석탄 분말로 구성된 보일러 내에서 열전달 과정은 주로 복사에 의해 지배되며, 보일러실 크기가 커질수록 석탄 분말 입자의 복사 기여가 더 두드러집니다. 주목할 점은 입자의 연소율이 그 복사 특성에 중요한 영향을 미치지만, 기존 대부분의 수치 해석 연구에서는 이 효과를 무시하고 입자의 방출률과 산란 계수를 상수로 설정하는 경우가 많다는 것입니다. 이에 600MW 초임계 대향연소 보일러를 연구 대상으로 하여 전산 유체 역학(CFD) 방법을 사용해 세 가지 복사 특성 모델이 복사 열전달 예측 결과에 미치는 영향을 비교했습니다. 구체적으로는 상수 모델(방출률 및 산란 계수 고정), 선형 모델(복사 특성이 입자 연소율에 따라 선형으로 변화), 플랑크 평균 계수 모델(플랑크 평균 방출률 및 산란 계수 기반)이 포함됩니다. 연구 결과, 가스 및 입자 복사를 모두 고려한 경우와 비교 시 입자 복사를 무시하면 보일러실 최고 온도가 약 300 K 정도 과대평가됨을 확인했습니다. 입자 복사를 고려한 조건에서 플랑크 평균 계수 모델과 비교하면 상수 모델은 버너 영역의 나선막 벽면 열전달량을 약 9% 정도 낮게 추정하며, 벽면 평균 열유속 밀도 피크도 약 12.5% 낮게 평가하는 반면, 선형 모델은 해당 피크 값을 과대평가하는 경향을 보였습니다. 이러한 결과는 석탄 분말 연소 수치 해석 시 복사 특성 모델의 합리적인 선택에 참고가 될 수 있습니다.

석탄 분말 연소; 연소 수치 해석; 복사 열전달; 입자 복사 특성