[보고서]재생고체연료의 MILD연소기술 개발

보고서 정보

주관연구기관

한국기계연구원
Korea Institute of Machinery and Materials

보고서유형

최종보고서

발행국가

대한민국

언어

한국어

발행년월

2011-11

과제시작연도

2010

주관부처

지식경제부
Ministry of Knowledge Economy

등록번호

TRKO201300024670

과제고유번호

1415113454

사업명

신재생에너지기술개발(에특)

DB 구축일자

2013-09-14

키워드

재생고체연료.건조슬러지.질소산화물.MILD연소.

표 연소모드에 따른 화염 형태 (좌: 가스연료의 확산연소, 중: 가스연료의 MILD연소, 우: 바이오매스연료의 MILD연소)
표 연소모드에 따른 NOx 배출 농도 (① 가스연료의 확산연소, ②가스연료의 MILD연소, ③바이오매스연료의 기존 연소, ④바이오매스연료의 MILD연소)
표 SCR방식 NOx 후처리 기술
표 MILD방식 NOx저감 연소기술
표 공기 예열 및 비예열 시의 화염온도와 NOx생성율 비교
표 배가스 재순환율과 화염안정화 관계
표 고온공기예열식 축열식 연소장치
표 각 연소방식별 NOx발생 비교
표 FLOX에서의 화염온도 및 NOx생성율
표 이상적인 MILD연소로 구조
표 여러 형태의 loop reactor 예
표 다단연소버너(상) 및 MILD연소버너(하)의 유동 비교
표 MILD연소로의 설계를 위한 유동 구조
표 해석 영역 형상
표 연료분출속도 변화에 따른 속도벡터
표 연료분출속도 변화에 따른 유선(path line)
표 연료분출속도 변화에 따른 유동 시뮬레이션
표 연료 노즐 높이에 따른 유동변화
표 Lab. scale MILD연소로 구성도
표 Lab. scale MILD연소로 도면
표 Lab. scale MILD연소로 제작 및 실험사진
표 연소 화염 사진
표 로내 온도분포 비교 (도시가스 + CO2가스)
표 로내 온도분포 (MILD연소상태, 도시가스 + CO2가스)
표 그림 3-20의 운전 결과
표 로내 온도분포 (그림 3-18에서 T/C #1, #2제거)
표 로내 온도분포 비교 (MILD연소상태, 도시가스 + N2가스)
표 그림 3-22의 운전 결과
표 로내 온도분포 비교 (MILD연소상태, 도시가스 + CO2가스 + N2가스)
표 그림 3-23의 운전 결과
표 로내 온도분포 비교 (MILD연소상태, 도시가스 + Air)
표 그림 3-24의 운전 결과
표 연소로 반경방향 중앙부 온도분포 비교(MILD연소상태)
표 운전 조건에 따른 MILD연소상태
표 MILD 연소 전환 시의 NOx 및 CO농도 변화
표 MILD 연소 전환 시의 NOx 및 CO농도 변화
표 MILD 연소 전환 시의 온도 분포의 변화
표 공기 분출 유속 변화 시의 속도벡터 비교 (vf = 110m/s)
표 공기 분출 유속 변화 시의 반응속도 비교 (vf = 110m/s)
표 공기 분출 유속 변화 시의 온도 분포 비교 (vf = 110m/s)
표 공기유속 변화에 따른 NOx생성 농도 변화 (vf=110m/s)
표 연료 및 공기 노즐의 축방향 위치 변화에 따른 온도분포 비교 (vf =110m/s)
표 원추형 연소로 각도 변화에 따른 속도벡터 비교 (vf = 110m/s, va = 16m/s )
표 원추형 연소로 각도 변화에 따른 반응속도 비교 (vf = 110m/s, va = 16m/s )
표 분쇄용 볼밀과 볼밀 내부
표 정량공급기, 이젝터 및 공급배관
표 분쇄 건조슬러지 (배율 100)
표 목재류 톱밥 (배율 100)
표 미분탄 (배율 600)
표 슬러지 분사 장면
표 정량공급기의 공급량 calibration chart
표 건조 슬러지 원소 분석 결과
표 슬러지 분체연료 MILD연소화염(로내 상부)
표 슬러지 분체연료 MILD연소화염(로내 하부)
표 MILD연소 전환 시의 NOx 및 CO 농도 측정결과-1 (건조슬러지, O2 12%에서의 환산 농도)
표 MILD 연소 전환 시의 온도 분포의 변화-1 (건조슬러지)
표 MILD연소 전환 시의 NOx 및 CO 농도 측정결과-2 (건조 슬러지, O2 12%에서의 환산 농도)
표 MILD 연소 전환 시의 온도 분포의 변화-2 (건조 슬러지)
표 MILD 연소 전환 시의 온도 분포의 변화-3 (건조 슬러지)
표 미분탄 연료의 조성분석 결과
표 MILD연소 전환 시의 NOx 및 CO 농도 측정결과 (미분탄)
표 MILD 연소 전환 시의 온도 분포의 변화 (미분탄)
표 톱밥연료의 조성분석 결과
표 MILD연소 전환 시의 NOx 및 CO 농도 측정결과 (톱밥)
표 MILD 연소 전환 시의 온도 분포의 변화-1 (톱밥)
표 MILD 연소 전환 시의 온도 분포의 변화-2 (톱밥)
표 수정 설계한 MILD 연소실험로 (구성도)
표 수정 설계한 MILD 연소실험로 (치수도)
표 수정 설계한 MILD 연소실험로 (바닥부)
표 연료 공급 노즐부 수정 도면
표 연료 공급 노즐부 상세도
표 원추형 MILD연소실험로
표 가스 및 분체 노즐의 연료 공급 시험
표 슬러지 연소 시의 NOx 및 CO측정 결과 (공기 수송)
표 슬러지 연소 시의 NOX 및 O2 측정 결과 (공기 수송)
표 슬러지 연소 시의 NOx 및 CO측정 결과 (그림 3-62의 구간 확대)
표 슬러지 연소 시의 NOx 및 CO측정 결과 (공기 및 질소 수송)
표 슬러지 연소 시의 O2및 CO2측정 결과 (공기 및 질소 수송)
표 슬러지 연소 시의 NOx 및 CO측정 결과 (그림 3-65의 구간 확대)
표 밀폐형 이젝터에 의한 슬러지 분체연료 수송
표 예열 화염 (연소로 상부)
표 슬러지 연소 (연소로 하부)
표 슬러지 연소 (연소로 상부)
표 횡형 사이클론식 MILD연소 실험로 구성도
표 횡형 사이클론식 MILD연소 실험로 치수도
표 횡형 사이클론식 MILD연소 실험로 열전대 배치도
표 횡형 연소실험장치의 연소가스 유인부
표 횡형 연소실험장치의 연소가스 유인부 확대사진
표 횡형 연소실험장치의 연소가스 유인부 측면사진
표 설치 완료된 횡형 MILD 연소실험장치(1)
표 설치 완료된 횡형 MILD 연소실험장치(2)
표 연소가스 비혼합 연소의 NOx 및 CO 측정결과 (미분탄 연료)
표 연소가스 비혼합 연소의 O2 및 CO2 측정결과 (슬러지 연료)
표 고온 FGR적용 연소 시 NOx 및 CO 측정결과 (슬러지 연료)
표 고온 FGR적용 연소 시 O2 및 CO2 측정결과 (슬러지 연료)
표 그림 3-82의 고온 FGR연소 전환 구간
표 고온 FGR적용 연소 시 NOx 및 CO 측정결과 (미분탄 연료)
표 고온 FGR적용 연소 시 O2 및 CO2 측정결과 (미분탄 연료)
표 고온 FGR적용 연소 시 NOx 및 CO 측정결과 (슬러지 연료)
표 고온 FGR적용 연소 시 O2 및 CO2 측정결과 (슬러지 연료)
표 고온 FGR적용 연소 시 연소실 온도 분포 (슬러지 연료)
표 비고온 FGR연소 화염
표 고온 FGR MILD연소 화염
표 고온 FGR 실험장치 구성도
표 고온 FGR 실험장치 사진
표 고온 FGR 실험장치 각부 사진
표 고온 FGR모사실험 조건
표 고온 FGR 실험결과 (배기유량 : 200lpm)
표 고온 FGR 실험결과 (배기유량 : 250lpm)
표 고온 FGR 실험결과 (배기유량 : 300lpm)
표 공기분사 및 유인노즐의 경계조건 설정
표 노즐 공기유속에 대한 배기가스 유인량 계산 (Va = 10 m/s)
표 노즐 공기유속에 대한 배기가스 유인량 계산 (Va = 20 m/s)
표 노즐 공기유속에 대한 배기가스 유인량 계산 (Va = 30 m/s)
표 노즐 공기유속에 대한 배기가스 유인량 계산 (Va = 50 m/s)
표 노즐 공기유속에 대한 배기가스 유인량 계산 (Va = 100 m/s)
표 노즐 공기유속에 대한 배기가스 유인량 계산 (Va = 120 m/s)
표 노즐 공기유속에 대한 배기가스 유인량 계산 (Va = 100 m/s)
표 축소형 노즐 출구의 배기가스 유인량 계산 (Va = 70 m/s)
표 턱 진 노즐 출구의 배기가스 유인량 계산 (Va = 70 m/s)
표 이중 원통형 노즐 출구의 배기가스 유인량 계산 (Va = 70 m/s)
표 슬러지의 연소계산 결과
표 2톤/일급 MILD연소로 시작품의 구성도
표 2톤/일급 MILD연소로 시작품의 제작도면(1)
표 2톤/일급 MILD연소로 시작품의 제작도면(2)
표 MILD연소로 시작품 전경 (1)
표 MILD연소로 시작품 전경 (2)
표 연소용 공기 공급부
표 배기부
표 슬러지 저장 공급부 및 열교환/냉각부
표 슬러지 투입부
표 백필터
표 유인송풍기
표 제어반
표 플랜지형으로 수정한 공기자켓부
표 노즐과 벤튜리부의 고정
표 시작품 운전 시 NOx 및 CO 측정결과 (미분탄 연료)
표 시작품 운전 시 O2 및 CO2 측정결과 (미분탄 연료)
표 시작품 운전 시 NOx 및 CO 측정결과 (미분탄 연료)
표 시작품 운전 시 O2 및 CO2 측정결과 (미분탄 연료)
표 시작품 운전 시 NOx 및 CO 측정결과 (슬러지 연료)
표 시작품 운전 시 O2 및 CO2 측정결과 (슬러지 연료)
표 그림 3-125구간의 온도 측정결과
표 시작품 운전 시 NOx 및 CO 측정결과 (슬러지 연료)
표 시작품 운전 시 O2 및 CO2 측정결과 (슬러지 연료)
표 그림 3-128 구간의 온도 측정결과
표 시작품 운전 시 NOx 및 CO 측정결과 (슬러지 연료)
표 시작품 운전 시 O2 및 CO2 측정결과 (슬러지 연료)
표 그림 3-131 구간의 온도 측정결과
표 기존 노즐의 분사 방향
표 기존 노즐 사진
표 일부 노즐 분사방향 수정 방안
표 일부 노즐 분사방향 수정 후의 사진
표 시작품 운전 시 NOx 및 CO 측정결과 (미분탄 연료)
표 시작품 운전 시 O2 및 CO2 측정결과 (미분탄 연료)
표 시작품 운전 시 NOx 및 CO 측정결과 (슬러지 연료)
표 시작품 운전 시 O2 및 CO2 측정결과 (슬러지 연료)
표 그림 3-140 구간의 온도 측정결과
표 시작품 운전 시 NOx 및 CO 측정결과 (슬러지 연료)
표 시작품 운전 시 O2 및 CO2 측정결과 (슬러지 연료)
표 그림 3-143의 구간 확대
표 그림 3-143 구간의 온도 측정결과
표 시작품 운전 시 O2 및 CO2 측정결과 (슬러지 연료)
표 시작품 운전 시 O2 및 CO2 측정결과 (슬러지 연료)
표 그림 3-149의 구간 확대
표 그림 3-149구간의 온도 측정결과
표 시작품 비FGR 연소화염 (F5.6 1/125“)
표 시작품 고온FGR MILD연소화염 (F5.6, 1/60)
표 비FGR연소 화염의 열화상
표 고온FGR연소 화염의 열화상
표 연소 잔재의 강열감량 분석 결과
표 연소 잔재 및 연돌 배기가스 중의 중금속 분석 결과
표 20톤/일급 MILD연소로 구성도
표 20톤/일급 MILD연소로 외곽치수도
표 20톤/일급 MILD연소로 치수도
표 20톤/일급 MILD연소로 공기공급부 치수도
표 Schematic diagram of MILD combustor system
표 Bottom arrangement of MILD combustor
표 MILD combustion furnace
표 Photograph of gas analyzers(Greenline MK2)
표 Specifications of gas analyzers
표 Photograph of K-type thermocouple
표 Photograph of daq board
표 Composition of LNG
표 Equivalence ratio with of fuel and air flow rate.
표 Experimental conditions
표 Location of temperature sensors
표 Flame photograph at Φ=0.64
표 Flame photograph at Φ=0.72
표 Equivalence ratio variation between the experimental results of the MILD combustion
표 NOx emission in MILD combustion mode at Φ=0.64 ~ 0.69
표 NOx emission in MILD combustion mode at Φ=0.71 ~ 0.74
표 CO emission in MILD combustion mode at Φ=0.71 ~ 0.74
표 NOx and CO emission in MILD combustion mode at Φ=0.64 ~ 0.74
표 Time history of temperatures in the MILD combustion at Φ=0.64
표 Time history of temperatures in the MILD combustion at Φ=0.68
표 Time history of temperatures in the MILD combustion at Φ=0.70
표 Time history of temperatures in the MILD combustion at Φ=0.71
표 Time history of temperatures in the MILD combustion at Φ=0.72
표 Time history of temperatures in the MILD combustion at Φ=0.73
표 Time history of temperatures in the MILD combustion at Φ=0.75
표 Temperatures for equivalence ratio of the location of each thermocouple in the MILD combustion
표 Time history of Temperature distribution in the MILD combustion1.6 노즐 직경 변화에 따른 MILD 연소특성
표 CO emission for each nozzle in MILD combustion mode at Φ=0.71 ~ 0.72
표 Schematic configuration of MILD combustor(left) and computational domain used in the present study.
표 Experimental conditions
표 Experimental conditions
표 Comparison of reaction rate contour
표 Comparison of temperature contour
표 Comparison of velocity vector
표 Comparison of maximum temperature in the furnace and NOx concentration at the exhaust gas exit. vf=110m/s.
표 Comparison of reaction rate contour
표 Comparison of temperature contour
표 Comparison of velocity vector
표 Comparison of reaction rate contour
표 Comaprison of temperature contour
표 Comparison of velocity vector
표 Experimental conditions
표 Comparison of reaction rate contour
표 Comparison of temperature contour
표 Comparison of velocity vector
표 Comparison of reaction rate contour
표 Comparison of temperature contour
표 Comparison of velocity vector
표 Comparison of reaction rate contour
표 Comparison of temperature contour
표 Comparison of velocity vector
표 Comparison of reaction rate contour
표 Comparison of temperature contour
표 Comparison of velocity vector
표 Comparison of reaction rate contour
표 Comparison of temperature contour
표 Comparison of velocity vector
표 Comparison of reaction rate contour
표 Comparison of temperature contour
표 Comparison of velocity vector
표 Schematic configuration of MILD combustors (a) fuel nozzle location : near center and air nozzle location : near outside wall, (b) fuel nozzle location : near outside wall and air nozzle location : near center.
표 Comparison of flow patterns with the change of air velocity for the case with the fuel nozzle location near center and air nozzle location near outside wall. vf=116m/s. (a) va=20m/s, (b) va=23m/s, (c) va=26m/s, (d) va=28m/s, (e)va=30m/s.
표 Comparison of turbulent reaction rate contour with the change of air velocity for the case with the fuel nozzle location near center and air nozzle location near outside wall. vf=116m/s. (a) va=20m/s, (b) va=23m/s, (c) va=26m/s, (d) va=28m/s, (e) va=30m/s.
표 Comparison of flow patterns with the change of air velocity for the case with the fuel nozzle location near outside wall and air nozzle location near center. vf=116m/s. (a) va=20m/s, (b) va=23m/s, (c) va=27m/s, (d) va=28.5m/s, (e) va=30m/s.
표 Comparison of turbulent reaction rates contour with the change of air velocity for the case with the fuel nozzle location near outside wall and air nozzle location near center. vf=116m/s. (a) va=20m/s, (b) va=23m/s, (c) va=27m/s, (d) va=28.5m/s, (e) va=30m/s.
표 Comparison of temperature and NOx concentration contours between the case with the fuel nozzle location near outside wall and air nozzle location near center(a, c) and the case with with the fuel nozzle location near center and air nozzle location near outside wall(b, d). vf=116m/s and va=28m/s. (a), (b) for temperature and (c), (d) for NOx concentration.
표 Schematic diagram of MILD entrainment nozzle
표 Boundary conditions for B.C. 2
표 Velocity vector plots for case 1, 2, 3 and case 4
표 Schematic configuration of 2 D computational domain
표 Velocity vector plots for the cases with the nozzle exit velocity, 30m/s~150m/s.
표 Ratio of entrainment flow rate with the change of nozzle exit velocity.

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