Abstract
Selective catalytic reduction(SCR) method is widely used among various methods for reducing nitrogen oxides in combustion devices of coal power plant. In the present study, the computational fluid dynamic analysis was accomplished to derive the optimal shape of ammonia-dilution air mixing device in a ammonia injection grid. The distribution characteristics of flow and $NH_3$ concentration had been elucidated for the reference shape of ammonia mixing device(Case 1). In the mixing device of Case 1, it could be seen that $NH_3$ distribution was shifted to the wall opposite to the inlet of the ammonia injection pipe. For the improvement of $NH_3$ distribution, the case(Case 2) with closing one upper injection hole and 4 side injection holes, the case(Case 3) with installing horizontal plate at the upper of ammonia injection pipe, the case(Case 4) with installing horizontal plate and horizontal arc plate at he upper of ammonia injection pipe were investigated by analyzing flow and $NH_3$ concentration distributions. From the present study, it was found that the % RMS of $NH_3$ for Case 4 was 4.92%, which was the smallest value among four cases, and the range of $R_{NH3}$ also has the optimally uniform distribution, -10.82~8.34%.
석탄 화력발전소 등의 대형 연소기기에서 질소산화물을 저감하기 위해 선택적 촉매환원 방법(SCR)의 탈질설비가 널리 쓰이고 있다. 본 연구에서는 SCR 탈질설비에서 암모니아를 공급하는 암모니아 분사 그리드(AIG)에 있는 암모니아와 희석 공기 혼합기에서 암모니아와 희석 공기의 균일한 혼합에 적합한 최적의 혼합기 형상을 도출하는 것을 목적으로 전산유체해석을 통해 수행하였다. 이를 위해 기본 형상의 혼합기(Case 1)에서 유동 특성과 $NH_3$ 농도 분포 특성을 살펴보았다. 기본 형상의 혼합기에서는 희석 공기 주 배관에서 암모니아 주입 배관 입구 반대쪽의 벽면으로 $NH_3$ 분포가 치우치는 것을 확인하였다. 이를 개선하기 위해 암모니아 주입 배관의 상단 구멍 1 개와 측면 구멍 4개를 막은 경우(Case 2)와 암모니아 주입 배관의 상단에 수평 평판을 설치한 경우(Case 3), 수평 평판과 함께 원호 평판을 설치 한 경우(Case 4)의 혼합기 형상에 대하여 유동과 $NH_3$ 농도 분포 특성을 분석하였다. 암모니아 주입 배관 상단에 수평 평판과 원호 평판을 설치한 경우(Case 4)에 혼합기 출구에서 $NH_3$ 분포의 % RMS 값이 가장 작은 값인 4.92%이고 농도 비율($R_{NH3}$) 범위가 -10.82~8.34%로 가장 최적의 $NH_3$ 균일 분포임을 알 수 있었다.
