연소이론-1

1. 연소

– 연소는 빛과 열을 동반한 급격한 산화 현상으로 발열 화학 반응이 일어난다.

– 연소를 위해서는 발화점까지 가열하고 공기나 산소를 가해야 한다.

– 연소의 3요소는 연료, 산소공급원, 발화원이다.

2. 칼로리

– 열(에너지)의 물리량을 열량이라고 합니다.

– 단위는 cal 또는 kcal로 표시합니다.

– kcal은 순수한 물 1kg을 1atm(760mmHg)에서 1℃ 높이는데 필요한 열량입니다.

3. 반응열

– 화학 반응 중에 열이 방출되거나 흡수될 때 발생하는 열.

– 헤시안 법칙이란 무엇인가? 반응열의 양은 반응이 일어나는 과정과 무관하며 물질과 반응 전후의 상태에 의해 결정됩니다.

4. 발화온도

– 가연성 물질이 외부 가열을 필요로 하지 않고 스스로 발생하는 연소열로 계속 연소되는 최저 온도, 즉 연료 자체의 연소열에 의해 연소가 계속되는 온도를 말한다.

점화 온도가 낮을수록 위험이 커집니다.

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– 발화점, 발화점, 발화온도라고 합니다.

– 특징

– 분자구조가 단순할수록 발화온도가 높다.

– 화학결합의 활성도가 높을수록 발화온도는 낮아진다.

– 화학 반응성이 높을수록 발화 온도는 낮아집니다.

– 다음은 균질 물질에 적용됩니다: 화학적 발열량이 높을수록 발화 온도는 낮습니다.

– 산소농도와 기압이 높을수록 발화온도는 낮아진다.

– 석탄의 점결도가 낮을수록 발화온도는 낮아진다.

– 비표면적이 클수록 발화온도는 낮아진다.

5. 연료의 연소

– 연료는 연소 시 발생하는 열을 효율적으로 사용할 수 있는 가연성 물질로 크게 고체연료, 액체연료, 기체연료로 구분된다.

6. 고체연료의 연소

– 석탄, 코크스, 숯, 장작과 같은 연료입니다.

– 연소방법에는 화격자소성, 미분탄소성이 있다.

– 화격자 연소는 연속 연소 및 배출이 가능하고 용량 활용도가 높으며 전자동 운전이 가능한 장점이 있습니다.

– 화격자연소의 단점은 연소속도와 착화속도가 느리고 체류시간이 길고 교반력이 약하여 국부발열이 발생할 수 있다는 점이다.

– 미분탄 연소의 착화 및 연소속도는 미분탄 입자가 작기 때문에 빠르고 작은 공기비로 완전연소가 가능하다.

– 장점 : 보관 및 취급(운송)이 편리합니다.

잔인함은 가능하다 소각로는 간단하고 저렴합니다.

풍부한 매장량과 느린 가연성을 이용하여 특수 용도로 사용할 수 있습니다.

– 단점 : 전처리 필요. 완전 연소가 어렵고 재가 남습니다.

연소 효율이 낮고 고온에 도달하기 어렵다.

연소 제어가 어렵고 매연이 발생합니다.

점화 및 연소가 어렵고 파이프라인을 통해 연료를 운반하기 어렵습니다.

– 석탄의 탄화도가 높아질수록 나타나는 성질

– 고정탄소에 대한 휘발성 물질의 비율을 연료비라 하고, 석탄의 탄화 정도를 나타내는 지표를 숯비라고 합니다.

– 높은 연료 비용(좋은 품질의 석탄). 결합 탄소 함량이 증가합니다.

(결합 탄소가 높을수록 석탄 품질이 우수함)

– 발열량 증가 휘발이 감소합니다.

연기 발생률이 감소합니다.

비열이 감소합니다.

점화 온도가 상승합니다.

굽는 속도가 느리다

7. 미분탄 버너

– 숯의 표면적을 크게 하여 1차 공기 중에 공중에 뜨게 한 후 공기와 함께 가마 속으로 흡입하여 태우는 방식입니다.

– 특징 : 총알의 종류와 공기량에 따라 반응속도가 달라집니다.

연소에 필요한 시간은 대략 입자 직경의 제곱에 비례합니다.

부하 변동에 쉽게 적응할 수 있기 때문에 대규모 및 대규모 설치에 적합합니다.

– 장점 : 같은 양의 석탄으로 표면이 크게 증가하고 공기 접촉 및 열 전달이 향상되어 작은 공기 비율로 완전 연소가 가능합니다.

발화 및 소화 중 열 손실이 적고 부하 변동에 쉽게 조정할 수 있습니다.

연소 속도가 빠르고 높은 연소 효율을 기대할 수 있습니다.

사용연료의 범위가 넓어 스토커 연소에 적합하지 않은 점결탄 및 저발열량탄에 사용할 수 있습니다.

대용량 보일러에 적용 가능합니다.

– 단점: 설치 및 유지 관리 비용이 많이 듭니다.

재분산이 많고 집진기가 필요합니다.

운송 파이프의 폭발 위험 및 마모는 크러셔 및 파이프 전체에서 발생할 수 있습니다.

역화 및 폭발의 위험이 있습니다.

소용량 보일러에 적용됩니다.

8. 액체연료의 연소

– 휘발유, 등유, 경유, 중유, 중유 등의 연료가 탄소를 가장 많이 소모함(중유, 경유, 등유, 휘발유 순)

– 연소는 액체를 분무화하고 산소와 반응하여 일어난다.

– 스프레이 입자의 크기가 작을수록 점화 및 연소 속도가 빠릅니다.

– 액체연료의 연소율에 영향을 미치는 요인(기름방울과의 혼합정도, 분사각도, 연료예열온도)

– 장점 : 발열량이 높아 연소효율이 높음(완전연소 가능), 회분발생이 거의 없고 보관 및 운반이 용이함. 석탄 연소에 비해 그을음 형성이 적습니다.

연소 제어가 쉽고 일관된 품질을 얻을 수 있습니다.

정량 및 기록이 용이하고 보관 중 변질이 거의 없습니다.

– 단점 : 국부 발열이 쉽게 발생하여 화재 및 실화의 위험이 있습니다.

연소 시 소음이 발생하고 불완전 연소 시 연기가 발생합니다.

국내 자원이 적고 수입 의존도가 높으며 소량의 금속 산화물도 문제를 일으킬 수 있습니다.

9. 중유의 성질

– 탄소 소모량이 증가할수록 비열은 감소합니다.

– 중질유 유동점은 저온에서 중질유를 취급하기 어려운 정도를 나타내는 척도로 점도가 낮을수록 유동점이 낮다.

– 고비중중유는 일반적으로 발열량이 낮고 비중이 낮을수록 가연성이 좋습니다.

– 일반적으로 잔류탄소가 많은 중질유는 점도가 높으며, 일반적으로 오일이 무거울수록 잔류탄소가 많습니다.