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자료유형
학술저널
저자정보
장동순 (충남대학교) 신미수 (충남대학교 환경생물시스템연구소) 김용주 (충남대학교)
저널정보
한국폐기물자원순환학회 한국폐기물자원순환학회지 한국폐기물자원순환학회지 제35권 제3호
발행연도
2018.1
수록면
258 - 267 (10page)

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The energy efficiency of gas turbine using LNG as a fuel has reached to less than about 40% even for the H classgas turbine. To increase the energy efficiency, in theoretical analysis, the maximum value of fuel efficiency can be obtainedvia the equally large value of the mixing rate and reaction rate in the harmonic-mean type overall reaction rate expression. Even if the delayed mixing rate can be overcome successfully by the strategy of the practically proved lean-burn method,however, the critical problem caused by the retarded reaction rate caused by the excess air has to be solved in order tomake any breakthrough of the engine or gas turbine fuel efficiency. To do this, a series of systematic numerical calculationhas been made for the evaluation of the lean-burn CH4 flame feature with the addition of small amount of H2 or HHO(H2+1/2O2, water electrolysis gas). To maintain lean burn state, the flow rate of methane was greatly reduced less than50% of the standard flow rate. The addition of HHO or H2 heating value has increased steadily from 5, 10 and up to20% of the 100% CH4 flow rate. And investigation of flame characteristics such as peak flame temperature and its locationtogether with the temperature profile has been made through numerical calculation for a gas turbine combustor. For thestandard case of 100% CH4 injection, the flame temperature profile was observed to increase steadily from the primarycombustor region to gas turbine inlet. This is exactly corresponds to the temperature profile appeared in a heating processwith constant pressure assumption in a typical Brayton cycle. However, for the case of co-burning with H2 or HHO withonly 40 and 50% CH4 injection, the peak flame temperature appears near the upstream primary region and decreasessignificantly along the downstream toward turbine inlet. A detailed discussion further has been made for the flamecharacteristics with the change of added fuel amount and its type. In summary, the addition of the H2 and HHO gas withthe reduced amount of the CH4 flow rate results in quite different temperature profile expected from the standard Braytoncycle. Further this kind of flame feature suggests the possibility of high fuel efficiency together with the reduction ofthe metallurgical thermal damage of the turbine blade due to the decreased gas temperature near turbine inlet.

목차

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장동순 / 2013 / 브라운 가스와 수증기 혼합연료의 화염특성에 관한 수치 해석적 연구 / 한국폐기물자원순환학회지 30(6):606~616 Crossref 신미수 / 2016 / CO2 저감을 위한 미분탄과 산소/수소 당량 혼합기체 혼소에 대한 수치 해석적 연구 / 한국폐기물자원순환학회지 33(1):1~9 dbpia Jung, D. R. / 2008 / Numerical simulation of non-reacting and reacting flows in a small gas turbine combustor / The Korean Society Mechanical Engineers 2008 Fall Conference :73~78 google schola Onishi, S. / 1979 / Active thermo-atmosphere combustion (ATAC) - A new combustion process for internal combustion engines, Society of Automotive Engineers Technical Paper Series, Vol. 790501 :11 google schola Packham, K. / 2007 / Lean-burn engine technology increases efficiency reduces NOx emissions, Cummins Power Generation, Power Topic 7009 google schola

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