연소공학 - 착화온도, 등가비, 탄수소비, 매연..

1. 착화온도

 : 충분한 공기의 공급하에서 고체연료를 가열하면 어떤 온도에 달하여 더 가열하지 않아도 연료 자신의 연소열에 의해 연소를 계속하게 된다. 이 온도를 착화온도라 한다.

 

(1) 착화온도의 특징

- 가열물의 증발량이 많을수록 낮아진다.

 

- 화학결합의 활성도가 클수록 낮아진다.

 

- 산소와의 친화성이 클수록 낮아진다.

 

- 활성화에너지가 작을수록 낮아진다.

 

- 분자구조가 복잡할수록 낮아진다.

 

- 발열량이 높을수록 낮아진다.

 

- 공기중의 산소농도가 클수록 낮아진다.

 

- 화학반응성이 클수록 낮아진다.

 

- 공기의 압력이 높을수록 낮아진다.

 

- 비표면적이 클수록 낮아진다.

 

- 석탄의 탄화도가 작을수록 낮아진다.

 

- 탄화수소의 분자량이 클수록 낮아진다.

 

착화온도가 낮아진다는 것은 낮은 온도에서 연소가 발생한다는 의미이다. 따라서 연소가 잘 발생할 조건을 생각한다면 착화온도에 영향을 주는 요인들을 쉽게 추측할 수 있다. 예를 들어 산소와의 친화성이 크면 연소가 잘 되므로 착화온도가 낮아지고, 화학반응성이 클수록 낮아지게 된다.

 

 

 

(2) 연료의 착화온도

 

연료	착화온도
목재	250 ~ 300 ℃
갈탄	250 ~ 400 ℃
역청탄	320 ~ 400 ℃
목탄	320 ~ 370 ℃
무연탄	440 ~ 550 ℃
휘발유	350 ~ 460 ℃
중유	550 ~ 580 ℃
수소	580 ~ 600 ℃
메탄	650 ~ 750 ℃
탄소	800 ~ 1000 ℃

 

 

 

 

2. 등가비 (Φ , Equivalent ratio)

 

등가비

 

 

 

① 등가비가 1 보다 클 경우 연료가 과잉, 불완전 연소로 CO, HC 최대, NOx 최소

 

② 등가비가 1인 경우 완전연소로 연료와 산화제의 혼합이 이상적임

 

③ 등가비가 1 보다 작을 경우 공기가 과잉, 완전연소로 CO가 최소

 

 

 

 

 

3. 탄수소비 (C/H)의 특징

- 석유계 연료의 탄수소비는 연소용 공기량, 발열량, 연료의 연소특성에 영향을 미침

 

- 기체 연료의 탄수소비는 올레핀계 > 나프텐계 > 아세틸계 > 프로필계 > 프로판 > 메탄 순이다.

 

- 석유 연료의 탄수소비는 중류 > 경유 > 등유 > 휘발유 순이다.

 

- C/H 비가 클수록 이론공연비는 감소한다.

 

- C/H 비가 클수록 휘도가 높고 방사율이 크다.

 

- C/H 비가 크면 비점이 높은 연료는 매연이 발생하기 쉽다.

 

 

 

 

 

 

4. 매연(그을음) 발생의 특징

- C/H 비가 큰 연료일수록 매연이 발생한다.

 

- 방향족 생성반응이 일어나기 쉬운 탄화수소일수록 매연이 발생한다.

 

- 탈수소, 중합 및 고리화합물과 같이 반응이 일어나기 쉬운 탄화수소일수록 매연이 발생한다.

 

- 연소실의 체적이 작을 때 매연이 발생한다.

 

- 통풍력이 부족할 때 매연이 발생한다.

 

- 무리하게 연소시킬 때 매연이 발생한다.

 

- 중유연소에서 공기비가 클수록 검댕이 적게 생긴다.

 

- 중유연소에서 생성되는 검댕의 입경은 메탄연소의 경우보다 크다.

 

- 석탄연소에서는 석탄의 휘발분이 많을수록 검댕이 발생한다.

 

- 발생빈도 : 코크스 > 석탄가스 > 제조가스 > LPG > 천연가스