게시판 > 질답게시판 > 안녕하세요? 소각로에 대한 질문 드립니다.

스테파노 Stefano

08-07-24 14:32

(0) 연소반응은 연료가 분해되고 산화되어 이산화탄소와 수증기가 생성되는 반응입니다.
LNG 161 Nm3/h와 공기 1861 Nm3/h가 들어가 그대로 2022 Nm3/h이 나온다면 연소가 일어나지 않은 것입니다.
즉 불꽃이 꺼진 것입니다. 그렇다면 즉시 그 보일러에서 떨어져 있는 곳으로 탈출하세요. 불씨가 남아 폭발할 지도 모르니까요.

(1) 연소반응은 다음과 같습니다.
CH4 + 2O2 --> CO2 +2H2O................(1)

위의 반응식은으로 보면 1몰에 2몰의 산소가 사용되어 1몰의 CO2와 2몰의 수증기가 발생됩니다.
산소대신 공기를 쓰기 때문에 질소가 함께 유입되고 배가스에도 질소가 들어있게 됩니다.

(2) LNG 161 Nm3일 때 배가스량

LNG: 161 Nm3/h
O2: 2*161 Nm3/h = 322 Nm3/h, 이론공기량: 322/0.21= 1533 Nm3/h, 과잉공기10% 153.3 Nm3/h, 공급되는 전체 공기량=1686.3Nm3/h, 미반응 질소량 1686.3*0.79=1332.18 Nm3/h

연소후
CO2: 161 Nm3/h.....................................................8.72 v% CO2
H2O: 2*161 =322 Nm3/h.......................................17.43 v% H2O
미반응 질소 1332.18 Nm3/h....................................72.11 v% N2
과잉공기: 153.3 Nm3, 이중 산소의 양: 32.193 Nm3..... 1.74 v% O2
-----------------------------------------------------------------------------------------------
전체연소가스 부피 1847.37 Nm3/h

(3) 필요한 공기의 양이 1686.3 Nm3 정도, 그리고 연소가스가 1850 정도 가 됩니다.

어떤 방법으로 계산해서 3500 Nm3/h가 얻어졌습니까?
그 계산방법을 올려주세요.

위의 반응식은으로 보면  1몰에 2몰의 산소가 사용되어 1몰의 CO2와 2몰의 수증기가 발생됩니다. 
산소대신 공기를 쓰기 때문에 질소가 함께 유입되고 배가스에도 질소가 들어있게 됩니다.

(2) LNG 161 Nm3일 때 배가스량

LNG:  161 Nm3/h
O2:  2*161 Nm3/h = 322 Nm3/h,  이론공기량:   322/0.21= 1533 Nm3/h,  과잉공기10% 153.3 Nm3/h,   공급되는 전체 공기량=1686.3Nm3/h,   미반응 질소량 1686.3*0.79=1332.18 Nm3/h

연소후 
CO2: 161 Nm3/h.....................................................8.72 v% CO2
H2O: 2*161 =322 Nm3/h.......................................17.43 v% H2O
미반응 질소 1332.18 Nm3/h....................................72.11 v% N2
과잉공기: 153.3 Nm3, 이중 산소의 양: 32.193 Nm3..... 1.74 v% O2
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전체연소가스 부피  1847.37 Nm3/h

(3) 필요한 공기의 양이 1686.3 Nm3 정도, 그리고 연소가스가 1850 정도  가 됩니다.

어떤 방법으로 계산해서 3500 Nm3/h가 얻어졌습니까?
그 계산방법을 올려주세요.

까르페디엠 encyclo

08-07-25 11:13

답변 감사드려요~

확인해봤는데...잘 모르겠어요.

메일 드렸는데 한번 검토해주십시오~

부탁드립니다.^^

스테파노 Stefano

08-07-26 14:04

대충 점검해 봤는데 연소계산에 오류가 많은 것 같습니다. 메일 참조하세요

까르페디엠 encyclo

08-07-26 16:05

세세하게 신경써 주셔서 정말 감사드립니다.

오류가 한 두가지가 아니었군요... 부끄럽습니다.^^

그런데 한가지 궁금한 점이 있습니다.

TMS 상에는 배가스 유량이 시간당 7334Nm3이고... 보통 6500~7000 정도를 유지합니다.

스테파노님이 계산한 값에는 5000이 채 안되는데 이론치와 실제치가 이렇게 큰 차이를 보이는

특별한 이유가 있는지요?

소각로 내 부압으로 인해 하부 3/4인치 짜리 노즐로 Purge용 Air가 빨려들어가고 있기는 하지만...

TMS 유량계가 잘못 된 것인지...잘 모르겠습니다.

거듭 답변 메일 감사드리구요 즐거운 주말 되세요~^^

Stefano

08-07-26 21:38

연료와 연소공기 및 폐수의 유량과 가스 분석치, 과잉공기비, 등이 정확하면 달리 나올 수가 없습니다.
연소상태가 불량하여 CO가 많이 나온다던가, 1차공기가 누락되었다던가, Draft Fan에 의해 Air 유입이 많다거나 하는 원인일 수도 있고 TMS 유량계의 착오일 수도 있습니다. 크게 차이나는 것으로 보면 TMS 유량계도 오차가 아주 큰 원인이 제1원인이겠습니다.

TMS 유량계 형태를 소개해 주세요. 십자형 Pitot Tube 형태라면 몇개의 구멍이 막혀있을지도 모릅니다.

스테파노 Stefano

08-07-27 18:43

(1) 계산 결과 다시 점검해보니 아래와 같이 요약이 되는데 TMS 유량계와는 차이가 많이 있는 것 같습니다. (단위: Nm3/h, m % wet or dry)

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Comp------------------------LNG 연소----폐수 연소---Total---------건조가스분석--습가스분석
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
CO2--------------------------183.45------ 124.82------ 308.27------ 10.97%----------6.77%
O2------------------------------35.55------130.14------ 165.70--------5.89%----------3.64%
N2---------------------------1471.56----- 865.60-----2337.15----- 83.14%---------51.35%
-------------------------------------------------------------------------------------------------
건조가스 총량-----------1690.57-----1120.56----2811.12-----100.00%
-------------------------------------------------------------------------------------------------
H2O생성+공급------------344.19-----1288.40----1632.59
연소공기수분----------------67.91--------39.96------107.87
수분 총량-------------------412.11-----1328.35----1740.46 --------------------------38.24%
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
습가스 총량--------------2102.68 ----2448.91----4551.59 -------------------------100.00%
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(2) 그러나 절대로 실망하거나 낙담하지 마세요. 어려운 작업이지만 조금만 고치면 훌륭히 해 낼 수 있습니다. 엑셀에서 에러를 찾아가기는 어려운 일이지만 처음부터 차근차근 에러를 찾아가도록 하세요. 에러가 없는 셀부터 바탕색을 칠해가면 효과적으로 점검할 수 있고 "참조하는셀", "참조되는셀" 같은 편리한 도구를 활용하세요.

(1) 계산 결과  다시 점검해보니 아래와 같이 요약이 되는데  TMS 유량계와는  차이가 많이 있는 것 같습니다. (단위: Nm3/h, m % wet or dry)

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Comp------------------------LNG 연소----폐수 연소---Total---------건조가스분석--습가스분석
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
CO2--------------------------183.45------	124.82------	308.27------	10.97%----------6.77% 
O2------------------------------35.55------130.14------	165.70--------5.89%----------3.64%
N2---------------------------1471.56-----	865.60-----2337.15-----	83.14%---------51.35%
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건조가스 총량-----------1690.57-----1120.56----2811.12-----100.00%	
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H2O생성+공급------------344.19-----1288.40----1632.59 		
연소공기수분----------------67.91--------39.96------107.87 		
수분 총량-------------------412.11-----1328.35----1740.46 --------------------------38.24%
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습가스 총량--------------2102.68 ----2448.91----4551.59 -------------------------100.00%
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(2) 그러나 절대로 실망하거나 낙담하지 마세요.  어려운 작업이지만 조금만 고치면 훌륭히 해 낼 수 있습니다.  엑셀에서 에러를 찾아가기는 어려운 일이지만 처음부터 차근차근 에러를 찾아가도록 하세요.  에러가 없는 셀부터 바탕색을 칠해가면 효과적으로 점검할 수 있고 "참조하는셀", "참조되는셀" 같은 편리한 도구를 활용하세요.

까르페디엠 encyclo

08-07-30 15:21

확인해보니 자잘한 오류가 많았지만 제가 질소 유량을 한번 더 가산했더군요~^^

상세한 답변 정말 감사드리구요..

아직 정확한 원인을 찾지 못했지만...

배가스의 Air와 N2 농도가 TMS의 분석치보다 낮게 나온 것으로 보아

Purge용 Air 유량이 오차의 한 원인으로 보입니다.

또한 TMS 분석치는 5분 데이터를 토대로 하여 시간당 유량으로 환산했기 때문에

어느정도 오차가 있었던 것으로 보입니다.

마지막으로 산소농도와 물농도 또한 측정한 시간이 상이하고

연료량, 공기량 등... 정상상태로 공급되고 있었다고는 하나

동시에 모든 데이터를 수집하지 못했기 때문에 오류가 있었을 것으로 보입니다.

Air 추가량 2423.162 1007.162Nm3 분석치
H2O 29.71% 36.06% 27%
O2 8.97% 6.25% 6.25%
CO2 4.20% 5.21%
N2 57.11% 52.48%
합계 100.00% 100.00%

배가스유량 7334 5918 Nm3 7334 Nm3

과잉 Air를 추가하여 TMS 유량에 맞춰서 계산해봤습니다.

다음에 원인이 확인되면 말씀드리겠습니다.

스테파노님의 노고에 다시 한번 감사드립니다.^^