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

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.40 no.9 = no.372, 2016년, pp.577 - 587  

이필형 (인천대학교 기계시스템공학부) ,  황상순 (인천대학교 기계시스템공학부)

초록
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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.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Although the formation of oxy-fuel MILD combustion is considered one of the promising combustion technologies for high thermal efficiency, low emissions and stability have been reported as difficulties. In this paper, the effect of combustor geometry and operating conditions on the formation of oxy-...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 연소기의 형상 및 가동조건변화가 순산소 마일드 연소 형성에 미치는 영향을 3차원 수치해석기법을 적용하여 연구하였다. 수치해석 기법을 적용하여 산소유속, 노즐간 거리 변화, 벽면온도변화 및 당량비 변화에 따른 순산소마일드 연소특성을 비교 및 분석하기로 하였다.

가설 설정

  • 순산소 마일드 연소시스템의 수치해석 연구에 있어 EDC 연소모델의 연구는 선행된 많은 연구에서 적합한 수치해석모델로 확인 및 적용되고 있다.(20~24) EDC 연소모델의 경우 화학반응이 Kolmogorov Microscale과 동일한 특성길이를 가지는 미세구조(Fine Structure)내에서 일어난다고 가정된다. EDC모델은 Eddy Dissipation 모델의 확장형으로써 상세한 화학종반응기구를 고려할 수 있고, Arrhenius 타입의 화학반응율을 고려하여 유한반응율(Finite Reaction Rate)의 연소해석이 가능한 EDC 모델의 화학종변환 방정식은 식 (5)와 같이 표현된다.
  • 수치해석에서는 메탄(Methane)을 연료로 사용하였고 산화제는 순산소를 사용하였다. 또한 공급되는 연료 및 산소는 외부 예열이 없는 조건으로 가정하여 온도를 300K으로 설정하여 수치해석을 진행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유망한 연소기술인 순산소 마일드 연소의 장점은 무엇인가? 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.
벽면온도 변화에 따른 순산소 마일드 연소특성 분석에서 벽면온도가 증가하면 어떠한 문제가 발생하는가? (3) 벽면온도 변화에 따른 순산소 마일드 연소특성을 분석하였고 분석결과 벽면온도가 감소되면 최고화염온도 및 평균온도가 감소되었지만 배출되는 CO의 배출량이 증가하였다. 또한 벽면온도가 증가하게 되면 CO의 배출량은 감소되었지만 최고화염온도가 증가하는 문제점이 발생되었다. 따라서 벽면온도 900K 조건에서 순산소 마일드 연소조건에 최적화됨을 확인하였다.
본 연구에서 확인한 순산소 마일드 연소가 안정적으로 형성될 수 있는 조건은 무엇인가? 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.
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참고문헌 (26)

  1. Jang, J. H., Cho, J. H., Kim, H. S., Lee, S. M., Kim, M. K. and Ahn, K. Y., 2013, "Study on Lean-Premixed Combustion Characteristics of Dual-Stage Burner," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. B, Vol. 37, No. 1, pp. 51-57. 

  2. Baek, G. M., Cho, C. H., Cho, J. H., Kim, H. S. and Sohn, C. H., 2013, "Numerical Study of Combustion Characteristics and NO Emission in Swirl Premixed Burner," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. B, Vol. 37, No. 10, pp. 911-918. 

  3. Mujeebu, M. A., Abdullah, M. Z., Abu Bakar, M. Z., Mohamad, A. A. and Abdullah, M. K., 2009, "Applications of Porous Media Combustion Technology," -A review, Applied Energy, Vol. 86, pp. 1365-1375. 

  4. Hong, S. W., Lee, P. H. and Hwang, S. S., 2013, "Combustion Characteristics of Flameless Combustion by Reactants Injection Conditions," J. Korean Soc. Combust., Vol. 18, No. 2, pp. 8-16. 

  5. Choi, Y. K., Kang, K. T., Lim, K. S., Ko, D. W. and Kim, Y. M., 2004, "Experimental and Numerical Study of Low NOx Multi-Staged Burner in the Test Combustor," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. B, Vol. 28, No. 11, pp. 1339-1347. 

  6. Choi, G. M. and Katsuki, M., 2001, "Advanced Low Nox Combustion Using Highly Preheating Air," Energy Conversion and Management, Vol. 42, pp. 639-652. 

  7. Kang, M. W., Yoon, Y. B. and Dong, S. K., 2002, "The Effect of Flue-gas Recirculation on Combustion Characteristics of Regenerative Low NOx Burner," 25th Kosco Symposium, pp. 97-104. 

  8. Oh, J. and Noh, D., 2015, "Flame Characteristics of a Non-premixed Oxy-fuel Jet in a Lab-scale Furnace," Energy, Vol. 81, pp. 328-343. 

  9. Oh, J S. and Noh, D., 2012, "Laminar Burning Velocity of Oxy-methane Flames in Atmospheric Condition," Energy, Vol. 45, pp. 669-675. 

  10. Baukal, C. E., 2000, "Oxygen Enhanced Combustion," CRC Press, NewYork, pp. 13-14. 

  11. Vresterburg, P. and Moroz, G., 2007, "Flameless Oxyfuel for Highly Visible Results," Iron & steel technology, Vol. 4, pp. 312-318. 

  12. Leicher. J. and Giese. A., "Reduce NOx Emissions in Glass Melting Furnaces," International Journal of Thermodynamics, Vol. 16, No. 2, pp. 55-61. 

  13. Li, P., Dally, B. B., Mi, J. and Wang, F., 2013 "MILD Oxy-combustion of Gaseous Fuels in a Laboratory-scale Furnace," Combustion and Flame, Vol. 160, pp. 93-946. 

  14. Galletti, C., Ferrarotti, M., Parente. A. and Tognotti. L., 2015, "Reduced NO Formation Models for CFD Simulations of MILD Combustion," International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 40, pp. 4884-4897. 

  15. Cavaliere, A. and Joannon, D., 2004, "Mild Combustion," Progress in Energy and Combustion Science, Vol. 30, pp. 329-366. 

  16. Arghode, K. and Gupta, K., 2010, "Effect of Flow Field for Colorless Distributed Combustion(CDC) for Gas Turbine Combustion," Applied Energy, Vol. 87, pp. 1631-1640. 

  17. Arghode, V. K. and Gupta, A. K., "Effect of Flow Field for Colorless Distributed Combustion (CDC) for Gas Turbine Combustion," 2010, Applied Energy, Vol. 87, pp. 1631-1640. 

  18. Tu, Y., Liu. H., Su, K., Chen, S., Liu, Z., Zheng, C. and Li, W., 2015, "Numerical Study of $H_2O$ Addition Effects on Pulverized Coal Oxy-MILD Combustion," Fuel Processing Technology, Vol. 138, pp. 252-262. 

  19. Fluent 13.0 User's Guide. ANSYS, Inc.. 

  20. Mi, J., Li, P. and Zheng, C., 2010, "Numerical Simulation of Flameless Premixed Combustion with an Annular Nozzle in a Recuperative Furnace," Fluid Flow and Transport Phenomena, Vol. 18, No. 1, pp. 10-17. 

  21. Hosseini, S. E. and Wahid, M. A., 2014, "Investigation of Bluff-body Micro-flameless Combustion," Energy Conversion and Management, Vol. 88, pp. 120-128. 

  22. Parente, A., Galletti, C. and Tognotti, L., 2008, "Effect of the Combustion Model and Kinetic Mechanism on the MILD Combustion in an Industrial Burner Fed with Hydrogen Enriched Fuels'," International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 33, pp. 7553-7564. 

  23. Frassoldati, A., Sharma, P., Cuoci, A., Faravelli, T. and Ranzi, E., 2010, "Kinetic and Fluid Dynamics Modeling of Methane/Hydrogen Jet Flames in Diluted Coflow," Appl Therm Eng, Vol. 30, pp. 376-383. 

  24. De, A., Oldenhof, E., Sathiah, P. and Roekaerts, D., 2011, "Numerical Simulation of Delft Jet in Hot Coflow(DJHC) Flames using the Eddy Dissipation Concept Model for Turbulence-chemistry Interaction," Flow, Turbulence and Combustion, Vol. 87, No. 4, pp. 537-567. 

  25. http://combustion.berkeley.edu/gri_mech/ 

  26. Khalil, E. and Gupta, K., 2011, “Swirling Distributed Combustion for Clean Energy Conversion in Gas Turbine Applications,” Applied Energy, Vol. 88, pp. 3685-3693. 

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