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에너지관리기사 연소설비 · 고체연료의 특성

Solid Fuel Properties

석탄은 땅속에 오래 묻혀 탄화가 진행될수록 수분과 휘발분이 줄고 고정탄소와 발열량이 커지며, 이 진행 정도를 탄화도라 한다. 탄화도는 공업분석(수분 · 회분 · 휘발분 · 고정탄소)에서 구한 연료비, 곧 고정탄소 ÷ 휘발분 하나로 가늠한다. 그림은 고른 석탄의 공업분석 4성분을 합 100%로 이어 쌓은 막대와 그 연료비예요. 이탄 · 갈탄 · 역청탄 · 무연탄 버튼은 그 석탄의 대표 조성을 불러오고, 휘발분 슬라이더를 움직이면 남은 고정탄소와 연료비가 바뀌어요.

석탄은 식물이 묻혀 탄소가 농축된 화석연료다

같은 석탄이라도 땅속에서 오래 눌릴수록 수분과 휘발분이 빠지고 고정탄소가 늘어난다. 이 진행 정도를 탄화도라 하며, 탄화도가 높을수록 발열량은 크고 연기는 적다.

🪨 공업분석 4성분
①수분(W)은 착화를 늦추고 발열량을 떨어뜨리는 손실분이다
②회분(A)은 타고 남는 재이고, 녹아 엉기면 클링커가 된다
③휘발분(V)은 가열하면 기체로 나오는 성분으로, 착화와 화염 길이를 좌우해요
④고정탄소(FC)는 표면 연소로 오래 타는 몫이며, 네 성분의 합은 100%예요

탄화도 견주기: 이탄 → 갈탄 → 역청탄 → 무연탄

32 %
👀 역청탄 읽기
①역청탄: 점결성이 있어 발전 · 제철에 주로 쓰임
②고정탄소 = 100 - 수분 - 회분 - 휘발분 = 53 %
③연료비 = 고정탄소 / 휘발분 = 1.66
④탄화도가 높을수록 착화는 어렵지만 연기와 매연은 줄어요

분석과 발열량의 핵심 공식

연료비
연료비 = 고정탄소휘발분
클수록 탄화도가 높고 고정탄소 비중이 큰 고급탄
고정탄소
고정탄소 = 100 - (수분 + 회분 + 휘발분)
공업분석 4성분에서 나머지로 구함(%)
뒤롱식 고위발열량
Hh = 8100C + 34000(H - O/8) + 2500S
원소분석으로 구하는 kcal/kg(C · H · O · S는 질량분율)
저위발열량
Hl = Hh - 600(9H + W)
물의 증발 잠열을 뺀 실용 발열량(H · W는 수소 · 수분의 질량분율)

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①공업분석은 수분 · 회분 · 휘발분 · 고정탄소를 재며 합은 100%다
②연료비 = 고정탄소 / 휘발분이고, 클수록 탄화도가 높다
③탄화도 순서는 이탄 < 갈탄 < 역청탄 < 무연탄이고, 이 순서로 발열량 · 고정탄소는 늘고 휘발분은 줄어요
④무연탄은 고정탄소가 가장 많고 휘발분이 가장 적어 착화가 어렵지만 연기가 적다
⑤저위발열량 Hl = Hh - 600(9H + W)는 물의 증발 잠열을 뺀 값이다
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 고정탄소 80%, 휘발분 5%인 석탄의 연료비는? (답: 80/5 = 16)
②[기출유형] 수분 5 · 회분 10 · 휘발분 32%일 때 고정탄소는? (답: 100 - 47 = 53%)
③[기출유형] 탄화도가 가장 높은 석탄은? (답: 무연탄)
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