• 제목/요약/키워드: oxy-fuel combustion

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100 MWe급 순산소연소 발전소 보일러계통 공정설계 및 운전변수 민감도 예측 (100 MWe Oxyfuel Power Plant Boiler System Process Design and Operation Parameters Sensitivity Analysis)

  • 백세현;고성호
    • 한국연소학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.1-11
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    • 2013
  • The oxy-fuel combustion is $CO_2$ capture technology that uses mixture of pure $O_2$ and recirculated exhaust as oxidizer. Currently some Oxy-fuel power plants demonstration project is underway in worldwide. Meanwhile research project for converting 125 MWe Young-Dong power plant to 100 MWe oxy-fuel power plants is progress. In this paper, 1 D process analytical approach was applied for conducting process design and operating parameters sensitivity analysis for oxy-fuel combustion of Young-Dong power plant. As a result, appropriate gas recirculation rates was 74.3% that in order to maintain normal rating superheater, reheater steam temperature and boiler heat transfer patterns. And boiler efficiency 85.0%, CPU inlet $CO_2$ mole concentration 71.34% was predicted for retrofitted boiler. The oxygen concentration in the secondary recycle gas is predicted as 27.1%. Meanwhile the oxygen concentration 22.4% and moisture concentration 5.3% predicted for primary recycle gas. As the primary and secondary gas recirculation increases, then heat absorption of the reheater is tends to increases whereas superheater side is decreased, and also the efficiency is tends to decrease, according to results of sensitivity analysis for operating parameters. In addition, the ambient air ingression have a tendency to lead to decline of efficiency for boiler as well as decline of $CO_2$ purity of CPU inlet.

가동조건 변화에 따른 순산소 마일드 연소 형성 연구 (Formation of Oxy-Fuel MILD Combustion under Different Operating Conditions)

  • 이필형;황상순
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제40권9호
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    • pp.577-587
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    • 2016
  • 순산소 마일드 연소는 공기를 사용하는 연소에 비하여 열효율 및 연소안정성이 높고 배기가스 배출량이 낮아 유망한 연소기술 중 하나로 알려져 있지만 마일드 화염의 형성에는 아직까지 많은 어려움이 있는 실정이다. 본 논문에서는 순산소 마일드 형성을 위하여 연소기 형상 및 운전조건 변화가 순산소 마일드 연소에 미치는 영향을 3차원 수치해석을 적용하여 분석하였다. 수치해석 결과 마일드 연소화염의 특징인 고온영역과 평균온도를 감소시키는 데 있어서 산화제유속 증가가 보다 효과적임을 확인하였다. 또한 외부 예열이 없는 조건에서도 최적화된 산소-연료 공급조건에서 순산소 마일드 연소화염의 형성 가능성을 확인하였고 안정적인 순산소 마일드 연소는 당량비 0.90, 연료유속 10 m/s, 산소유속 200 m/s, 노즐간 거리 33.5 mm 조건에서 보다 안정적으로 형성됨을 확인할 수 있었다.

대향류 화염에서 $CO_2$ 재순환 산소부화연소의 NO 배출 특성 (NO Emission Characteristics of Oxygen-Enriched Combustion with $CO_2$ Recirculation in Counterflow Diffusion Flame)

  • 박준성;조한창;박정
    • 한국연소학회지
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    • 제12권1호
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    • pp.28-37
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    • 2007
  • Numerical study is conducted to grasp the flame structure and NO emissions for a wide range of oxy-fuel combustion (covering from air blown combustion to pure oxygen combustion) and for various mole fractions of recirculated $CO_2$ in $CH4-O_2/N_2/CO_2$ counterflow diffusion flames. Special concern is given to the difference of the flame structure and NO emissions between air blown combustion and oxy-fuel combustion w/o recirculated $CO_2$ and is also focused on chemical effects of recirculated $CO_2$. Air blown combustion and oxy-fuel combustion w/o recirculated $CO_2$ are shown to be considerably different in the flame structure and NO emissions. Modified fuel oxidation reaction pathways in oxygen-enriched combustion are provided in detail compared to those in air blown combustion w/o recirculated $CO_2$. The formation and destruction of NO through Fenimore and thermal mechanisms are also compared for air blown combustion and oxyegn-enriched combustion w/o recirculated $CO_2$, and the role of the recirculated $CO_2$ and its chemical effects are discussed. Importantly contributing reaction steps to the formation and destruction of NO are also estimated in oxygen-enriched combustion in comparison to air blown combustion.

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산화제 입구 속도에 따른 0.2MW 순산소 연소기의 NO 배출 특성 (Effects of Oxidizer Inlet Velocity on NO Emission characteristics of 0.2MW Oxy-Fuel Combustor)

  • 김호근;이상민;안국영;김용모
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2006년도 제32회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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    • pp.63-68
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    • 2006
  • Effects of oxidizer inlet velocity on NO emission characteristics of 0.2MW oxy-fuel combustor have been experimentally investigated. The NO formation process in the oxy-fuel combustion is extremely sensitive even for the small fraction of nitrogen in oxidizer. By increasing the oxidizer velocity, flame length is reduced due to the enhanced turbulent mixing. The increased oxidizer velocity also results in the decreased flame temperature through the elevated entrainment rate of the recirculated product and the corresponding NO emission is drastically decreased. Experimental results clearly indicate that the entrained product gases play a crucial role to decrease the temperature at the flame zone and the post flame zone where the thermal NO is mainly formed.

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순산소 재순환 연소를 채택한 $CO_2$ 회수형 보일러 연소실에 대한 수치해석 (CFD STUDY ON THE COMBUSTION CHAMBER OF AN OXY-FUEL FGR BOILER FOR $CO_2$ CAPTURING)

  • 안준;김혁주
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2009년 춘계학술대회논문집
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    • pp.329-334
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    • 2009
  • An oxy-fuel boiler has been developed to capture $CO_2$ from the exhaust gas. FGR (flue gas recirculation) is adopted to be compliant with the retrofit scenario. Numerical simulations have been performed to study the detailed physics inside the combustion chamber of the boiler. The temperature field obtained from the simulation agrees with the flame image from the experiment. The FGR combustion yields similar heat transfer characteristics with the conventional air combustion while the flame is formed further downstream in case of the FGR combustion.

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저열량 합성가스를 이용한 가압 순산소 연소 시스템의 연소 특성 분석 연구 (Investigation on Combustion Characteristics of Pressurized Oxy-fuel Combustion System using Low Calorific Value Syngas)

  • 김동희;이영재;양원
    • 한국연소학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.39-47
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    • 2016
  • The aims of this research were to investigate combustion characteristics of lab-scale pressurized oxy-fuel combustion(POFC) system. In this study, the reactor, 800 mm long, was equipped with co-axial burner. Low calorific value syngas that is composed of mainly CO and $H_2$ was used as fuel whereas pure oxygen was used as an oxidant. Thermal heat input to the reactor varied from 2.6 kW to 6.1 kW. The reactor pressure also increases from atmospheric up to 15 bar. The results show that as the pressure increase, the temperature of reactor decreases on the whole in all cases. A significant temperature drop was observed especially at the bottom section of the reactor that exist flame. In addition, the flame instability increases as the pressure increases. Furthermore $NO_x$ emissions increases from atmospheric up to 2 bar. However beyond 2 bar, $NO_x$ emission reduces as pressure increases. Lastly $NO_2$ ratio in $NO_x$ also increases as pressure increases.

순산소 재순환 연소를 채택한 $CO_2$ 회수형 보일러 개발: 3 MW급 시스템 연소 특성 (Oxy-fuel FGR Combustion Boiler for $CO_2$ Capturing: 3 MW Class Combustion Experiment)

  • 안준;김혁주;최규성
    • 대한설비공학회:학술대회논문집
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    • 대한설비공학회 2008년도 하계학술발표대회 논문집
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    • pp.1019-1024
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    • 2008
  • A 3 MW class oxy-fuel boiler has been developed to capture $CO_2$ from the exhaust gas. The system is a scale-up of the previous 0.5 MW class system in general. A heat exchanger and a mixer are additionally installed to stabilize the flame for the FGR mode. The system yields the exhaust gas with $CO_2$ concentration over 90% and reduced NO emission to 1/10 of conventional air combustion system.

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실험실 규모의 가압 순산소 연소 시스템을 이용한 저열량 합성가스의 연소특성 분석 연구 (Investigation of Combustion Characteristics of Low Calorific Value Syn-gas Using Lab-scale Pressurized Oxy-Combustion System)

  • 김동희;이영재;양원
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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    • pp.65-68
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    • 2015
  • Agreeable to the latest enviromental problem, CCS(Carbon Capture&Storage) technology is more significant. As these issues, Oxy-Combustion is one of the technology that realize the CCS technology and large scale field test proceeding at other places. The aims of this research were to evaluate the combustion characteristics of pressurized oxy-combusition that is attract attention as the next generation power plant. The experiments were conducted using a laboratory-scale pressuized oxy-combustor. The fuel used was low calorific value syn-gas that is mainly composed of CO(60%), $H_2$(27%). The burner was used co-axial burner, to investigate combustion characteristics, temperature in the reactor and the flue gas compositions were measured.

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순산소연소 조건에서 Drop tube furnace를 이용한 운전변수에 따른 석회석의 탈황특성 연구 (Study on the Desulfurization Characteristic of Limestone Depending on the Operating Parameters of In-Furnace Desulfurization for Oxy-Fuel Combustion Using Drop Tube Furnace)

  • 최욱;조항대;최원길;박영성;길상인;이형근
    • 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.

다공 동축 버너를 이용한 순산소 연소에서 CO2 첨가가 화염에 미치는 영향에 관한 실험적 연구 (Experimental Study of Effect of CO2 Addition on Oxy-Fuel Combustion in Triple Concentric Multi-Jet Burner)

  • 김승환;박장희;이대근;신현동
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제34권4호
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    • pp.409-416
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    • 2010
  • 순산소 연소와 배가스 재순환(FGR : Flue Gas Recirculation) 기술은 $CO_2$ 저감 목적으로 많은 연구자들의 관심을 받아왔다. 본 연구는 다공 동축 버너를 이용하여 산소 공급비(OFR : Oxygen Feeding Ratio)에 따른 순산소 연소 특성과 동일 조건에서 FGR 시스템을 모사하기 위하여 공급 위치에 따른 $CO_2$ 첨가 효과의 특성을 비교하는 데에 초점을 맞추었다. 순산소 연소는 당량비 0.93 에 해당하는 연료 유량 15lpm 일 때 OFR 전 영역에서 안정적이었고, 화염 구조와 길이는 OFR 에 따라 변동하였다. 순산소 연소에 $CO_2$ 를 첨가할 때, 안정, 천이, 준평형, 불안정 그리고 날림 등의 다양한 안정화 모드가 관찰되었으며, 연소로 내의 전반적인 온도분포가 감소하였고, 특히 case 4 에서 1800 K 이하로 떨어져 최대 감소 효과를 보였다. 노즐 끝단으로부터 높이에 따른 $CO_2$ 농도는 첨가된 $CO_2$ 의 체적 비율에 따라 변동하였다.