 농도 비율($R_{NH3}$) 범위가 -10.82~8.34%로 가장 최적의 $NH_3$ 균일 분포임을 알 수 있었다.

• 청정기술
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• 제24권4호
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• pp.307-314
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• 2018

본 연구에서는 NMO (Natural Manganese Ore), $MnO_2$, $Mn_2O_3$ 촉매를 산소 존재 하에 저온에서 $NH_3$를 환원제로 이용하여 질소산화물(NOx)을 제거하는 선택적 촉매 환원법에 사용되었다. NMO의 경우, 안정성 실험에서 질소산화물 전환율이 423 K에서 100시간 후에도 변하지 않는 것을 확인하였다. 동력학 실험의 경우, 열 및 물질전달이 영향을 주지 않는 영역에서 수행하였다. 정상상태에서의 반응속도 연구는 저온 SCR반응에서 암모니아에 대하여 0차이고 일산화질소에 대해서는 0.41 ~ 0.57차였으며 산소에 대해서는 0.13 ~ 0.26차인 것을 확인하였다. 온도가 증가할 때, 암모니아와 산소 농도의 결과에 따라 반응차수가 감소함을 확인하였다. 촉매 표면에 해리흡착 된 암모니아와 가스상 일산화질소(E-R 모델)와의 반응 및 흡착 된 일산화질소(L-H 모델)와의 반응을 확인하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.71-80
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• 2012

To improve the $NO_X$ conversion over a SCR (selective catalytic reduction) catalyst, the DOC (diesel oxidation catalyst) is usually placed upstream of the SCR catalyst to enhance the fast SCR reaction ($4NH_3+2NO+2NO_2{\rightarrow}4N_2+6H_2O$) using equimolar amounts of NO and $NO_2$. Here, a ratio of $NO_2/NO_X$ above 50% should be avoided, because the reaction with $NO_2$ only ($4NH_3+4NO+O_2{\rightarrow}4N_2+6H_2O$) is slower than the standard SCR reaction ($4NH_3+4NO+O_2{\rightarrow}4N_2+6H_2O$). In order to accurately predict the performance characteristics of SCR catalysts, it is therefore desired to develop a more simple and reliable mathematical and kinetic models on the oxidation kinetics of nitric oxide over a DOC. In the present work, the prediction accuracy and limit of three different chemical reaction kinetics models are presented to describe the chemicophysical characteristics and conversion performance of DOCs. Steady-state experiments with DOCs mounted on a light-duty four-cylinder 2.0-L turbocharged diesel engine then are performed, using an engine-dynamometer system to calibrate the kinetic parameters such as activation energies and preexponential factors of heterogeneous reactions. The reaction kinetics for NO oxidation over Pt-based catalysts is determined in conjunction with a transient one-dimensional (1D) heterogeneous plug flow reactor (PFR) model with diesel exhaust gas temperatures in the range of 115~$525^{\circ}C$ and space velocities in the range of $(0.4{\sim}6.5){\times}10^5\;h^{-1}$.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2001년도 제22회 KOSCI SYMPOSIUM 논문집
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• pp.99-105
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• 2001

For the design of selective catalytic reactors of NOx by $NH_3$, engineering approach can be performed to determine the reactor shape, mixing device and $NH_3$ injection system. This study shows the optimization of guide vanes to improve the flow pattern near the catalyst layer of SCR in a untility boiler. By varying their spacings and shapes, flow performance of guide vanes was analyzed to achieve an uniform velocity distribution which increases the NOx convesion efficiency, and a flow direction normal to the layer which minimises the erosion by the dust in the flue gas. Including these results, experimental and numerical studies for the SCR design were discussed.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.29.1-29.1
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• 2011

The selective catalytic reduction (SCR) of $MnO_x$ with $NH_3$ is an effective method for the removal of $MnO_x$ from stationary system. The typical catalyst for this method is $V_2O_5-WO_3(MoO_3)/TiO_2$, caused by the high activity and stability. However, This catalyst is active within $300{\sim}400^{\circ}C$ and occurs the pore plugging from the deposition of ammonium sulfate salts on the catalysts surface. It needs to locate the SCR unit after the desulfurizer and electrostatic precipitator without reheating of the flue gas as well as deposition of dust on the catalyst. The manganese oxides supported on titania catalysts have attracted interest because of its high SCR activity at low temperature. The catalytic activity of $MnO_x/TiO_2$ SCR catalyst with different manganese precursors have investigated for low-temperature SCR in terms of structural, morphological, and physico-chemical analyses. The $MnO_x/TiO_2$ were prepared from three different precursors such as manganese nitrate, manganese acetate (II), and manganese acetate (III) by the sol-gel method and then it calcinated at $500^{\circ}C$ for 2 hr. The structural analysis was carried out to identify the phase transition and the change intensity of catalytic activity by various manganese precursors was analyzed by FT-IR and Raman spectroscopy. These different precursors also led to various surface Mn concentrations indicated by SEM. The Mn acetate (III) tends to be more suppressive the crystalline phase (rutile), and it has not only smaller particle size, but also better distributed than the others. It was confirmed that the catalytic activity of MA (III)-$MnO_x/TiO_2$ was the highest among them.