게시판 > 질답게시판 > LNG 열량 좀 알려 주세요...

스테파노 Stefano

13-08-27 20:46

무슨 계산을 하려는지 이해하기 어렵습니다. 우선 질문에서 "LNG열량"이 의미하는 바를 알 수없습니다.
보충설명하여 주세요.

차칸남자 171835

13-08-28 09:01

1300도를 유지하는 로가 있는데... 로의 온도를 올리는 연료로는 LNG와 공기가 11:1의 비율로
내부 온도를 유지합니다..

현재 실온(30도)에서 공기를 투입하는데....
이 투입공기의 온도를 80도로 올려 개선하여 투입하면 LNG가 절감 되는 지 알아 보려고 합니다..

그래서 그 차이를 계산하려고 합니다..
아래 나의 계산은 제가 계산해 본거라 저게 맞는지...
아니면 계산방법좀 알려 주세요...

스테파노 Stefano

13-08-29 00:55

(1)이제 이해되었습니다. 이전 질문에서 계산했던 방법은 LNG를 예열하는 것처럼 계산되었습니다.
실제로는 LNG의 11배나 되는 공기를 예열하는 것을 계산해야 하겠지요.

-연료와 공기 사용량: LNG 100Nm3/h, 공기 1,100Nm3/h
-공기의 비열: 0.24 kcal/kg-℃, *LNG 비열(참고)=8.52 kcal/kg-mole/℃=8.52/16 kcal/kg-℃ = 0.533 kcal/kg-℃
-공기의 표준상태 밀도: 28.8kg/22.4Nm3 =1.286 kcal/Nm3,
*LNG밀도(참고)=(분자량 16kg/kg-mole)/(22.4Nm3/kg-mole)=0.714 kcal/Nm3, 액상비중=454kg/m3
-LNG 발열량: 12,996 kcal/kg (5,900kcal/l)

(2) 공기예열을 위한 열량
기준온도0도에서 30도로 예열시 열량, Q30:
Q30 ={유량(1100Nm3/h)*(1.286 kg/Nm3)}*(비열 0.533 kcal/kg-℃)*(온도차30℃)=22619 kcal/h

80도로 공기 예열시 열량, Q80:
Q80 ={유량(1100Nm3/h)*(1.286 kg/Nm3)}*(비열 0.533 kcal/kg-℃)*(온도차80℃)=60319 kcal/h

열량차=Q80-Q30 = 37,700 kcal/h = 절감된 열량

(3) 절감된 열량을 LNG로 환산
(37,700 kcal/h)/(12,996 kcal/kg) = 2.9 kg/h = 69.6 kg/day

차칸남자 171835

13-08-29 09:47

답변 너무 감사합니다..너무 감사드리고

근데 LNG발열량은 12,996 kcal/kg 은 어떻게 계산된거죠?
LNG고위발열량 10500kcal/Nm3 * 0.859 = 9019.5kcal/kg
LNG저위발열량 9540kcal/Nm3 * 0.859 = 8194.86kcal/kg

그리고 열량 계산할때 유량과 밀도는 공기로 계산하는데 비열은 왜 LNG로 계산합니까?

Noblesse inhaneo

13-08-29 15:02

제 생각에는..

LNG 발열량은 질문자의 공장에서 LNG 조성에 의해 다시 계산을 해야할 것으로 보여집니다.
(12,996이라는 수치는 질문자님의 공장의 gas의 조성 기준으로 계산된 발열량라고 판단이 됩니다.)

LNG는 대부분 CH4이지만, 각 공장에서 부가 or 주 생산되는 gas에 따라 조성의 변화가 있기 때문입니다.
보통 CH4가 90% 이상이며, C2, C3, C4, C5 등등이 섞여 있기 때문입니다.
질문자님의 12,996의 경우 heavy한 물질이 스테파노님의 것에 비해 많이 함유된 것으로 판단이 됩니다.
따라서 스테파노님의 답변에 참고라는 단어를 사용하신 것 같습니다.

열량 계산시 비열은 실수하신듯..한데.. 0.24(공기의 비열)을 사용해야할 듯 합니당..

스테파노 Stefano

13-08-29 19:43

(1) 수식들은 맞기때문에 불러다 쓴 값들은 제값을 넣어주면 됩니다. 공기비열 0.24kcal/kg-℃을 사용해야 합니다. (LNG비열을 쓰면 안된다고 해놓고는 틀린값 0.533을 불러다 적용하였는데 이는 실수였습니다.... 이러면 안됩니다. 필자가 며칠전 앞뒤로 3중 충추돌 사고를 당해서 그랬나 봅니다. 이제 제정신입니다.)

(2) LNG는 에너지법 상으로 천연가스(kg단위 질량계량)와 도시가스(Nm3단위 부피계량)로 구분되어 있는데 전자는 질량당 후자는 Nm3당 발열량으로 나타내고 있습니다. 성분이 다를수 있습니다. 맞는 것을 적용하도록 하세요.

LNG 성분이 CH4만으로 되어 있는 경우라면 LHV 191.759 kcal/g-mole (HHV 212.798 kcal/g-mole이)이 되는데 이를 환산하면 LHV of CH4 = 191.759 kcal/g-mole = 11,984 kcal/kg = 8555 kcal/Nm3이 됩니다. 성분이 달라지면 그에 맞는 값을 적용하면 됩니다만 기준단위가 Nm3 인지 kg인지 구분해서 적용해야 합니다.

<LNG고위발열량 10500kcal/Nm3 * 0.859 = 9019.5kcal/kg> 에서 숫자 0.859가 Nm3/kg단위의 비용적이라면 곱해주어야 하지만 kg/Nm3단위의 밀도라면 곱하지 말고 나눠주어야 하지만 합니다. 0.859의 단위를 반드시 확인하세요.
모든 계산에서 단위가 틀리면 헛계산이 됩니다.

(3) 연료 소요량 계산시 간과하고 지나온 사항이 연소효율이었습니다.
절감열량을 연료LHV로 나눈다음 그 로에서의 열효율로 나누어 주어야 실제 절감된 연료량이 될 것입니다.

이론 연료소요량(절감량)/연료열효율 = 실제 연료소요량(절감량)

차칸남자 171835

13-08-30 09:23

다시한번 감사드립니다...

정확한 계산을 위하여 다시한번 데이타들을 적어드리겠습니다..

로내사용온도 : 1300도 / LNG량 : 100m3/hr / 로내 LNG팽창량(7800m3/hr) / 배출량21600m3/hr
사용비율 : LNG(1) : 공기(11)

현재 실온상태에서(30도) 공기를 투입하는데...개선하여 80도의 공기를 투입예정

위의 데이타들만 가지고 답을 구해오라니..정말 답답한니다..

스테파노 Stefano

13-09-06 18:42

질문은 간단하지만 계산은 정확한 연소계산과 열밸런스를 요합니다.
방법은 여러가지 있을 수 있지만 아래의 계산방법을 사용하여 보도록 하세요.

질문에서는 100Nm3 LNG에 공기 1100Nm3을 사용하는 것은 좋은데 연소가스 배출량은 어떤 근거로 나왔는지 알수 없습니다. 따라서 LNG는 CH4로 간주하고 사용량은 원래 주어진대로 하되 연소계산, 열량계산, 연소열, 등은 아래와 같이 계산하여 보도록 하지요.

(1) 연소계산
연소화학반응식: CH4+2O2---->CO2+2H2O + 191,759 kcal/kg-mole CH4(=8555 kg-mole/Nm3, NHV)

CH4기준: 100Nm3-CH4/h (=4.46 kg-mole/h)
Air 사용량: 1100 Nm3/h (10.31 kg-mole O2/h + 38.77 kg-mole N2/h)
연소가스 성분: CO2....4.46 kg-mole/h
O2.....10.31-2*4.46=1.39 kg-mole/h
H2O...2*4.46=8.92 kg-mole/h
N2.....38.77 kg-mole/h
--------------------------------------------------------------------
Total 53.54 kg-mole/h
(분자량 27.80, 1200Nm3/h6911 Am3/h @1300C 8.49,비열 8.49 kcal/kg-mole)
총발열량: 8555 kcal/Nm3*100Nm3/h = 855,500 kcal/h
배출온도: 1300도; 배출가스 엔탈피 엔탈피 53.54*(8.49*(1300-30)=577,284 kcal/h
Furnace내 열소요부하 (열손실포함) 추정치 = 855,500-577,284=278,216 kcal/h (“A”)

(2) 80도 공기 예열시 열량 = 1100Nm3/h*(28.8kg)/22.4Nm3*0.24kal/kg/C*(80-30)C=16960 kcal/h
공기예열시 Furnace 출구엔탈피 = 577,284+16,960 kcal/h =594,244 kcal/h
Furnace 열소유부하 증가 (열손실 포함, 최대값) = 278216+16960 =295,176 kcal/h (“B”)

(3) 공기예열시 증가되는 열출력(부하) 증가 278,216 ("A")----> 295,176 kcal/h("B") (106.096 %, 기준대비)

(4) 공기를 예열해서 출력 증가된 열은 다른 곳에 쓸 필요가 없다고 보면 출력을 원래값으로 맞추기 위해 연료사용랑을 줄일 수 있을 것임. 처음"A"조건에서 공기를 예열하여 증가된 "B"조건으로 열량이 더 나왔으므로 역으로 295,176 kcal/h를 278,216 kcal/h로 줄일 수 있다고 본다.

즉, 원래 투입한 LNG 유량은 100Nm3/h ---> 100* (278216/295176)Nm3으로 줄일 수 있다.

따라서...
절감비율=1-(278216/295176)=1-100%/(106.096%) =1-0.9425 = 0.0575 = 5.75% 절감

질문은 간단하지만 계산은 정확한 연소계산과 열밸런스를 요합니다. 
방법은 여러가지 있을 수 있지만 아래의 계산방법을 사용하여 보도록 하세요.

질문에서는 100Nm3 LNG에 공기 1100Nm3을 사용하는 것은 좋은데 연소가스 배출량은 어떤 근거로 나왔는지 알수 없습니다.   따라서 LNG는 CH4로 간주하고 사용량은 원래 주어진대로 하되 연소계산, 열량계산, 연소열, 등은 아래와 같이 계산하여 보도록 하지요.

(1) 연소계산
     연소화학반응식: CH4+2O2---->CO2+2H2O   + 191,759 kcal/kg-mole CH4(=8555 kg-mole/Nm3, NHV)

CH4기준:  100Nm3-CH4/h (=4.46 kg-mole/h)
     Air 사용량: 1100 Nm3/h (10.31 kg-mole O2/h + 38.77 kg-mole N2/h)
     연소가스 성분:  CO2....4.46 kg-mole/h
                           O2.....10.31-2*4.46=1.39 kg-mole/h
                           H2O...2*4.46=8.92 kg-mole/h
                           N2.....38.77 kg-mole/h
     --------------------------------------------------------------------
                   Total    53.54 kg-mole/h
(분자량 27.80, 1200Nm3/h6911 Am3/h @1300C 8.49,비열 8.49 kcal/kg-mole) 
   총발열량: 8555 kcal/Nm3*100Nm3/h = 855,500 kcal/h
    배출온도: 1300도; 배출가스 엔탈피 엔탈피 53.54*(8.49*(1300-30)=577,284 kcal/h
    Furnace내 열소요부하 (열손실포함) 추정치 = 855,500-577,284=278,216 kcal/h (“A”)

(2)  80도 공기 예열시 열량 = 1100Nm3/h*(28.8kg)/22.4Nm3*0.24kal/kg/C*(80-30)C=16960 kcal/h        
    공기예열시 Furnace 출구엔탈피 = 577,284+16,960 kcal/h =594,244 kcal/h
    Furnace 열소유부하 증가 (열손실 포함, 최대값) = 278216+16960 =295,176 kcal/h (“B”)

(3) 공기예열시 증가되는 열출력(부하) 증가  278,216 ("A")----> 295,176 kcal/h("B")   (106.096 %, 기준대비)

(4) 공기를 예열해서 출력 증가된 열은 다른 곳에 쓸 필요가 없다고 보면 출력을 원래값으로 맞추기 위해 연료사용랑을 줄일 수 있을 것임.  처음"A"조건에서 공기를 예열하여 증가된 "B"조건으로 열량이 더 나왔으므로 역으로  295,176 kcal/h를 278,216 kcal/h로 줄일 수 있다고 본다.

즉,  원래 투입한 LNG 유량은   100Nm3/h ---> 100* (278216/295176)Nm3으로 줄일 수 있다.

따라서...
절감비율=1-(278216/295176)=1-100%/(106.096%) =1-0.9425 = 0.0575 = 5.75% 절감