연소공학 - 기체연료(LPG,LNG ..)

연료에는 고체와 액체, 기체 연료가 존재한다.

 

연료의 표면적은 기체>액체>고체 순서이며 열전도도는 고체>액체>기체 순서이다.

 

가연물로는 표면적이 크고 열전도도가 작아야 좋다.

 

이번시간에는 기체연료의 특징과 종류에 대해 알아보자.

 

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1. 기체연료의 특징

(1) 장점

 - 연소효율이 높고 적은 과잉공기량으로 완전연소 가능하다.

 

 - 연소조절이 용이하며 점화와 소화가 간단하다.

 

 - 저발열량의 것으로 고온을 얻을 수 있고 전열효율 높이는 것이 가능하다.

 

 - 회분이 거의 없어 먼지발생량 적다.

 

 - 부하의 변동범위가 넓고 연료 속에 황(S)이 포함되지 않은 것이 많다.

 

(2) 단점

 - 저장과 수송이 불편하다.

 

 - 공기와 섞어 점화시 폭발의 위험성이 존재한다.

 

 - 시설비용이 크다.

 

 

 

2. 기체연료의 종류

1. 액화천연가스 (LNG)

 - 주성분은 메탄(CH4)

 

 - 천연가스를 1기압하에서 -162ºC 정도로 냉각하여 액화시킨 것

 

 - 밀도는 공기보다 작으며 고위발열량은 10,000Kcal/Sm3

 

 - 수용성가스, 석탄계 가스, 석유계 가스로 구분되며 석탄계가 대부분을 차지함.

 

 

2. 액화석유가스 (LPG)

 - 주성분은 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)

 

 - 상온에서 10~20기압을 가하거나 -49ºC로 냉각시킬 때 액화되는 석유계 탄화수소

 

 - 비중은 공기보다 무거워서(약 1.5배) 폭발의 위험성이 높음

 

 - 발열량은 26,000Kcal/kg으로 높다

 

 - 액체 -> 기체로 될때 증발열(90~100Kcal/Kg)이 존재

 

 - 횡분이 적고 독성이 없음

 

 - 탄소수 3~4개 

 

 

3. 발생로가스

 - 가열된 석탄이나 코크스에 공기와 수증기를 연속적으로 주입하여 부분적으로 산화반응 시켜 얻음

 

 - CO(25~30%), 수소(10~15%), 약간의 메탄

 

 - 발열량은 3,700Kcal/Sm3

 

 

4. 고로가스

 - 용광로에서 선철을 제조할 때 발생하는 가스

 

 - 고위발열량은 700~800Kcal/Sm3

 

 - 주성분 : CO, N2

 

 

5. 수성가스

 - 1,200K 이상으로 백열된 석탄이나 코크스에 수증기를 반응시켜 얻음

 

 - CO(40~45%), 수소(45~50%)

 

 - 화염온도가 매우 높은 연료

 

 - 고위발열량 2,800Kcal/Sm3

 

 

 

6. 전로가스

 - 선철을 제강과정에서 강철로 만드는 과정에서 발생하는 가스

 

 - 주성분 : 일산화탄소(CO)

 

 

7. 코크스로 가스(석탄가스)

 - 코크스를 용광로에 넣어 선철을 제조할 때 발생하는 연료

 

 - 주성분 : 수소 (50%), CH4 (30%), CO (7%)

 

 - 고위발열량 5,100Kcal/Sm3

 

 

cf. 이론공기량 (Sm3/Sm3)

가스 종류	이론공기량(Sm3/Sm3)
고로가스	0.7~0.9
발생로 가스	0.9~1.2
역청탄	7.5 ~ 8.5
코크스	8.0 ~ 9.0
천연가스	8.0 ~ 9.5
가솔린	11.3~11.5

 

 

 

기체연료는 LPG 와 LNG의 차이점과 각 연료별 특성이 시험문제로 자주 출제된다. 이 두 연료를 확실하게 알고 나서 나머지 연료들의 특성을 정리하는 것이 좋다. 

 

 

 

 

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