게시판 > 화공일반 > 석탄분석관련 용어해설

공업분석( Proximate Analysis) : 수분, 회분, 휘발분, 고정탄소

(고유)수분(Inherent Moisture) : 석탄 입자중에 흡착되어 존재하는 것으로 상온에서 거의 증발하지 않고, 107±2℃에서 1시간 건조시 감량을 말한다.

회분(Ash) : 석탄을 연소시킨 다음에 잔류하는 물질로서 석탄 고유의 회분과 외래 광물질로 이루어진다. 석탄 고유의 회분은 석탄 근원식물 중 존재하는 회분(약1～4%)으로서 일반적인 선탄에 의해 제거가 불가능하다. 외래 광물질은 석탄 생성의 지질시대에 외부에서 혼입된 광물질과 채탄시 혼입된 것이다. 석탄중 존재하는 광물질로는 대체로 Al, Fe, Ca, Na, K, Si 등의 규산염이 있다. 815 ± 10℃에서 완전 회화시킨 후 회분 측정한다.

휘발분(Volatile Matter) : 가열온도가 상승함에 따라서 점차 석탄질의 분해가 시작되어, 200℃ 부근에서 소량의 지방족 탄화수소를 방출하고, 300 ～ 500℃에서는 화합수분을 방출하게 된다. 석탄의 분해 온도인 350℃ 부근에서는 Gas의 방출이 가장 왕성하며, 450℃ 부근에서는 주로 메탄, 에탄, 파라핀족, 올레핀족 탄화수소를 방출하며, 500℃이상이면 Gas 방출은 점차 감소하나, 수소는 700～900℃가 특히 많고, CO는 온도 상승과 함께 발생량도 증가한다. 휘발분이 불완전 연소를 하면, 탄소를 분리시켜 매연 발생과 열손실을 유발하며 휘발분이란 900±5℃에서 7분간 건류한 값이다.

고정탄소(Fixed Carbon) : 100에서 수분, 회분, 휘발분의 차로써 결정하며, 석탄의 가연성분을 구성하고, 이 수치는 탄질과 용도에 영향을 미치며, 일반적으로 탄화도가 진보 된 무연탄, 역청탄은 갈탄등에 비교하여 고정탄소가 많으므로 발열량이 높고, 이용가 치가 크다. 석탄 건류시 탄소는 CO, CO2 등 탄화수소 상태의 휘발분이 되어 비산하 는 것도 있으나, 대부분 단위체의 형태나 또는 소량의 H, O, N, S등과 함께 탄화물의 형태로 남아 광물질(炭)과 함께 형성되어있다.

원소분석 (Ultimate Analysis) : 탄소, 수소, 질소, 산소, 연소성유황
석탄의 성질 판정 뿐만 아니라 열관리에 있어서 물질 정산 및 이를 이용한 열정산 혹은 연소에 필요한 공기량, 과잉 공기율 등의 계산에 필요한 분석자료이다.

탄소(Carbon) : 석탄중에서 함유된 원소 중 가장 많고(70～80%) 탄화가 진행될수록 증가한다.

수소(Hydrogen) : 역청탄보다 낮은 탄에서는 별 차이가 없으나(5～6%) 무연탄에서 급격히 적어진다. 석탄중의 수소는 결국 물이 된다.

질소(Nitrogen) : 원소 분석에 표시되는 것은 암모니아로 변할 수 있는 질소 뿐이다. 보통 석탄에 0.5 ～ 1 % 정도 함유되어있다.

연소성유황(Combustible Sulfur) : 0.3 ～2 % 정도 함유하고 존재 형태에 따라 무기성 유황, 유기성 유황으로 구분한다. 연소시 무기성 유황 중 황산염은 대부분 회중에 남으나, 일부는 SO2가 된다. 유기성 유황도 연소하여 SO2가 된다. 즉, 연소성 유황과 불연소성 유황으로 표시된다.

발열량, 전수분, 전유황, 불연소성유황, 회용융점, 진비중, 착화온도, 분쇄성, 석탄회재분석, 입도

발열량(Gross Calorific Value, Heat Value) : 단위량의 연료(석탄 1 kg)가 완전히 연소 하였을 때 발생하는 열량을 발열량(Kcal/kg)이라 하며, 발열량을 측정하면 그 연료 의 가치를 알 수 있으며, 소비자는 연료가 합리적으로 되고 있는가의 여부, 연소 장 치가 완전한가의 여부, 사용 목적에 그 연료가 적합한가의 여부 및 소요량 등 연료의 사용면에 있어서 정확한 판단과 대책을 수립할 수 있다.

전수분(Total Moisture) : 도착된 샘플의 총수분을 1차 및 2차 건조를 통해 측정하는 것으로 동일 탄종일 경우에도 샘플의 상태에 따라 큰 차이가 난다.

전유황(Total Sulfur) : 석탄 시료가 함유하고 있는 총 유황분의 량을 말한다.

회용융점(Ash Fusion Temp.) : 회재 삼각추 형성기로 삼각추 (높이 3/4inch, 밑변 한변의 길이 1/4inch 정삼각형 삼각추)를 회용융점 측 정로 속에 넣어 회를 산화성 또는 환원성 분위기로 하여 온도를 상승 시키는 도중, 삼각추의 변형하는 온도로서 그 모양에 따라 변형점(I.D.T (Initial Deformation Temperature), 구형 용융점 S.T. (SofteningTemp.), 반구형 용융점〔H.T.(Hemisphirical Temp.), 용유점〔F.T.(Fluid Temp.)〕으로 분석한다. 환원성 분위기는 노 내의 환원성 개스 함량은 부피比로 20～80%(N2 free)가 가장 적당하며, 노 외로 나오는 불꽃의 색이 황색을 띠고 불꽃의 크기가 15～20㎝ 정도가 되면 노 내는 환원성 분위기가 된다. 산화성 분위기는 개스 연소실에 최대한의 공기를 송입하여 환원성 개스 함량이 10%이하가 되도록 해야 하며, 노 외로 나오는 불꽃의 색이 청색을 띠고, 불꽃의 크기가 5㎝ 이하가 되도록 하면 노 내는 산화성 분위기가 된다.

진비중(True Specific Gravity) : 진비중은 기공을 뺀 실고체 질량에 대한 비중이며 겉비 중은 기공을 포함하는 하나의 덩어리로서의 비중이다. 그러므로 겉비중의 값이 진비 중의 값보다 적으며 두 비중의 차로서 덩어리가 차지하는 기공율도 구할 수 있다. 석탄은 주로 진비중, 코크스는 겉비중을 측정한다.

착화온도(Ignition Temp.) : 연소를 시작하는데 필요한 최적의 온도를 의미 하며, 시료 에 공기를 반응시켜 그 산화에 의한 온도의 급격한 상승점을 착화온도로 하는 방법, 또는 산화에 의한 개스의 생성 및 그 조성에 의하여 탄산가스가 발생하기 시작하는 온도를 착화 온도로 하는 방법과 시료에 공기를 작용시켜 그 중량이 감소하는 점을 착화온 도로 하는 방법이 있다.

분쇄성(Hardgrove Grindability Index, H.G.I) : 1951년 미국 ASTM에서 Hardgrove 법을 정식으로 규정하였다. 분쇄도 시험기에 시료(16 mesh ～ 30mesh)를 넣어 60회 회전시키는 볼밀에 의해 분쇄된 시료를 200 mesh (74㎛)의 체로 진탕기에서 10분간 진탕 후 체를 청소하고 다시 5분간 진탕후 청소하고 마지막 5분간 진탕하여 74 ㎛체에 남은 잔류 시료탄의 중량을 식에 대입하여 구한다. 분쇄도 H.G.I의 숫자가 크면 클수록 잘 부숴지는 탄이란 뜻이고 수치가 적으면 적을수록 잘 부숴지지 않는 딱딱한 탄이란 뜻이다.

석탄회재 분석(Coal Ash Analysis) : 석탄회의 성분으로는 이산화규소(SiO2), 산화알루미 늄(Al2O3), 산화철(Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘 (MgO), 산화나트륨(Na2O), 산화칼륨(K2O), 이산화티탄(TiO2) 등이 주종을 이루고 있다. 이중 이산화규소와 산화 알루미늄과 이산화티탄은 산성 성분이고 그 외 성분은 염기성 성분이다. 석탄회중의 산성 성분과 염기성 성분의 수치로 보일러 내부에 석탄회가 달라붙는 현상, 슬래깅 (Slagging) 현상 등을 계산하여 석탄을 보일러에 사용하고 있다. 석탄회를 분석하여 산성 성분이 많으면 석탄회의 회용융점이 높고, 염기성 성분이 많은 것은 회용융점이 낮게되는 특성을 알 수 있다. 이산화규소와 산화알루미늄이 많으면 회재의 색상이 백색이고 산화철이 많으면 적색이고 산화칼슘이 많으면 황색을 띤다.

입도(Size) : 표준체를 사용하여 시료의 입도별 분포를 알수 있으며, 표준체는 과거 세 계적으로 보급된 Tyler체의 호칭인 Mesh를 주로 사용한다. Mesh는 1inch 사이의 체눈의 수로 정의 된다. KS표준체의 기준은 미국 재료시험협회(ASTM)의 표준망체 로 체눈의 크기 1mm(1000micron, μm)의 것을 기준으로 서로 인접한 눈의 크기를 1.189의 비율 (체比)로 변화한 것이다.