• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.6
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• pp.696-701
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• 2018

The nitrogen oxides generated during combustion reactions have a great influence on the generation of acid rain and fine dust. As an NOx reduction method, exhaust gas recirculation combustion using Coanda nozzles capable of recirculating a large amount of exhaust gas with a small amount of air has recently been utilized. In this study, for the burner outlet with dual end opening, the use of a recirculation burner was investigated for the distribution of the pressure, streamline, temperature, combustion reaction rate and nitrogen oxides using computational fluid analysis. The gas mixed with the combustion air and the recirculated exhaust gas flow in the tangential direction of the circular cylinder burner, so that there is a region with low pressure in the vicinity of the fuel nozzle exit. As a result, a reverse flow is formed in the central portion of the burner near the center of the circular cylinder burner and the exhaust gas is discharged to the outside region of the circular cylinder burner. The combustion reaction occurs on the right side of the burner and the temperature and NOx distribution are relatively higher than those on the left side of the burner. It was found that the average NOx production decreased from an air flow ratio of 1.0 to 1.5. When the air flow ratio is 1.8, the NOx production increases abruptly. It is considered that the NOx production reaction increases exponentially with temperature when the air ratio is more than 1.5 and the NOx production reaction rate increases rapidly on the right-hand side of the burner.

• Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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• v.26 no.2
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• pp.192-203
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• 1990

여러 가지 다른 형태의 노즐을 공기 선회식 버너와 공기의 선회가 없는 버너(CB-125 Burner)에 장치하여 공기 분사식으로 오일을 분사하여 연소로에서 연소시켰다. 연소로는 길이 3m에 약 1m 상(3) 의 연소공간을 가졌으며 상부에는 열전대를 장치하고 하부에는 물이 흐르는 관을 설치하여 열효율을 계산할 수 있게 설계하였다. 연소로 연돌부에는 CO 하(2), CO, O 하(2) 가스 분석기를 사용하여 과잉공기량과 고온계로 배기가스 온도를 측정하도록 하였다. 모든 측정치는 연소곡선과 효율곡선에 의하여 얻어진 상수를 이용하여 계산한 연소로 성능방정식에 의하여 평가하였다. 실험치에 의해 계산한 벽면 열손실량과 열전달 공식에 의해 산출한 열손실량을 비교 분석하여 측정치의 정확도를 추정하고 과잉공기의 효과도 검토하였다. 그 결과 본 연구에서 사용된 두 종류의 버너와 여러 형태의 노즐이 오일 연소시 열효율 면에서 큰 차이를 보이지 않고 있음을 알았다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.7 no.4 s.21
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• pp.7-13
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• 2003

This study was carried out to optimize premixed burner and heat exchanger of the condensing gas boiler which can save energy by utilizing latent heat of combustion gas and reduce pollutant in exhaust gas. The heat exchanger of the gas boiler was composed of three parts, which were an upper, lower, and coil heat exchanger. The upper heat exchanger was placed outside of the premixed burner and a lower heat exchanger was located under the upper heat exchanger. And, coil heat exchanger rounded the outer surface of an upper and lower heat exchanger. The boiler designed by this research reaches turn-down ratio 4:1 in the domain of equivalence ratio 0.75${\~}$0.8 and thermal efficiency of $97\%$. Emission of NOx and CO concentration was under 20ppm and 140ppm at equivalence ratio 0.8. When diameter of the burner is replaced from 60mm to 50mm, emission of CO was reduced about 50ppm remarkably.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.20-23
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• 2007

가정용 연료전지 수소 공급용 연료변환 장치는 LNG, LPG를 이용하여 수소를 제조하는 수증기 개질과 제조된 합성가스의 정제공정으로 저온/고온 전이 반응 및 선택적 산화 반응을 포함하게 된다. 이중 전체 연료변환 장치 효율은 공정중의 유일한 흡열 반응인 수증기 개질 반응기 구조와 반응열 공급용 버너에 의해 결정된다. 반응열 공급용 버너의 형식, 구조 등의 변수를 통해 본 연구진에 의해 개발된 반응구조의 최적 열원 공급 방식을 산출하고자 하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 원통형 개질 반응기에 적용 가능한 버너의 구조, 토출 각도, 토출구의 수 등의 버너 설계 변수가 버너의 성능의 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 연구에 사용된 버너는 적용 연료의 혼합 특성을 증가시키기 위해 혼합공간을 충분히 유지 하였으며, 버너의 구조와 연소용 기체의 토출각 및 토출구의 위치 변화를 통한 불꽃의 형태를 변화 시켜 반응기 내의 온도 분포 특성을 비교 분석하였으며, 분석 결과에 의해 원통형 개질 반응기에서 최대 효율을 가지는 버너의 구조로부터 수증기 개질 반응을 평가하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.131.2-131.2
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• 2010

서부 발전 태안화력발전소에 건설 예정인 IGCC Demo plant의 설계 자료를 근거로 석탄 가스화기의 정상 상태 전산모사를 PRO/II를 사용하여 수행하였다. 석탄을 PRO/II가 받아들일 수 있는 성분으로 바꾼 후 가스화기를 버너와 가스화기 본체의 두 부분으로 나누어 모델링하였다. 버너는 단열조건의 Gibbs Reactor로 모델링하였다. 모사 결과 산소가 완전 소진될 때까지 반응이 진행되는 것을 확인하였다. 가스화기는 char gasification 반응은 kinetic reaction equation으로, gas phase reaction은 equilibrium reactor로 모사하는 알고리듬을 개발 하였으나 PRO/II의 기능에 한계가 있어 간단한 Gibbs Reactor로 모사하였다. 가스화기는 membrane wall에 의하여 냉각되는 것을 고려하여 $1550^{\circ}C$의 균일한 온도에서 반응이 일어나는 것으로 고려하였다. 전산 모사 결과 주요 성분의 조성이 실제 syngas의 조성과 5% 정도 오차가 있는 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.74.2-74.2
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• 2011

석탄가스화 기술은 고온, 고압 조건에서 석탄과 산소의 불완전연소 및 가스화 반응을 통해 일산화탄소(CO)와 수소($H_2$)가 주성분인 합성가스를 제조하여 이용하는 현실적인 에너지원의 확보를 위한 방법인 동시에 이산화탄소를 저감할 수 있는 기술이다. 석탄가스화기 공급되는 석탄은 산소와의 부분 산화, 수증기 및 $CO_2$와의 반응에 의하여 합성가스로 전환되는데, 일반적으로 슬래깅 방식 석탄가스화기의 정상운전 중에 가스화기 내부 온도는 $1,400{\sim}1,600^{\circ}C$ 정도의 고온이며, 운전압력은 20~60 기압으로 매우 고압 상태에서 운전이 이루어지는데, 공급되는 석탄 시료의 성분들 중 가연성 물질의 99% 이상이 합성가스로 전환되는 반면, 회분에 해당되는 무기물의 대부분은 용융 슬랙 형태로 가스화기의 벽을 타고 흘러내리다가 슬랙탭을 통해 하부의 냉각조로 떨어지면서 급냉이 이루어지게 된다. 그러므로, 석탄가스화기 정상운전중 슬랙탭 주변의 온도를 고온으로 유지함으로써 용융슬랙의 고형화를 방지하는 것은 석탄가스화기의 안정적인 연속운전을 위하여 중요한 기술 중의 하나라고 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 저급탄 가스화를 위한 1 톤/일급 고온, 고압 습식 석탄가스화기의 정상운전중 슬랙탭 부근에서 용융슬랙의 고형화를 방지하기 위한 슬랙탭 버너시스템의 설계를 진행하였으며, 안정적인 운전조건 도출을 위하여 보조연료(CNG)와 산소의 공급비율에 따른 화염특성 시험을 진행하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.9
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• pp.126-132
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• 2016

This study numerically investigates the characteristics of chemical reactions and thermal deformation in a steam reformer. These phenomena are significantly affected by the high-temperature burner gas and the process gas conditions. Because the high temperature of the burner gas ranges from 800 to 1000 K, the reformer tubes undergo substantial thermal deformation, eventually resulting in structural failure. Thus, it is necessary to understand the characteristics of the reaction and thermal deformation under the operating conditions to evaluate the reformer tubes for sustainable, stable operation. Extensive numerical simulations were carried out using commercial CFD code (ANSYS FLUENT/MECHANICA Ver. 13.0) while considering three-dimensional turbulent flows and combined heat transfer including conduction, convection, and radiation. Structural analysis considering conjugated heat transfer between solid tubes and fluid flows was conducted using the Fluid-Solid Interaction (FSI) method. The results show that when the injection temperature of the process gas and burner gas decreased, the hydrogen production rate decreased significantly, and thermal deformation decreased by at least 15 to 20%.

• Clean Technology
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• v.28 no.2
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• pp.117-122
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• 2022

This study developed and tested an ultra-low NO_x burner in an 80 kW combustion furnace. The experiment was conducted in an 80 kW single burner combustion furnace with changing the swirl numbers, total equivalence ratios, and primary/secondary oxidizer ratios. In this study, liquefied natural gas (LNG) was used as an auxiliary fuel to significantly reduce NO_x production. In a thermal power plant, the amount of NO_x generated during coal combustion is about 300 ppm. However, using the burner tested in this study, it was possible to reduce the amount of NO_x generated via LNG co-firing to 40 ppm. If the input amount of the primary oxidizer is enough for the gas to be completely combusted and the gas and coal are added simultaneously, the combusted gas forms a high-temperature region at the burner outlet and volatilizes the coal. As a result, the N contained in the devolatilized coal is discharged. Therefore, when the coal is subsequently burned, the amount of NO_x produced decreases because there is almost no N remaining in the coal. If a thermal power plant burner is developed based on the results of this study, it is expected that the NO_x generation will be significantly lower in the early stage of combustion.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2002.02a
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• pp.133-138
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• 2002

온풍난방기 20대를 대상으로 온풍난방기의 베기가스중 탄산가스농도, 온풍온도차, 배기가스온도 및 열효율을 조사하여 사용연수별로 분석하였으며 주요 결과는 다음과 같다. 가. 사용연수별 온풍난방기 배기가스중 탄산가스농도와 온풍온도차는 사용연수에 따른 조사표본의 부족으로 큰 차이가 있었다고 하기는 어렵고 정확한 조사를 위해서는 보다 많은 대수가 필요할 것으로 판단된다. 나. 사용연수별 배기가스온도는 사용연한이 오래될수록 높아졌다고 판단된다. 이는 열교환기에서 흡입공기와 연소열이 열교환이 충분히 이루어지지 않았거나, 버너노즐의 노후화, 버너송풍기, 온풍난방기 송풍기의 노후화에 따른 결과라 여겨진다. 사용연수에 따른 배기가스온도는 회귀방정식 Y= 79.032Ln(X) + 116.66 ($R^2$= 0.6784)로 나타낼 수 있었다. 다. 사용연수별 온풍난방기의 열효율은 사용연한이 오래될수록 감소하는 경향을 보였으며 회귀방정식 Y = 95.167 X $^{-0.054}$ ($R^2$= 0.5696)로 나타낼 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.18 no.4
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• pp.84-93
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• 1994

The purpose of this study is to modify the kerosene furnace, which is forced flue type with 15000kcal capacity, to gas furnace satisfying for CITY gas, LNG gas and LPG gas. The gas furnace, a kind of gas appliance, is mainly used for heating houses by combusion of gas. This paper describes briefly the design technology for gas burner which is most important in replacing kerosene fuel with gas fuel. Especially, the design for gas nozzle is constructed by theoretical and experimental method. It is found that the experimental results of the modified gas burner are good agreement with the theoretical results for calorific value and combustion efficiency. The result of this study will contribute in the design skill and of gas burner and similar gas appliance, and the pursuit for reduction of fuel cost as well as atmospheric pollution.