C 80%, H 15%, S 5% 중유 1 kg 1.1 공기비 건조 배출가스 SO2 ppm

C 80%, H 15%, S 5% 중유 1 kg 1.1 공기비 건조 배출가스 SO2 ppm

 

 

C:80%, H:15%, S:5%의 무게비로 구성된 중유 1 kg을

1.1의 공기비로 완전 연소시킬 때,

건조 배출가스 중의 SO2 농도(ppm)는?

(단, 모든 S 성분은 SO2가 됨)

① 3026

② 3530

③ 4126

④ 4530

 

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[1] 이론 산소량 계산

C + O2 → CO2

C : O2 = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

1 mol C = 12 g C ---> 12 kg C

1 mol O2 = 22.4 L O2 ---> 22.4 m3 O2

( 참고: 몰부피 https://ywpop.tistory.com/8321 )

 

O_o = (22.4 m3 O2 / 12 kg C) × (1 kg 중유 × 0.80)

= (22.4 / 12) × 0.80 = 1.4933 m3

---> 80% C 연소에 필요한 산소량

 

 

2H2 + O2 → 2H2O

H2 + 0.5O2 → H2O

O_o = (11.2 / 2) × 0.15 = 0.84 m3

---> 15% H 연소에 필요한 산소량

 

 

S + O2 → SO2

O_o = (22.4 / 32) × 0.05 = 0.035 m3

---> 5% S 연소에 필요한 산소량

 

 

총 이론 산소량

= 1.4933 + 0.84 + 0.035 = 2.3683 m3

 

 

 

[2] 이론 공기량 계산

2.3683 / 0.21 = 11.2776 m3

( 참고: 공기중 21% O2 https://ywpop.tistory.com/3707 )

 

 

 

[3] 실제 공기량 계산

실제 공기량 = 이론 공기량 × 공기비

11.2776 × 1.1 = 12.40536 m3

 

 

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[4] 건조 배기 가스량 계산

a. 연소 생성물 계산

C + O2 → CO2

C : CO2 = 1 : 1 계수비(= 몰수비) 이므로,

CO2 = (22.4 / 12) × 0.80 = 1.4933 m3

 

 

S + O2 → SO2

SO2 = (22.4 / 32) × 0.05 = 0.035 m3

 

 

총 연소 생성물 = 1.4933 + 0.035 = 1.5283 m3

( 참고: 건조 배기 가스량이므로, H2O 제외. )

 

 

 

b. 이론 공기중 질소 계산

11.2776 × 0.79 = 8.9093 m3

( 공기중 79% N2 )

 

 

 

c. 과잉 공기 계산

과잉 공기량 = 실제 공기량 – 이론 공기량

= 12.40536 – 11.2776 = 1.12776 m3

 

또는

11.2776 × (1.1 – 1) = 1.12776 m3

 

 

 

총 건조 배기 가스량 = 연소 생성물 + 이론 공기중 질소 + 과잉 공기

= 1.5283 + 8.9093 + 1.12776 = 11.56536 m3

 

 

 

[5] 건조 배출가스 중 SO2 농도(ppm)

(0.035 m3 / 11.56536 m3) × 10^6 = 3026 ppm

 

 

 

답: ① 3026

 

 

 

 

[공식으로 계산]

Ao = [1.867×(%C) + 5.6×(%H) + 0.7×(%S)] / 0.21

= [1.867×(80/100) + 5.6×(15/100) + 0.7×(5/100)] / 0.21

= 11.2790 m3

 

Gd = Ao×공기비 – 5.6×(%H) + 0.7×(%S)

= 11.2790×1.1 – 5.6×(15/100) + 0.7×(5/100)

= 11.6019 m3

 

SO2 ppm = [0.7×(%S) / Gd] × 10^6

= [0.7×(5/100) / 11.6019] × 10^6

= 3016.75 ppm

( 참고 https://ywpop.tistory.com/24041 )

 

 

 

 

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