• 한국연소학회지
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• 제5권2호
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• pp.51-62
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• 2000

The relationship among the flame radiation, NOx emissions, residence time, and global strain rate are examined for turbulent non-premixed jet flames with wide variations in coaxial air conditions. Measurements of NOx emission, flame geometry and flame radiation were made to explain the NOx emission scaling based on global parameters such as flame residence time, global strain rate, and radiant fraction. The overall 1/2-power scaling is observed in coaxial air flames, irrespective of coaxial air conditions, but the degree of deviation from the 1/2-slope curve in each case differs from one another. From the comparison between the results of pure hydrogen flames and those of helium diluted hydrogen flames, it is observed that flame radiation plays a significant role in pure hydrogen flames with coaxial air and the deviation from 1/2-power scaling may be explained in two reasons: the difference in the flame radiation and the difference in jet similarity in coaxial air flames. From the radiation measurements, more detailed explanations on these deviations were suggested.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.455-456
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• 2003

광화학 스모그 현상을 재현하기 위한 메카니즘은 약 20,000개의 반응식과 수천개의 종이 포함되어야 하므로 자세한 반응 메카니즘을 포함하는 데는 한계가 있다(Dodge, 2000). 최근에 morphecule이라 부르는 대리종(surrogates)을 사용하는 방법(morphecule approach)이 개발되었다. 이 메카니즘은 반응 속도, 생성율, 생성물의 형태를 포함하여 lumped surrogates와 관련된 인자들이 모사하는 전체 시간 중 각 t시간 동안 일정하고 그 시간이후에는 인자들이 변화한다고 가정한다. 또한 특성이 비슷한 유기 화합물의 다양한 그룹을 표현할 때 morphecule이라 부르는 특정 화학종들을 사용한다. (중략)

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권2호
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• pp.215-226
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• 2003

Experimental and numerical studies have been done to examine the effects of excess air ratio and tertiary air swirl number on the formation characteristics of NOx in a pilot scale combustor adopting a multi-air staged burner. In numerical calculation the mathematical models for turbulence, radiation and nitric oxide chemistry were taken into account. The radiative transfer equation was solved using the discrete ordinates method with the weighted sum of gray gases model. In the NOx chemistry model, the chemical reaction rates for thermal and prompt NOx were statistically averaged using a probability density function. The results were validated by comparison with measurements. For the experiment, a 0.2 MW pilot multi-staged air burner has been designed and fabricated. Using the numerical simulation developed here, a variation of thermal and prompt NOx formation was predicted by changing the excess air ratio and tertiary air swirl number. As the excess air ratio increased up to 1.9, the formation of the total as well as thermal NOx at exit increased while the prompt NOx decreased. The formation of thermal NOx was more affected by concentration of $O_2$ and $N_2$ than gas temperature. When the tertiary air swirl number increased, the formation of the total as well as the prompt NOx slightly decreased.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.365-366
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• 2009

미분탄 순산소 연소는 기존의 연소 방법과는 달리 산화제로 O2/CO2를 사용함으로써 NOx의 발생을 감소시킬 수 있으며, 고농도의 CO2를 쉽게 회수 할 수 있어 큰 주목을 받고 있다. NOx의 배출저감을 위한 기술로는 로 내에서의 재연소(reburning), 단계(staging) 연소등이 있으며, 후처리 NOx 저감기술로는 SCR, SNCR등이 있다. 그러나 이러한 기술들은 비용이 비싸다는 단점이 있으며, 미분탄 순산소 연소조건에서는 화염 안정성이 감소하는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 화염의 안정성과 밀접한 관련을 가지는 화염전파속도에 대해 미분탄 순산소 연소에서 석탄 입자의 물성치와 주위 기체의 특성이 화염전파속도에 미치는 영향을 수치적 방법을 통하여 해석하였으며, NO 저감의 한 방법인 연소가스 재순환(Flue Gas Recirculation)에 따른 연소특성 및 NO 생성 메커니즘의 영향과 석탄을 가스화 시키는 방법에 따른 연료의 연소특성에 대해 해석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제23권6호
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• pp.8-16
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• 2019

저공해 연소를 위한 방법 중 하나인 배기가스 재순환(flue gas recirculation, 이하 FGR)은 질소산화물 저감에 효과적인 연소 기법이다. 이를 메탄/공기 대향류 예혼합화염에 적용하여 화염의 특성변화와 NOx 생성 기구를 파악하기 위한 수치해석을 진행하였다. 신장률에 따라 배출되는 생성물들의 몰분율이 달라진다는 점을 고려하여 재순환율은 생성물을 기준으로 정의되었으며, 실제 연소 시스템을 반영하기 위해 주요 생성물인 CO₂, H₂O, O₂ 그리고 N₂를 희석제로써 재순환하였다. FGR 기법이 적용됨에 따라 특정한 신장률 조건에서 최대화염 온도의 전환점이 발견되었다. 또한, 재순환율이 증가함에 따라 온도와 NO의 경향이 달리 나타났으며, 이를 파악하고자 NO 반응을 열적 NO와 Fenimore NO로 구분하여 분석하였다.

• 기계와재료
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• 제24권2호
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• pp.48-61
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• 2012

NOx 저감방법으로 여러 가지 방법들이 존재하며 연구되고 있다. 그중 Urea-SCR은 적용가능한 온도범위가 넓고 우수한 저감효율을 보여 자동차엔진의 NOx 저감장치로 많은 연구가 진행되어 왔다. Urea-SCR은 고체 Urea의 열 해리반응으로 생성되는 암모니아가스와 NOx 와의 화학반응으로 제거하는 것이 목적이다. NOx저감효율에 직접적인 영향을 주는 변수에는 분사노즐의 분무특성, 배기관내 분사위치, 요소수의 유량제어 등 여러 가지가 존재한다. 따라서 본문에서는 여러 가지 분사노즐, 유량제어방법, 배기가스 물성치 및 관내 유동특성 등에 대해 소개하고 Urea-SCR시스템 적용가능성을 언급하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권11호
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• pp.926-935
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• 2007

The NOx emission characteristics of DME in laminar coaxial jet and counterflow nonpremixed flames were investigated using experimental and numerical approaches, respectively. The flame structure and NOx emission of DME were compared with those of $C_2H_6$ and $C_3H_8$. The DME flame was calculated using the Kaiser's mechanism, while the $C_2H_6$ and $C_3H_8$ flames were calculated using the $C_3$ mechanism. These mechanisms were combined with the modified Miller-Bowman mechanism for the analysis of NOx. Experimental results show in coaxial jet flame that DME flame has the characteristics of partial premixed flame and the flame length decreases up to 1/3 than that of $C_3H_8$ in the same condition of fuel mass flowrate. Then, the NOx emission of DME decreases to 40% approximately, comparing with that of $C_3H_8$. In the calculated results of counterflow nonpremixed flame, DME flame shows the $EI_{NO}$ decreases up to 50% approximately than those of$ C_2H_6$ and $C_3H_8$ flames when the equivalent fuels are consumed per unit mass and time. Although the overall NOx reaction path of DME is similar with other hydrocarbon fuels, it can be identified that DME flame has a distinct NO reduction mechanism due to the reburning NO chemistry in fuel rich region. From these results, we can conclude that the different NOx emission characteristics of DME flame with other hydrocarbon fuels are attributed to not the temperature increase and the activation of NO reactions due to O atom in DME fuel but the rapid processes of pyrolysis/oxidation.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.155-160
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• 2001

The low NOx characteristics have been investigated to develop the combustor for micro turbine. The lean premixed combustion technology was applied to reduce the NOx emission. The test was conducted at the condition of high temperature and ambient pressure. The combustion air which has the temperature of $450\sim650K$ were supplied to the combustor through the air preheater. The temperature and emissions of NOx and CO were measured at the exit of combustor, The exit temperature and NOx were increased and CO was decreased with increasing inlet air temperature. The premixing chamber can be operated very lean condition of equivalence ratio around 0.35. The NOx was decreased with decreasing the equivalence ratio. The CO was decreased with decreasing the equivalence ratio, but the CO was increased with decreasing the equivalence ratio below 0.4. But, at the very lean condition of equivalence ratio below 0.35 both NOx and CO were increased because of the flame unstability. The NOx was decreased and CO was increased with increasing inlet air flowrate. This results can be used to determine the size of combustor. Consequently the performance of combustor shows the possibility of the application to the gas turbine system.

• 에너지공학
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• 제12권4호
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• pp.320-327
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• 2003

IGCC용 가스터빈 연소기의 중발열량 가스 연료 대체성 및 호환성 검토를 위한 전산유체역학적 연구를 수행하였다. 연소기 전산해석 방법은 기존의 상용 CFD코드의 해석체계에 중발열량 가스연료의 화학반응 모델 및 fuel NOx 모델등을 추가적으로 결합하여 구성하였다. 본 해석방법을 이용하여, 천연가스와 IGCC 용 대체가스(석탄가스, 중잔사유 가스) 연소시의 연소기 내부 유동속도, 화학종, 온도 분포들과 화염 형상 및 거동을 비교하였고, 더 나아가 NOx 생성특성과 터빈과의 matching 조건도 분석하였다. 이러한 전산해석결과들을 바탕으로, 본 연구는 중발열량 가스를 대체연료로 사용하는 IGCC용 가스터빈 연소기의 설계 개선 및 재설계 방향을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권5호
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• pp.547-552
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• 2010

본 연구에서는 VIStA(Vortex Inertial Staged Air) 버너를 개조하여 관류보일러에 적용하였다. 개조는 크게 2가지 부분에서 이루어 졌는데, 먼저 원형에서 채택한 예혼합 연소 방식을 사용상 편의와 안전을 위해 비예혼합방식으로 변경하였다. 연소 방식의 변경에 따라 공기 1차, 2차에 별도의 송풍기를 사용하던 공급 방식도 변경하여 본 연구에서는 하나의 송풍기로부터 공기를 공급받아 댐퍼를 통하여 1, 2차 연소실에 분할하여 공기를 공급하도록 하였다. 본 연구에서는 질소 산화물(NOx)의 생성을 억제하는 최적의 운전 조건을 찾기 위하여 전체 공기비 및 1, 2차 연소실로의 공기 분배 비율에 따른 NOx 생성 특성을 관찰하였다. 본 연구에서 산업용 보일러에 적용하기 위해 개조한 비예혼합 방식의 VIStA 버너를 설치한 결과, 기존의 일반 버너에 비해 균일한 화염을 얻었고 질소 산화물을 최대 20%까지 줄일 수 있는 것을 확인하였다.