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스테파노 Stefano

07-05-30 12:32

"로진 공식"의 의미를 먼저 설명해 주세요

몰라 parch

07-05-31 09:33

도시가스 1m3당 배출가스량(건배기가스)에 대한 공식입니다.

로진 공식은 보일러 연소시 방출되는 가스량을 측정하기 위해 필요한 공식이구요.

스테파노 Stefano

07-06-02 22:34

(0) 로진 공식?
발열량을 기준으로 연소가스의 양을 추정할 수 있는 실험수식이고 석탄등 고체 연료에 대해 적용할 것으로 추정됩니다. 연료가 천연가스라고 하면 보다 정확하게 배출가스량을 추정할 수 있으므로 굳이 그 공식을 사용할 필요가 없을 것입니다.

(1) 발열량 기준 연소가스 추정량
Natural Gas (MW=16)의 예는 찾아보지 못했지만 유사한 데이타로부터 수식을 추정해 봅니다.

Fuel Gas (MW=18), GHV=43.01 MJ/Nm3,
Wet Exhaust Gas(Excess Air 12%시): 294.8 Nm3-Wet Flue Gas/GJ-Fuel Gas
Data 출처: http://en.wikipedia.org/wiki/Flue_gas_emissions_from_fossil_fuel_combustion

위의 데이터는 하나의 예에 불과한 데이터이지만 대체로 다음과 같은 값을 알려주고 있습니다.
Fuel Gas 1 Nm3당 (고위)발열량=43.01 MJ/Nm3-Fuel Gas = 43.01*10^3 kJ/Nm3-Fuel Gas ...(1)
Fuel Gas 단위열량당 Flue Gas 유량 = 294.8 Nm3-Wet Flue Gas/GJ-Fuel Gas......................(2)

(2) 따라서 윗식(2)의 단위를 고쳐쓰면
(Fuel Gas 열량당 Flue Gas 유량) = (0.2948 Nm3-Wet Flue Gas/MJ-Fuel Gas).....................(2a)

(3) 위의 (2a)식에 연료가스의 발열량을 곱해줌으로써 Flue Gas 량을 구합니다.

Fuel Gas 단위부피(Nm3)당 Flue Gas의 부피(Nm3), Nm3-Flue Gas/Nm3-Fuel Gas
= (Fuel Gas 열량당 Flue Gas 유량, Nm3-Flue Gas/MJ Fuel Gas, 2a식)*(1 Nm3 당Flue Gas 발열량, HHV kJ/Nm3)

= 0.2948 Nm3-Wet Flue Gas/MJ-Fuel Gas) * (HHV kJ/Nm3-Fuel Gas)
= 0.2948 * HHV * (1/1000) * Nm3-Wet Flue Gas/Nm3-Fuel

=Wet Flue Gas Rate, Q, Nm3/Nm3-Fuel = C *(HHV)...............................(3)

여기서
C = 294.8 Nm3-Wet Flue Gas/GJ-Fuel (for Fuel Gas, MW=18)
= 0.2948 Nm3-Wet Flue Gas/MJ-Fuel
= 0.2948/1000 Nm3-Wet Flue Gas/kJ-Fuel
연료 고위발열량, HHV kcal/Nm3 = (HHV * 4.184) kJ/Nm3

위의 (3)식의 단위를 고쳐쓰면..
(Q, Nm3-Wet Flue Gas/Nm3-Fuel )
=(294.8 Nm3-Wet Flue Gas/GJ-Fuel))*{(HHV, kcal/Nm3-Fuel)*(4.184 kJ/kcal)*(GJ/1,000,000 kJ) }
= (294.8/1000) * (4.184 / 1000) ( Nm3-Wet Flue Gas/kcal-Fuel) * (HHV kcal/Nm3-Fuel)
=0.2948*(4.184 / 1000) ( Nm3-Wet Flue Gas/kcal-Fuel) * (HHV kcal/Nm3-Fuel) ..........................(4)

(4) 따라서
위의 (4)식이 "로진 수식"이라는 것이라고 한다면

0.2948이라는 숫자는 C값을 나타내는 값의 두번째 값을 말하며 Fuel Gas 대신 도시가스의 경우에 적용한 수치로는
0.2926 Nm3-Wet Flue Gas/MJ-Fuel 인 것으로 보입니다.

4.2라는 수치는 cal단위를 joule 단위로 환산하기 위한 환산계수, 즉 4.184 kcal/kJ을 줄여 나타낸 것이고
C값과 HHV값을 위의 단위를 사용한다면 1000 이라는 수치는 1000이 아니고 1/1000이 되어야 맞습니다.

Fuel Gas에 대해서 단위환산가스 4.184대신 4.2를 적용한다면 C 값은 0.2937이 됩니다.
질문에서 언급한 연료 즉 도시가스에 대해서는 0.2926 Nm3-Wet Flue Gas/MJ-도시가스 라는 수치가 나오는 모양이지요.

(0) 로진 공식? 
발열량을 기준으로 연소가스의 양을 추정할 수 있는 실험수식이고 석탄등 고체 연료에 대해 적용할 것으로 추정됩니다.  연료가 천연가스라고 하면 보다 정확하게 배출가스량을 추정할 수 있으므로 굳이 그 공식을 사용할 필요가 없을 것입니다.

(1) 발열량 기준 연소가스 추정량 
Natural Gas (MW=16)의 예는 찾아보지 못했지만 유사한 데이타로부터 수식을 추정해 봅니다.

Fuel Gas (MW=18), GHV=43.01 MJ/Nm3, 
Wet Exhaust Gas(Excess Air 12%시): 294.8 Nm3-Wet Flue Gas/GJ-Fuel Gas  
Data 출처:  http://en.wikipedia.org/wiki/Flue_gas_emissions_from_fossil_fuel_combustion

위의 데이터는 하나의 예에 불과한 데이터이지만 대체로 다음과 같은 값을 알려주고 있습니다.
Fuel Gas 1 Nm3당 (고위)발열량=43.01 MJ/Nm3-Fuel Gas = 43.01*10^3 kJ/Nm3-Fuel Gas  ...(1)
Fuel Gas 단위열량당 Flue Gas 유량 = 294.8 Nm3-Wet Flue Gas/GJ-Fuel Gas......................(2)

(2) 따라서 윗식(2)의 단위를 고쳐쓰면 
(Fuel Gas 열량당 Flue Gas 유량) = (0.2948 Nm3-Wet Flue Gas/MJ-Fuel Gas).....................(2a)

(3) 위의 (2a)식에 연료가스의 발열량을 곱해줌으로써 Flue Gas 량을 구합니다.

Fuel Gas 단위부피(Nm3)당 Flue Gas의 부피(Nm3),  Nm3-Flue Gas/Nm3-Fuel Gas
= (Fuel Gas 열량당 Flue Gas 유량, Nm3-Flue Gas/MJ Fuel Gas, 2a식)*(1 Nm3 당Flue Gas 발열량,  HHV kJ/Nm3)

= 0.2948 Nm3-Wet Flue Gas/MJ-Fuel Gas) * (HHV kJ/Nm3-Fuel Gas)
= 0.2948 * HHV * (1/1000) * Nm3-Wet Flue Gas/Nm3-Fuel

=Wet Flue Gas Rate, Q, Nm3/Nm3-Fuel = C *(HHV)...............................(3)

여기서
C = 294.8 Nm3-Wet Flue Gas/GJ-Fuel  (for Fuel Gas, MW=18) 
= 0.2948 Nm3-Wet Flue Gas/MJ-Fuel 
= 0.2948/1000  Nm3-Wet Flue Gas/kJ-Fuel
연료 고위발열량, HHV kcal/Nm3 = (HHV * 4.184) kJ/Nm3

위의 (3)식의 단위를 고쳐쓰면..
(Q,  Nm3-Wet Flue Gas/Nm3-Fuel )
=(294.8 Nm3-Wet Flue Gas/GJ-Fuel))*{(HHV, kcal/Nm3-Fuel)*(4.184 kJ/kcal)*(GJ/1,000,000 kJ) }
= (294.8/1000) * (4.184 / 1000) ( Nm3-Wet Flue Gas/kcal-Fuel) * (HHV kcal/Nm3-Fuel) 
=0.2948*(4.184 / 1000) ( Nm3-Wet Flue Gas/kcal-Fuel) * (HHV kcal/Nm3-Fuel) ..........................(4)

(4) 따라서 
위의 (4)식이 "로진 수식"이라는 것이라고 한다면

0.2948이라는 숫자는  C값을 나타내는 값의 두번째 값을 말하며 Fuel Gas 대신 도시가스의 경우에 적용한 수치로는 
0.2926 Nm3-Wet Flue Gas/MJ-Fuel 인 것으로 보입니다.

4.2라는 수치는 cal단위를 joule 단위로 환산하기 위한 환산계수, 즉  4.184 kcal/kJ을 줄여 나타낸 것이고
C값과 HHV값을 위의 단위를 사용한다면 1000 이라는 수치는 1000이 아니고  1/1000이 되어야 맞습니다.

Fuel Gas에 대해서 단위환산가스 4.184대신 4.2를 적용한다면 C 값은 0.2937이 됩니다.  
질문에서 언급한 연료 즉 도시가스에 대해서는 0.2926 Nm3-Wet Flue Gas/MJ-도시가스 라는 수치가 나오는 모양이지요.

몰라 parch

07-06-06 11:50

감사합니다 스테파노님~

필요한 연소방출량은 다 구했는데 정작 왜 이러한 과정이 도출되었는지 알고 넘어 가고 싶었습니다.

필요한 정보 정말 고맙습니다..

건강하세요!

스테파노 Stefano

07-06-06 15:21

의문이 풀렸다니 다행입니다. 그런데 ...이전 답글에서 수식은 제대로 되어 있는데
설명부분에서 1 cal = 4.184 J 이므로 단위환산계수는 4.184 kcal/kJ이 아니고 4.184 kJ/kcal이라고 기술했어야 맞습니다.
1 = 4.184 kJ/kcal