표제지
목차
국문 요약 10
ABSTRACT 11
제1장 서론 12
1.1. 복합화력 발전소 설비 특징 12
1.2. Fast SCR 융합탈질설비 실험적 연구 목적 12
제2장 복합화력 발전소 배기가스 처리 현황 15
제3장 과제 수행 내용 17
3.1. 가스터빈 배기가스 특성 분석 17
3.2. 탈질설비 실험실 Test 18
3.2.1. 실험실 Test 목적 18
3.2.2. 촉매 특성 18
3.2.3. 탈질 실험 방법 19
3.2.4. 탈질 실험 결과 20
3.3. 전산유체역학을 이용한 환원제 주입방법 검토 21
3.3.1. 목적 21
3.3.2. Problem Description 22
3.3.3. 전산 유체 해석 조건 23
3.3.4. 전산유체역학(CFD) simulation 24
3.3.5. 전산유체역학 해석 결과· 28
제4장 Fast SCR 융합탈질설비 실증 실험 30
4.1. 실증실험 방법 30
4.2. 실증실험 결과 30
4.2.1. Type A 실증시험 결과 30
4.2.2. Type B 이용 실증시험 결과 30
제5장 결론 32
참고 문헌 33
부록 35
Table 1. 기동 시 탄화수소계 환원제 미주입 조건에서 가스터빈 부하별 가스농도 변화 70
Table 2. 정지 시 탄화소수계 환원제 미주입 조건에서 가스터빈 부하별 가스농도변화 71
Table 3. 탄화수소계 환원제 주입조건에서 가스터빈 부하별 가스농도 변화 72
Table 4. 실제 현장조건 및 실험조건 비교 73
Table 5. CFD 해석을 위한 배기가스 조건 74
Table 6. 암모니아(NH₃) 주입조건 75
Table 7. Porous Media Model 적용에 사용된 압력손실 계수 76
Table 8. HRSG 각 Module 적용된 열 흡수량 77
Table 9. 기존 기상 RAIG를 이용한 NH₃ 주입에 대해 각 단면에서의 NH₃ 몰분율 및 속도 RMS 결과 요약 (flow direction: g→f→e→d→c→b→a) 78
Table 10. HRSG 입구에서 Swirl이 없는 조건에서 기존 액상 직분사설비의 6개 노즐을 이용한 NH₃ 주입에 대해 각 단면에서의 NH₃ 몰분율 및 속도... 79
Table 11. HRSG 입구에서 Swirl이 없는 조건에서 기존 액상 직분사설비의 3개 노즐을 이용한 NH₃ 주입에 대해 각 단면에서의 NH₃ 몰분율 및 속도... 80
Table 12. HRSG Inlet 45° Swirl 조건에서 기존 액상 직분사설비의 3개 노즐을 이용한 NH₃ 주입에 대해 각 단면에서의 NH₃ 몰분율 및 속도 RMS... 81
Table 13. 암모니아 주입량별 전환성능 및 NH₃ Slip (Type A-기상) 82
Table 14. 암모니아 주입량별 전환성능 및 NH₃ Slip (Type A-액상) 83
Table 15. 저부하 가스터빈 출력별 탄화수소계와 암모니아계 환원제 주입량별 실증실험 84
Table 16. 저부하 가스터빈 출력별 탈질설비와 Fast SCR 융합탈질설비 실증실험 결과 비교 85
Fig 1. 복합화력 발전소 계통도 35
Fig 2. 일반 탈질설비 공정도 36
Fig 3. 신인천복합 황연저감(액상+기상) 설비 37
Fig 4. SCR 반응 Process. 38
Fig 5. 촉매 담체 종류별 사진 (좌: Honeycomb, 우: Corrugate) 39
Fig 6. 신인천복합 배열회수 보일러 내부도면 40
Fig 7. Lab Test Unit Diagram 41
Fig 8. 반응온도별 탄화수소계 환원제 비율 주입 시 NO₂/NOx 비율변화 42
Fig 9. NO₂/NOx 주입 비율별 NOx 전환율 43
Fig 10. 반응 온도별 Fast SCR NOx 전환율 44
Fig 11. 복합화력발전 Configuration 및 3D 형상 45
Fig 12. 기존 기상 주입을 위한 RAIG 3D Model 46
Fig 13. 기존 기상 RAIG의 CFD 해석을 위한 Geometry, Domain 및 Mesh 47
Fig 14. 기존 액상 직분사 CFD 해석을 위한 Geometry, Domain 및 Mesh 48
Fig 15. Rosin-Rammler 식을 적용한 암모니아수 droplet size distribution 49
Fig 16. 기존 기상 RAIG를 이용한 NH₃ 주입에 대한 Velocity Pathline CFD 결과 50
Fig 17. 기존 가스상 RAIG를 이용한 NH₃ 주입에 대한 온도분포 CFD 결과 51
Fig 18. 기존 기상 RAIG를 이용한 NH₃ 주입에 대해 각 단면에서의 NH₃ 몰분율 분포 및 RMS CFD 결과 (Load: 180MW)... 52
Fig 19. 기상 RAIG를 이용한 NH₃ 주입에 대해 각 단면에서의 NH₃ 몰분율분포 및 RMS CFD 결과 (Load: 30MW)... 53
Fig 20. HRSG Inlet Swirl이 없는 조건에서 기존 액상 직분사설비의 6개 노즐을 이용한 NH₃ 주입에 대한 암모니아수 분무 거동 CFD 결과... 54
Fig 21. HRSG Inlet Swirl이 없는 조건에서 기존 액상 직분사설비의 6개 노즐을 이용한 NH₃ 주입에 대한 속도분포 및 Pathline CFD 결과... 55
Fig 22. HRSG Inlet Swirl이 없는 조건에서 기존 액상 직분사설비의 6개 노즐을 이용한 NH₃ 주입에 대한 압력(정압)분포 CFD 결과... 56
Fig 23. HRSG Inlet Swirl이 없는 조건에서 기존 액상 직분사설비의 6개 노즐을 이용한 NH₃ 주입에 대한 온도분포 CFD 결과... 57
Fig 24. HRSG Inlet Swirl이 없는 조건에서 기존 액상 직분사설비의 6개 노즐을 이용한 NH₃ 주입에 대한 각 단면에서의 NH₃ 몰분율 분포 및 RMS... 58
Fig 25. HRSG Inlet Swirl이 없는 조건에서 기존 액상 직분사설비의 3개 노즐을 이용한 NH₃ 주입에 대한 암모니아수 분무 거동 CFD 결과... 59
Fig 26. HRSG Inlet Swirl이 없는 조건에서 기존 액상 직분사설비의 3개 노즐을 이용한 NH₃ 주입에 대한 속도분포 및 Pathline CFD 결과... 60
Fig 27. HRSG Inlet Swirl이 없는 조건에서 기존 액상 직분사설비의 3개 노즐을 이용한 NH₃ 주입에 대한 압력(정압)분포 CFD 결과... 61
Fig 28. HRSG Inlet Swirl이 없는 조건에서 기존 액상 직분사설비의 3개 노즐을 이용한 NH₃ 주입에 대한 온도분포 CFD 결과... 62
Fig 29. HRSG Inlet Swirl이 없는 조건에서 기존 액상 직분사설비의 3개 노즐을 이용한 NH₃ 주입에 대한 각 단면에서의 NH₃ 몰분율 분포 및 RMS... 63
Fig 30. HRSG Inlet 45° Swirl 조건에서 기존 액상 직분사설비의 3개노즐을 이용한 암모니아주입에 대한 암모니아수 분무 거동 CFD 결과... 64
Fig 31. HRSG Inlet 45° Swirl 조건에서 기존 액상 직분사설비의 3개노즐을 이용한 암모니아주입에 대한 속도분포 및 Pathline CFD 결과... 65
Fig 32. HRSG Inlet 45° Swirl 조건에서 기존 액상 직분사설비의 3개노즐을 이용한 암모니아주입에 대한 압력(정압)분포 CFD 결과... 66
Fig 33. HRSG Inlet 45° Swirl 조건에서 기존 액상 직분사설비의 3개노즐을 이용한 암모니아주입에 대한 온도분포 CFD 결과... 67
Fig 34. HRSG Inlet 45° Swirl 조건에서 기존 액상 직분사설비의 3개노즐을 이용한 암모니아주입에 대한 각 단면에서의 NH₃ 몰분율 분포 및 RMS... 68
Fig 35. 실증실험 주입 공정 및 데이터 수집위치 69