Kim, Jong-Hyun;Lee, Hyun-Yong;Hwang, Cheol-Hong;Lee, Chang-Eon
Journal of the Korean Society of Combustion
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v.13
no.2
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pp.7-13
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2008
The aim of this work is to identify application of ultra low NOx and CO combustor. To achieve this, we developed the premixed oxidizer-staging combustor using a cyclone flow. Various factors such as equivalence ratio for the combustion condition and swirl type for secondary air injection have been tested experimentally for flame stability and NOx, CO emission characteristics. Before to do this, we had been tested cyclone premixed combustor in advance. it is similar to first combustor of premixed oxidizer-staging combustor. As a result, cyclone premixed flame shows the very high flame stability and low NOx emission. however, it can be identified that there were some problems such as a little high CO emission and thermal resistance of combustor wall. Cyclone premixed oxidizer-staging combustor can resolve those of problems. In our combustor, we can found out optimal condition that the secondary air injection method is swirl type, swirl direction is co-swirl and equivalence ratio of first combustor is 1.3. Quantitatively, we can achieve 10.8 ppm for NOx and 30.2 ppm for CO emissions respectively. Form this result, we can identified that cyclone premixed oxidizer-staging combustor can apply to ultra low NOx and CO combustor.
A promising new approach to achieve low pollutants emission and improvement of flame stabilities is tested experimentally using a hybrid cyclone jet combustor employing both premixed and diffusion combustion mode, Three kind of nozzles are used for LNG(Liquified Natural Gas) as a fuel. The combustor is operated by two method, One is ATI(Air Tangential Injection) mode, generated swirl flow by air as general swirl combustor, and the other is PTI(Premixed gas Tangential Injection) mode, The PTI mode consists of diffusion flame of axial direction and premixed cyclone flame of tangential direction in order to stabilized the diffusion flame. The results showed that the stable region of the PTI mode is more larger than the ATI mode. In addition, the reduction of NOx emission in PTI mode, as compared with that for the ATI mode is at least 50% in stable region. Also, even using the low calorific fuel as $CO_2$-blended gas, the cyclone jet combustor has high performance of flame stability.
Numerical investigations on air staging and fuel staging were carried out with a newly designed coaxial cyclone combustor, which uses the method of two stage coal combustion composed of pre-combustor and main combustor. The pre-combustor with a high air/fuel ratio is designed to supply gas at high temperature to the main combustor. To avoid local high temperature region in this process, secondary air is injected in the downstream. Together with the burned gas supplied from the pre-combustor and the preheated air directly injected into main combustor, coals supplied through the main burner react rapidly at a low air/fuel ratio. Strong swirling motion of cyclone combustor keeps the wall temperature high, which makes slagging combustion possible. Alaska, US coal is used for calculations. Predictions were made for various coal flow rates in the main combustor for fuel staging and for the various flow rate of secondary air in the pre-combustor for air staging. In-scattering angles are also chosen as a variable to increase residence times of coal particles. Temperature fields and particle trajectories for various conditions are described. Predicted temperature variations at the wall of the combustor are compared with corresponding experimental data and show a similar trend. The in-scattering angle of 20° is recommended to increase the combustion efficiency in the main chamber.
One of effective utilization method of rice husk is to utilize it as culture material by carbonizing the rice husk. As a second part of a series to investigate the effective and continuous production of carbonized rice husk by a cyclone combustor, a non-slagging vertical cyclone combustor without vortex collector pocket was introduced. Isothermal and mixed firing with LPG and rice husk were undertaken in order to characterize the system. Inert rice husk was used during the isothermal test to find mass of rice husk collected. It was impossible to ignite rice husk itself over the experimental conditions considered in this experiment. Cyclone combustor was operated at temperatures of 1,273~1,473K. Detailed combustion data were obtained from a pilot unit with the air flow rate of 70m$^3$/h and rice husk feed of 2kg. The equivalence ratio ranged from 0.66 to 3.48. The auxiliary gas flow rate was varied from 3.22 to 12.86$\ell$/min. The weight reduction, pH and particle size distribution of carbonized rice husk were measured to evaluate the quality of carbonized rice husk. An analysis of exhaust gas emission was conducted to characterize the combustor. The required carbonized rice husk could be obtained at equivalence ratio of 1.68~2.17, combustor temperature of 1,273~1,373K and auxiliary gas flow rate of 3.22~6.43$\ell$/min. A method to reduce CO emissions should be employed.
The objective of this study is development of low emission pulverized coal combustor for reducing pollutant emission generated from coal combustion. Low emission combustion technology for reducing NOx and fly ash was investigated by using 2 stage coaxial cyclone combustor. Staged combustion was employed for NOx reduction and high temperature slagging combustion was also studied for fly ash removal in the combustor. The result of this study shows that the low emission combustion system can reduce the amount of atmospheric pollutions with improved boiler efficiency and performance.
A micro cyclone combustor was developed to be used as a heat source of thermoelectric power generator (TPG). The cyclone combustor was designed so that fuel and air were supplied to the combustion chamber separately. The mixing and flow characteristics in the combustor were investigated numerically. The global equivalence ratio (${\Phi}$), defined using the fuel and air flow rates, was introduced to examine the flow features of the combustor. The mixing of fuel and air inside the combustor could be well understood using the fuel concentration distribution. It was found that the weak recirculating zone was formed upper the fuel-supplying tube in case of ${\Phi}$ < 1.0. In addition, it was found that small regions that have a negative axial velocity exist near the fuel injection ports. It is assumed that these negative axial velocity regions can stabilize a flame inside the micro cyclone combustor.
A micro cyclone combustor was developed to be used as a component of mobile power generator (MPG). The cyclone combustor was designed so that fuel and air were supplied to the combustion chamber separately to prevent a flash-back. The flame shape stabilized inside the micro cyclone combustor was visualized experimentally and the flow field and the combustion characteristics of the combustor were investigated numerically. The global equivalence ratio (${\Phi}$), defined using the fuel and air flow rates, was introduced to examine the overall flow and flame features of the combustor. The flame stabilization mechanism could be well understood using the velocity distribution inside the combustor. For only non-reacting case, it was found that a weak recirculating zone was formed upper the fuel-supplying tube in case of ${\Phi}$ < 1.0. It was also found that small regions that have a negative axial velocity exist near the fuel injection ports for both of non-reacting and reacting case. It was identify that a flame front was stabilized at the negative axial velocity regions near the fuel injection ports.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.31
no.12
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pp.1042-1047
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2007
A micro cyclone combustor was developed to be used as a heat source of thermoelectric power generator (TPG). The cyclone combustor was designed so that fuel and air were supplied to the combustion chamber separately. The mixing and flow characteristics in the combustor were investigated numerically. The global equivalence ratio ($\Phi$), defined using the fuel and air flow rates, was introduced to examine the flow features of the combustor. The mixing of fuel and air inside the combustor could be well understood using the fuel concentration distribution. It was found that the weak recirculating zone was formed upper the fuel-supplying tube in case of ${\Phi}$<1.0. In addition, it was found that small regions that have a negative axial velocity exist near the fuel injection ports. It is assumed that these negative axial velocity regions can stabilize a flame inside the micro cyclone combustor.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.28
no.2
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pp.146-153
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2004
A Promising new approach to achieve low pollutant emissions and improvement of flame stability is tested experimentally using a cyclone jet hybrid combustor employing both premixed and diffusion combustion mode. Three kinds of nozzle are tested for mixing enhancement of fuel and air. The LNG (Liquified Natural Gas) is used as a fuel. The combustor is operated by two methods. One is DC (Diffusion Combustion) mode generated swirl flow by air as general swirl combustor, and the other is HC (Hybrid Combustion) mode. The HC mode consists of diffusion jet flame of axial direction and premixed cyclone flame of tangential direction in order to stabilized the diffusion jet flame. The results showed that the flame stability of HC mode is significantly enhanced than that of DC mode through the change of mixing characteristics by modifications of fuel nozzle. In addition, the reductions of CO and NOx emission in HC mode, as compared with that for the DC mode, is large than about 50% in stable region. Also, even using the low calorific fuel as $CO_2$-blended gas, it is identified that the cyclone jet hybrid combustor has the high performance of flame stability.
Carbonized rice husk(char from rice husk) can be used to improve soils for planting, seedlings, horiculture, pomiculture and truck gardening. Although it is not a fertilizer in nature, it stimulates the growth of plants. Carbonized rice husk is highly recommended for raising soil/water temperature, keeping moisture and aerating roots of plants. The objective of this study was to develop the effective production method of carbonized rice husks by a non-slagging vertical cyclone combustor. A cyclone combustor w vortex collecor Pocket in addition to central collector pocket was selected and tested. Isothermal tests and mixed firing with LPG and rice husk were performed in order to characterize the system. hut rice husk was used during the isothermal test to find the mass collected of rice husk. It was impossible to ignite rice husk itself over the experimental conditions considered in this experiment. The composition of original and carbonized rice husks was analyzed by the ultimate analysis. With the air flow rate of 20 ㎥/h, LPG flow rate of 0.45 1/min, the required carbonized rice husk could be obtained.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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