• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권12호
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• pp.2303-2309
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• 2004

Flue gas recirculation (FGR) is a method widely adopted to control NOx in combustion system. The recirculated flue gas decreases flame temperature and reaction rate, resulting in the decrease in thermal NO production. Recently, it has been demonstrated that the recirculated flue gas in fuel stream, that is, the fuel induced recirculation (FIR), could enhance a much improved reduction in NOx per unit mass of recirculated gas, as compared to the conventional FGR in air. In the present study, the effect of FGR/FIR methods on NOx reduction in turbulent swirl flames by using N$_2$ and CO$_2$ as diluent gases to simulate flue gases. Results show that CO$_2$ dilution is more effective in NO reduction because of large temperature drop due to the larger specific heat of CO$_2$ compared to N$_2$ and FIR is more effective to reduce NO emission than FGR when the same recirculation ratio of dilution gas is used.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권6호
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• pp.1358-1365
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• 2005

Flue gas recirculation (FGR) is widely adopted to control NO emission in combustion systems. Recirculated flue gas decreases flame temperature and reaction rate, resulting in the decrease in thermal NO production. Recently, it has been demonstrated that the recirculated flue gas in fuel stream, that is, the fuel induced recirculation (FIR), could enhance much improved reduction in NO per unit mass of recirculated gas, as compared to conventional FGR in air. In the present study, the effect of dilution methods in air and fuel sides on NO reduction has been investigated numerically by using $N_2$ and $CO_2$ as diluent gases to simulate flue gases. Counterflow diffusion flames were studied in conjunction with the laminar flamelet model of turbulent flames. Results showed that $CO_2$ dilution was more effective in NO reduction because of large temperature drop due to the larger specific heat of $CO_2$ compared to $N_2$. Fuel dilution was more effective in reducing NO emission than air dilution when the same recirculation ratio of dilution gas was used by the increase in the nozzle exit velocity, thereby the stretch rate, with dilution gas added to fuel side.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.1499-1504
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• 2004

Flue gas recirculation (FGR) is a method used to control oxides of nitrogen ($NO_x$) in combustion system. The recirculated flue gases resulted in slow reaction and low flame temperatures, which in turn resulted in decreased thermal NO production. Recently, it has been demonstrated that introducing the recirculated flue gas in the fuel stream, that is, the fuel induced recirculation (FIR), resulted in a much greater reduction in $NO_x$ per unit mass of recirculated gas, as compared to introducing the flue gases in air. In the present study, the effect on $NO_x$ reduction in turbulent swirl flame in laboratory scale using FGR/FIR methods through the dilution using $N_2$ and $CO_2$. Results. show the $CO_2$ dilution is more effective $NO_x$ reduction methods because of large temperature drop due to the larger specific heat $CO_2$ compared to $N_2$. FIR is more effective to reduce $NO_x$ emission than FGR when the same recirculation ratio of dilution gas.

• 한국가스학회지
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• 제23권1호
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• pp.12-18
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• 2019

자동차 엔진이나 소각로 등의 연소기기에서 질소산화물을 저감하기 위한 여러 가지 방법 중에 배기가스 재순환 방법이 널리 쓰이고 있다. 본 연구에서는 고온의 배기가스를 재순환 유입하기 위해 벤튜리 튜브를 사용할 경우에 상온의 공기 노즐 출구 위치를 변화하여 고온의 배기가스를 재순환 유입하는 최적 위치를 도출하기 위해 전산 열유체해석을 통해 살펴보았다. 또한 상온의 공기 노즐 출구에 원뿔을 설치한 경우에 대한 배기가스 재순환 유입량 특성을 고찰하였다. 공기 노즐 출구 위치를 배기가스 재순환 유입 출구의 시작위치(z=0)에서 끝 위치(z=0.6m)로 변화하였을 때 유선과 온도 분포 변화를 관찰하였으며 배기가스 재순환 유입량비와 혼합가스 출구의 평균온도로 정량적으로 비교하였다. 본 연구를 통하여 상온의 공기 노즐 출구 위치는 z=0.15m(1/4L)에서 재순환 유입량과 출구에서의 평균온도가 가장 최대가 되는 것을 알 수 있었다. 또한 공기 노즐 출구에 원뿔을 설치하면 공기 노즐 출구의 속도가 증가하여 배기가스 재순환 유입량이 약 2배 증가하고 혼합가스 출구 온도도 $116^{\circ}C$ 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.152-158
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• 2016

연소기기에서 연소반응과정이 일어날 때 연소로 내 고온의 온도 분위기에서 공기 중의 산소와 질소가 반응하여 질소산화물이 발생하게 된다. 발생한 질소산화물을 저감하기 위하여 화력발전소나 폐기물 소각로는 촉매를 이용한 탈질설비를 설치하고 있는데 이에 따른 설치와 유지비용이 많이 소요된다. 연소기기에서 질소산화물을 저감하기 위한 여러 가지 방법 중에 배기가스 재순환 방법이 널리 쓰이고 있다. 본 연구에서는 배기가스 재순환 배관에 코안다 노즐을 사용하여 배기가스를 재순환하는 재순환 버너에 대하여 전산유체해석을 통해 연구를 수행하였으며 냉간 유동에서 배기가스 재순환 유동 특성을 살펴보았고 코안다 노즐의 공기 측 간격 변화와 공기 유량 변화에 따른 배기가스 재순환 유량 특성을 살펴보았다. 본 연구의 버너 형상은 배기가스 재순환 흡입구와 출구는 원통 버너의 중심을 향하지 않고 접선 방향으로 설치되어 있어서 버너 내부에서 선회 유동이 형성 되었으며 이에 따라 원통 내부의 중심부분에 역류가 일어나는 특성을 관찰하였다. 또한, 코안다 노즐의 공기 측 간격은 0.5mm일 때는 배기가스 재순환 유량이 공기량 보다 약 2.5배 이었고 1.0mm일 때는 약 1.5배로 나타났으며 같은 공기 측 간격에서 공기량을 증가하면 배기가스 재순환 유량은 약간 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2001년도 제23회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.17-26
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• 2001

Self flue gas recirculation flow is an effective method for low NOx emission in the regenerative low NOx burner. The object of this study is to analyze the self flue gas recirculating flow by varying jet velocity of the combustion air. Fuel and air flow rates are fixed and combustion air jet nozzle diameters are 13, 6.5 and 5mm. The stoichiometric line is obtained from the concentration of the fuel using an acetone PLIF technique. It is found that the self flue gas recirculating flow is entrained into that line using a two color PIV technique. As the jet velocity of combustion air is increased, the flue gas entrainment rate into the stoichiometric line is increased. This result suggests that NOx emission can be reduced due to the effects of flue gas which is lowering the flame temperatures.

• 한국연소학회지
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• 제6권1호
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• pp.20-28
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• 2001

Self flue gas recirculation flow is an effective method for low NOx emission in a regenerative low NOx burner. The object of this study is to analyze self flue gas recirculating flow by varying the jet velocity of the combustion air. Fuel and air flow rates are fixed and combustion air jet nozzle diameters are 13, 6.5 and 5mm. The stoichiometric line is obtained from the concentration of fuel using the acetone PLIF technique. It is found that self flue gas recirculating flow is entrained into that line using the two color PIV technique. As the jet velocity of combustion air is increased, the flue gas entrainment rate into the stoichiometric line is increased. This result suggests that NOx emission can be reduced due to the effects of flue gas lowering the flame temperature.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권12호
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• pp.1625-1631
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• 2004

Investigation on Flue Gas Recirculation(FGR) flame and Fuel Injection Recirculation(FIR) flame was performed with numerical method. Quantitative Reaction Path Diagram(QRPD) is utilized to compare the different chemistry effects between FGR flame and FIR flame. In order to compare flamelets in various oxygen-enrichment conditions reasonably, the adiabatic flame temperature and Damkohler number were held fixed by modulating the amount of diluents to fuel and oxidizer stream and by varying global strain rate of flame respectively. Basic flame structures were compared and characteristics of CH$_4$ decomposition and NO formation were analyzed based on QRPD analysis between FGR flame and FIR flame.

• 한국가스학회지
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• 제24권4호
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• pp.39-47
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• 2020

배기가스 재순환(flue gas recirculation, 이하 FGR)은 질소산화물 저감에 효과적인 연소 기법으로 저공해 연소 분야에 다양하게 응용되고 있다. 이전 연구에 이어서 메탄/공기 대향류 예혼합화염에 FGR 기법 적용 시 나타나는 화염의 특성 변화 및 NOx 생성기구를 파악하기 위한 수치해석이 진행되었다. 배출되는 질소산화물(NOx)은 4가지 주요 반응경로(열적 NO, prompt NO, N₂H 및 N₂O)로 구분하여 배기가스 재순환율에 따른 각 NO 생성률을 상대적으로 나타내었다. 그 결과 열적 NO가 전체 NO 형성에 가장 크게 차지한 반면 N₂H의 영향은 미미하였다. 또한, 열적 NO의 기여를 검토하기 위하여 본 연구에 사용된 반응기구(UC San Diego mechanism)를 수정하여 재순환율 증가에 따른 NO 배출지수(EINO)를 비교하였다.

• 한국가스학회지
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• 제23권6호
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• pp.8-16
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• 2019

저공해 연소를 위한 방법 중 하나인 배기가스 재순환(flue gas recirculation, 이하 FGR)은 질소산화물 저감에 효과적인 연소 기법이다. 이를 메탄/공기 대향류 예혼합화염에 적용하여 화염의 특성변화와 NOx 생성 기구를 파악하기 위한 수치해석을 진행하였다. 신장률에 따라 배출되는 생성물들의 몰분율이 달라진다는 점을 고려하여 재순환율은 생성물을 기준으로 정의되었으며, 실제 연소 시스템을 반영하기 위해 주요 생성물인 CO₂, H₂O, O₂ 그리고 N₂를 희석제로써 재순환하였다. FGR 기법이 적용됨에 따라 특정한 신장률 조건에서 최대화염 온도의 전환점이 발견되었다. 또한, 재순환율이 증가함에 따라 온도와 NO의 경향이 달리 나타났으며, 이를 파악하고자 NO 반응을 열적 NO와 Fenimore NO로 구분하여 분석하였다.