코로나 방전의 탈질 특성에 관한 연구
A Study on DeNOx Properties of Corona Discharging
초록/요약
질소산화물은 선진국형 대기오염물질로서 제어기술을 개발하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 실험실적 선행연구 결과를 바탕으로 코로나 방전을 이용해 대용량 적용하기 위해 고려해야 할 변수들을 도출하였고 최적화 방법을 제시하였다. 또한 질소산화물 제거효율 및 경제성을 고려해 촉매 상승효과에 대한 폭넓은 활용을 목적으로 복합시스템에 대한 코로나 탈질 특성도 함께 연구하였다. ▶ 대용량 실배기가스 연구 1. 산업용 엔진의 무부하 운전조건에서의 코로나 방전의 탈질특성은 펄스형 음의 코로나를 산소조건에서 적용하였을 경우 최대 99%에 이르는 탈질효율을 나타냈으며, 이때의 실험변수는 에너지 밀도와 펄스 에너지와 임피던스가 각각 34.4 J/L, 11.7 J/pulse, 110.37 Ohm으로 매우 안정한 상태에서 탈질효율을 확보 하였다. 2. 산업용 엔진의 부하 조건에서의 탈질특성은 최대 43 %의 제거효율을 보였으며, 이때의 실험변수는 에너지 밀도와 펄스 에너지와 임피던스가 각각 26.4 J/L, 12.79 J/pulse, 94.16 Ohm이였다. ▶ 촉매 혼합형 하이브리드 시스템에 대한 탈질 특성 1. 모의가스를 이용한 연구결과에서의 탈질효율은 최대 95 %로 비교적 높았으며, 탄화수소를 첨가하여 그 환원특성을 알아본 실험에선 많은 양의 NO₂를 생성시켜 하이브리드 시스템의 시너지 효과에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 2. Pt 촉매와 Pd 촉매를 사용한 연구에선 약 20~30% 이상의 시너지 효과가 발생하였으며 특히 고온 보다는 상온에서 그 효과가 좋은 것으로 나타나 촉매를 복합 사용할 경우 기존의 고온 반응 조건에서의 조업을 피할 수 있어 경제적이라는 결론을 얻었다.
more초록/요약
NOx is a pollutant common in developed countries. There have been many researches to develop technologies to control NOx. Based on the results of previous research, the present study derived variables to be considered in the large-capacity application of corona discharging and proposed an optimization method. In addition, we examined the characteristics of corona DeNOx in hybrid systems for broader utilization of catalyst synergy in consideration of NOx removal efficiency and economic efficiency. ■ 0.6 MW scale/Real exhaust gas 1. As to the DeNOx characteristic of corona discharging under the condition of no-load operation of industrial engines, when pulse-type negative corona was applied to oxygen condition, DeNOx efficiency reached up to 99% and the efficiency was achieved under very stable operating conditions with energy density, pulse energy and impedance are 34.4 J/L 11.7 J/pulse, 110.37 Ohm, respectively. 2. As to the characteristic of corona discharging under the condition of loaded operation of industrial engines, DeNOx efficiency reached up to 43 %, and energy density, pulse energy and impedance condition are 26.4 J/L, 12.79 J/pulse, 94.16 Ohm, respectively. ■ Corona/Catalyst Hybrid 1. In the results of an experiment using simulated gas, DeNOx efficiency was relatively high up to 95%, and in the results of an experiment that added hydrocarbon and examined its reduction characteristic, a large amount of NO₂ was generated and had a negative impact on the synergy effect of the hybrid system. 2. In an experiment using Pt catalyst and Pd catalyst, the synergy effect was around 20~30% and the effect was higher at normal temperature than at high temperature, so it was concluded that the composite use of catalysts may make it possible to avoid operation in a high-temperature reaction condition.
more목차
국문요약 = 1
목차 = 3
표목차 = 7
그림목차 = 9
제1장 서론 = 1
제1절 연구 배경 = 1
제1항 연구의 필요성 = 1
제2항 질소산화물의 위해성 = 6
제3항 제어기술의 한계성 = 9
제4항 플라즈마 기술 동향 = 10
제2절 연구 목표 및 내용 = 13
제2장 이론적 배경(문헌 고찰) = 15
제1절 탈질 기술의 특성 = 15
제2절 코로나 플라즈마의 특성 = 17
제1항 플라즈마 특징 = 17
제2항 코로나 원리 = 18
제3항 코로나 특성 = 22
제4항 플라즈마의 탈질 원리 = 30
제5항 하이브리드 특징 = 37
제3절 일산화질소의 분광학적 특성 = 40
제1항 REMPI법에 의한 특징 = 40
제2항 LIF법에 의한 특징 = 43
제3장 코로나 탈질특성 연구Ⅰ - 대용량 실배기가스 = 45
제1절 다침/다공/다단식 코로나 반응기 = 45
제2절 실험장치 및 방법 = 49
제1항 실험 장치 = 49
제2항 실험 방법 = 61
제3절 실험 결과 및 고찰 = 65
제1항 전원공급장치 성능평가 = 65
제2항 반응기 성능평가 = 67
제3항 실제 배기가스 적용 실험결과 = 71
제4절 스펙트럼 분석 = 98
제4장 코로나 탈질특성 연구 Ⅱ - 촉매 혼합형 시스템 = 103
제1절 실험장치 및 방법 = 103
제2절 실험 결과 및 고찰 = 107
제1항 코로나반응기의 탈질 특성 = 107
제2항 Pt, Pd, TiO2 촉매의 탈질 특성 = 111
제3항 플라즈마와 촉매의 혼합형 시스템의 탈질 특성 = 116
제4항 실배기가스에서의 탈질 특성 = 118
제5장 결론 = 121
참고문헌 = 125
ABSTRACT = 139
