[논문]화력발전소 탈질설비의 암모니아 혼합 관에서 희석 공기와 암모니아의 혼합에 관한 연구

김기호; 하지수

doi:10.7842/kigas.2022.26.2.49

초록
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강화되는 환경 규제에 따라 석탄 화력발전소에서는 암모니아를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법을 이용하여 질소산화물의 발생량을 감소시키고 있다. 본 연구에서는 전산유동 해석을 수행하여 암모니아 혼합 관에서 희석 공기와 암모니아를 효과적으로 혼합하기 위한 혼합 장치를 도출하는 것을 목적으로 수행하였다. 혼합 장치가 없는 기존 혼합 관 형상인 Case 1-1 형상을 기준으로 혼합 관내의 후류 단면과 16개 출구에서 암모니아 농도의 %RMS를 비교하여 혼합 효과를 비교하였다. 혼합 장치는 암모니아 공급 관 후류에 사각 판과 혼합 관 벽면에 원호 모양의 판의 위치를 변경하여 수행하였다. 기존 형상의 경우(Case 1-1)에 16개 출구에서 암모니아 농도의 %RMS는 29.50%로 나타났다. 혼합 장치 형상이 암모니아 공급 관 후류에 사각 판이 있는 것과 인접한 곳에 원호 판을 설치한 Case 3-2 형상의 16개 출구에서 암모니아 농도의 %RMS는 2.08%로 나타났으며 암모니아 혼합에 가장 효과적인 혼합 형상임을 알 수 있었다.

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According to reinforce environmental regulations, coal power plants have used selective catalytic reduction using ammonia as a reducing agent to reduce the amount of nitrogen oxide generation. The purpose of the present study was to derive a mixing device for effectively mixing dilute air and ammoni...

According to reinforce environmental regulations, coal power plants have used selective catalytic reduction using ammonia as a reducing agent to reduce the amount of nitrogen oxide generation. The purpose of the present study was to derive a mixing device for effectively mixing dilute air and ammonia in the ammonia mixing pipe by performing computational fluid dynamic analysis. The mixing effect was compared by analysing the %RMS of ammonia concentration at the down stream cross section in the mixing pipe and the 16 outlets based on the case 1-1 shape, which is an existing mixing pipe without a mixing device. The mixing device was performed by changing the positions of a square plate on the downstream side of the ammonia supply pipe and an arc-shaped plate on the wall of the mixing pipe. In the case of the existing geometry(Case 1-1), the %RMS of ammonia concentration at the 16 outlets was 29.50%. The shape of the mixing device for Case 3-2 had a square plate on the downstream side of the ammonia supply pipe and an arc plate was installed adjacent to it. The %RMS of ammonia concentration for Case 3-2 was 2.08% at 16 outlets and it could be seen that the shape of Case 3-2 was the most effective mixing shape for ammonia mixing.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Configuration of ammonia mixing pipe.
그림 Fig. 2. Configuration of NH3 injection pipe.
그림 Fig. 3. Shapes of the ammonia mixing pipe for 6 cases.
그림 Fig. 4. Shape and location of the mixer plate in the ammonia mixing pipe for Case 3-2.
그림 Fig. 5. Contours of NH₃ concentration at the center section plane and section A for Case 1-1, Case 1-2.
그림 Fig. 6. NH₃ concentration ratio at outlet for Case 1-1 and Case 1-2.
그림 Fig. 7. Contours of NH₃ concentration at the center section plane and section A for Case 2-1, Case 2-2.
그림 Fig. 8. NH₃ concentration ratio at outlet for Case 2-1 and Case 2-2.
그림 Fig. 9. Contours of NH3 concentration at the center section plane and section A for Case 3-1, Case 3-2.
그림 Fig. 10. NH₃ concentration ratio at outlet for Case 3-1 and Case 3-2.
표 Table 1. %RMS of Y_NH₃ at Section A and 16 outlets

참고문헌 (7)

Kim, J. G., "Statistics of Electric Power in KOREA", Korea Electric Power Corporation, 46, (2021)
KEPCO, "The Monthly Report on Major Electric Power Statistics", Korea Electric Power Corporation, 517, 40, (2022)
Choi, G. G., Keel, S. I., Lee, J. K., Heo P. W., Yun, J. H., "Comparative Study on DeNOx Characteristics in SNCR and SCR using Urea Solution", Journal of Energy&Climate Change, 13(2), 89-101, (2018)
Go, Y. G., Ryu, C. K., and Choi, S. M., "Numerical Simulation for Flow Optimization of De-NOX Selective Catalytic Reactor", Journal of the Korean Society of Combustion, 99-105, (2001)
Park, T. W., Sung, Y. M., Kim, T. K., Lee, I. W., Choi, H. M. and Kim, D. J., "Effect of Static Mixer Geometry on Flow Mixing and Pressure Drop in Marine SCR Applications", International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 6(1), 27-38, (2014)

원문보기 상세보기
Ha, J. S., "A Study on the Uniform Mixing of Ammonia-Air with the Change of Ammonia Supply Device Shape in a De-NOx System", Journal of the Korean Institute of Gas, 23(3), 20-26, (2019)
Park, S. M., Jang, H. S., "The Numerical Study on the Effect of the AIG Holes on the NH 3 Concentration Distribution in SCR System", Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, 621-623, (2015)

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화력발전소 탈질설비의 암모니아 혼합 관에서 희석 공기와 암모니아의 혼합에 관한 연구
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