Numerical Analysis for Improving of SOx Removal Efficiency in the DSI(Dry Sorbent Injection Technique) of FGD System(I)

배연탈황 공정 중 DSI 공법의 탈황효율 향상을 위한 전산 유체 역학적 연구(I)

  • Published : 2007.01.31

Abstract

The aim of this study is to research applicable possibility or Dry Sorbent Injection Technique(DSI) in sox removal process using Computational Fluid Dynamics(CFD) software package. It will be applied for 500MW in capacity coal-fired thermal power plant operated by South Korea N. Power Co., Ltd. The DSI process is adapted between a preheater and an EP process in the technological assembly. The numerical analysis performs in predicting and optimizing of DSI process's characteristics, which consists of structure of duct, position of injection nozzles, injection speed, and dispersion of sorbent. Computing results are shown that degree of sorbent dispersion depends on structure of duct and position of injection nozzles strongly. The highest dispersion efficiency was obtained when we set a Lobed-plate inside the duct and 6 injection nozzles on the duct(4 injection nozzles at the corners and 2 injection nozzles on upper and under walls as a rectangle duct shape). We also know that change of injection speed of sorbent doesn't have an large effect on the sorbent dispersion but it can effect to drop pressure.

본 연구의 목적은 대형 석탄 화력 발전소에 DSI(Dry Sorbent Injection)공법 적용 가능성에 대한 연구로서 전산유체역학(CFD; Computational Fluid Dynamics) 기법을 이용하여 N화력 S화력발전 본부에서 운용중인 500MW급 유연탄 발전시설의 보일러 후단에서 전기 집진기 전단까지 덕트 내의 배기가스에 대한 삼차원 유동장에 대한 전산 해석을 수행하였다. CFD상용코드를 이용하여 DSI공법적용 전 기술적 방향을 제시하였는데 덕트의 형상, 탈황제 분사 위치, 분사 속도에 따른 탈황제의 관내 분산 특성에 대한 연구를 중점으로 하였다. 그 결과 DSI공법 적용에 관한 최적의 조건을 확립하였고 그 중 탈황제의 분산에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 덕트형상임을 확인하였으며 이에 Lobed-plate라는 탈황제 분산판을 적용한 결과 덕트 내 탈황제의 고른 분산을 유도할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 한국전력공사, '연간보고서,' 63-74(2005)
  2. 김혁제, 송시홍, 박석호, '분사된 미분탄의 편중분포 방지를 위한 내부장치 최적화에 관한 수치 해석적 연구', 대한기계학회논문집 B권, 24(2), 270-279(2000)
  3. Aurora, G., Jose, A. M., Angel, I., 'Mechanistical and non-linear modeling approaches to in duct desulfurization,' Chemical engineering and processing, 709-715(2005)
  4. 신미수, '산업용 보일러 시스템의 SNCR 공정과 집진.축열 장치 고도설계를 위한 수치해석,' 충남대학교, 46-52(2003)
  5. Morsi, S. A. and Alexander, A. J., 'An Investigation of Particle Trajectories in Two-Phase Flow Systems,' J. Fluid Mech., 55(2), 193-208(1972) https://doi.org/10.1017/S0022112059000155
  6. 박재만, 신창섭, '소석회를 사용한 In-line형 건식탈황공정의 최적화와 첨가제의 영향,' 한국산업안전학회지, 12(2), 102-110(1997)
  7. 조기철, 이승일, '국내 석회석의 탈황특성에 관한 연구', 환경관리학회지, 9(2), 257-264(2003)
  8. Benny, KUAN., M. Philip, SCHWARZ., 'Numeriacal Prediction of Dilute Particulate Flow in Horizontal and Vertical Ducts,' CSIRO in Conference, 755-763(2003)
  9. Vuthaluru, H. B., Pareek, V. K., Vuthaluru, R., 'Multiphase flow simulation of a simplified coal pulveriser,' Fuel Processing Technology, 1195-1205(2005)
  10. Masoud Rahimi., Abbas Khoshhal., Seyed Mehdi Shariati., 'CFD modeling of a boiler's tubes rupture,' Applied Thermal Engineering, 2192-2200(2006)
  11. Patanker, S. V., 'Numerical heat transfer and fluid flow,' Mcgraw-hill book company(1980)
  12. Hinze, J. O., 'Turbulence,' Mcgraw-hill book company, New York(1980)