Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.3
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pp.112-118
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2018
In order to meet the strict emission regulations for internal combustion engines based on fossil fuel, the proportion of after-treatments for vehicles and vessels is gradually increasing. Diesel engines have high power, good fuel economy, and lower $CO_2$ emissions, and their market shares are increasing in commercial vehicles and passenger cars. However, NOx is generated in the localized high-temperature combustion regions, and particulate matter is formed in the zones of diffusion combustion. LNT and urea-SCR catalysts have been developed for after-treatment of the exhaust gas to reduce NOx in diesel vehicles. This study aims to improve the NOx reduction performance of Cu SCR catalyst, which is widely used in light, medium, and heavy-duty diesel engines. The de-NOx performance of $5Cu-2ZrO_2$/93Zeolyst(Si/Al=13.7) SCR catalyst was about 5-50% higher than that of $5Cu-2ZrO_2$/93Zeolite(Si/Al=2.9) at catalyst temperatures of $300^{\circ}C$ or higher. The zeolite had lower metal dispersion than zeolyst, and the reaction rate of the catalyst decreased as the average particle size increased. The $10Cu-2ZrO_2$/88Zeolyst catalyst loaded with 10wt% Cu had the highest NOx conversion rate of 40% at $200^{\circ}C$ and about 65% at $350^{\circ}C$. The ion exchange rate of Cu ions increased with that of Al, the crystalline compound of zeolite, and the de-NOx performance was improved by 20-40% compared to other catalysts.
This study was performed to investigate the characteristics of combustion and emissions in pulverized coal fired boiler for using high moisture coal and dry coal through computational fluid dynamics(CFD). We validated this boiler model with performance data of the boiler. The results of flow characteristics showed that climbing speed of gases was increased as blending ratio of high moisture coal was increased. It can decrease a residence time of fuel in the furnace. And it influence coal combustion. The coal burnout and NOx generation in burner level were decreased as increasing blending ratio of high moisture coal. The gas temperature and NOx formation were increased after OFA level due to coal burnout delay.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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1999.04a
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pp.9-9
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1999
각국의 공해 물질 배출량 규제가 엄격해지면서 저공해 가스터빈 엔진 개발의 필요성이 점점 대두되고 있다. 공해 물질 중 NOx는 고온에서 생성량이 급격히 증가하므로 배출량을 줄이기 위해서는 엔진 작동 온도를 낮추어야만 하고 이는 엔진 효율의 감소로 이어진다. 따라서 NOx를 줄이기 위해서는 작동 온도는 낮추지 않으면서 국부적인 고온 지역을 줄이고 연료가 고온 지역에 머무르는 시간을 감소하는 것이 가장 효과적이다. 이러한 방법으로 스월러를 장착하여 유입되는 공기에 스월을 주는 방법이 많이 연구되어 왔다.
Kim, Tae-Kwon;Shim, Sung-Hoon;Chang, Huyk-Sang;Ha, Ji-Soo
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.33
no.5
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pp.325-331
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2011
A numerical analysis of reactive flow in a MILD(Moderate and Intense Low oxygen Dilution) combustor is accomplished to elucidate the characteristics of combustion phenomena in the furnace with the change of fuel and air nozzle position and air mass flow rate. For the case with the fuel nozzle located near center position of combustor, the reaction zone started at the fuel nozzle and had inclined shape toward combustor wall when the air mass flow rate was relatively smaller. On the other hand, the end of reaction zone moved toward center of combustor from combustor wall when the air flow rate was relatively larger. For the case with the air nozzle located near center position of combustor, the reaction zone started at the fuel nozzle and had inclined shape toward combustor wall when the air mass flow rate was relatively small, which was similar as the previous case with smaller air mass flow rate. On the other hand, the end of reaction zone moved toward combustor wall when the air flow rate was relatively larger. The maximum temperature increased as the air mass flow rate increasing for both cases, and the concentration of thermal NOx increased also from the previous reason of temperature characteristics. The concentration of NOx for the case with the air nozzle located near center position of combustor was considerably smaller than that for the case with the fuel nozzle located near center position of combustor. From the present study, the case with the air nozzle located near center position of combustor and theoretical air flow rate was the most effective condition for the NOx reduction and perfect combustion.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.33
no.4
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pp.836-847
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2016
Water soluble oil was obtained by pyrolysis of biomass. The characteristics of emulsified fuel by mixing water soluble oil and MDO(marine diesel oil) and engine emissions were studied with engine dynamometer. Saw dust was used as biomass. Water soluble oil was obtained by condensing of water and carbon content with pyrolysis of saw dust at $500^{\circ}C$. Emulsion fuel was obtained by emulsifying MDO and water soluble oil by the water soluble oil mixing ratio of 10 to 20% of MDO. Exhaust gas detection was performed with engine dynamometer. While combustion, micro-explosion took place in the combustion chamber by water in the emulsion fuel, emulsion fuel scattered to micro particles and it caused to smoke reduction. The heat produced from water vapour reduce the temperature of internal combustion chamber and it caused to inhibition of NOx production. It can be verified by the lower exhaust temperature of each ND-13 mode using emulsion fuel than that of MDO fuel. The NOx and smoke concentration were reduced by increasing water soluble oil content in the emulsion fuel. The power also decreased according to the increment of water soluble oil content of emulsion fuel because emulsion fuel has low calorific value due to high water content than MDO. As a result of ND-13 mode test with 20% bio oil content, it was achieved 25% reduction in NOx production, 60% reduction in smoke density, and 15% reduction in power loss.
Lee, Min Chul;Yoon, Jisu;Joo, Seong Pil;Yoon, Youngbin
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.8
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pp.639-648
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2013
This paper describes on the NOx/CO emission characteristics, temperature characteristics and flame structures when firing coal derived synthetic gas especially for gases of Buggenum and Taean IGCC. These combustion characteristics were observed by conducting ambient-pressure elevated-temperature combustion tests in GE7EA model combustor when varying heat input and nitrogen dilution ratio. Nitrogen addition caused decrement in adiabatic flame temperature, thus resulting in the NOx reduction. At low heat input condition, nitrogen dilution raised the CO emission dramatically due to incomplete combustion. These NOx reduction and CO arising phenomena were observed at certain flame temperature of $1500^{\circ}C$ and $1250^{\circ}C$, respectively. As increasing nitrogen dilution, adiabatic flame temperature and combustor liner temperature were decreased and singular points were detected due to change in flame structure such as flame lifting. From the results, the effect of nitrogen dilution on the NOx/CO and flame structure was examined, and the test data will be utilized as a reference to achieve optimal operating condition of the Taean IGCC demonstration plant.
The catalytic behavior of the manganese oxides was studied for the selective catalytic reduction with ammonia at a low temperature condition under $200^{\circ}C$. Outlet unreacted ammonia increases with decreasing temperature and increasing $NH_3/NOx$ mole ratio, however $NO_2$ shows an opposite result. $NO_2$ is generated by the adsorption of NO on the catalyst and the following oxidization to nitrates. Unreacted NH3 slip is not observed even at the $NH_3/NOx$ feed ratio above 1.0 due to the reaction between formed nitrates on the catalyst and adsorbed ammonia. The addition of Zr increases $NO_2$ generation, whereas the addition of CeO2 on the catalyst decreases $NO_2$ generation. Furthermore, the additon of the metal oxide induce DeNOx efficiency to reduce.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.4
no.2
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pp.11-22
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1996
It has been generally accepted that NOx formation increases as the maximum temperature or correspondingly the maximum pressure of a combustion system increases. Recently some exceptional experimental results have been reportes that under certain circumstance NOx formation could be reduced while the maximum pressure was increasing by varying the methods of combustion for the same kind of premixed gases. Until now that kind of results have been acquired only for the case of a dual opposed prechamber. But the mechanism has not been clearly understood yet. 3D computer simulation has been tried to clarify the mechanism. Flor this purpose KIVA-Ⅱ has been modified and applied to the model combustion chamber with which the same kind of experimental works have been done by the authors. A good agreement with the experimental results was achieved with the spatial and temporal resolution which is hard th be obtained by the experimental methods. And it was observed that for the dual opposed prechamber case the time for the NOx formation, which is non-equilibrium reaction, is shorter than any other case by an appropriate mixing process in the main combustion chamber. The shorter time reduceed heat loss through the combustion chamber walls and thereby obtaines the higher maximum pressure.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.27
no.5
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pp.596-603
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2003
Present study has been conducted to see the relative effects of adding N: to fuel-side and air-side on flame structure, soot formation and NOx emissions. Experiments were carried out to ascertain to what degree chemical kinetics and/or molecular transport effects can explain the differences in soot formation and NOx emission by studying laminar diffusion flames. Direct photograph was taken to see the flame structure. CARS techniques was used to get the flame temperature profiles. And spatial distribution of soot could be obtained by PLII method. CHEMKIN code was also used to estimate the global residence time to predict NOx emissions at each condition. Results from these studies indicate that fuel-side dilution is more effective than air-side dilution in view of NOx emissions. However, air-side dilution shows greater effectiveness over fuel-side dilution in soot formation. And turbulent mixing and heat transfer problems were thought to be considered in practical applications.
The present study numerically investigate the effects of the Syngas chemical kinetics on the basic flame properties and the structure of the Syngas diffusion flames. In order to realistically represent the turbulence-chemistry interact ion and the spatial inhomogeneity of scalar dissipation rate. the Eulerian Particle Flamelet Model(EPFM) with multiple flamelets has been applied to simulate the combustion processes and NOx formation in the syngas turbulent nonpremixed flames. Due to the ability for interactively describing the transient behaviors of local flame structures with CFD solver, the EPFM model can effectively account for the detailed mechanisms of NOx format ion including thermal NO path, prompt and nitrous NOx format ion, and reburning process by hydrocarbon radical without any ad-hoc procedure. validation cases include the Syngas turbulent nonpremixed jet and swirling flames. Based on numerical results, the detailed discussion has been made for the sensitivity of the Syngas chemical kinetics as well as the precise structure and NOx formation characteristics of the turbulent Syngas nonpremixed flames.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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