중속 엔진용 스파크 어레스터 일체형 SCR Mixer 설계 (Design of a Spark Arrester Integrated SCR Mixer for Medium-Speed Engine)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 45권 / 3호 / 181 ~ 188페이지
· 저자명 : 박성종, 류용희, 이대희, 이희성, 이동연

초록

중속 엔진 배기관에 소음 기준 만족을 위한 소음기, 인화성 입자의 방사를 방지하는 스파크 어레스터, 배기가스에서 질소산화물(NOx)을 저감하는 탈질 장비(SCR) 그리고 폐열 회수를 위한 이코노마이저를 모두 설치하도록 요구하는 선박이 점점 증가하는 추세이며, 이로 인하여 배기관에는 설치 공간 부족과 압력 손실 문제가 발생하고 있다. 배기관의 여러 장비 중 SCR mixer는 한 단의 고정 베인(stationary vane)을 이용하여 난류 유동에 의하여 배기가스와 암모니아를 적절하게 혼합하고, 스파크 어레스터에도 배기가스로부터 인화성 입자를 분리하기 위하여 한 단의 고정 베인이 설치된다. 본 연구에서 이와 같은 두 장비를 결합하여 한 단의 베인만으로 혼합과 분리의 역할을 동시에 수행할 수 있는 스파크 어레스터 일체형 SCR mixer(S-mixer)를 설계하였다. 유동 해석을 통하여 다양한 case에 대한 인화성 입자의 포집 성능과 암모니아와 배기가스의 혼합 성능 그리고 압력 손실을 수치적으로 계산하였으며, 예측 결과를 고려한 S-mixer의 최적 설계 안을 선정하였다.

영어초록

Latest vessels have increased the demand for silencers to meet noise standards, spark arresters to prevent the emission of flammable particles, selective catalytic reduction (SCR) reactors to reduce nitrogen oxides (NOx), and economizers to recover waste heat for middle-speed engine exhaust pipelines. This has led to a shortage of installation space and pressure loss in exhaust pipelines. In exhaust pipelines, the SCR mixer is used to properly mix exhaust gas and ammonia by turbulent flow using a stationary vane located below the SCR. A stationary vane similar to a spark arrestor is also installed in the silencer to remove flammable particles from the engine. In this study, a spark-arrestorintegrated SCR mixer (S-mixer) is developed using a combined single stationary vane that can simultaneously mix exhaust gas and ammonia and separate flammable particles in the mixer. Computational fluid dynamics analyses were performed for various cases to evaluate the trapping performance of flammable particles and the mixing performance of ammonia and exhaust gas, measuring pressure loss numerically. An optimal S-mixer design is proposed considering the study results.

참고자료

· 없음