탈질 과정에서의 암모니아 분사 최적화에 대한 수치 실험적 연구

Abstract

선택적 촉매 환원법에 의한 탈질 시스템에서는 촉매 층 입구에서 암모니아와 질소산화물의 몰 구성 비율을 측정하여 암모니아 분사 장치의 유량 분사량을 조절한다. 본 연구에서는 데이터 측정 개수가 촉매 층 내부에서의 환원 반응을 위한 몰 비의 최적화에 미치는 영향을 전산해석기법으로 분석하였다. 작동 유체는 공기(Air), 암모니아(NH3), 일산화질소(NO) 등 세 가지 기체이고 압축성은 무시하였다. 열유동장 해석에 널리 사용되는 전산 해석 프로그램인 ANSYS-Fluent에 k – e 난류 모델을 채택하였다. NH3/NO 몰 비의 최적화 과정에는 실험계획법에 근거한 Design Xplorer를 사용하였다. 유입 가스의 유동 형태는 상향 쏠림과 이중 포물선 등 두 가지 유형을 선택하였다. 최적화 변수는 촉매 층 입구에서 의 NH3/NO 몰 비에 의한 평균 제곱근 오차 값이다 수치해석 결과에 의하면 측정 개수가 증가하면 변수 값은 감소하여 10개 정도에서 일정한 값에 도달하였다. 암모니아의 분사 조절에 의한 성능 개선 효과는 상향 쏠림 입구 유동의 경우는 80.7%, 이중 포물선 입구 유동의 경우는 77.5%이었다.