초록 ▼

본 과제의 선행연구에서는 다관형 순환유동층 열교환기의 기초성능실험장치를 사용하여 상온과 고온에서 유동 및 전열성능 실험을 수행하였으며, 이에 대한 해석 모델을 개발하였다. 해석 모델을 사용하여 가스냉각속도를 계산하였으며, 이 경우 냉각속도는 10,000oC/sec 이상으로 나타났다. PVC를 혼소한 경우의 소각실험장치에서 석회석 순환유동층 열교환기에서의 다이옥신 저감율은 68% 정도로 나타났다. 따라서 소각 배가스의 급속냉각에 의하여 다이옥신의 재합성현상은 적으며, 석회석의 흡착에 의하여 다이옥신이 저감되는 것으로 나타났다.

본 과제의 선행연구에서는 다관형 순환유동층 열교환기의 기초성능실험장치를 사용하여 상온과 고온에서 유동 및 전열성능 실험을 수행하였으며, 이에 대한 해석 모델을 개발하였다. 해석 모델을 사용하여 가스냉각속도를 계산하였으며, 이 경우 냉각속도는 10,000oC/sec 이상으로 나타났다. PVC를 혼소한 경우의 소각실험장치에서 석회석 순환유동층 열교환기에서의 다이옥신 저감율은 68% 정도로 나타났다. 따라서 소각 배가스의 급속냉각에 의하여 다이옥신의 재합성현상은 적으며, 석회석의 흡착에 의하여 다이옥신이 저감되는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 다관형 순환유동층 열교환기의 파이롯트 실험장치를 제작하여 유동 및 전열성능실험을 수행하여 공기의 유량 및 고체입자의 체류량에 따른 순환유동층의 압력손실, 상승관에서의 압력손실, 하강관에서의 고체입자의 순환유량, 상승관에서의 열전달계수 및 전열량을 측정하였다. 본 연구의 열전달계수의 예측 모델은 기존의 순환유동층에 대한 Mickley and Fairbanks의 renewal model을 일부 수정하여 다관형 순환유동층의 운전조건에 적합한 예측 모델을 개발하였다. 이러한 유동 및 전열 성능실험에서 측정한 전열량과 이론적 예측모델을 사용한 전열량의 계산 값이 비슷하게 나타났다. 소각용량이 약 5kg/h인 RPF 소형 소각로 실험장치에서 다관형 순환유동층 열교환기와 백필터의 입출구에서 다이옥신과 HCl 등의 농도를 측정하여, 다이옥신의 저감성능을 확인하였다. 그리고 순환유동층 열교환기에서의 파울링 및 부식 특성을 실험을 통하여 고찰하였다. 이 경우, 다관형 순환유동층 열교환기의 유동화입자로는 석회석, 활성탄 그리고 석회석과 활성탄의 혼합입자를 사용하였다.

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. Also, the fouling and corrosion charateristics of CFB heat exchanger using limestone and activated carbon as bed particles were investigated.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 초록 ... 4
• 요 약 문 ... 7
• S U M M A R Y ... 9
• CONTENTS ... 11
• 목 차 ... 13
• 표 목차 ... 15
• 그림 목차 ... 16
• 제 1 장 서 론 ... 21
• 제1절 기술의 중요성 ... 21
• 제2절 소각로 다이옥신의 환경 규제 및 다이옥신 재합성 ... 22
• 제3절 순환유동층 급속냉각 기술 ... 23
• 제 2 장 소각로 배가스 열교환기의 특성 ... 26
• 제1절 최근 소각로의 설계 사양 ... 26
• 제2절 RDF 소각로 열교환기의 파울링 분석 ... 29
• 제3절 파이롯트 열교환기 파울링 실험 ... 33
• 제4절 RDF 소각 열교환기의 파울링실험 결과분석 ... 37
• 제 3 장 석회석 순환유동층 열교환기 성능실험 ... 42
• 제1절 석회석 순환유동층 상온유동실험 ... 42
• 제2절 상온유동 실험장치 및 방법 ... 42
• 제3절 다관형 순환유동층의 상온유동실험 ... 47
• 제4절 고온 유동 및 전열 성능실험 ... 66
• 제5절 고온유동 실험 방법 ... 67
• 제6절 고온성능실험 결과 ... 67
• 제 4 장 순환유동층 열교환기의 유동 및 전열해석 ... 78
• 제1절 수직관에서의 고체입자 유동 특성 ... 78
• 제2절 수직관에서의 고체입자의 속도 ... 79
• 제3절 수직관에서의 고체입자에 의한 압력손실 ... 80
• 제4절 순환유동층에서의 열전달계수 예측모델 ... 82
• 제 5 장 석회석 순환유동층 열교환기 성능실험결과 분석 ... 84
• 제1절 고온 유동성능실험 결과 분석 ... 84
• 제2절 고온 전열성능실험 결과 분석 ... 87
• 제3절 해석모델을 이용한 가스 냉각속도 계산 ... 89
• 제4절 석회석 순환유동층 열교환기 파울링실험 ... 93
• 제 6 장 활성탄 순환유동층 열교환기 성능 실험 ... 97
• 제1절 활성탄 상온 유동실험 ... 97
• 제2절 활성탄 고온유동성능실험 ... 98
• 제3절 활성탄 순환유동층 열교환기의 파울링 성능실험 ... 100
• 제 7 장 혼합입자 순환유동층 열교환기 성능실험 ... 105
• 제1절 고온 혼합입자 순환유동층 열교환기 유동실험 ... 105
• 제2절 혼합입자 순환유동층 열교환기 파울링 실험 ... 107
• 제3절 혼합입자 순환유동층 열교환기의 파울링 및 부식 ... 109
• 제 8 장 순환유동층 열교환기의 소형 소각로 성능실험 ... 114
• 제1절 순환유동층 열교환기의 소형 소각실험장치 ... 114
• 제2절 순환유동층 열교환기의 소형 소각시스템 기초성능실험 ... 117
• 제3절 다이옥신 1차 측정실험 ... 121
• 제4절 다이옥신 2차 측정실험 ... 128
• 제5절 열회수성능 및 다이옥신 측정결과 분석 ... 141
• 제 9 장 결 론 ... 144
• 참 고 문 헌 ... 146
• 부 록 ... 148