최근 강화되는 환경 규제치에 대응하기 위해 전기 집진기 입구 온도의 강하를 통한 집진 성능 향상과 분리형 가스 재열기 (Gas-Gas heater)를 이용한 열회수 노력이 기존에 많이 진행되어 왔다. 하지만 분리형 가스 재열기를 이용한 열회수 장치를 국산화율이 낮고, 장치 가격이 높아 운영중인 발전소에 설치하기에 공간적, 경제적으로 어려움이 많다. 따라서 이러한 단점을 극복하고자 전기집진기 입구 Diffusing Duct에서 Heat Pipe를 이용한 열회수 시스템 설치가능성을 확인하기 위해, 다공판 탈부착 효과 및 설치후보군별 Diffusing Duct 유동특성을 반영한 Heat Pipe 열교환 특성과 차압, 속도분포도 변화, 열회수 공정 능력을 확인하여 최적 설계방안을 제시하고자 하였으며, 연구결과는 다음과 같다.
가. 적용 가능개소 및 히트파이프 작동가능성 확인
선행 분리형 가스재열기 구현방안인 대류형 열교환기 설치가능개소는 3개소가 확인되었으며, 그중에서도 전기집진기 온도강하와 분리형 가스재열기 병행구현이 가능한 전기집진기 입구 Diffusing Duct가 최적 장소로, 싸이클 작동가능범위에 대한 분석결과 일단 열회수가 가능하면 모두 열발산이 가능하였다.
나. 모델링 및 단위격자 분석
전기집진기 모델링 결과 다공판과 하부 Hopper 영향이 확인되었으며, 유동이 상부방향에 상대적으로 집중되며, 다공판 앞에서 차압에 의한 유동교란으로 속도가 일시적으로 상승하나, 종단부에서의 평균유속은 Ideal Diffuser와 유사하였다.
단위격자 분석결과 Heat Pipe 기공률이 감소할수록 열전달계수 증가량보다 차압 증가폭이 많으며, 동일 기공률 기준으로 분석한 결과 차압 상승이 가장 적고, 열 교환량이 가장 많은 종단부가 유리하였다.
다. 설치위치에 따른 압력손실과 열전달계수 분석
Part #3에서 압력손실에 따른 Pumping Loss 대비 가장 높은 열회수율이 나타났으며, 기공률이 적을수록 압력상승과 온도강하는 증가된다. 하지만 압력상승 증가폭보다 온도강하 증가폭이 크므로 기공률이 가장 작은 P=0.05 m에서 제일 유리하며, 간격이 감소함에 따라 Velocity Spot도 감소하여 속도분포도 개선과 이에 기인한 전기집진기 효율향상에도 기여할 것으로 기대된다.
라. Heat Pipe 특성을 반영한 열전달계수 변동영향 분석
내부 열전달계수 5,000 W/㎡K 증발온도 100℃ 불변기준으로 분석한 결과를 바탕으로 튜브금속온도 변화가 예상되는 열교환 시스템에서 Nucleate boiling equation 적용결과와 유사한 결과가 도출되었으며, 튜브금속온도 변화특성 반영시 열 회수 성능이 45% 가량 하락하는 것으로 분석되었다. 이에 따라 입구온도 추가강하를 위해 차압 한계치까지 추가배열 검토가 요구된다.
마. 최적설치 위치 및 배열방안 도출
다공판에서 발생하는 차압손실을 최소화 하기 위해 2‘nd 다공판 제거후 효과를 분석해 보았으며, part #2에서는 차압감소효과가 확인되었으나, part #3에서는 온도강하량도 저하되는 것으로 분석되었다. 그러나 part #2,3에 모두 설치시에는 경제성이 확보되는 것으로 파악되었다.
추가배치 가능성을 분석해본 결과 pitch 0.06m 기준으로 part #2에 36열까지 가능하지만 열전달 증가효과보다 동력비 증가가 더 커서 불리하지만, 다공판 제거에 따른 열교환부 감소영향이 있는 것으로 추정되어 실험등이 요구된다. 아울러 핀튜브 형식으로 변경시에는 모두 경제성이 확인되었으나, pitch 0.06 m으로 part #3에서 설치하는 것이 가장 유리하였다.
바. 경제성 분석
Bare Tube 10열 설치기준(P=0.05m)으로 분석시 part #2에 설치함이 가장 경제적이며, 두 번째 다공판 제거시 part #2,3에 pitch 0.06 m 간격으로 설치하는 것이, 그리고 Fin 설치의 경우에는 part #3에 pitch 0.06 m 간격으로 설치함이 경제적인 것으로 나타났으며, 가장 경제성 있는 최적위치와 배열방안은 Part #3에 차압 한계치까지 0.06 m 간격의 Fin tube 형식으로 확인되었다.

In this study, the necessity of replacing parts with standard thermal power electrostatic precipitator, which has a long life span within the domestic industry, is emerging. In order to cope with the environmental regulation values that are strengthened externally, Heat recovery system using heat pipe in Diffusing Duct at the entrance of electrostatic precipitator to improve the efficiency through drop of the inlet temperature of the electrostatic precipitator and to prevent internal leakage through implementation of separate gas re-heating (GGH) We have analyzed the optimal design for minimizing the flow pressure and minimizing the flue gas pressure and designing the flow uniformity. The conclusion is as follows.

A. Prior Heat Exchanger Case Identification of Applicable Points and Heat pipe Operability
Three points of installation of the convection type heat exchanger which is the implementation method of the pre-separation type gas re-heating were confirmed. Among them, the electrostatic precipitator inlet diffusing duct which can realize the electrostatic precipitator temperature drop and the separation type GGH(Gas-Gas Heater)
As a result of analysis of heat pipe cycle operability range, it was found that heat dissipation is possible if heat recovery is possible once.

B. Modeling and Unit Grid Analysis
The influence of the perforated plate and the lower hopper was confirmed, the flow was relatively concentrated in the upper direction, the velocity temporarily increased due to the flow disturbance due to differential pressure in front of the perforated plate, but the average flow velocity at the end portion was similar to that of Ideal Diffuser. As a result of the analysis of the unit lattice, it is advantageous to increase the differential pressure to increase the heat transfer coefficient as the porosity of the heat pipe decreases, and to install it at the end portion where the differential pressure increase is the least and the heat exchange amount is greatest.

???C. Analysis of pressure loss and heat transfer coefficient according to installation position
In Part #3, the highest heat recovery rate compared to the pressure loss was shown. The lower the porosity, the higher the pressure rise and the temperature drop. However, since the increase in temperature decrease is larger than the increase in pressure rise, it is most advantageous at P = 0.05 where the porosity is the smallest, and as the interval decreases, the velocity spot also decreases, which is expected to improve the velocity distribution and improve the efficiency of the electrostatic precipitator.

D. Analysis of Influence of Heat Transfer Coefficient on Heat Pipe Characteristics
Based on the results of the analysis of the internal heat transfer coefficient of 5,000 W/㎡K and the evaporation temperature of 100℃, the result of Nucleate boiling equation is similar to that of the tube heat exchanger. And the heat recovery performance was reduced by 45%.
As a result, the temperature drop is reduced from about 15℃ to 8℃, and it is necessary to overcome the differential pressure limit according to the installation position by additional arrangement in order to lower the inlet temperature of the dust collector.

E. Optimal installation location and layout plan
In order to minimize the differential pressure loss in the perforated plate, the effect of removing the 2''nd perforated plate was analyzed. In the case of part # 2, the pressure reduction effect was confirmed. However, it was found that economies are secured when installing all of them in parts # 2 and 3.
As a result of analyzing the possibility of additional placement, it is possible that up to 36 columns can be placed on part # 2 based on pitch 0.06m, but it is disadvantageous because the power ratio increase is larger than the heat transfer increase effect. However, Is required. In addition, it was economically feasible to change to the fin tube type, but it was most advantageous to install it in part # 3 with pitch 0.06 m.

F. Economic analysis
It is most economical to install in part #2 when analyzing with Bare Tube 10 column installation standard (P=0.05 m). In case of removing second perforated plate, it is necessary to install pitch 0.06 m in part #2. It is economical to install pitch 0.06 m fin tube in part #3, and the most economical optimum position and arrangement method was confirmed by fin tube type with 0.06 m interval up to the differential pressure limit in Part # 3.