게시판 > 질답게시판 > 연료 염소 함유량에 따른 약품 사용량 계산 관련 질문

스테파노 Stefano

20-10-23 01:17

1) 연료중 엄소함유량 계산이 크게 틀려있습니다.

우선 연료중 연소함유량의 단위를 먼저 확인해 보세요.
즉 연료중 염소함유량 단위가 [ppmw as HCl] 인지 [ppmw as Cl] 인지 확인해 보기 바랍니다.

2) 또한 ppm 농도환산이 틀려있습니다.

질문의 위 1)의 단위중 후자를 사용한 경우라면 다음의 결과를 얻습니다.
투입 PKS 중 Cl 함량 = (70 t-PKS/h ) * (200 t-Cl/1,000,000 t-PKS) = 0.014 t-Cl/h = 14 kg-Cl/h
투입 Wood Chips중 Cl 함량 = (24 t-WC/h ) * (1094 t-Cl/1,000,000 t-WC) = 0.026256 t-Cl/h = 26.256 kg-Cl/h
전체 투입연료중 Total Cl 함량 = 40.256 kg-Cl/h

3) HCl 발생량을 중탄산나트륨 소요량과 배가스 농도로부터 계산하는 방법에 대해 이해되지 않는 내용이 있습니다.

우선 중탄산나트륨과 염산(HCl) 의 반응에 의해 중화되는 경우라면 다음 화학반응식을 염두에 두고 (분자량을 고려하여) 계산할경우 사용량으로부터 순수 NaHCO3 사용량으로 환산하려면 사용량에 0.99를 곱해야 하는데 실제 계산은 나눈값으로 계산되어있습니다.

NaHCO3 + HCl -----> NaCl + H2CO3 ----> NaCl + H2O + CO2
[84.1] + [36.5]

(투입량 433 kg-NaHCO3/h)*(NaHCO3순도 질량비 0.99)* {36.5 kg-HCl/84.1 kg-NaHCO3} = 186.05 kg-HCl/h

4) 또 배가스유량과 HCl 농도로부터 계산하는 경우에 <산소보정농도>는 필요하지 않은 요소인데 왜, 어떤 방법으로 삽입되었는지 불분명합니다 가스농도에서는 ppm이라는 단위가 부피기준 1/10^6을 의미하기 때문에 계산수식에 ppm을 사용하고 다시 10^-6을 곱하는 것은 계산수식이 맞지 않습니다 .

가스사용량을 Nm3단위로 집계되었다면 이를 전체 가스 몰수로 환산하려면 표준상태 가스 몰부피 즉 (22.414 Nm3/kg-mole)로 나누어 주면 됩니다 . <산소보정농도>가 삽입되어야 할 이유는 없습니다 .

배기가스 유량 : 362,237[Nm^3/h] = 362,237[Nm^3/h] /{22.414 Nm3/kg-mole} = 16161.2 kg-mole-배가스

배가스중 HCl 량: (16161.2 kg-mole-배가스) * (5- kg mole HCl /10^6 kg-mole 배가스) = 0.080806 kg-mole HCl or 2.95 kg-HCl/h

1) 연료중 엄소함유량 계산이 크게 틀려있습니다.

우선 연료중 연소함유량의 단위를 먼저 확인해 보세요.
즉 연료중 염소함유량 단위가  [ppmw as HCl] 인지  [ppmw as Cl] 인지 확인해 보기 바랍니다.

2) 또한 ppm 농도환산이 틀려있습니다.

질문의 위 1)의 단위중 후자를 사용한 경우라면 다음의 결과를 얻습니다.  
투입 PKS 중 Cl 함량 =  (70 t-PKS/h ) * (200 t-Cl/1,000,000 t-PKS) = 0.014 t-Cl/h = 14 kg-Cl/h
투입 Wood Chips중 Cl 함량 = (24 t-WC/h ) * (1094 t-Cl/1,000,000 t-WC) = 0.026256 t-Cl/h = 26.256 kg-Cl/h
전체 투입연료중 Total Cl 함량 = 40.256 kg-Cl/h

3) HCl 발생량을 중탄산나트륨 소요량과 배가스 농도로부터 계산하는 방법에 대해 이해되지 않는 내용이 있습니다.

우선 중탄산나트륨과 염산(HCl) 의 반응에 의해 중화되는 경우라면 다음 화학반응식을 염두에 두고 (분자량을 고려하여) 계산할경우 사용량으로부터 순수 NaHCO3 사용량으로 환산하려면  사용량에 0.99를 곱해야 하는데 실제 계산은 나눈값으로 계산되어있습니다. 
  
NaHCO3 + HCl -----> NaCl + H2CO3 ----> NaCl + H2O + CO2
[84.1] + [36.5]   
 
(투입량 433 kg-NaHCO3/h)*(NaHCO3순도 질량비 0.99)* {36.5 kg-HCl/84.1 kg-NaHCO3} = 186.05 kg-HCl/h

4) 또 배가스유량과 HCl 농도로부터 계산하는 경우에 <산소보정농도>는 필요하지 않은 요소인데 왜, 어떤 방법으로 삽입되었는지 불분명합니다   가스농도에서는 ppm이라는 단위가 부피기준 1/10^6을 의미하기 때문에  계산수식에 ppm을 사용하고 다시 10^-6을 곱하는 것은 계산수식이 맞지 않습니다 .

가스사용량을 Nm3단위로 집계되었다면 이를 전체 가스 몰수로 환산하려면  표준상태 가스 몰부피 즉 (22.414 Nm3/kg-mole)로 나누어 주면 됩니다 .  <산소보정농도>가  삽입되어야 할 이유는 없습니다 .

배기가스 유량 : 362,237[Nm^3/h] = 362,237[Nm^3/h] /{22.414 Nm3/kg-mole} = 16161.2 kg-mole-배가스
 
  배가스중 HCl 량: (16161.2 kg-mole-배가스) * (5- kg mole HCl /10^6 kg-mole 배가스) = 0.080806 kg-mole HCl  or 2.95 kg-HCl/h

발전플랜트…

20-10-23 08:48

감사합니다.

연료 중 염소 함유량 단위는 [ppm as Cl] 값입니다.

혹시 저의글 3)에 있는 연료 내 Cl을 HCl로 환원화는 과정이 맞는지 궁금합니다.

또한 마지막에 중탄산 투입 예측량 식을 아래와 같이 바꾸면 될까요 ??

40.256 * 0.004848 * 0.99(NaHCO3 순도 질량비 0.99) * {36.5(HCL몰질량) *1(반응몰비율)/84.1(중탄산 몰질량) }

많은 가르침 주셔서 감사합니다.

스테파노 Stefano

20-10-23 23:16

(1) kg-atom Cl 값은 바로 kg-mole HCl값과 같습니다.

1 kg-atom Cl ---> 1 kg-mole HCl ---> 1 kg-mole NaHCO3

즉, 40.256 kg-atom Cl/h은 40.256 kg-mole HCl/h 에 해당하고 이를 중화하기위해 필요한 (순수)NaHCO3도 40.256 kg-mole NaHCO3/h가 필요합니다.

따라서 필요한 (순수) NaHCO3 무게는 40.256kg-mole NaHCO3/h * (84.1 kg-NaHCO3/kg-mole NaHCO3)= 3385.5 kg NaHCO3/h 99%순도의 NaHCO3로 환산하면 3419.72 kg-99%NaHCO3/h ....................(1)

(2) 원래 질문과 추가질문에서 사용하고 있는 0.0048948 이라는 숫자는 정체를 알 수 없는 숫자에 해당합니다.

첫 질문에서 195.2 / 40256 = 0.004848 이라는 값을 인용하고 있는데 195와 40256 각각의 숫자의 의미가 모호합니다 .
또한 40.256는 kg-atom Cl에 해당하는 값인데 여기에 분자량의 비를 곳하는 것은 무의미 합니다. 36.5/84.1 =?

매출되는 HCl의 몰수와 (이론적으로 )필요한 NaHCO3의 몰수는 같으므로 (1)식으로 계산하면 됩니다.

발전P군

20-10-24 14:55

정리를 해서 다시 말해보자면,

총 연료의 염소 함유량이 40.256[kg-atom Cl] 이고 이러한 연료가 보일러내에서 연소를 하게되면

40.256 * 36.5(HCl 몰질량) = 1469.344[kg-atom HCl]이 발생하며 이 HCl을 중화하는데 필요한 중탄산나트륨 양은

3419.72[kg-99%NaHCO3/h]으로 해석하면 될까요??

저희 Plant의 경우 중탄산 사용량이 시간당 사용량이 350~650[kg/h] 이라서 차이가 너무 많은 것 같습니다.
혹시 제가 생각하는 과정중에 빠진게 있나 잘못생각하는게 있나 싶습니다.

스테파노 Stefano

20-10-26 01:50

(0) 앞의 답글에서 착오가 있었습니다. 40.256 kg-atom/h이 아니고 40.256 kg-Cl/h가 되어야 맞습니다.

(1) 이 값을 Cl의 원자량 35.5 kg/kg-atom으로 나누어야 kg-atom Cl/h가 나오는데 이 수치는 HCl 몰수와 같고 또한 NaHCO3의 몰수와도 같습니다.

이론소요량: 순수 NaHCO3의 소요량 = 40.256/35.5 kg-atom Cl/h = 1.13397 kg-mole HCl/h
= 1.13397 kg-mole NaHCO3 = 95.367 kg-NaHCO3/h

(2) 위의 이론 소요량을 NaHCO3의 순도와 반응효율(원래의 질문에서는 1로 계산한듯) 로 나누면 실제 소요량이 될 것입니다.

발전P군

20-10-30 15:58

혹시 Cl과 KCl의 몰수도 같을까요 ??

스테파노 Stefano

20-11-07 02:16

맞습니다. Cl atom 수효와 KCl 분자수효는 같습니다.