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외기의 풍속 및 풍향에 따른 옥내저탄장 내부 유동 해석
Flow Analysis indoor Coal Storage Shed due to Wind Velocity and Wind Direction of Ambient Air 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.1, 2020년, pp.538 - 545  

김태권 (계명대학교 기계자동차공학과) ,  조목량 (계명대학교 대학원 기계공학과) ,  배영완 (계명대학교 대학원 기계공학과) ,  김지원 (계명대학교 기계자동차공학과)

초록
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화력발전소의 옥외 저탄장은 주변 지역의 환경오염 문제로 인하여 국내외적으로 옥내 저탄장으로 전환되고 있는 추세이다. 하지만 옥내 저탄장의 경우 실내의 석탄 비산과 유해가스의 발생이 문제가 되고 있다. 본 연구는 옥내 저탄장 내부를 외기의 풍속 및 풍향에 따른 내부 유동장 특성과 환기량을 분석하여 환기 방안을 제시하고자 한다. 옥내 저탄장 내부에서의 실제 유동 측정 정보를 기반으로 하여 CFD 해석을 수행하였다. 외기 풍향이 동풍일 때 풍속이 6 m/s인 경우와 2 m/s인 경우를 비교해본 결과는 6 m/s일 때 Monitor louver로 배출되는 유속이 2 m/s일 때보다 빠르며 재순환 영역이 뚜렷하게 나타났다. 또한 외기 풍향이 서풍일 경우에도 동풍과 경향이 비슷함을 확인하였다. 풍속에 따른 환기량을 확인한 결과는 풍속이 6 m/s인 경우에는 환기 횟수는 13.1회, 2 m/s인 경우에는 4.4회의 환기가 가능하다. 풍속이 2 m/s인 경우에 일반 공장의 시간당 필요 환기 횟수에 미치지 못하여 다소 개선이 필요한 실정이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The outdoor coal storage sheds of thermal power plants are being converted to indoor coal storage sheds worldwide because of the environmental pollution problems in the surrounding areas. On the other hand, indoor coal storage sheds are causing problems, such as indoor coal scattering and harmful ga...

주제어

#Ventilation   #Velocity   #CFD   #Indoor Coal Storage Shed   #Wind Direction  

표/그림 (8)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구는 국내 W발전소의 옥내 저탄장 내부 에서의 실제 유동의 측정 정보를 기반으로 하여 저탄장 외부공기의 풍속과 풍향에 따른 대표적인 경우에 대하여, 옥내 저탄장 내부의 공기 유동장 특성과 환기량을 CFD 해석을 통하여 분석함으로써 환기방안의 초기자료를 제시하고자 한다.

가설 설정

  • 2) 옥내 저탄장 내부의 체적은 1,703,903 m3 이다. 동풍일 때 풍속이 최대인 경우 시간당 13.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
석탄을 옥외 저탄장에 저장하고 운반하는 과정에서 어떤 문제가 발생하는가? 대부분의 석탄화력발전소의 연료인 석탄은 대규모로 옥외 저탄장에 적재한다. 석탄을 옥외 저탄장에 저장하고운반하는 과정에서 비산먼지, 자연발화 등 다양한 문제가 발생하게 된다[1]. 특히 주변지역으로의 환경오염으로 인하여 인근주민들과의 민원이 자주 발생한다[2][3].
석탄화력발전소의 연료인 석탄은 대부분 어디에 적재하는가? 대부분의 석탄화력발전소의 연료인 석탄은 대규모로 옥외 저탄장에 적재한다. 석탄을 옥외 저탄장에 저장하고운반하는 과정에서 비산먼지, 자연발화 등 다양한 문제가 발생하게 된다[1].
본 연구에서 유동해석을 통하여 옥내 저탄장 외부에서 유입되는 공기의 유동의 영향이 저탄장 내부의 유동에 미치는 특성을 해석하여 저탄장 내부의 유동 특성과 환기량을 분석한 결과는 무엇인가? 1) 외기가 옥내 저탄장 Louver를 통해 들어와 유ㆍ출입 구인 Monitor louver, Louver로 빠져나가는 경향을 확인하였다. 주 외부공기의 방향과 무관하게 상부의 Monitor louver를 통해 가장 빠른 속도로 실내공기가 빠져나가는 것을 확인하였다. 또한 풍속이 증가함 에 따라 중앙 Shed 부근에서 공기가 순환하는 특징을 보였다. 2) 옥내 저탄장 내부의 체적은 1,703,903 m3 이다. 동풍일 때 풍속이 최대인 경우 시간당 13.1회의 환기가 가능하고, 최소인 경우 시간당 4.4회의 환기가 가능하다. 하지만 옥내 저탄장과 비슷한 석탄 화력발전소의 보일러 빌딩의 경우 시간당 환기 횟수의 설계 기준은 7회이다. 풍속이 최소인 경우 설계 기준에 미달하는 것을 확인하였다. 3) 현재 옥내 저탄장은 동ㆍ서풍이 유입될 경우 재순환 영역이 생겨 옥내 저탄장에서 발생한 유해가스, 분진 등의 유출이 어렵고 큰 체적을 가진 옥내저탄장에서 유ㆍ출입의 통로인 Monitor louver, Window, Louver, Door, Shutter의 면적이 상대적으로 매우 작아 시간당 환기량이 상대적으로 적다. 옥내저탄장은 내부 저탄된 석탄의 자연발화 혹은 저탄시 발생하는 7석탄분진으로 인한 유해가스, 석탄분진이 많이 발생하는 설비이다. 옥내저탄장 환기량 개선을 위한 추가적인 연구가 수행될 필요성이 있을 것으로 판단된다.
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참고문헌 (8)

  1. D. H. Kim, J. S. K. Kwon, Environmental impact of coal-fired thermal power plant Review and Suggestions, Seohaean Research Institute, Korea, p2-.3, DOI : http://dx.doi.org/10.1016/S0265-931X(03)00183-8 

  2. B. H. Choi, Directions for Analyzing and Systematizing Conflict Management Issues in Regions,around Thermoelectric Power plants in Chungcheongnam-do Province, 20, 3, pp.351-376, 2013. 

    상세보기

  3. B. H. Choi, "Research on the Type of Conflict and Conflict Response Recognized by Actors - Focusing on the Area around Fired Power Plants of Dangjin", Korean Society for the Conlict Management, 1, 1, p3-32, 2014. 

  4. K. W. Kim, D. H. Choi, "The Principle and Method of Ventilation", ARCHITECTURAL INSTITUTE OF KOREA, Review of Architecture and Building Science, 51, 10, pp.29-34(6), 2007. 

  5. G. S. Oh, "Impact of Indoor $CO_2$ Concentration on Work Performance", ARCHITECTURAL INSTITUTE OF KOREA, 30, 1, p.386, 2010. 

  6. B. Pavkovic, "Numerical Analyses of Heat Transfer and Fluid Flow in Coal Depot and Mill", World Scientific and Engineering Academ and Society, 2007. 

  7. B. R. Munson, T. H. Okiishi, W. W. Huebsch, A. P. Rothmayer, Fluid Mechanics, 7th Edition, John Wiley & Sons, Inc, 2013. 

  8. ANSYS, Inc, ANSYS Fluent 6.3 Theory Guide, Sep. 2006. 

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