사각형 내부순환 유동층 소각로에서 슬러지와 석탄의 혼소 및 수력학적 특성 = Hydrodynamic properties and co-combustion characteristics of sludge and coal in a square internally circulating fluidized bed reactor

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석탄과 슬러지의 연소 특성이 열중량 분석기와 열천칭 반응기에서 결정되었다. 단일성분으로 구성된 층 물질과 이 성분으로 구성된 층 물질의 수력학적 특성이 투명한 사각형 내부순환 유동층에서 결정되었다. 슬러지와 석탄의 혼소 및 열전달 특성이 사각형 내부순환 유동층 연소로에서 결정되었다. 반응 특성 연구로부터, 활성화 에너지가 주어진 온도 영역에서 결정되었고 열중량 분석으로부터 무게 변화를 반응식에 의해서 예측하였다. 열천칭 반응기에서 촤의 연소에 대한 전환율 값이 쉬링킹 코어 반응모델에 의해서 예측 되었고 반응 속도 식은 다음과 같다. $\frac{dX}{dt} = k exp(\frac{-E}{RT}) (P_O_2)^{0.95}(1-X)^{\frac{2}{3}}$ 여기서 활성화 에너지 값은 화학 율속 영역, 기공 확산 영역, 기체막 확산 영역에 대해서 각각 35.600, 12.933, 0.025 kcal/mol 이다. 수력학적 특성이 오리피스 타입의 사각형 드래프트 관을 갖고 있는 투명한 사각형 내부순환 유동층에서 결정되었다. 고체 순환 속도 $(G_s)$ 와 애뉼러스 구역에서 드래프트 관으로의 기체 우회분율 $(F_{AD}, F_{DA})$ 에 대한 드래프트 관과 애뉼러스 구역으로 주입되는 기체 유속의 영향이 결정되었다. 드래프트 관으로의 기체 유속을 증가시킴에 따라서 고체순환 속도와 애뉼러스 구역에서 드래프트 관으로의 기체 우회 분율은 증가하지만 드래프트 관에서 애뉼러스 구역으로의 기체 우회 분율은 감소한다. 애뉼러스 구역으로의 기체 유속을 증가시킴에 따라서 고체순환 속도와 드래프트 관에서 애뉼러스 구역으로의 기체 우회 분율은 증가하지만 애뉼러스 구역에서 드래프트 관으로의 기체 우회 분율은 감소한다. 본 연구와 이전의 연구에서 얻어진 드래프트 관의 벽에 있는 오리피스의 압력강하 $(\Delta P_{or})$ 의 상관식이 유동화 상태에서의 드래프트 관으로 주입되는 기체 유속 $(U_f)$, 최소 유동화 속도 $(U_{mf})$, 이동층 상태로 애뉼러스 구역으로 주입되는 기체 유속 $(U_m)$, 입자 크기 $(d_p)$, 드래프트 관 벽에 있는 오리피스의 직경 $(d_{or})$ 의 함수로 다음과 같이 제안되었다. $\Delta P_{or} = 5.327 \times 10^{3}(\frac {U_f}{U_{mf}})^{0.520} (\frac {U_m}{U_{mf}})^{0.795}(\frac {d_p}{d_{or}})^{0.728}$ 유효 범위는 3.00 ≤ $U_{f}/U_{mf}$ ≤ 117.69, 0.80 ≤ $U_{m}/U_{mf}$ ≤ 1.67, $2.87\times10^{-3}$ ≤$d_{p}/d_{or}$ ≤ $4.07\times10^{-2}$ 이다. 내부순환 유동층에서 고체 순환 속도를 예측하기 위해서, 고체 순환 속도 상관식이 오리피스에 걸리는 압력강하의 함수로 다음과 같이 제안되었다: $G_{s}=0.51\frac{S_{o}}{S_{a}}\sqrt{2\rho_{a}\Delta P_{or}}$ 오리피스 타입의 드래프트 관을 갖고 있는 사각형 내부순환 유동층에서 기체 우회 분율 $(F_{DA}, F_{AD})$ 의 상관식이 $U_{f}/U_{mf}$ 와 $U_{m}/U_{mf}$ 의 함수로 제안되었다. $F_{DA}=9.631(\frac{U_{f}}{U_{mf}})^{-1.052}(\frac{U_m}{U_mf})^{1.323}$ $F_{AD}=4.468(\frac{U_{f}}{U_{mf}})^{1.389}(\frac{U_m}{U_mf})^{-0.885}$ 유효 범위는 3.6 ≤ $U_{f}/U_{mf}$ ≤ 7.1, 0.9 ≤ $U_{m}/U_{mf}$ ≤ 1.6 이다. 기체 우회 분율 값을 기초로, 오리피스를 통과하는 기체 유량의 상관식이 $U_{f}/U_{mf}$, $U_{m}/U_{mf}$, $d_{p}/H_{s}$, R 의 함수로 다음과 같이 제안 되었다. 여기서 $H_{s}$ 는 정체층의 높이, R 는 오리피스와 이동층의 단면적 비이다. $Q_{or}=6.
Advisors
김상돈researcherKim, Sang-Doneresearcher
Description
한국과학기술원 : 생명화학공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2008
Identifier
295341/325007  / 020025266
Language
kor
Description

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과, 2008.2, [ x, 148 p. ]

Keywords

Internally circulating fluidized bed; Gas bypassing fraction; Heat transfer coefficient; Solid circulation rate; 내부순환 유동층; 기체 우회 분율; 열전달 계수; 고체 순환 속도; Internally circulating fluidized bed; Gas bypassing fraction; Heat transfer coefficient; Solid circulation rate; 내부순환 유동층; 기체 우회 분율; 열전달 계수; 고체 순환 속도

URI
http://hdl.handle.net/10203/29017
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=295341&flag=dissertation
Appears in Collection
CBE-Theses_Ph.D.(박사논문)
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