스프레이형 스크러버의 배출가스에 포함된 액적의 제어방법에 관한 전산해석적 연구

Abstract

선박용 디젤엔진에서 배출되는 황산화물(SO_x)은 건강과 자연에 대해 악영향을 끼친다. 선박운항이 많은 지역별로 전 세계 곳곳에서는 황산화물 배출규제지역(SECA)을 설정하여 엄격한 배출규제를 설정하여 관리를 강화하고 있는 데 선박으로부터 배출되는 황산화물을 줄이기 위한 방법으로 습식스크러버(wet scrubber)의 적용이 확대되고 있다. 본 연구에서는 분무형 습식스크러버의 유동 내부에서 이루어지는 액체의 운동을 모사하기 위한 수치적 모델을 구성하여 전산유동역학적 방법을 이용하여 액적의 거동을 해석하였다. 실제 습식스크러버 적용 시 문제가 되는 액적의 캐리오버(carry over) 문제를 개선하기 위한 방법을 모색하는 것을 특별주제로 하여 스크러버의 배기부에 굽은 판형 액적제거기(wave plate mist eliminator)를 설치하여 액적의 캐리오버 감소효과를 검토하였다. 전산해석은 총 두 단계로 이루어졌는데, 1차적으로 액적제거기가 없는 기본 스크러버에 대해서 해석을 실시하여 스크러버에서 배출되는 기본적인 캐리오버 양을 확인하고, 다음으로 액적제거기를 부착하여 개선효과를 계산하고 비교하였다. 해석결과, 기본형상에서 비산되는 액적은 제안된 분포의 액적 양의 42.0%가 출구로 비산되었으며, 액적 제거기를 설치한 후에는 비산되는 액적은 제안된 분포의 액적 양의 3.4%로 감소함으로서 액적 제거기의 설치로 인해 비산되는 액적이 감소효과를 확인할 수 있었다. The SO_x emission from the ship diesel engines will do a negative influence to the human health and the environment. To reduce the negative environmental effect of the SO_x emission caused by the high traffic of ship movements, the SECA (SO_x emission control area) has been set on several province around world to carry out the severe emissions control and to meet the emissions control standard. To cut down the SO_x emission from the ships, the wet type scrubber is being used widely. In this work, we prepared a numerical model to simulate the spray type scrubber to study the motion of liquid droplets in the flow of the scrubber. For the analysis, the CFD (computational fluid dynamics) method was adopted. As a special topic of the study, we designed the wave plate type of mist eliminator to check the carry over of the uncontrolled water droplet to the exhaust. Numerical analysis is divided into two stages. At the first stage, the analysis was done on the basic scrubber without the mist eliminator, and then the second stage of analysis was done on the scrubber with the mist eliminator on several condition to check and compare with the basic scrubber. On the condition of the basic scrubber, 42.0% of the distributed water droplets were carried over to the exhaust. But by adding the designed droplet eliminator at the exhaust of the scrubber, only 3.4% of the distributed water droplets supplied to the scrubber was emitted to the atmosphere.