[표제지 등]

목차

제출문 3

에너지·자원기술개발사업 최종보고서 초록[개인신상정보 삭제] 4

요약문 5

차세대 산업용 보일러 본체 및 시스템 기술 개발 13

제출문 14

에너지·자원기술개발사업 최종보고서 초록 15

요약문 16

SUMMARY 19

CONTENTS 20

목차 22

제1장 연구개발과제의 개요 33

제1절 연구개발의 필요성 33

제2절 기술개발의 필요성 36

제3절 연구개발의 목표 41

제2장 국내외 기술개발 현황 42

제1절 국내 기술개발 현황 42

제2절 국외 기술개발 현황 43

제3장 연구개발수행 내용 및 결과 45

제1절 0.5 t/h급 관군연소보일러 개발 45

1. 1차 실험용보일러의 설계제작 및 실험결과 45

2. 2차 실험 보일러의 설계제작 및 실험결과 48

3. 0.5 t/h 관군연소 시제품 보일러의 설계제작 및 실험 53

제2절 1.0 t/h급 관군연소보일러 개발 68

1. 1.0 t/h 관군연소 시제품 보일러 제작 68

2. 1.0 t/h 관군연소 보일러 1차 성능시험 72

3. 1.0 t/h 관군연소 보일러 2차 성능시험 85

제3절 2.0 t/h급 관군연소보일러 개발 96

1. 2.0 t/h 관군연소 시제품 보일러 제작 96

2. 2.0 t/h 관군연소 보일러 1차 성능시험 102

3. 2.0 t/h 관군연소 보일러 2차 성능시험 108

제4절 1.0 t/h급 예혼합연소 노통연관식 보일러 개발 131

1. 1.0 t/h 노통연관 시제품 보일러 제작 131

2. 1.0 t/h 예혼합연소 노통연관 보일러 성능시험 134

제5절 5.0 t/h급 예혼합연소 노통연관식 보일러 개발 149

1. 5.0 t/h 노통연관 시제품 보일러 제작 149

2. 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 155

제6절 보일러 설계기술 177

1. 보일러의 구조 설계기술 177

2. 보일러의 열설계 기술 177

3. 관군연소보일러의 수치해석 185

4. 보일러 열설계 프로그램 196

제7절 보일러의 자동제어 209

1. 급수 수위제어 209

2. 통풍제어 및 공기비제어(경보 설정) 211

제8절 결론 220

제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 222

제5장 연구개발결과의 활용 계획 224

제1절 관군연소보일러 224

제2절 노통연관보일러 224

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 225

제7장 참고문헌 227

강제내부재순환 기술을 적용한 차세대 보일러용 연소기 상용화 개발 229

제출문 230

에너지·자원기술개발사업 최종보고서 초록 231

요약문 232

SUMMARY 235

CONTENTS 236

목차 238

제1장 연구개발과제의 개요 247

제1절 연구개발 필요성 247

제2절 연구개발 목적 및 범위 248

제2장 국내외 기술개발 현황 249

제1절 국내 현황 249

제2절 국외 현황 249

제3장 연구개발수행 내용 및 결과 250

제1절 고효율 보일러 용 버너의 초 저 NOx 연소기술 250

1. 개요 250

2. 버너 설계 변수 고려를 위한 이론적 고찰 251

3. 강제 내부 재순환 및 선단예혼합 연소 기술 257

제2절 버너 설계 및 제작 260

1. 실험용 모델 버너 260

2. 관군 연소 보일러용 버너 263

3. 노통 연관식 보일러용 버너 272

제3절 실험용 연소 및 보일러 시스템 제작 279

1. 실험용 모델 버너 연소 시스템 279

2. 버너 실험용 관군 보일러 시스템 280

3. 배기가스 재순환 시스템 282

제4절 실험 조건 및 방법 285

1. 실험용 모델 버너 285

2. 관군 및 노통 연관식 보일러용 버너 286

제5절 실험 결과 및 분석 287

1. 실험용 모델 선단예혼합 버너 287

2. 실험용 강제내부 재순환 모델 버너 292

3. 관군 연소 보일러용 버너 295

4. 노통 연관식 보일러용 버너 306

제6절 관군보일러 연소 환경에서 NOx 및 CO 생성 특성에 관한 수치해석 319

1. 개요 319

2. 수치해석 방법 320

3. 예혼합화염의 하류영역에서 열손실 모델 322

4. 예혼합화염의 하류에서 NOx 및 CO 생성 특성 328

5. 관군의 배열에 따른 NOx 및 CO 생성특성 344

제7절 실용연소장 해석을 위한 LES 프로그램 개발 351

1. 지배방정식 351

2. LES SGS 항의 모델링 353

3. 예혼합 및 부분예혼합 연소모델 354

4. LES 수치해법 357

5. 당량비 변화에 따른 난류예혼합 연소특성 358

6. 실용 예혼합 연소기의 NOx 생성특성 364

제8절 노통연관식 보일러연소환경에서의 NOx 생성특성에 관한 수치해석 370

1. 개요 370

2. 선단예혼합 타입을 이용한 버너의 연료-공기 혼합특성 370

3. 연소실 직경변화에 따른 NOx 생성특성 377

제9절 결론 384

제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 387

제1절 강제내부재순환 및 선단예혼합 버너 설계 기술 확보 387

제2절 관군연소보일러 용 버너 개발 388

1. 용량별 버너 설계 및 제작 완료 388

2. 용량별 NOx 목표 달성도 390

제3절 노통연관식보일러 용 버너 개발 390

1. 용량별 버너 설계 및 제작 완료 390

2. 용량별 NOx 목표 달성도 391

제5장 연구개발결과의 활용계획 392

제6장 참고문헌 393

고성능 컴팩트 절탄기/공기예열기 상용화 개발 397

제출문 398

에너지·자원기술개발사업 최종보고서 초록 399

요약문 400

SUMMARY 404

CONTENTS 406

목차 408

제1장 연구개발과제의 개요 418

제1절 연구개발의 필요성 418

1. 보일러의 배열회수 시스템 419

제2장 국내·외 기술개발 현황 421

제1절 판형열교환기 기술 421

1. 판형열교환기(Plate Heat Exchanger) 424

제3장 연구개발수행 내용 및 결과 429

제1절 배열회수 열교환기 기초 성능시험 429

1. 기초 성능시험용 열교환기 설계 및 제작 429

2. 전열성능 시험 435

3. 성능실험 결과 440

제2절 0.5 t/h급 관군연소보일러용 배열회수 열교환기 445

1. 시제품 설계 및 제작 445

2. 실험 시스템의 구성 447

3. 실험 방법 및 조건 448

4. 성능실험 결과 449

5. 열교환기의 유효성(effectiveness) 453

6/3. 공기예열기를 포함한 0.5 t/h급 관군연소 가스보일러용 배열회수 시스템 454

제3절 Dimple 금형을 이용한 판형열교환기 개발 458

1. Dimple 금형 설계 및 모델링 458

2. Dimple 금형 제작 461

제4절 1.0 t/h급 관군연소보일러용 배열회수 열교환기 464

1. 1.0 t/h급 관군연소보일러용 시제품 열교환기 설계제작 464

2. 1.0 t/h급 관군연소용 보일러 시제품 열교환기 실험결과 472

제5절 1.0 t/h급 노통연관보일러용 배열회수 열교환기 491

1. 1.0 t/h급 노통연관보일러용 시제품 열교환기 설계제작 491

2. 1.0 t/h급 노통연관 보일러용 시제품 열교환기 실험 및 결과 493

제6절 1.0 t/h급 보일러용 배열회수 열교환기 평가 500

제7절 Double Dimple 열판 모델링 및 금형 개발 504

제8절 Dimple/Double Dimple 열판 형상의 수치해석 515

1. 딤플 열판 (Model I) 수치해석 결과 517

2. 더블 딤플 열판 (Model ll) 수치해석 결과 519

3. 수치해석 결과 분석 522

제9절 2.0 t/h급 관군연소보일러용 배열회수 열교환기 525

1. 배열회수 열교환기 제원 및 구성 525

2. 실험 방법 및 조건 526

3. 성능실험 결과 527

제10절 5.0 t/h급 노통연관보일러용 배열회수 열교환기 533

1. 배열회수 열교환기 제원 및 구성 533

2. 실험 방법 및 조건 534

3. 성능실험 결과 535

제4장 목표의 달성도 및 관련분야의 기여도 541

제5장 연구개발결과의 활용계획 545

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 547

제7장 참고문헌 549

차세대 산업용 보일러 본체 및 시스템 기술 개발 30

〈표 1〉 검사대상 보일러의 구조별 보일러의 보급현황 34

〈표 2〉 형식별 평균효율 39

〈표 3〉 보일러 형식별 평균공기비 40

〈표 4〉 0.5 t/h 관군연소 1차 실험용 보일러 실험결과 47

〈표 5〉 0.5 t/h 관군연소 보일러 부하별 주요 실험 측정결과 51

〈표 6〉 0.5 t/h 관군연소 보일러 본체 사양 53

〈표 7〉 0.5 t/h 관군연소 보일러 연소장치 사양 56

〈표 8〉 0.5 t/h 관군연소 보일러 핀형 폐열회수장치 사양 56

〈표 9〉 0.5 t/h 관군연소 보일러 판형 폐열회수장치 사양 57

〈표 10〉 0.5 t/h 관군연소 보일러 부하율에 따른 급수 및 배기가스 온도 (시제품보일러 1차실험 결과) 59

〈표 11〉 0.5 t/h 관군연소 보일러 부하율에 따른 배기가스 성분분석치 (시제품보일러 1차실험 결과) 59

〈표 12〉 0.5 t/h 관군연소 보일러 산소농도에 따른 급수 및 배기가스 온도 (시제품보일러 1차실험 결과) 61

〈표 13〉 0.5 t/h 관군연소 보일러 산소농도에 따른 배기가스 성분분석치 (시제품보일러 1차실험 결과) 62

〈표 14〉 0.5 t/h 관군연소 보일러 증기압력에 따른 급수 및 배기가스 온도 (시제품보일러 1차실험 결과) 62

〈표 15〉 0.5 t/h 관군연소 보일러 증기압력에 따른 배기가스 성분분석치 (시제품보일러 1차실험 결과) 62

〈표 16〉 0.5 t/h 관군연소 보일러의 열정산 결과 (시제품보일러 1차실험 결과) 63

〈표 17〉 0.5 t/h 관군연소 보일러 부하율에 따른 급수 및 배기가스 온도 (시제품보일러 2차실험 결과) 64

〈표 18〉 0.5 t/h 관군연소 보일러 부하율에 따른 배기가스 성분분석치 (시제품보일러 2차실험 결과) 64

〈표 19〉 0.5 t/h 관군연소 보일러의 열정산 결과 (시제품보일러 2차실험 결과) 66

〈표 20〉 1.0 t/h 관군연소 보일러 본체 사양 68

〈표 21〉 1.0 t/h 관군연소 보일러 연소장치의 사양 69

〈표 22〉 1.0 t/h 관군연소 보일러 공기예열기의 사양 69

〈표 23〉 1.0 t/h 관군연소 보일러 핀형 폐열회수장치의 사양 69

〈표 24〉 1.0 t/h 관군연소 보일러 판형 폐열회수장치의 사양 69

〈표 25〉 1.0 t/h 관군연소 보일러 부하에 따른 성능 시험 결과 (1차 시험) 74

〈표 26〉 1.0 t/h 관군연소 보일러 공기비(배기가스 산소 농도)에 따른 성능 시험 결과 (1차 시험, 약80% 부하) 75

〈표 27〉 1.0 t/h 관군연소 보일러 부하에 따른 성능 시험 결과 (1차 재시험) 77

〈표 28〉 1.0 t/h 관군연소 보일러 공기비 변화에 따른 보일러 성능 시험 결과(1차 재시험) 81

〈표 29〉 1.0 t/h 관군연소 보일러 연소기 2차 개선 후 성능시험 결과 83

〈표 30〉 1.0 t/h 관군연소 보일러 부하별 성능시험 결과 (2차시험) 87

〈표 31〉 2.0 t/h 관군연소 보일러 본체 사양 97

〈표 32〉 2.0 t/h 관군연소 보일러 연소장치의 사양 97

〈표 33〉 2.0 t/h 관군연소 보일러 공기 예열기의 사양 97

〈표 34〉 2.0 t/h 관군연소 보일러 핀형 열교환기의 사양 98

〈표 35〉 2.0 t/h 관군연소 보일러 판형 열교환기의 사양 98

〈표 36〉 2.0 t/h 관군연소 보일러 예비시험 결과 101

〈표 37〉 2.0 t/h 관군연소 보일러 1차 성능 시험 결과 104

〈표 38〉 2.0 t/h 관군연소 보일러 2차 성능 시험 결과 109

〈표 39〉 2.0 t/h 관군연소 보일러 부하별 성능 시험 결과 115

〈표 40〉 2.0 t/h 관군연소 보일러 증기 압력에 따른 성능 시험 결과 119

〈표 41〉 2.0 t/h 관군연소 보일러 공기비에 따른 성능 시험 결과 123

〈표 42〉 FGR을 도입한 2.0 t/h 관군연소 보일러 부하별 성능 시험 결과 127

〈표 43〉 1.0 t/h 노통 연관 보일러 본체의 사양 133

〈표 44〉 1.0 t/h 노통 연관 보일러 연소장치의 사양 133

〈표 45〉 1.0 t/h 노통 연관 보일러 공기예열기의 사양 133

〈표 46〉 1.0 t/h 노통 연관 보일러 핀형 폐열회수장치의 사양 133

〈표 47〉 1.0 t/h 노통 연관 보일러 판형 폐열회수장치의 사양 134

〈표 48〉 1.0 t/h 노통 연관 보일러 부하별 성능시험 결과 136

〈표 49〉 1.0 t/h 노통 연관 보일러 본체 압력별 성능 시험 결과 140

〈표 50〉 1.0 t/h 노통 연관 보일러 공기비에 따른 성능 시험 결과 143

〈표 51〉 1.0 t/h 예혼합연소 노통연관 보일러 성능 시험 결과 - 노통 보완 후 146

〈표 52〉 5.0 t/h 노통연관식 보일러 본체 사양 150

〈표 53〉 5.0 t/h 노통연관식 보일러 연소 장치의 사양 150

〈표 54〉 5.0 t/h 노통연관식 보일러 공기예열기의 사양 150

〈표 55〉 5.0 t/h 노통연관식 보일러 핀형 폐열회수장치의 사양 151

〈표 56〉 5.0 t/h 노통연관식 보일러 판형 폐열회수장치의 사양 151

〈표 57〉 5.0 t/h 예혼합연소 노통연관식 시제품 보일러 성능시험 결과 154

〈표 58〉 5.0 t/h 예혼합연소 노통연관 보일러 부하별 성능 시험 결과 158

〈표 59〉 5.0 t/h 예혼합연소 노통연관 보일러 증기 압력에 따른 성능 시험 결과 163

〈표 60〉 5.0 t/h 예혼합연소 노통연관 보일러 공기비 변화에 따른 성능 시험 결과 168

〈표 61〉 FGR을 도입한 5.0 t/h 예혼합연소 노통연관 보일러 부하별 성능 시험 결과 173

〈표 62〉 해석에 사용된 재질의 물성치 192

〈표 63〉 1.0 t/h 노통연관 보일러 성능시험 - 부하별 소모전력 217

〈표 64〉 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 부하별 소모전력 218

〈표 65〉 5.0 t/h 노통연관 보일러 성능시험 - 부하별 소모전력 219

〈표 66〉 관군연소보일러 시제품 제작 현황 222

〈표 67〉 예혼합연소 노통연관식 보일러 시제품 제작 현황 222

강제내부재순환 기술을 적용한 차세대 보일러용 연소기 상용화 개발 246

〈표 1〉 모델 버너 상세 설계 조건 및 주요 치수 261

〈표 2〉 버너 상세 설계 조건 및 주요 치수 264

〈표 3〉 버너 상세 설계 조건 및 주요 치수 267

〈표 4〉 버너 상세 설계 조건 및 주요 치수 270

〈표 5〉 버너 상세 설계 조건 및 주요 치수 273

〈표 6〉 버너 상세 설계 조건 및 주요 치수 276

〈표 7〉 모델 선단예혼합 연소기 운전 조건 285

〈표 8〉 강제내부재순환모델 선단예혼합 연소기 운전 조건 285

〈표 9〉 연차별 실험조건 286

〈표 10〉 (제목없음) 342

고성능 컴팩트 절탄기/공기예열기 상용화 개발 416

〈표 1〉 핀-튜브 열교환기와 판형열교환기의 특징 422

〈표 2〉 Description of Symbols 430

〈표 3〉 성능시험용 절탄기 설계 데이터 435

〈표 4〉 열교환기 전열성능실험 조건 438

〈표 5〉 0.5 t/h급 배열회수 시스템 시제품 설계 조건 446

〈표 6〉 0.5 t/h 배열회수 열교환기 부하별 열회수량 450

〈표 7〉 0.5t/h급 관군연소보일러용 열교환기의 성능실험 측정 결과 456

〈표 8〉 Dimple 열판의 형상 462

〈표 9〉 1.0 t/h급 관군연소보일러 시스템 요구 조건 465

〈표 10〉 1.0 t/h급 관군연소보일러용 공기예열기의 설계 조건 466

〈표 11〉 1.0 t/h급 관군연소보일러용 공기예열기 제원 466

〈표 12〉 1.0 t/h급 관군연소보일러용 고온절탄기의 설계 조건 467

〈표 13〉 1.0 t/h급 관군연소보일러용 고온절탄기의 제원 468

〈표 14〉 1.0 t/h급 관군연소보일러용 저온절탄기의 설계 조건 469

〈표 15〉 1차 테스트용 저온절탄기의 제원 470

〈표 16〉 2차 테스트용 저온절탄기의 제원 471

〈표 17〉 1t/h 차세대 관군연소보일러의 성능실험 측정 결과(TEST 1) 476

〈표 18〉 1t/h 차세대 관군연소보일러의 배열회수 열교환기 압력손실 측정 결과(TEST 1) 477

〈표 19〉 1t/h 차세대 관군연소보일러의 성능실험 측정 결과(TEST 2) 482

〈표 20〉 1t/h 차세대 관군연소보일러의 성능실험 측정 결과(TEST 3) 486

〈표 21〉 1.0 t/h급 노통연관 보일러 시스템 요구 조건 491

〈표 22〉 1.0 t/h급 노통연관 보일러용 공기예열기 제원 492

〈표 23〉 1.0 t/h급 관군연소보일러용 고온절탄기의 제원 492

〈표 24〉 TEST 4의 부하별 성능실험 측정 결과 494

〈표 25〉 1.0 t/h 보일러용 절탄기의 판매 제품 데이터 500

〈표 26〉 1.0 t/h 보일러용 하이브리드절탄기 제원 501

〈표 27〉 저온절탄기 제조원가 산출표 (시제품 제작 기준) 502

〈표 28〉 공기예열기 제조원가 산출표 (시제품 제작 기준) 502

〈표 29〉 Double Dimple 열판의 형상 504

〈표 30〉 2.0 t/h급 차세대 관군연소보일러용 열교환기 제원 525

〈표 31〉 2.0 t/h급 관군연소보일러용 열교환기 부하별 성능실험 측정 결과 527

〈표 32〉 5.0 t/h급 차세대 노통연관보일러용 열교환기 제원 533

〈표 33〉 5.0 t/h급 노통연관보일러용 열교환기 부하별 성능실험 측정 결과 535

〈표 34〉 절탄기의 유효도(Effectiveness) 확인을 위한 총괄열전달계수 비교 541

〈표 35〉 공기예열기 유효도(Effectiveness) 확인을 위한 총괄열전달계수 비교 542

〈표 36〉 절탄기 컴펙트화(Compactness) 비교 542

〈표 37〉 2ton/h급 배열회수열교환기 가격비교 544

〈표 38〉 5ton/h급 배열회수열교환기 가격비교 544

차세대 산업용 보일러 본체 및 시스템 기술 개발 24

[그림 1] 산업용보일러 연료사용량 33

[그림 2] 0.5 t/h 관군연소 1차 실험용 보일러의 본체도 46

[그림 3] 0.5 t/h 관군연소 보일러 1차 실험용 실험장치 사진 47

[그림 4] 0.5 t/h 관군연소 2차 실험용 보일러의 단면도 48

[그림 5] 0.5 t/h관군연소 2차 실험용 보일러 사진 49

[그림 6] 0.5 t/h관군연소 2차 실험용 보일러의 온도측정 위치 50

[그림 7] 0.5 t/h관군연소 2차 실험용 보일러의 실험장면 50

[그림 8] 0.5 t/h관군연소 2차 실험용 보일러의 부하별 온도분포 52

[그림 9] 0.5 t/h관군연소 2차 실험용 보일러 정격부하시의 온도분포 52

[그림 10] 0.5 t/h관군연소 시제품보일러의 본체 사진 55

[그림 11] 0.5 t/h관군연소 시제품 보일러의 외형도 57

[그림 12] 0.5 t/h관군연소 시제품 보일러 사진 58

[그림 13] 0.5 t/h관군연소 시제품 보일러의 실험장치 개략도 58

[그림 14] 0.5 t/h관군연소 보일러 부하율에 따른 연소가스온도의 변화 (1차 실험) 60

[그림 15] 0.5 t/h관군연소 보일러 부하율에 따른 급수온도의 변화 (1차 실험) 60

[그림 16] 0.5 t/h관군연소 보일러 부하율에 따른 배기가스의 조성변화 (1차 실험) 61

[그림 17] 0.5 t/h관군연소 보일러 부하율에 따른 연소가스온도의 변화 (2차 실험) 64

[그림 18] 0.5 t/h관군연소 보일러 부하율에 따른 급수온도의 변화 (2차 실험) 65

[그림 19] 0.5 t/h관군연소 보일러 부하율에 따른 배기가스의 조성변화 (2차 실험) 65

[그림 20] 0.5 t/h관군연소 보일러 부하율에 변화에 따른 열효율 (2차 실험) 67

[그림 21] 1.0 t/h관군연소 보일러 관군 연소 보일러 본체 구조도 70

[그림 22] 1.0 t/h관군연소 보일러 관군연소보일러 개략도 72

[그림 23] 1.0 t/h관군연소 보일러 부하에 따른 배기가스 CO 농도 변화(1차 시험) 73

[그림 24] 1.0 t/h관군연소 보일러 부하에 따른 증발량(1차 재시험) 78

[그림 25] 1.0 t/h관군연소 보일러 부하에 따른 배기가스 성분(1차 재시험) 78

[그림 26] 1.0 t/h관군연소 보일러 부하에 따른 배기가스 온도(1차 재시험) 79

[그림 27] 1.0 t/h관군연소 보일러 부하에 따른 급수 온도(1차 재시험) 79

[그림 28] 1.0 t/h관군연소 보일러 부하에 따른 풍압 손실(1차 재시험) 80

[그림 29] 1.0 t/h관군연소 보일러 연소기 개선 후 정격부하 증발량 결과 80

[그림 30] 1.0 t/h관군연소 보일러 연소기 개선 후 정격부하 배기가스 측정 결과 82

[그림 31] 1.0 t/h관군연소 보일러 연소기 2차 개선 후 배기가스 측정 결과 84

[그림 32] 1.0 t/h관군연소 보일러 연소기 2차 개선 후 풍압 측정결과 84

[그림 33] 1.0 t/h관군연소 보일러 설치 도면 (한국에너지기술연구원) 85

[그림 34] 1.0 t/h관군연소 보일러 설치 사진(케이싱 전, 후) 86

[그림 35] 1.0 t/h관군연소 보일러 부하별 증발량 결과 (2차시험) 88

[그림 36] 1.0 t/h관군연소 보일러 부하별 배기가스 측정 결과 (2차시험) 88

[그림 37] 1.0 t/h관군연소 보일러 부하별 풍압손실 측정 결과 (2차시험) 89

[그림 38] 1.0 t/h관군연소 보일러 부하별 배기가스 온도 측정 결과 (2차시험) 89

[그림 39] 1.0 t/h관군연소 보일러 부하별 급수 온도 측정 결과 (2차시험) 90

[그림 40] 1.0 t/h관군연소 보일러 부하별 공기 온도 측정 결과 (2차시험) 90

[그림 41] 1.0 t/h관군연소 보일러 부하별 건도측정 결과 (2차시험) 91

[그림 42] 1.0 t/h관군연소 보일러 본체압력 변화에 따른 배기가스 성분 (2차시험) 91

[그림 43] 1.0 t/h관군연소 보일러 본체압력 변화에 따른 건도 (2차시험) 92

[그림 44] 1.0 t/h관군연소 보일러 본체압력 변화에 따른 배기가스 온도 (2차시험) 92

[그림 45] 1.0 t/h 관군연소 보일러 공기비 변화에 따른 배기가스 성분 (2차시험) 93

[그림 46] 1.0 t/h 관군연소 보일러 공기비 변화에 따른 풍압 측정결과 (2차시험) 94

[그림 47] 1.0 t/h 관군연소 보일러 공기예열기 바이패스량에 따른 배기가스 성분 변화 94

[그림 48] 2.0 t/h 관군연소보일러 시스템 구성도 96

[그림 49] 2.0 t/h 관군연소 보일러 본체 구조도 99

[그림 50] 2.0 t/h 관군연소 보일러 시스템의 측면도 100

[그림 51] 2.0 t/h 관군연소 보일러 1차 성능시험 - 부하율에 따른 증발량 105

[그림 52] 2.0 t/h 관군연소 보일러 1차 성능시험 - 배기가스 성분 105

[그림 53] 2.0 t/h 관군연소 보일러 1차 성능시험 - 배기가스 온도 106

[그림 54] 2.0 t/h 관군연소 보일러 1차 성능시험 - 급수 온도 106

[그림 55] 2.0 t/h 관군연소 보일러 1차 성능시험 - 급기 온도 107

[그림 56] 2.0 t/h 관군연소 보일러 1차 성능시험 - 응축수 발생량 107

[그림 57] 2.0 t/h 관군연소 보일러 2차 성능시험 - 부하율에 따른 건도 및 증기압력 110

[그림 58] 2.0 t/h 관군연소 보일러 2차 성능시험 - 부하율에 따른 증발량 110

[그림 59] 2.0 t/h 관군연소 보일러 2차 성능시험 - 배기가스 성분 111

[그림 60] 보온 및 케이싱 작업 완료된 2.0 t/h급 관군연소 보일러 112

[그림 61] 2.0 t/h 관군연소 보일러 전부하 성능측정 성적서 113

[그림 62] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 부하율에 따른 증발량 116

[그림 63] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 부하율에 따른 배기가스 온도 116

[그림 64] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 부하율에 따른 급수온도 117

[그림 65] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 부하율에 따른 풍압 117

[그림 66] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 부하율에 따른 흡기온도 118

[그림 67] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 증기압력에 따른 증발량 120

[그림 68] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 증기압력에 따른 배기가스 온도 120

[그림 69] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 증기압력에 따른 급수 온도 121

[그림 70] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 증기압력에 따른 공기온도 121

[그림 71] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 증기압력에 따른 건도 122

[그림 72] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 산소량에 따른 배기가스 온도 124

[그림 73] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 산소량에 따른 급수 온도 124

[그림 74] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 산소량에 따른 공기 온도 125

[그림 75] 개발된 관군연소 보일러와 시판중인 보일러들과의 크기 126

[그림 76] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험(FGR) - 부하별 연료량 및 증발량 128

[그림 77] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험(FGR) - 부하별 배기가스 농도 128

[그림 78] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험(FGR) - 부하별 배기가스 온도 129

[그림 79] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험(FGR) - 부하별 급수온도 129

[그림 80] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험(FGR) - 부하별 풍압 130

[그림 81] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험(FGR) - 부하별 흡기온도 130

[그림 82] 1.0 t/h 노통연관 실험용보일러의 본체구조도 131

[그림 83] 1.0 t/h 노통연관 보일러 실험장치 사진 132

[그림 84] 1.0 t/h 노통연관 보일러 실험장치 계통도 134

[그림 85] 1.0 t/h 노통연관 보일러 부하별 증발량 135

[그림 86] 1.0 t/h 노통 연관 보일러 부하별 배기가스 성분 137

[그림 87] 1.0 t/h 노통 연관 보일러 부하별 배기가스 온도 137

[그림 88] 1.0 t/h 노통 연관 보일러 부하별 풍압 측정결과 138

[그림 89] 1.0 t/h 노통 연관 보일러 부하별 건도 138

[그림 90] 1.0 t/h 노통 연관 보일러 본체압력별 건도 139

[그림 91] 1.0 t/h 노통 연관 보일러 본체압력별 건도 141

[그림 92] 1.0 t/h 노통 연관 보일러 본체압력별 풍압 결과 141

[그림 93] 1.0 t/h 노통 연관 보일러 본체압력별 배기가스 온도 142

[그림 94] 1.0 t/h 노통 연관 보일러 공기비 변화에 따른 배기가스 성분 144

[그림 95] 1.0 t/h 노통 연관 보일러 공기비 변화에 따른 배기가스 온도 144

[그림 96] 1.0 t/h 노통 연관 보일러 공기비 변화에 따른 풍압 측정 결과 145

[그림 97] 1.0 t/h 노통 연관 보일러 공기비 변화에 따른 응축수 측정결과 145

[그림 98] 1.0 t/h 노통연관 보일러 노통 보완 후 성능시험 - 부하별에 따른 증발량 147

[그림 99] 1.0 t/h 노통연관 보일러 노통 보완 후 성능시험 - 부하별에 따른 배기가스 147

[그림 100] 1.0 t/h 노통연관 보일러 노통 보완 후 성능시험 - 부하별에 따른 배기가스 온도 148

[그림 101] 1.0 t/h 노통연관 보일러 노통 보완 후 성능시험 - 부하별에 따른 급수 온도 148

[그림 102] 5.0 t/h 노통연관식 보일러 시스템 구성도 149

[그림 103] 5.0 t/h 노통연관식 보일러의 본체 구조도 152

[그림 104] 5.0 t/h 노통연관식 보일러 실험장치 사진 153

[그림 105] 5.0t/h 예혼합연소 노통연관 보일러 전부하 성능측정 성적서 157

[그림 106] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 부하율에 따른 연료량 및 증발량 159

[그림 107] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 부하율에 따른 배기가스 온도 159

[그림 108] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 부하율에 따른 급수 온도 160

[그림 109] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 부하율에 따른 풍압 160

[그림 110] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 부하율에 따른 공기 온도 161

[그림 111] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 부하율에 따른 응축수 발생량 161

[그림 112] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 부하율에 따른 건도 및 증기압력 162

[그림 113] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 증기압력에 따른 연료량 164

[그림 114] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 증기압력에 배기가스 온도 164

[그림 115] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 증기압력에 따른 급수온도 165

[그림 116] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 증기압력에 따른 풍압손실 165

[그림 117] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 증기압력에 따른 공기 온도 166

[그림 118] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 증기압력에 따른 응축수 발생량 166

[그림 119] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 증기압력에 따른 건도 167

[그림 120] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 공기비에 따른 연료량과 증발량 169

[그림 121] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 공기비에 따른 배가스 온도 169

[그림 122] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 공기비에 따른 급수 온도 170

[그림 123] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 공기비에 따른 풍압 170

[그림 124] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 공기비에 따른 공기 온도 171

[그림 125] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 공기비에 따른 응축수 발생량 171

[그림 126] 5.0 t/h 예혼합 노통연관 보일러 성능시험 - 공기비에 따른 건도 172

[그림 127] 5.0 t/h 노통연관 보일러 성능시험(FGR) - 부하에 따른 연료량 및 증발량 174

[그림 128] 5.0 t/h 노통연관 보일러 성능시험(FGR) - 부하에 따른 배기가스 174

[그림 129] 5.0 t/h 노통연관 보일러 성능시험(FGR) - 부하에 따른 배기가스 온도 175

[그림 130] 5.0 t/h 노통연관 보일러 성능시험(FGR) - 부하에 따른 급수 온도 175

[그림 131] 5.0 t/h 노통연관 보일러 성능시험(FGR) - 부하에 따른 풍압 176

[그림 132] 5.0 t/h 노통연관 보일러 성능시험(FGR) - 부하에 따른 공기 온도 176

[그림 133] 보일러 강도 계산서 178

[그림 134] 보일러 강도 계산서 179

[그림 135] CFD계산시 계산 셀 정의 188

[그림 136] 모델 검증을 위한 해석의 대류부 형상 191

[그림 137] 해석에 사용된 격자 192

[그림 138] 속도결과 193

[그림 139] 속도의 상세 결과 193

[그림 140] 후단의 속도의 상세 결과 194

[그림 141] 유선 분포 194

[그림 142] 온도 분포 194

[그림 143] 핀의 표면 온도 분포 195

[그림 144] 가스 온도 분포 195

[그림 145] 핀 내부의 온도 분포 195

[그림 146] 보일러 설계 순서도 196

[그림 147] 화염공간의 열설계 순서도 197

[그림 148] 대류전열부의 열설계 순서도 197

[그림 149] 보일러 설계프로그램의 입력화면 200

[그림 150] 계산 sheet의 cell 색상 200

[그림 151] 핀튜브 특성치 계산 sheet 201

[그림 152] 대류부 기본계산 sheet 202

[그림 153] 핀튜브 뱅크튜브부의 계산결과 sheet 202

[그림 154] 뱅크튜브부의 각 열별 계산결과 203

[그림 155] 열설계 계산 프로그램 계산 결과와 시험 결과 비교 203

[그림 156] 1t/h용량 관군연소보일러의 측정치와 설계치 비교 204

[그림 157] 2t/h용량 관군연소보일러의 측정치와 설계치 비교 204

[그림 158] 관군연소보일러의 열설계 정밀도 205

[그림 159] 화염공간 출구가스온도 계산 sheet 206

[그림 160] 가스공간 출구가스온도 계산 sheet 206

[그림 161] 연관 출구가스온도 계산 sheet 207

[그림 162] 1t/h용량 노통연관연소보일러의 측정치와 설계치 비교 207

[그림 163] 5t/h용량 노통연관연소보일러의 측정치와 설계치 비교 208

[그림 164] 관군연소보일러의 열설계 정밀도 208

[그림 165] 전극봉식 단계제어 210

[그림 166] 정전압식 다단제어 211

[그림 167] 자동제어 시스템 구성도 214

[그림 168] 1.0 t/h 노통연관 보일러 성능시험 - 부하별 소모전력 217

[그림 169] 2.0 t/h 관군연소 보일러 성능시험 - 부하별 소모전력 218

[그림 170] 5.0 t/h 노통연관 보일러 성능시험 - 부하별 소모전력 219

강제내부재순환 기술을 적용한 차세대 보일러용 연소기 상용화 개발 240

[그림 1] 당량비에 따른 HCN + NH₃ 농도 253

[그림 2] 선단예혼합 연소기 개념도 259

[그림 3] 강제내부재순환 적용 연소기 개념도 259

[그림 4] 모델 버너 내부 재순환 개념도 261

[그림 5] 모델 선단예혼합 버너헤드 262

[그림 6] 모델 선단예혼합 버너 262

[그림 7] 모델 강제 내부 재순환 버너 262

[그림 8] 0.5t/h 관군연소 보일러용 연소기 1차 시작품 도면 264

[그림 9] 0.5t/h 관군연소 보일러용 연소기 2차 시작품 도면 265

[그림 10] 0.5t/h 관군연소 보일러용 연소기 1차 시작품 노즐사진 265

[그림 11] 0.5t/h 관군연소 보일러용 연소기 2차 시작품 노즐사진 265

[그림 12] 0.5t/h 관군연소 보일러용 연소기 1차 시작품 사진 266

[그림 13] 0.5t/h 관군연소 보일러용 연소기 2차 시작품 사진 266

[그림 14] 1t/h 관군연소 보일러용 연소기 도면 268

[그림 15] 관군연소 보일러용 연소기 장착사진 268

[그림 16] 2t/h 관군연소보일러 연소기 도면 270

[그림 17] 관군보일러용 연소기 측면사진 271

[그림 18] 관군연소 보일러용 연소기 출구 사진 271

[그림 19] 1ton/h 노통연관식 보일러(Ф400) 연소기 도면 274

[그림 20] 1ton/h 노통연관식 보일러(Ф550) 연소기 도면 274

[그림 21] 버너 헤드 275

[그림 22] 2차 시작품 버너 출구 형상 275

[그림 23] 1t/h 보일러 부착 형상 275

[그림 24] 5t/h 노통연관식보일러용 연소기 도면 277

[그림 25] 5t/h 노통연관식 보일러용 연소기 277

[그림 26] 5t/h 노통연관식보일러용 연소기 연료헤드 및 선회기 278

[그림 27] 5t/h 노통연관식 보일러 출구 사진 278

[그림 28] 실험용 모델버너 연소시스템 개념도 279

[그림 29] 공기 및 연료 공급 제어 장치 280

[그림 30] 실험용 모델버너 연소시스템 280

[그림 31] 연료 및 공기 공급 장치 구성도 281

[그림 32] 연료 및 공기 공급 장치 사진 281

[그림 33] 연소기 실험용 관군 보일러 시스템 사진 282

[그림 34] 관군연소 보일러용 FGR라인 개념도 283

[그림 35] 관군연소 보일러용 FGR용 블로어 및 라인 283

[그림 36] 노통연관식 보일러용 FGR라인 개념도 284

[그림 37] 노통연관식 보일러용 FGR블로어 및 라인 284

[그림 38] 열부하 30,000kcal/h에서의 화염 온도 분포 288

[그림 39] 열부하 40,000kcal/h에서의 화염 온도 분포 288

[그림 40] 열부하 50,000kcal/h에서의 화염 온도 분포 288

[그림 41] 열부하별 반경반향에 따른 화염 온도 분포 288

[그림 42] 부하별 과잉공기비에 따른 배기가스 O₂ 농도 289

[그림 43] 부하별 과잉공기비에 따른 배기가스 NOx 농도 289

[그림 44] 부하별 과잉공기비에 따른 CO 농도 289

[그림 45] X/D 0.6,0.8-다단 연소기 화염 온도분포 X/D 3,4-선단예혼합 연소기 화염 온도 분포 290

[그림 46] 다단 및 선단예혼합 연소기의 배기가스 O₂ 농도 291

[그림 47] 다단 및 선단예혼합 연소기의 배기가스 NOx 농도 291

[그림 48] (1) 다단 연소기 화염 사진 (2) 선단예혼합 연소기 화염 사진 291

[그림 49] 배기가스 0₂별 NOx, CO 농도 293

[그림 50] 배기가스 0₂별 NOx, CO 농도 293

[그림 51] 반경방향 위치별 온도분포 293

[그림 52] 반경방향 위치별 온도분포 293

[그림 53] 내부재순환 적용, 비적용 온도 비교 294

[그림 54] 내부재순환 적용, 비적용 NOx농도 비교 294

[그림 55] 내부 재순환시 화염 사진 배기가스 0₂ 2% 294

[그림 56] 0.5t/h 관군 연소 보일러 용 버너(15m/s)의 부하에 따른 NOx 및 CO 농도 296

[그림 57] 0.5t/h 관군 연소 보일러 용 버너(20m/s)의 부하에 따른 NOx 및 CO 농도 296

[그림 58] 0.5t/h 관군 연소 보일러 용 버너의 유속별 부하에 따른 CO 농도 비교 297

[그림 59] 0.5t/h 관군 연소 보일러 용 버너(20m/s)의 배가스 O₂에 따른 NOx 및 CO 농도 297

[그림 60] 0.5t/h 관군 연소 보일러 용 버너의 유속별 부하에 따른 NOx 농도 비교 298

[그림 61] 1t/h 관군 연소 보일러 용 버너(26m/s)의 부하에 따른 NOx 및 CO 농도 299

[그림 62] 1t/h 관군 연소 보일러 용 버너(32m/s)의 부하에 따른 NOx 및 CO 농도 300

[그림 63] 1t/h 관군 연소 보일러 용 버너(29m/s)의 부하에 따른 NOx 및 CO 농도(예열공기) 300

[그림 64] 1t/h 관군 연소 보일러 용 버너(29m/s)의 부하에 따른 NOx 및 CO 농도(상온공기) 301

[그림 65] 1t/h 관군 연소 보일러 용 버너(29m/s)의 배가스 O₂에 따른 NOx 및 CO 농도(상온공기) 301

[그림 66] 1t/h 관군 연소 보일러 용 버너의 유속별 부하에 따른 CO 농도 비교 302

[그림 67] 1t/h 관군 연소 보일러 용 버너의 유속별 부하에 따른 NOx 농도 비교 302

[그림 68] 2t/h 관군 연소 보일러 용 버너의 부하에 따른 NOx 및 CO 농도(예열공기) 304

[그림 69] 2t/h 관군 연소 보일러 용 버너의 부하에 따른 NOx 및 CO 농도(상온공기) 304

[그림 70] 2t/h 관군 연소 보일러 용 버너의 FGR rate에 따른 NOx 및 CO 농도(예열공기) 305

[그림 71] 2t/h 관군 연소 보일러 용 버너의 공급공기 종별 부하에 따른 NOx 농도비교 305

[그림 72] 2t/h 관군 연소 보일러 용 버너의 공급공기 종별 부하에 따른 CO 농도비교 306

[그림 73] 1t/h 노통 연관식 보일러 용 버너(24m/s)의 부하에 따른 NOx 및 CO 농도(Ф400 연소실-예열공기) 307

[그림 74] 1t/h 노통 연관식 보일러 용 버너(30m/s)의 부하에 따른 NOx 및 CO 농도(Ф550 연소실-예열공기) 308

[그림 75] 1t/h 노통 연관식 보일러 용 버너(30m/s)의 부하에 따른 NOx 및 CO 농도(Ф550 연소실-상온공기) 308

[그림 76] 1t/h 노통 연관식 보일러 용 버너(30m/s)의 공급공기 종별 부하에 따른 NOx 농도 비교 (Ф550 연소실) 309

[그림 77] 1t/h 노통 연관식 보일러 용 버너(24m/s)의 배가스 0₂에 따른 NOx 및 CO 농도(Ф400 연소실) 309

[그림 78] 1t/h 노통 연관식 보일러 용 버너(30m/s)의 배가스 0₂에 따른 NOx 및 CO 농도 (Ф550 연소실-예열공기) 310

[그림 79] 1t/h 노통 연관식 보일러 용 버너(30m/s)의 배가스 0₂에 따른 NOx 및 CO 농도 (Ф550 연소실-상온공기) 310

[그림 80] 1t/h 노통 연관식 보일러 용 버너(30m/s)의 공급공기 종별 배가스 0₂에 따른 NOx 농도 (Ф550 연소실) 311

[그림 81] 1t/h 노통 연관식 보일러 용 버너의 실험조건별 부하에 따른 NOx농도 311

[그림 82] 5t/h 노통 연관식 보일러 용 버너의 부하에 따른 NOx 및 CO 농도(예열공기) 312

[그림 83] 5t/h 노통 연관식 보일러 용 버너의 부하에 따른 NOx 및 CO 농도(상온공기) 313

[그림 84] 5t/h 노통 연관식 보일러 용 버너의 FGR rate에 따른 NOx 및 CO 농도(상온공기) 313

[그림 85] 5t/h 노통 연관식 보일러 용 버너의 FGR rate에 따른 NOx 및 CO 농도(상온공기) 314

[그림 86] 5t/h 노통 연관식 보일러 용 버너의 공급공기 종별 부하에 따른 NOx 농도 314

[그림 87] The profiles of temperature assuming a gradient of 100 K/cm in a CH4/air premixed flame of φ=1.0. 324

[그림 88] Axial profiles of temperature and NO concentration for different heat loss scenarios in a CH₄/air premixed flame of φ=0.8 325

[그림 89] Axial profiles of temperature and NO concentration for different heat loss scenarios in a CH₄/air premixed flame of φ=1.0 326

[그림 90] NO concentrations at 2.0 cm above burner as a function of equivalence ratio for different heat loss scenarios. 327

[그림 91] The profiles of mole fraction and temperature for laminar, CH4-air premixed flame; (a) φ=0.6, (b) φ=1.0, (c) φ=1.2 330

[그림 92] Mole fraction and molar production rate of NO via the different NO formation routines 332

[그림 93] Product temperature and EINO via the different NO formation routines with equivalence ratio at the exit (x=10cm, EINO in the range of 0.6＜φ＜0.8 is amplified by five times) 332

[그림 94] NO mole fractions with the increase of axial distance for the different equivalence ratios 334

[그림 95] Velocity profiles and residence times with the increase of axial distance 334

[그림 96] NO concentration and molar production rate via different NO formation routine near the flame region 336

[그림 97] NO concentration and molar production rate via different NO formation routine in the postflame region 337

[그림 98] Variation of EINO via the different NO formation routines with equivalence ratio for combustor length of x=0.3cm. 338

[그림 99] Variation of EINO via the different NO formation routines with equivalence ratio for combustor length of x=5.0 cm. 339

[그림 100] Variation in CO mole fractions and production rates with combustor length for various equivalence ratios 340

[그림 101] Variation in temperature profiles with combustor length for different heat loss scenarios (φ=0.85) 341

[그림 102] Variation in CO mole fraction profiles with combustor length for different heat loss scenarios (φ=0.85) 342

[그림 103] Variation of CO reduction rate with the heat loss rate at post-flame region 343

[그림 104] Schematic of burner and heat exchanger 344

[그림 105] Temperature profiles with varying heat loss rates. 345

[그림 106] NO mole fraction with varying heat loss rates 345

[그림 107] NO mole fraction with varying heat loss rates 346

[그림 108] Temperature profiles with varying locations of first heat exchanger 347

[그림 109] NO mole fraction with varying locations of first heat exchanger 348

[그림 110] Temperature profiles with varying locations of first and second heat exchangers 349

[그림 111] NO mole fraction with varying locations of first and second heat exchangers 349

[그림 112] CO mole fraction with varying locations of first and second heat exchangers 350

[그림 113] Geometry and computational grid (showing fewer grid than used grid) 359

[그림 114] Mean fields of axial velocity and streamlines 360

[그림 115] Mean fields of temperature and flame surface 360

[그림 116] Instantaneous iso-contour(40,000 1/s) and slice of vorticity magnitude and flame surface (red line) for (a) φ=0.53 and (b) φ=0.80. 361

[그림 117] Trace of p' due to temporal variation of equivalence ratio at inlet 362

[그림 118] Instantaneous evolutions of temperature distribution and flame surface for the three cases 363

[그림 119] Instantaneous iso-contours of vorticity magnitude(64,100 1/s) at t=23msec for the three cases 364

[그림 120] Mean distributions of NO mass fraction with equivalence ratios in a model gas turbine combustor (Tin=300k and p=1atm) 367

[그림 121] Mean distributions of NO mass fraction at φ=1.0 using only Zeldovich mechanism (Tin=300k and p=1atm) 367

[그림 122] Mean distributions of NO mass fraction at φ=0.6(Tin=670k and p=1atm) 367

[그림 123] NO ppm with axial distance of swirl combustor for the variations of equivalence, NO formation route and inlet temperature (NO ppm, based on dry and mole fraction, is expressed for two cases corresponding to... 369

[그림 124] Distributions of axial and radial velocity in a front premixer. 371

[그림 125] CH₄ and 0₂ mole fraction in a front premixer. 372

[그림 126] CH₄ mole fraction with overall equivalence ratio. 372

[그림 127] CH₄ mole fraction with thermal input. 373

[그림 128] Developed burner using a front premixed burner 374

[그림 129] Grid system for simulating front premixed burner in the developed burner using a Front mixer type. 374

[그림 130] Iso-counters of CH₄ mole fraction (0.086, 0.20, 0.70) in the developed burner using a front premixer type. 375

[그림 131] Distributions of axial, radial and CH₄ mole fraction in the developed burner using a front premixer type. 376

[그림 132] Schematic of boiler combustor and computational domain 377

[그림 133] Flow patterns with the change in combustor diameter. 379

[그림 134] Temperature distributions with the change in combustor diameter (high temperature region above 1800 K was expressed with line contour). 380

[그림 135] Distributions of NO mole fraction with the change in combustor diameter. 381

[그림 136] Distributions of total and thermal NO production rate with the change in combustor diameter. 383

[그림 137] 0.5t/h 관군버너 388

[그림 138] 1t/h 관군버너 389

[그림 139] 2t/h 관군연소버너 389

[그림 140] 1t/h 노통버너 390

[그림 141] 5t/h 노통버너 391

고성능 컴팩트 절탄기/공기예열기 상용화 개발 410

[그림 1] 차세대 보일러의 배열회수 시스템 418

[그림 2] Cross-section View of Plates 419

[그림 3] 배열회수 장치의 디자인 조건 420

[그림 4] 관형 열교환기와 판형열교환기 비교 사진 421

[그림 5] 관형 열교환기 422

[그림 6] 판형열교환기 423

[그림 7] 마이크로 열교환기 423

[그림 8] Chevron Plate & Dimple Plate 424

[그림 9] Rectangular Type Heat Plate 425

[그림 10] Circular Type & Oval Type heat Plate 425

[그림 11] 용접식 판형열교환기 - 장한기술(주), KOREA 426

[그림 12] 용접식 판형열교환기 개발과정 427

[그림 13] 용접식 판형열교환기 제작 설비 427

[그림 14] 분해 조립이 가능한 볼트체결 타입 판형열교환기 428

[그림 15] Plate & Ring type - Heat Exchanger 428

[그림 16] 핀-튜브의 배열 및 형상 431

[그림 17] 성능실험용 고온절탄기 (핀-튜브) 열교환기 431

[그림 18] Chevron type 판형열교환기의 형상 433

[그림 19] Circular type, shell & plate 열교환기 434

[그림 20] 성능실험용 저온 절탄기 (shell & plate 열교환기) 434

[그림 21] 전열성능실험에 활용된 Compact 가스Boiler 436

[그림 22] 열교환기 전열성능실험 시스템 구성도 436

[그림 23] HX1 및 HX2 설치 전경 437

[그림 24] 온도측정 레코더 439

[그림 25] 배기가스량에 따른 총괄열전달계수 (급수량 : 0.75 m³/h) 440

[그림 26] 급수량에 따른 총괄열전달계수 (배가스량 : 650 Nm³/h) 441

[그림 27] 부하별 급수량 변화에 따른 HX1의 전열 성능(물측기준, Qw) 441

[그림 28] 부하별 급수량 변화에 따른 HX1의 총괄전열계수(Uo) 442

[그림 29] 부하별 급수량 변화에 따른 HX1의 풍압손실 (△P) 442

[그림 30] 부하별 급수량 변화에 따른 HX2의 전열 성능(물측기준, Qw) 443

[그림 31] 부하별 급수량 변화에 따른 HX2의 총괄전열계수(Uo) 444

[그림 32] 부하별 급수량 변화에 따른 HX2의 풍압손실 (△P) 444

[그림 33] 시스템 요구조건 445

[그림 34] 시제품 Hybrid Economizer의 외형 도면 446

[그림 35] 시제품의 형태 (1차 보온후) 447

[그림 36] 2차 시제품 실험시스템 전체 구성도 448

[그림 37] 보일러 부하에 따른 열교환기 전열성능(Qw) (물측기준) 449

[그림 38] 보일러 부하에 따른 열교환기 열량 분포 비율 450

[그림 39] 보일러 부하에 따른 총괄전열계수(Uo) 450

[그림 40] 보일러 부하에 따른 열교환기 풍압손실(△P) 451

[그림 41] 보일러 증기압 변화에 따른 열교환기 풍압손실(△P)(보일러 부하율 100%) 452

[그림 42] 보일러 부하별 배기가스 중의 산소농도 변화에 따른 열교환기 풍압손실(△P) 452

[그림 43] 부하량에 따른 하이브리드 절탄기와 핀-튜브 열교환기의 유효성 비교 454

[그림 44] 공기에열기를 장착한 0.5t/h급 관군연소보일러 시스템 455

[그림 45] 0. 5t/h급 열교환기의 보일러 부하별 Total Energy Balance 456

[그림 46] 보일러 부하별 각 열교환기의 전열성능 (0.5 t/h급) 457

[그림 47] 보일러 부하별 각 열교환기의 풍압손실 (0.5 t/h급) 457

[그림 48] Chevron Type 판형열교환기 458

[그림 49] Dimple type 판형열교환기 458

[그림 50] CAD 프로그램을 이용한 열판 설계도면 459

[그림 51] 3D 설계 프로그램을 이용한 열판 및 금형 모델링 459

[그림 52] Dimple type 열판 도면 460

[그림 53] 장한기술(주) 보유 800 Ton급 유압프레스 461

[그림 54] 용접용 Dimple type 열판 형상 462

[그림 55] 딤플 열판용 드로잉 금형(상부)과 포밍 금형(하부) 463

[그림 56] 포밍 금형(좌) 내부, 드로잉 금형 내부(우) 463

[그림 57] 1.0 t/h급 관군연소보일러의 배열회수 시스템 464

[그림 58] 공기예열기 열교환기 코어 467

[그림 59] 1.0 t/h급 관군연소보일러용 고온절탄기 설계도면 468

[그림 60] 브레이징전 열교환기 팩(좌), 브레이징 후 열교환기 코어 470

[그림 61] 응축수 회수를 위한 케이스 471

[그림 62] 2차 테스트용 저온 절탄기 472

[그림 63] 배열회수 시스템의 수평 배치 전경 472

[그림 64] 배열회수장치 수직 배치 전경 473

[그림 65] 1.0 t/h급 관군연소보일러 배치 도면 473

[그림 66] 1.0 t/h급 관군연소보일러 사진 474

[그림 67] TEST 1 열교환기의 Total Energy Balance 477

[그림 68] TEST1의 부하별 응축수량 478

[그림 69] 보일러 부하별 각 열교환기의 전열성능(TEST 1) 478

[그림 70] 각 열교환기별 총괄전열계수(TEST 1) 479

[그림 71] 각 열교환기별 풍압손실(TEST 1) 479

[그림 72] O₂ 변화별 압력손실 (TEST1) 480

[그림 73] O₂ 변화별 응축수량 (TEST 1) 480

[그림 74] 보일러 압력 변화에 따른 압력손실 (TEST 1) 481

[그림 75] 보일러 압력에 따른 응축수 회수량 (TEST 1) 481

[그림 76] TEST 2 열교환기의 Total Energy Balance 483

[그림 77] 부하별 응축수량(TEST 2) 483

[그림 78] 보일러 부하별 각 열교환기의 전열성능(TEST 2) 484

[그림 79] 각 열교환기별 총괄전열계수(TEST 2) 484

[그림 80] 각 열교환기별 풍압손실(TEST 2) 485

[그림 81] TEST 3 열교환기의 Total Energy Balance 487

[그림 82] 보일러 부하별 응축수량 487

[그림 83] 보일러 부하별 각 열교환기의 전열성능(TEST 3) 488

[그림 84] 각 열교환기별 총괄전열계수(TEST 3) 488

[그림 85] 각 열교환기별 풍압손실(TEST 3) 489

[그림 86] O₂변화별 풍압손실 (TEST 3) 489

[그림 87] 압력변화별 응축수량 (TEST 3) 490

[그림 88] 압력변화별 압력손실 (TEST 3) 490

[그림 89] 1.0 t/h급 노통연관 보일러 시제품 493

[그림 90] TEST 4 열교환기의 Total Energy Balance 495

[그림 91] 부하별 응축수량(TEST 4) 495

[그림 92] 보일러 부하별 각 열교환기의 전열성능(TEST 4) 496

[그림 93] 각 열교환기별 총괄전열계수(TEST 4) 496

[그림 94] 각 열교환기별 풍압손실(TEST 4) 497

[그림 95] O₂ 변화별 풍압손실(TEST 4) 497

[그림 96] O₂ 변화별 응축수량(TEST 4) 498

[그림 97] 압력변화별 응축수량(TEST 4) 498

[그림 98] 압력변화별 풍압손실(TEST 4) 499

[그림 99] 열교환기에서의 보일러 부하별 흡수율 분포(1.0 t/h급 노통연관) 499

[그림 100] 0.5 t/h급 관군연소보일러 실증 시험용 열교환기 도면 503

[그림 101] 0.5 t/h급 관군연소보일러 실증 시험용 열교환기 503

[그림 102] 더블 딤플 열판 도면 505

[그림 103] 열판 전면부 형상 507

[그림 104] 열판 후면부 형상 507

[그림 105] 전면 형상 508

[그림 106] 측면 형상 508

[그림 107] Wide 채널 509

[그림 108] Narrow 채널 510

[그림 109] Wide 채널 - Narrow 채널 단면 - 측면 510

[그림 110] Narrow 채널 - Wide 채널 적층도 511

[그림 111] Wide 채널 - Narrow 채널 적층도 512

[그림 112] Narrow 채널 - Wide 채널 단면 512

[그림 113] Frame 적층도 513

[그림 114] 더블 딤플 금형 514

[그림 115] 모델링 515

[그림 116] Operating Condition 516

[그림 117] Computational Meshes, Model I, Flue gas - Air 517

[그림 118] Numerical Results, Model I, Flue gas - Air 517

[그림 119] Velocity Magnitude Distribution (Model I, Flue gas - Air) 518

[그림 120] Pressure Distribution (Model I, Flue gas - Air) 518

[그림 121] Temperature Distribution (Model I, Flue gas - Air) 519

[그림 122] Computational Meshes, Model II, Flue gas - Water 519

[그림 123] Numerical Results, Model II, Flue gas - Water 520

[그림 124] Velocity Magnitude Distribution (Model II, Flue gas - Water) 520

[그림 125] Pressure Distribution (Model II, Flue gas - Water) 521

[그림 126] Temperature Distribution (Model II, Flue gas - Water) 521

[그림 127] Effects of dimples on the velocity & temperature distribution 522

[그림 128] Comparison with experimental data 522

[그림 129] Experimental data 523

[그림 130] Comparison with experimental data(Flue Gas/Water) 523

[그림 131] J-factor correlation 524

[그림 132] F-factor correlation 524

[그림 133] 2.0 t/h급 차세대 관군연소보일러 열교환기 설치 전경 526

[그림 134] 2.0 t/h급 관군연소보일러용 열교환기의 Total Energy Balance 528

[그림 135] 보일러 부하별 각 열교환기의 전열성능 528

[그림 136] 보일러 부하별 각 열교환기의 총괄전열계수 529

[그림 137] 보일러 부하별 각 열교환기의 풍압손실 529

[그림 138] 보일러 부하별 응축수 회수량 530

[그림 139] O₂ 변화별 각 열교환기의 풍압손실 530

[그림 140] O₂ 변화별 응축수 회수량 531

[그림 141] 보일러 압력변화별 각 열교환기 압력손실 531

[그림 142] 보일러 압력변화별 응축수 회수량 532

[그림 143] 열교환기에서의 보일러 부하별 흡수율 분포(2.0 t/h급 관군연소) 532

[그림 144] 5.0 t/h급 차세대 노통연관보일러 열교환기 설치 전경 534

[그림 145] 5.0 t/h급 노통연관보일러용 열교환기의 Total Energy Balance 536

[그림 146] 보일러 부하별 각 열교환기의 전열성능 536

[그림 147] 보일러 부하별 각 열교환기의 총괄전열계수 537

[그림 148] 보일러 부하별 각 열교환기의 풍압손실 537

[그림 149] 보일러 부하별 응축수 회수량 538

[그림 150] O₂ 변화별 각 열교환기의 풍압손실 538

[그림 151] O₂ 변화별 응축수 회수량 539

[그림 152] 보일러 압력변화별 풍압손실 539

[그림 153] 보일러 압력변화별 응축수 회수량 540

[그림 154] 열교환기에서의 보일러 부하별 흡수율 분포 (5.0 t/h급 노통연관) 540

[그림 155] 열교환기 자동용접장치 - 전체사진 543

[그림 156] 열교환기 자동용접장치 - 용접부 543

[그림 157] 열교환기 선정프로그램 545

[그림 158] Polymer Heat Exchanger 547

[그림 159] Candidate of Transport Membrane Condenser 548