석탄 연소 이론
연소는 연료와 산소 사이의 빠른 화학 반응입니다. 연료의 가연성 요소가 O2와 결합하면 열 에너지가 발생합니다. 연소 중에는 탄소, 황, 수소 등과 같은 가연성 요소들이 산소와 결합하여 각각의 산화물을 생성합니다. 연료 연소에 필요한 산소의 원천은 공기입니다. 부피로 보면 공기 중 21%가 산소이며, 질량으로 보면 23.2%입니다. 공기 중 79%는 질소이지만, 이는 연소에 역할을 하지 않습니다. 실제로 질소는 연소 중에 발생한 열을 증기 보일러 스택으로 운반합니다. 연소 이론에 따르면, 연소에 필요한 공기의 양은 연료의 가연성 요소를 완전히 산화시키기에 충분한 O2를 제공하는 양입니다. 이 양의 공기는 일반적으로 STOICHIOMETRIC AIR 요구량이라고 알려져 있습니다.
이 공기의 양은 연료의 종류에 따라 달라집니다. 다양한 연료의 STOICHIOMETRIC AIR 요구량은 연료 분석을 통해 얻어지며, 아래 표에 나열되어 있습니다.
연료 |
단위 질량의 연료당 STOICHIOMETRIC AIR 질량 |
비트루미노스 석탄 |
11.18 |
안티아사이트 석탄 |
10.7 |
코크 |
9.8 |
액체 |
7.5 |
peat |
5.7 |
잔류 연료유 |
13.85 |
디스틸레이트 연료유(가스오일) |
14.48 |
천연가스(메탄 기반) |
17.3 |
석탄의 연소
충분한 공기,
공기 중 질량으로 23.2%의 O2가 존재한다는 것을 이미 언급했습니다. 따라서 2.67g의 O2를 제공하기 위해 필요한 공기의 양은
이상적인 연소 이론에 따르면, 1g의 탄소(C)가 연소된 후 연소 제품에는 CO2만 3.67g이 포함되고
N2가 포함됩니다.
불충분한 공기 상태에서의 석탄 연소
이만큼의 O2를 제공하기 위한 공기의 필요량은
1g의 탄소(C)가 연소된 후 연소 제품에는 CO만 2.33g이 포함되고
N2가 포함됩니다.
방정식 (1)과 (2)에서 불충분한 공기로 인해 1g의 석탄 연소 시 열 손실은
입니다.
황의 연소
따라서 1g의 황 연소에 필요한 공기의 양은
따라서 1g의 황 연소가 완료된 후 연소 제품에는 2g의 SO2와
N
