유동환원로의 분광-가스 간 수소환원 반응 모사

초록

철강 분야는 국가 온실가스 총 배출량의 14%를 차지하며, 고로 공정에서 많은 양의 CO2를 배출한다. 철강 분야는 탈탄소 흐름에 대한 대응을 하고자 다양한 연구가 진행되며, 그중 수소환원제철에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 유동환원로에서 일어나는 분광층의 유동화와 더불어 분광-수소 간 열교환 및 환원 반응을 모사할 수 있는 다물리모델을 개발하였다. Unreacted shrinking Core Model(USCM)을 기존의 다상열유동 모델에 커플링하여 수소환원의 반응속도를 계산하였고 이에 따라 실시간으로 변화하는 가스와 분광 내 화학 조성 및 온도, 장입층 내 차압과 상 간의 혼합 거동 등을 예측하였다. 문헌의 직경관 실험조건을 활용하였으며 환원 반응 유무에 따른 차이 분석을 위해 환원반응이 없는 경우와 비교하여 수소환원이 공정에 미치는 영향을 조사하였다.