초록
본 연구에서는 실린더형의 가스화기로 주입되는 아역청 미분탄을 가스화시켰을 때 가스화기내의 반응성 유동장을 해석하였다. 입자크기에 대한 영향을 고려하기 위해 미분탄 입자를 40$\mu\textrm{m}$, 60$\mu\textrm{m}$, 80$\mu\textrm{m}$ 및 100$\mu\textrm{m}$의 크기로 각각 나눈 경우와 이들 4종류의 입자를 균일하게 혼합한 경우에 대하여 전산모사하였다. 모사결과, 석탄 입자크기가 커질수록 재순환 영역이 커짐을 알 수 있었으며, 4종류의 입자가 균일하게 혼합된 석탄입자를 가스화시킨 경우 한 종류의 크기를 각각 사용했을 때와는 다른 형태의 재순환영역이 주입벽과 측면벽에 각각 양분되어 형성됨을 알 수 있었다. 입자 수밀도가 높은 자은 석탄입자가 가스화될 경우 다량의 산소와 산화반응이 일어나기 때문에 수밀도가 작은 커다란 석탄입자가 가스화될 경우보다 주입구 부분에서 더 높은 온도분포를 보였지만 가스화기의 하단부에서는 복사에 의한 열손실과 더불어 산소가 고갈되어 산소의 농도가 급격히 낮아짐으로 인해 석탄입자들과의 반응이 미비하게 일어나 상대적으로 큰 입자가 가스화된 경우보다 가스온도가 더 낮았다. 출구에서의 온도분포는 석탄입자의 크기가 40$\mu\textrm{m}$일 때 1,400-1,58$0^{\circ}C$, 60$\mu\textrm{m}$일 때 1.450-1,$700^{\circ}C$, 80$\mu\textrm{m}$일 때 1,000-1,74$0^{\circ}C$, 100$\mu\textrm{m}$일 때 1,630-1,79$0^{\circ}C$ 그리고 4종류가 균일하게 섞였을 때 1,500-1,68$0^{\circ}C$로 각각 예측되었다.
In this study numerical computations were performed to predict reacting flow fields of gasification processes of pulverized subbituminous coal in a cylindrical coal gasifier. To check the size effects of particles on flow fields in the gasifier, simulations were performed for five cases with four sizes of particles such as 40 $\mu\textrm{m}$, 60 $\mu\textrm{m}$, 80 $\mu\textrm{m}$ and 100 $\mu\textrm{m}$. Each case has a unique size of particles with one more case that has evenly mixed four sizes of particles. Predictions showed that the gasification which uses coals of the mixed sizes reveals more preferable gas velocity and temperature distributions than that uses coals of a unique size. Predicted gas temperature at the exit of the gasifier ranged 1,400 to 1580$^{\circ}C$, 1,480 to 1,700$^{\circ}C$, 1,600 to 1740$^{\circ}C$, 1630 to 1790$^{\circ}C$ and 1500 to 1680$^{\circ}C$ for particle sizes of 40 $\mu\textrm{m}$, 60 $\mu\textrm{m}$, 80 $\mu\textrm{m}$, 100 $\mu\textrm{m}$ and the evenly mixed four sizes, respectively.