저발열량 합성가스의 가스엔진 내 연소 특성에 대한 해석

이찬; 조상목; Chan Lee; Sang Mok Cho

Clean Technology, Vol.12, No.2, 78-86, June, 2006

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저발열량 합성가스의 가스엔진 내 연소 특성에 대한 해석

Analysis on the Combustion Characteristics of Low-Btu Synthetic Gases in Gas Engine

이찬^†, 조상목

수원대학교 기계공학과, 445-743 경기도 화성시 봉담읍 와우리 산2-2

Chan Lee^†, and Sang Mok Cho

Department of Mechanical Engineering, University of Suwon, San 2-2 Wau-ri, Bongdam-eup, Hwaseong City, Gyeonggi-do 445-743, Korea

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초록

저발열량 석탄 및 바이오매스 합성가스의 가스 엔진 내 연소 특성에 대한 전산 해석을 수행하였다. 열화학적 해석을 통해 연소 압력, 연소 온도, 배기가스의 조성, NO 배출량 및 엔진 출력을 예측하였고, 예측결과를 소형 파이로트 가스 엔진 시험결과와 비교하였다. 합성 가스의 가스 엔진 연소실 내부의 비정상 연소 현상을 규명하기 위해 전산유체역학적 해석을 수행하였고, 석탄 및 바이오매스 합성가스의 계산결과들을 서로 비교하여 대체연료로서 합성가스 연소 시 가스엔진에 대한 설계 변경 및 조절을 위한 기준을 제시하였다.

Computational analyses are conducted on the combustion characteristics of the coal- and the biomass-derived synthetic gases with low-Btu heating value in gas engine. Using thermochemical analyses on the synthetic gases, combustion pressure, temperature, exhaust gas composition, NO emission and engine power are predicted and the predicted results are compared with small-scale pilot engine test results. In order to investigate the unsteady combustion phenomena in gas engine combustion chamber, CFD analyses are carried out on the coal and the biomass synthetic gases and their computed results are compared to provide the guidelines for the design modification and the tuning of the gas engine burning the synthetic gases as alternative fuels.

Keywords:Low-Btu Synthetic Gas;IC Gas Engine;Chemical Equilibrium;Ignition Source;Flame Propagation

[References]

Manitas K, Progress in Biomass Gasification: An Overview, European Commission (2002)
Paisley MA, Anson D, ASME J. Gas Turb. Power, 120, 284 (1999)
Cook CS, Corman JC, Todd DM, ASME J. Gas Turb. Power, 117, 673 (1995)
Hung WSY, Gas Turbine Fuels, Turbomachinery Technology Semianr, Solar Turbines (1989)
이찬, 서제영, 한국에너지공학회지, 12, 320 (2003)
윤용승, 김형택, 이태진, 안달홍, 이찬, 오명숙, “가스화 복합 시스템 연계 실증 및 모사기술 개발,” 산업자원부 (2002)
McLellan R, Design of a 2.5 MWe Biomass Gasification Power Generation Module, Wellman Process Engineering (2000)
Quakk P, Knoef H, Stassen H, "Energy from Biomass: A Review of Combustion and Gasification Technology," World Bank Technical Paper No. 422 (1999)
http://navier.engr.colostate.edu
이찬, 조상목, 유영돈, 윤용승, 2005 한국에너지공학회 추계학술대회 논문집, 143 (2005)
김현우, 조경국, 정석호, 자동차공학회지, 12(4), 25 (1990)
Heywood JB, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill, 1988, pp.15-19

[1] Manitas K, Progress in Biomass Gasification: An Overview, European Commission (2002)

[2] Paisley MA, Anson D, ASME J. Gas Turb. Power, 120, 284 (1999)

[3] Cook CS, Corman JC, Todd DM, ASME J. Gas Turb. Power, 117, 673 (1995)

[4] Hung WSY, Gas Turbine Fuels, Turbomachinery Technology Semianr, Solar Turbines (1989)

[5] 이찬, 서제영, 한국에너지공학회지, 12, 320 (2003)

[6] 윤용승, 김형택, 이태진, 안달홍, 이찬, 오명숙, “가스화 복합 시스템 연계 실증 및 모사기술 개발,” 산업자원부 (2002)

[7] McLellan R, Design of a 2.5 MWe Biomass Gasification Power Generation Module, Wellman Process Engineering (2000)

[8] Quakk P, Knoef H, Stassen H, "Energy from Biomass: A Review of Combustion and Gasification Technology," World Bank Technical Paper No. 422 (1999)

[9] http://navier.engr.colostate.edu

[10] 이찬, 조상목, 유영돈, 윤용승, 2005 한국에너지공학회 추계학술대회 논문집, 143 (2005)

[11] 김현우, 조경국, 정석호, 자동차공학회지, 12(4), 25 (1990)

[12] Heywood JB, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill, 1988, pp.15-19