수원대 기계공학과 논문 노즐설계 변화에 따른 석탄 가스화기 반응 유동장 해석

목차

1. 서론
2. 해석 이론 및 방법
3. 해석 결과 및 분석
4. 연구 결론
5. <부록> 전산 해석 모델링 방법
6. 참고문헌

본문내용

1.1 연구의 필요성
석탄은 화석연료 중에서 가장 매장량이 풍부하고 지역적으로 편재되어 있지 않으므로 공급 안정성이 높고 경제성이 우수하다. 그러나 기존의 미분탄 발전 방식을 이용한 석탄 연소는 높은 SOx, NOx 및 CO₂배출의 단점을 가지고 있다. 특히 CO₂ 증가를 제어하는 방법으로는 열효율 향상으로 화석연료 사용을 억제하는 것이 최선의 방법이나, 기존의 석탄 연소방식은 현제 초임계압 발전 플랜트의 경우에 약 20%가 한계이다. 그러나 IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle) 기술은 동일한 석탄을 사용하면서도 환경오염 물질 배출이 낮고 효율이 높아 최근 차세대 석탄 발전 방식으로 부각되고 있다.

1.2 연구의 목적
석탄가스화기에 직경의 변화의 따라 수증기와 산소를 주입하고 반응하여 얻어지는 기체연료의 양의 변화에 따른 성능을 비교해 본다. 이에 따른 가스화기의 효율을 비교해보고 더 나아가 어느 쪽이 더 효율이 좋은지 연구 해본다.

1.3 기존 연구
현재 석탄가스화 복합기술은 세계적으로 볼 때 상용화 단계에 있고, 우리나라의 경우 한국형 석탄가스화 복합기술의 확보를 위한 연구 사업이 진행 중이다.
석탄가스화 발전기술에 가장 중요한 부분이라 할 수 있는 석탄가스화기에서 발생하는 석탄의 휘발화와 Char의 표면반응 그리고 기상에서의 가스화 반응 등의 현상을 전산유체역학을 이용하여 모델링하는 방법론이 연구 되었다. 해석을 위한 수학적 모델으로는 난류 모델, 가스화 반응 모델 등을 포함시켰고 해석을 위한 Solver는 Fluent를 이용하였고, 직경 7.5cm 실험실용 유동층 석탄 가스화기를 수치 해석하기 위하여 기체의 경우 bubble assemblage model, 고체의 경우 population balance model을 기초로 하여 지수함수 형태의 단위기초 반응속도 식을 적용 해석한 연구가 이루어 졌다.

참고자료

· 이 찬, 윤용승, 2000년, 증발열량 석탄 가스를 사용하는 복합발전 사이클의 성능 및 NOx 배출 특성, 한국에너지공학회지 제 9권, 제 4호
· 이 찬, 윤용승, 이진옥, 김형택, 정근모, 1995년, 석탄가스화 복합발전 플랜트 개념설계용 Engineering Packages 선정 , 한국에너지공학회지 제 4권 1호
· 이 찬, 윤용승 , 2001년 증잔사유 가스화 복합발전 사이클의 성능 및 환경배출 해석, 한국에너지공학회지, 제 10권 제3호
· 박원식, 정재화, 주용진, 서석빈, 서혜경, 이민철, 안탈홍 전력연구원 신용승, 김영종 , 차세대 석탄가스화 복합발전 고유모델 기술개발 및 300MW급 IGCC 실증플랜트 건설
· 이종원, 김미영, 지준화, 김시문, 박세익 2010년 10월, 석탄가스화 공정 모델링에 관한 연구, 한국수소 및 신에너지학회 논문집 제 21권 제5호
· 수원대학교 기계공학과/환경에너지공학과 , 2012년 10월 11일. 가스화기 시스템 내 연료/슬래그 및 석탄가스화 특성 평가,