Numerical Analysis Model of Calcination Considering Internal and External Diffusion of Limestone Particles and CO₂ Partial Pressure in a Drop-Tube Furnace

Abstract

SER(sorption enhanced reforming)이 적용된 이중유동층 가스화기에서는 가스화기에서 전달된 CaCO₃가 소성반응을 통해 다시 CO₂의 포집능력을 가지도록 CaO로 재생되기 위한 연소기의 최적 설계가 중요하다. 본 연구에서는 SER 개념을 적용한 바이오매스 이중유동층 가스화기 내 연소기 설계를 위해 석회석을 층물질로 사용하여 ANSYS Fluent 기반의 소성반응 수치해석 모델 개발 및 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과 실제 실험결과와의 오차율이 0.2% 이하로 계산되었고, 혼합기체에 CO₂가 존재하는 경우 석회석 입자의 소성반응 속도가 제한되는 것을 확인하였으며, 공기 분위기에 비해 DTF 내 CO₂가 존재하면 온도에 대한 소성반응 속도 민감도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.