에너지관리기사 연소설비 · 연소가스량 계산

Flue Gas Volume Calculation

연소가스량은 연료가 타고 나가는 배기의 부피예요. 공기비가 커질수록 과잉공기 몫이 가스량을 불려요. 연돌·통풍·집진 용량의 입력값이 되는 계산이에요. 공기비를 바꾸면 실제 연소가스량 변화가 보여요.

태우고 남은 것이 배기가스다

연료가 타면 CO₂, 수소에서 나온 H₂O, 공기에서 온 N₂, 그리고 과잉공기의 남은 O₂가 배기로 나갑니다. 이 배기가스의 부피가 곧 굴뚝을 빠져나가는 열손실의 크기를 좌우합니다.

👀 습연소가스량과 건연소가스량

①습(wet)연소가스량: 수증기(H₂O)를 포함한 전체 배기

②건(dry)연소가스량: 수증기를 뺀 나머지 (배기분석 기준)

③둘의 차이 = 수소·수분에서 생긴 H₂O 부피

④배기가스 조성분석(O₂·CO₂)은 보통 건배기 기준

습·건 전환과 공기비로 성분 분해

공기비 m1.2

현재 연소가스량 G

G = 13.66 Nm³/kg

습 G = G₀ + (m-1)A₀ = 11.50 + 2.16

💡 공기비가 배기량을 키운다

①이론연소가스량 G₀는 연료 조성만으로 정해진 최소값

②과잉공기 (m-1)A₀가 통째로 배기에 더해진다

③그중 79%는 질소, 21%는 태우지 못한 과잉 산소

④m을 낮게 유지해야 배기 열손실을 줄일 수 있다

이론연소가스량 G₀는 어떻게 나오나

이론연소가스량은 이론공기량으로 완전연소했을 때 나오는 배기 부피입니다. 연소로 생긴 CO₂·SO₂·H₂O에, 공급 공기의 질소 79%를 더합니다. 여기에 과잉공기 (m-1)A₀를 얹으면 실제 연소가스량 G가 됩니다.

🔑 중유 기준 성분 (근사)

①CO₂+SO₂ = 1.867C + 0.7S ≒ 1.60 Nm³/kg

②H₂O = 11.2H + 1.244W ≒ 1.34 Nm³/kg

③질소 N₂ = 0.79·A₀ ≒ 8.55 Nm³/kg

④습 G₀ ≒ 11.50, 건 G₀ ≒ 10.15 Nm³/kg

핵심 공식

실제 연소가스량

G = G₀ + (m - 1)A₀

이론연소가스량 + 과잉공기량

이론습연소가스량

G_0w = 1.867C + 0.7S + 11.2H + 1.244W + 0.79A₀

CO₂·SO₂·H₂O·N₂의 합 (Nm³/kg)

이론건연소가스량

G_0d = G_0w - (11.2H + 1.244W)

수증기 H₂O를 제외

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①실제 연소가스량 G = G₀ + (m-1)A₀ (핵심 관계식)

②습·건 차이는 오직 H₂O(11.2H + 1.244W) 항

③H₂O 계수 11.2 = 수소 1kg → 물 22.4/2 Nm³

④수분 W 계수 1.244 = 22.4/18 (수증기 몰부피)

⑤과잉공기는 N₂ 0.79 + O₂ 0.21로 배기에 그대로 추가

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 습 G₀=11.5, A₀=10.8, m=1.3일 때 습연소가스량은? (답: 11.5 + 0.3×10.8 = 11.5+3.24 ≒ 14.74 Nm³/kg)

②[기출유형] 수소 12% 연료의 H₂O 생성량은? (답: 11.2×0.12 ≒ 1.34 Nm³/kg)

③[기출유형] 건연소가스량이 습보다 작은 이유는? (답: 수증기 H₂O를 빼기 때문)