본 논문에서는 CFDRC 사의 상용 CFD 소프트웨어인 CFD-ACE+로 전산유체역학 기법을 적용하여 수치 해석을 수행하여 배연탈황 설비에서 Induced Draft Fan(I.D.Fan) 출구부터 Booster Up Fan(B.U.Fan) 입구까지 난류 유동장과 연소 유동 문제를 모사하여 배기가스 계통 설비의 유동 특성을 해석하였다. 배기가스가 I.D.Fan 출구 ~ B.U.Fan 입구 구간을 적정속도로 균일하게 유동하여 B.U.Fan로 균일하게 유입되도록 하며 압력손실이 적게 발생하도록 설계기준 보일러 부하와 최대연속 정격유량의 보일러 부하에서 이 구간의 안내깃을 검토하였다. 검토한 결과에 대해 CFD 해석을 수행하여 I.D.Fan 출구에서 안내깃을 제거하고 B.U.Fan 입구 전에 안내깃을 보강할 수 있도록 설계를 변경하였다. 배기가스 계통에 변경된 설계를 적용하여 수치모사한 결과에서 배연탈황 설비 내부의 배기가스 압력손실이 줄어들고 유속과 유선이 균일하게 유동할 수 있어 배연탈황 시스템의 효율이 향상한 것을 확인하였다.
배연탈황기술은 화력발전소에 발생하는 $SO_2$ 가스를 제거하기 위한 효과적인 방법이며, 흡수제로 석회석을 사용하고 있다. 본 연구에서는 천연자원인 석회석의 사용량을 저감하고 산업 폐기물의 재활용을 위해, 제철소에서 발생하는 석회석 슬러지를 흡수제로 사용하고자 하였다. 흡수제 원료의 물리 화학적 특성분석을 실시하였으며, 전처리 설비를 구축하여 석회석 슬러지를 사용한 흡수제를 제조한 후 배연탈황 공정에 적용하였다. 제조 흡수제 적용 결과, $SO_2$ 농도 변화상에서의 경향성은 나타나지 않았으며, 흡수탑에서의 운전 제어를 통해 석회석 슬러지를 흡수제로 사용 가능할 것으로 사료되었다.
본 연구에서는 Rhodococcus sp. strain IGTS8을 이용한 미생물 탈황공정에 있어서 비이온 계면활성제인 SPAN의 영향을 조사하였다. 탈황 효율 연구에 있어서 모델 오일로는 DBT가 함유된 hexadecane, 수상으로는 배지 용액을 이용하였다. 연구에 있어서 실험 변수로는 오일/물 혼합물에 있어서 오일의 부피 %, SPAN 20의 농도, 용액의 pH로 하였으며 일반적으로 오일의 부피 비율, 계면활성제의 농도가 증가할 수록 탈황 효율이 감소되었다. 이러한 결과는 오일의 부피비가 증가할수록 계면활성제의 농도가 증가할수록 오일상의 OBT와 균주의 효율적인 접촉이 저해되기 때문으로 고려된다.
This study carried out numerical analysis of flow field of combustion gas and sorbent to test sorbent efficiency of DSI process. To provide rapid mixing for increase utilization rate of sorbent, streamwise vorticity can be introduced into the flowing streams by other means; for example, by installing vortex generators immediately downstream of the wavy trailing edge. Computing results show that the degree of sorbent dispersion depends strongly on duct structure. Highest dispersion efficiency received when vortex generator was installed inside of duct. The results presented in this study a optimum condition for the development of practical DSI process.
Experiments have been made to test the practical feasibility of using calcined manganese ore to desulfurize hot reducing gas. In this study, the effects of particle size of sorbents, temperature of sulfidation, flow rate and sorbent characteristics on the $H_2S$ removal efficiency of calcined manganese ore were investigated. Experimental results showed that the removal efficiency of $H_2S$ was optimum when the temperature was about 800$\circ$C and that the smaller particle size the higher the $H_2S$ removal efficiency. When the temperature was above 800$\circ$C, the reactivity of sorbent has lowered because agglomeration of sorbent increased intraparticle transport resistance, and this phenomenon was confirmed by SEM photographs. As the temperature increases, capacity for the $H_2S$ removal was increased but the equilibrium concentration of $H_2S$ was not affective.
본 연구에서는 펄스 코로나 방전 공정에 의해 $SO_2$와 $SO_2/NO$의 제거효율을 분석하였으며, 여러 공정변수가 제거효율에 끼치는 영향을 체계적으로 조사하였다. 공정변수로서 인가전압, 펄스 주파수, 체류시간, 반응물의 초기 농도(NO, $SO_2$, $NH_3$, $H_2O$, and $O_2$)의 영향을 분석하였다. 인가되는 전압, 펄스 주파수 또는 체류시간이 증가함에 따라 또는 $O_2$와 $H_2O$가 첨가됨에 따라 $SO_2$의 제거효율과 $SO_2/NO$의 동시 제거효율은 증가하였다. 또한, $NH_3$의 초기 농도가 증가할수록 $SO_2/NO$의 제거효율은 증가하였다. 이 실험적인 결과들은 $NO_x$와 $SO_x$를 제거하기 위한 펄스 코로나 방전 공정 장치 설계의 기초 자료로 사용될 수 있다.
Current desulfurization and denitrification technologies have reached a considerable level in terms of reduction efficiency. However, when compared with the simultaneous reduction technology, the individual reduction technologies have issues such as economic disadvantages due to the difficulty to scale-up apparatus, secondary pollution from wastewater/waste during the treatment process, requirement of large facilities for post-treatment, and increased installation costs. Therefore, it is necessary to enable practical application of simultaneous SOx and NOx treatment technologies to remove two or more contaminants in one process. The present study analyzes a technology capable of maintaining simultaneous treatment of SOx and NOx even at low temperatures due to the electrochemically generated strong oxidation of the wet-pulse complex system. This system also reduces unreacted residual gas and secondary products through the wet scrubbing process. It addresses common problems of the existing fuel gas treatment methods such as SDR, SCR, and activated carbon adsorption (i.e., low treatment efficiency, expensive maintenance cost, large installation area, and energy loss). Experiments were performed with varying variables such as pulse voltage, reaction temperature, chemicals and additives ratios, liquid/gas ratio, structure of the aeration cleaning nozzle, and gas inlet concentration. The performance of individual and complex processes using the wet-pulse discharge reaction were analyzed and compared.
연료가스로부터 황화수소를 제거하기 위해 망간계 탈황제를 개발하여, 대기압하 고정층반응기에서 황화/재생 반복실험을 통하여 탈황제의 효용성, breakthrough times, 그리고 평형농도를 구하였다. 황화수소 제거능에 영향을 미치는 입자크기, 황화반응 온도, 재생온도 그리고 재생 특성에 관해 살펴보았다. 황화수소 제거를 위한 적정 조업온도는 $800^{\circ}C$였으며 입자크기가 감소할수록 탈황능은 증가하였으나 입경 0.214~0.631mm에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 실험으로부터 구한 황화수소 평형관계식은 log(K)=3.396/T-1.1105이고 탈황제 이용효율은 $800^{\circ}C$에서 92%를 나타냈다. 공기를 사용해서 재생할 때 $SO_2$ 배출농도는 $800^{\circ}C$에서 8.5% 이상, $850^{\circ}C$에서 8.4% 이상, 그리고 $900^{\circ}C$에서 8.8% 이상을 보여 황산제조에 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
탈질과 탈황을 동시에 수행하는 과산화수소($H_2O_2$) 수용액 세정탑의 반응효율을 증가시키기 위해 예혼합이 이루어지는 혼합 냉각기(mixing quencher) 영역 내부의 유체유동에 대한 수치해석이 수행되었다. 산업공정에서 상용화되고 있는 세정탑 전단부의 혼합냉각기에서 과산화수소 수용액이 주입되는 노즐의 분사방식은 배기가스와 과산화수소 수용액의 혼합에 중요한 역할을 하며, 혼합냉각기에서의 혼합도는 세정탑 의 효율을 결정하는 중요 요소가 된다. 본 연구에서는 혼합냉각기 내부유체의 농도분포 개선을 목적으로 하여 혼합냉각기 내의 노즐 관의 배열을 조절하거나 노즐 팁 각도를 변경하며 유체혼합을 최적화하였다. 전산해석은 이 냉각기영역의 내부유동 및 각 유체 농도에 대한 RMS (root mean square) 값을 계산하여 내부유체의 혼합도의 개선을 확인하였다. 세부적으로는 노즐 관의 위치를 조절할 때 변경되는 냉각기 영역 후단의 농도 RMS 값을 확인하여 난류형성위치에 따른 최적화된 혼합도를 확인하였으며 기본형상 대비 난류형성방향을 조절하는 목적의 노즐 팁 각도를 증감하여 농도분포의 균질화를 비교하였다. 노즐 관의 배열에 따라 난류형성위치와 그에 따른 유체혼합이 해석되었다. 또한 노즐 팁 각도를 조절하는 경우에는 유동방향과의 각도에 따라, 흐름이 병류와 향류에 따라 혼합도의 최적화를 확인할 수 있었다. 노즐 관의 위치는 0.3 m, 노즐 팁은 병류의 $15^{\circ}$일 때 최적의 조건을 가지며 가장 낮은 RMS 값인 12.4%를 가졌다.
The main purpose of this study was to investigate sulfur dioxide removal performance of flue gas desulfurization system utilizing a Spray Absorption/Drying Reactor. In this system, the size of droplets was considered the most significant factor and tested using a PDA system. Lime slurry flow rate, operating temperature, calcium/sulfur (Ca/S) ratio and applied air pressure were selected as major operation variables and tested/analyzed in terms of system performance. The results are as follows. 1. The $SO_2$ removal efficiencies were 49%, 74%, 85% for Ca$(OH)_2$ slurry flow rate of 10, 20, 30 ml/min, which implies that the increase of slurry flow rate improves removal efficiency. The optimum slurry flow rate in this study was, however, considered 20 ml/min because of constraints of system troubles and absorbent utilization. 2. As Ca/S ratio increased, $SO_2$ removal efficiency was observed to increase. 3. As air pressure, at the atomizing nozzole, increased from 3 to 5 $kg/cm^2, SO_2$ removal efficiency increased from 74% to 80%, because of droplet size reduction due to pressure increase during atomizing process and the increase of surface area, helping mass transfer between gas and liquid phase.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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