• 대한기계학회논문집B
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• 제25권7호
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• pp.895-904
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• 2001

Flow fields, temperature distributions, and particle trajectories in a 2-stage entrained-flow gasifier are calculated using a CFD code, FLUENT. Realizable k-$\xi$ model is used as a turbulent model. Because of swirling flow there appear recirculation regions near the burners. The characteristics of flow fields and temperature distributions in the gasifier are dependent on the swirl number of the system. Mean residence time of the particles in the reductor is inversely proportional to particle size, particle density and swirl number. As the swirl number is increasing, the particles injected from the combustor burners approach the wall near the combustor burners, which prevents the particles from entering the reductor and thus attatching the reductor wall. If the lower combustor burner angle is larger than the higher combustor burner angle for a given swirl number, the particles may move toward the reductor and cause ash/slag deposition problem.

• 대한환경공학회지
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• 제31권4호
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• pp.272-277
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• 2009

국내 석탄화력발전소의 대용량 보일러를 대상으로 연소용 이차공기의 수평분사각을 변경한 경우에 대하여 화로에서의 연소특성과 NOx 발생특성을 전산유체역학적으로 해석하였다. 열유동해석 결과를 실제 운전데이터와 비교하여 해석의 신뢰성을 확인하할 수 있었다. 분사각을 $20^{\circ}$까지 증가시킬 경우 노즐 근처에서의 재순환유동 감소, 화로출구 NOx 감소와 미연분 증가를 가져왔으며 화구의 형태가 많이 변화되는 것을 관찰하였다. 본 연구결과는 A화력발전소의 연소방식을 변경하는 경우 기본적인 설계 및 운전 데이터로 활용하고자 한다.

• 한국대기환경학회지
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• 제18권5호
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• pp.401-410
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• 2002

Concerns for energy conservation, environmental pollution, and the fact that organic wastes account for a major portion of our waste materials, have created the interest of biogas, which usually contains about 60 to 70 percent methane, 30 to 40 percent carbon dioxide, and other gases, including ammonia, hydrogen sulfide, mercaptans and other noxious gases. Cyclone combustors are used for homing a wide range of fuels such as low calorific value gas, waste water, sludge. coal, etc. The 3-dimensional swirling flow, combustion and emission in a tangential inlet cyclone incinerator under different inlet conditions are simulated using a standard k-s turbulence model and ESCRS (Extended Simple Chemically-Reacting System) model. The commercial code Phoenics Ver.3.4 was used for the present work. The main parameters considered in this work are inlet velocity and air to fuel ratio. The results showed that the change of operating conditions had an influence on the shape and size of recirculation zones, mixture fraction and axial velocity which are important factors for combustion efficiency and emission behavior. The application of this kind of computer program seams to be promising as a potential tool for the optimum design of a cyclone combustor with low emission.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권1호
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• pp.116-120
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• 2010

CCS($CO_2$ capture & storage) 기술의 하나인 순산소 석탄화력발전 시스템에서 시스템의 안정한 운전을 위하여 연소가스 재순환이 적용되게 된다. 연소가스 재순환시 황산화물 및 분진의 농축이 발생되게 되며 일반적인 화력발전 시스템에서 탈황 및 집진과는 다른 형태의 운전조건을 나타내게 되므로 상용 석탄화력 발전소에 적용하기에 앞서 관련 연구가 필요하다. 본 연구에서는 이와 같은 순산소 석탄 연소 시스템에서 황산화물 및 분진의 효과적인 제거를 위하여 석회석을 이용한 로내탈황 및 고온 전기집진에 관한 기초적인 연구를 수행하였다. 석회석을 이용한 로내탈황에서 ash에 의한 탈황효과를 포함하여 60%의 탈황효율을 나타내었고 전기집진의 경우에는 $CO_2$ 비율이 높을수록 분진입자의 크기가 클수록 코로나 전류량의 감소로 인하여 집진효율이 저하하는 것으로 나타났다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.9-16
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• 2010

In the power generation industry, various efforts are needed to cope with tightening regulation on carbon dioxide emission. Integrated gasification combined cycle (IGCC) is a relatively environmentally friendly power generation method using coal. Moreover, pre-combustion $CO_2$ capture is possible in the IGCC system. Therefore, much effort is being made to develop advanced IGCC systems. However, removal of $CO_2$ prior to the gas turbine may affect the system performance and operation because the fuel flow, which is supplied to the gas turbine, is reduced in comparison with normal IGCC plants. This study predicts, through a parametric analysis, system performances of both an IGCC plant using normal syngas and a plant with $CO_2$ capture. Performance characteristics are compared and influence of $CO_2$ capture is discussed. By removing $CO_2$ from the syngas, the heating value of the fuel increases, and thus the required fuel flow to the gas turbine is reduced. The resulting reduction in turbine flow lowers the compressor pressure ratio, which alleviates the compressor surge problem. The performance of the bottoming cycle is not influenced much.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권8호
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• pp.632-638
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• 2013

본 논문에서는 네덜란드 부게넘 및 국내 태안 IGCC플랜트의 석탄으로부터 생성된 합성가스의 화염안정성 및 연소불안정성에 대해 기술하였다. GE7EA 모사 가스터빈 연소기를 대상으로 상압 고온 연소시험을 수행하여 입열량 및 질소희석에 따른 연소특성을 관찰하였다. 시험결과를 통해 화염안정화 선도는 화염의 구조에 따라 Regime I부터 VI까지 6개의 영역으로 구분하였고, 2개의 영역(Regime I, II)에서 화염이 안정적으로 연소되는 것을 확인하였다. 태안 및 부게넘 합성가스 모두 안정하게 연소되고, 화염이 외부 재순환 유동과 결합되는 Regime II에 해당하는 것을 확인하였다. 또한 $H_2$/CO비만을 고려하면 수소의 함량이 높은 부게넘 가스가 안정적 연소구간이 넓지만, 질소희석을 고려할 때 부게넘 가스 내의 더 많은 질소가 화염안정성에 부정적 영향을 미치기 때문에 태안 합성가스가 부게넘 합성가스보다 더 안정적으로 연소하였다.

• 에너지공학
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• 제24권3호
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• pp.82-88
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• 2015

가열용 공업로는 설치 후에는 기본적인 로의 크기 및 열용량의 수정이 어려우므로 설계, 제작 설치 전 정확한 기본사양의 산출을 위한 통합적 설계 프로그램의 개발이 필요하다. 설계를 위한 프로그램을 개발하기에 앞서, 본 연구에서는 만족할 수 있는 연속식 가열로의 효율을 결정하기 위하여 로의 기본 사양에 의한 각 부의 손실열량을 계산하는 산술적 모듈을 제작하여 산소용 공업로에 적용하였다. 이를 통해 로의 설계 조건인 사용 연료 종류, 연소방식, 배기가스 재순환 유무에 따라 생산량이 110Ton/hour인 공업로의 효율 변화를 확인하였다. 순 산소 연소 조건에서는 공기 연소 조건보다 효율이 15% 이상 높아진 것을 확인하였다. COG(Coke Oven Gas)를 사용하였을 시, 천연가스를 연료로 할 때보다 상대적으로 효율이 상대적으로 높아졌다. 공기 연소에서는 예열 공기를 사용하였을 시 냉 공기보다 효율이 33% 정도 증가하였으나, 순 산소 조건에서는 배기가스 양이 감소하여 효율이 7% 상승하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.857-864
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• 2011

순산소연소는 높은 연소 효율과 적은 배가스량, 낮은 질소산화물 농도를 장점으로 하고 있으며 연소온도 조절을 위한 배가스 재순환에 의해 배출되는 연소가스중의 $CO_2$ 농도를 95%까지 농축이 가능하므로 석탄 연소설비에 대한 유망한 CCS 기술로 부각되고 있다. 본 연구는 순산소연소 조건에서 배가스의 재순환을 통한 $CO_2$ 농도 증가에 기인하는 직접 황화반응이 탈황효율에 미치는 영향을 평가하고 반응온도, $CO_2$ 농도, $SO_2$ 농도상승이 $SO_2$ 제거효율에 미치는 영향과 배가스 중 수분 등이 $SO_2$ 제거효율에 미치는 영향을 실험적으로 고찰하였다. 반응온도 $1,200^{\circ}C$까지 온도 상승에 따라 $SO_2$의 제거효율은 증가하였고 Ca/S비, $CO_2$ 농도와 수분이 증가할수록 $SO_2$ 제거효율이 증가하였다. 이러한 운전변수는 영향인자 평가를 통하여 Ca/S 비>체류시간>$O_2$농도>반응온도>$SO_2$농도>$CO_2$농도>수분농도의 순으로 탈황반응에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 운전변수별 실험결과를 이용하여 로내 건식탈황에 있어서 각 운전변수별 성능 영향인자를 평가할 수 있는 반경험적 모델식을 도출하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권3호
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• pp.400-407
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• 2019

순산소 순환유동층 연소기술은 기후변화 및 연료 수급 문제들을 해결할 수 있는 기술로 주목 받고 있다. 순산소 순환유동층 연소기술은 배기가스재순환 공정을 통해 이산화탄소를 비교적 쉽게 포집할 수 있으며 대기오염물질 배출도 줄일 수 있는 친환경 연소기술이다. 새롭게 개발된 $100kW_{th}$ 급 순산소 순환유동층 연소 시스템은 연료다변화에 대응하기 위해 다양한 연료들의 순산소연소 특성을 분석하고 있으며, 본 연구에서는 높은 고정탄소 및 회분함량으로 인해 연소성이 낮은 연료로 알려진 무연탄을 활용하여 높은 이산화탄소를 생산하고 연소효율을 향상시키고자 하였다. 그 결과로서, 무연탄 순산소 연소는 아역청탄 공기연소 대비, 연소효율이 2% 향상되었으며 대기오염물질인 $SO_2$, CO, NO은 각각 15%, 60%, 99% 감소하였다. 또한, 안정적인 순산소순환유동층 연소를 통해 배기가스 내 94 vol.% 이상의 $CO_2$ 가 포집될 수 있음을 확인하였다.