초록 ▼

다관형 순환유동층 열교환기의 파이롯트 실험장치를 제작하여 유동 및 전열성능실험을 수행하였다. 본 연구의 열전달계수의 예측 모델은 기존의 순환유동층에 대한 Mickley and Fairbanks의 renewal model을 일부 수정하여 개발하였다. 성능실험에서 측정한 전열량과 이론적 예측모델을 사용한 전열량의 계산 값이 비슷하게 나타났다. 6가지 고온실험 조건을 선정하여, 해석모델을 사용하여 가스의 냉각속도를 계산한 결과, 4개의 실험 조건에서의 가스의 냉각속도가 $10,000^{\circ}C/sec$ 보다 높게

다관형 순환유동층 열교환기의 파이롯트 실험장치를 제작하여 유동 및 전열성능실험을 수행하였다. 본 연구의 열전달계수의 예측 모델은 기존의 순환유동층에 대한 Mickley and Fairbanks의 renewal model을 일부 수정하여 개발하였다. 성능실험에서 측정한 전열량과 이론적 예측모델을 사용한 전열량의 계산 값이 비슷하게 나타났다. 6가지 고온실험 조건을 선정하여, 해석모델을 사용하여 가스의 냉각속도를 계산한 결과, 4개의 실험 조건에서의 가스의 냉각속도가 $10,000^{\circ}C/sec$ 보다 높게 나타났으며, 이중의 최대 냉각속도는 $23,000^{\circ}C/sec$이다 다관형 순환유동층 열교환기의 입출구에서 다이옥신의 농도를 측정하였으며, 이 경우, 배가스 입구온도는 $826^{\circ}C/sec$이며, 출구온도는 $188^{\circ}C/sec$이다. 가스의 냉각속도는 $12,000^{\circ}C/sec$이며, 해석 모델을 사용하여 계산한 석회석 입자의 순환유량은 326g/sec 으로 석회석 입자와 배가스의 유량비는 20.4 로 나타났다. 다이옥신과 HCl의 측정 결과, 다이옥신의 저감율은 약 68% 정도이며, HCl의 경우의 저감율은 약 76%인 것으로 나타났다. 따라서 석회석의 다관형 순환유동층에서의 배가스 급속냉각에 의한 다이옥신 재형성 방지와 석회석 입자 유동화에 의한 다이옥신의 저감 효과는 매우 우수한 것으로 판단된다.

Abstract ▼

The flow and heat transfer experiments were performed by installing the pilot-scale circulating fluidized bed heat exchanger with multiple risers and downcomers. The gas prssure drops of total heat exchanger and riser, flow rate of circulating solid particles, heat transfer coefficients in the riser

The flow and heat transfer experiments were performed by installing the pilot-scale circulating fluidized bed heat exchanger with multiple risers and downcomers. The gas prssure drops of total heat exchanger and riser, flow rate of circulating solid particles, heat transfer coefficients in the riser and heat transfer rate were measured.
The theoretical prediction model was developed based on renewal model of Mickley and Fairbanks and modified with assumptions suitable to operation conditions of the circulating fluidized bed in this study. The heat transfer rates calculated from the model were compared with the measured values and thus accuracy of the model was proved.
The dioxin and HCl concentrations at the inlet and outlet of the circulating fluidized bed heat exchanger were measured and its dioxin reduction performance was conformed.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제 출 문 ...3
• 보고서 초록 ...4
• 요 약 문 ...5
• S U M M A R Y ...7
• C O N T E N T S ...9
• 목 차 ...11
• 표 목 차 ...13
• 그 림 목 차 ...14
• 제 1 장 서론...17
• 제 1 절 기술의 중요성...17
• 제 2 절 소각로 다이옥신의 환경 규제 및 다이옥신 재합성...19
• 제 3 절 다이옥신 저감장치 개발 현황...21
• 제 4 절 순환유동층 급속냉각 기술...23
• 제 2 장 순환유동층 상온 유동실험...27
• 제 1 절 실험장치 및 방법...27
• 제 2 절 다관형 순환유동층의 유동실험...29
• 제 3 절 유동 및 전열 성능실험...36
• 제 4 절 열전달계수 예측모델...40
• 제 3 장 수직전열관내의 2상 유동해석...43
• 제 1 절 수직관에서의 고체입자 유동 특성...43
• 제 2 절 수직관에서의 고체입자의 속도...44
• 제 3 절 수직관에서의 고체입자에 의한 압력손실...45
• 제 4 절 관내에서의 기-고 2상류의 열전달 특성...47
• 제 5 절 일차원 기-고 유동해석 결과...50
• 제 4 장 유동전열 해석결과와 실험결과 비교...55
• 제 1 절 2차 유동전열성능실험 결과...55
• 제 2 절 2차 유동전열성능실험 결과분석...63
• 제 3 절 상승관 압력손실과 열전달계수의 해석결과 비교...63
• 제 4 절 유동전열 해석모델을 이용한 냉각속도 계산...66
• 제 5 장 순환유동층 고온 유동실험...71
• 제 1 절 실험장치 및 방법...71
• 제 2 절 고온 실험장치에서의 상온유동실험...76
• 제 3 절 고온 유동 및 전열 성능실험 결과...81
• 제 6 장 고온 성능실험 결과 분석...89
• 제 1 절 고온 유동성능실험 결과분석...89
• 제 2 절 고온 전열성능실험 결과분석...91
• 제 3 절 수정 해석모델을 이용한 가스 냉각속도 계산...93
• 제 7 장 다이옥신 저감성능 실험...99
• 제 1 절 다이옥신 저감 성능실험...99
• 제 2 절 순환유동층 열교환기의 파울링 특성...103
• 제 3 절 순환유동층 열교환기의 종합성능 분석...106
• 제 8 장 결론...109
• 참고문헌...111
• 부록...113