게시판 > 질답게시판 > LNG연소가스 Vent 굴뚝에 대해 질문 드립니다.

스테파노 Stefano

24-03-27 00:26

(A1) Stack 내에서 양얍부분도 있고 음압부분도 존재합니다. 이곳에서 굴뚝 위치에 따른 압력프로파일을 알아보도록 하세요. https://www.researchgate.net/figure/Pressure-profile-for-a-single-stack-system-with-two-active-branches_fig1_349354627

(A2) LNG 연소가스에서 회수하려는 물질이 CO2일 것으로 보입니다. CO2 함량이 기껏해야 10%이하로 보입니다. 회수해도 남는 가스가 대부분이겠지요. 회수후 배가스 온도가 190도가 된다고 하면 물질회수보다는 열회수가 먼저일 것으로 봅니다.

(A3) LNG (CH4) 연소계산 (완전연소 가정) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

CH4 1 mole당 = 1 mole CO2 생성 ------> CO2 농도 = 1/(1+0.36+8.88)=1/(10.24) =9.76 m%
이론산소(O2)량 2 mole 소요
실제사용 O2 (2* 1.18 mole= 2.36 mole O2 ---->잔류산소=0.36 mole --->O2: 0.36/10.24 = 3.52 m%
질소투입량: 2.36 *(79/21)= 8.88 mole 생성물 Total= 1+0.36+8.88 = 10.24 mole --> N2=8.88/10.24=86.72 m%

17 m3이 무엇을 의미하는 것입니까?

duql9909 tmdwns1a

24-03-27 09:01

아 17m3는 질소 + 생성된 co2 + 생성된 H2O + 잔여 O2 즉, 연소 가스 부피 입니다.

말씀주신대로 CO2양만 봤을때는 계산시 연소 가스의 8~10 %로 계산이 됩니다.

그리고 링크해주신곳에서 스택 프로파일을 봤는데, 가스가 벤트 되는중인데 음압이 걸리는건 가스가 배출되고 있는거 와는 상관이 없는건가요?? 이건 유체역학적인 현상이라서 그럴까요? 이젝터 효과와 비슷하다고 생각하면 될까요?

스테파노 Stefano

24-03-27 14:46

AA1) LNG 1 Nm3 사용시 생성가스량 10.24 Nm3 생성--> 이를 190도의 온도에서의 부피로 환산시
10.24 * (273.15+190)/(273.15) = 17.36 m3 : LNG 사용량은 Nm②3 단위이고 생성가스 부피는 190 ℃에서의 부피

AA2) 굴뚝효과(Stack Effect) 계산
Stack 효과는 굴뚝내의 연소가스 온도가 굴뚝 밖의 공기밀도와의 차이에 의해 생기는 <부력효과>를 말합니다.

굴뚝효과, Pa = Δρ*g*h ......................(1) Δρ=밀도차 kg/m3, g=9.81 m/s^2 , h=굴뚝높이

①굴뚝내 혼합가스의 평균 분자량 (질문에 해당하는 가스농도기준)
= 연소가스 분자량 MW_fg = (9.76%*44.01+3.52%*32.00+86.72%*28.01)/100% = 29.71 kg/kg-mole]
190℃ 연소가스밀도(대기압 가정, 온도환산) = ( 29.71 /22.414 ) * (273.15)/(273.15+190) = 0.782 kg/m3

②공기 분자량 MW_air = 29.00 [kg/kg-mole] -->공기(대기압, 온도 25℃ 가정)밀도=( 29.71 /22.414 )*(273.15)/(273.15+25)=1.214 kg/m3

③ Δρ = (0.782-1.214) = -0.432 kg/m3
④ 굴뚝 높이 h = 15 m (가정) 굴뚝효과, Pa = (-0.432)*9.81*15 = -63.57 [kg-m/s^2/m2]=- 63.57 N/m2 =- 63.57 Pa
⑤ 단위환산 -63.57 Pa = - 63.57/9.81 = -6.48 mmH2O <--- 1mmH2O = 9.81 Pa 굴뚝효과는 부력(음압)으로 작용됨

duql9909 tmdwns1a

24-03-27 17:41

아하 너무 감사합니다 왜 음압이 걸리는지 이해 됐습니다.

그럼 스테파노님 마지막 질문 하나더 드릴려고 합니다.
굴뚝에서 밀도차에 의한 부력때문에 음압이 걸리며 위로 벤트가 된다는거면 반대로 생각했을때 , 양압이 걸리거나 압력이 0이면 벤트가 되는게 아닌 오히려 굴뚝으로 외기가 들어온다고 보는게 맞는지 궁급합니다.

스테파노 Stefano

24-03-28 10:04

굴뚝 내에서도 음압이 걸리는 부분과 양압이 걸리는 부분이 존재하는데 음압이 걸리는 곳에 흘러들어오는 가스는 보일러측에서 흘러들어와 (왜냐하면 그곳이 굴뚝 출구 대기압보다 높기 때문에) 굴뚝쪽으로 흘러가고 거꾸로 대기가 역류되지 않습니다.

보일러 내 압력프로파일은 가스가 흘러가면서 나타내는 형성되는 차압에 의해 위치에 따라 일정하게 유지되는 것이고 그 흘러가는 방향이 연소실-->보일러튜브-->과열기-->급수가열기-->공기예열기-->굴뚝--->대기 의 방향으로 흘러가면서 압력 프로파일이 형성되는 것이고 만일 흐름이 정지되면 모두 대기압 상태로 균일해 집니다. (압력차는 반드시 흐름이 있을 경우에 나타납니다)

굴뚝은 연소가스를 빨아들여 배출하는 것이므로 일종의 Blower 역할을 하며 Blower Suction에서 압력이 가장 낮지만 가스는 흡입측에서 배출구쪽으로 흘러가지 역으로 흘러가지 않는것과 같은 현상이고 블르워가 꺼지면 압력은 대기압으로 통일됩니다.