CFD를 활용한 코크스 오븐 연소실 내 연소반응 모사

Abstract

제철산업에서 코크스 오븐(Coke oven)의 효율적인 운영은 코크스 품질 향상을 통한 고로(Blast furnace)의 안정적 운영과 소비열량 절감을 통한 에너지 절약과 직접 관련되기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 그리고 코크스 오븐의 효율적인 운영을 위해서는 코크스 오븐 연소실(Combustion chamber) 내에서 일어나는 연소반응을 최적으로 관리해야만 한다. 이 연구는 코크스 오븐 연소실 내 연소반응을 최적화하기 위해, 연소실 내에서 일어나는 연소반응을 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 통해 모사하는 연구이다. 이를 위해 코크스 오븐 연소실 중 1개 Flue chamber를 3-D Modeling 하였고, 동시에 연소과정에 대한 지배방정식을 도출하였다. 그 후 상용 CFD Tool인 Ansys Fluent를 활용해 다양한 연소조건에 대응하는 Flue chamber 내 온도분포를 시뮬레이션 하였다. 마지막으로 얻어진 결과물을 실제 코크스 오븐 연소실 내 온도분포와 비교하였고, 이 결과물은 향후 코크스 오븐 연소관리를 위한 자료로 사용될 것이다.