AC연소장치 및 통풍과 환기

01 연소장치

1.고체연료의 연소방식 중 미분탄연소의 특징을 4가지만 쓰시오

F 미분탄연소기

석탄을 200메쉬(mesh)이하로 분쇄해서 1차 공기와 혼합하여 연소실에 분사하는 보일러의 연소장치

장점

적은공기비로 완전 연소가 가능하다
점화, 소화가 쉽고 부하변동에 대응하기 쉽다
대용량에 적당하고, 사용연료 범위가 넓다

단점

설비비 유지비가 많이소요된다
회, 분진 등이 많이 발생하여 집진장치가 필요하다
연소실이 크고, 폭발의 위험성이 크다

2.직경 1㎜정도의 미분탄 중 수분이나 회분이 많이 함유한 저품위탄을 사용할 수 있으며 구조가 간단하고 소요동력이 작게 드는 연소장치의 명칭을 쓰시오

클레이머식 연소장

3.유류보일러에서 오일프리히터가 사용되는목적으로 쓰시오

유예열기는 기름의 점도를 낮추어 무화를 좋게 하고 유동성을 증가시킨다

4.유류버너의 선정기준을 4가지만 쓰시오

가열조건과 연소실 구조에 적합해야 한다
버너 용량이 보일러 용량에 적합해야 한다
부하변동에 따른 유량 조절범위를 고려해야 한다
자동제어방식에 적합한 버너형식을 고려해야 한다

5.액체연료 연소에서 무화의 목적을 4가지만 쓰시오

단위중량당 표면적을 크게 한다
연소효율을 향상시킨다
주위의 공기와 혼합을 좋게 한다
연소실의 열부하를 높인다

6.유류 연소버너의 노즐압력이 증가하였을 때 발생하는 현상을 4가지만 쓰시오⭐

분사각이 명백해진다
유입자가 약간 안쪽으로 가는 현상이 나타난다
유량이 증가한다
유입자가 작아진다

7.유압분무식 버너의 특징을 4가지만 쓰시오⭐

대용량의 버너 제작이 용이하다
유지 및 보수가 간단하다
분무 유량 조절의 범위가 1:2 정도로 좁다
기름의 점도가 너무 높으면 무화가 나빠진다

8.연소방법에 각각 적합한 연료를 다음에서 골라서 쓰시오

화격자연소 – 고체
스토커연소 – 고체
버너연소 – 액체, 기체
확산연소 – 기체

9.가스필터는 어디에 설치되며, 그 역할은 무었인지 답하시오

기체연료의 배관

기체연료 내에 포함된 불순물, 이물질 등을 제거하여 압력조정기 및 버너의 고장을 방지한다.

02 통풍과 환기

1.연소실에서 연소된 연소가스의 자연통풍력을 증가시키는 방법 4가지만 쓰시오⭐

F4 통풍 및 통풍장치

❶ 연돌의 높이를 높게한다
❷ 연돌의 단면적을 크게 한다
❸ 연돌의 굴곡부가 적게 한다
❹ 배기가스의 온도를 높게 유지한다

● 외기온도가 낮을수록
● 습도가 낮을수록
● 연도의 길이가 짧을 수록
● 배기가스의 비중량이 작을수록
● 외기의 비중량이 클수록

2.연소로에서의 흡인통풍의 특징을 3가지만 쓰시오⭐

노 안은 항상 부압을 유지한다
흡출기로 배기가스를 방출하므로 연돌의 높이에 관계없이 연소할 수 있다
송풍기의 재질은 고온가스에 견딜 수 있어야 한다

3.연돌의 높이 100[m] 배기가스의 평균온도 210도 외기온도 20도 대기의 비중량 1.29 배기가스의 ㅅ비중량 1.35 일때 연돌의 이론적 통풍력을 구하시오

4.배기가스와 외기의 평균온도가 220도 와 25도 이고 0도 1기압에서 배기가스와 대기의 밀도는 각각 0.770와1.186일때 연돌의 높이를 구하시오⭐

$$ Z=273H(\frac{\gamma_a}{T_a}-\frac{\gamma_g}{T_g})\times \eta[mmH_2O] $$

5.보일러에 사용되는 다음의 송풍기를 형식별로 구분하여 쓰시오⭐

F5 보일러 통풍방법

평형통풍법 : 연소실 내의 압력이 정압이나 부압으로 조절이가능하고 강한 통풍력을 얻을수 있지만 초기 설비비와 유지비용이 많이 소요된다
압입통풍법 : 송풍기를 연소실 앞에 설치하여 연소용 공기를 대기압이상의 압력으로 연소실에 밀어 넣는 방식으로 연소실 압력이 정압으로 유지된다
흡입통풍법 : 송풍기를 연도 중에 설치하여 연소 배기가스를 배출시키는 방식으로 연소실 압력이 부압으로 유지된다

터보형 플레이트형 다익형 디스크형 비행기 프로펠러형

압입통풍기 : 터보형, 다익형
흡인통풍기: 플레이트형
축류형 송풍기 : 비행기 프로펠러, 디스크형

6.차량이 드나드는 터널 내부의 환기를 위해 터널 처장부에 수백 단위의 일정간격으로 측류송풍기를 매달아 설치한 팬방식의 명칭을 쓰시오

제트팬방식

7.원심식 송풍기의 상사법칙(비례법칙)을 풍량 풍압 축동력으로 구분하여 간단히 설명하시오⭐

풍량은 회전수 변화에 비례한다.
터보형(원심식) 송풍기 상사의 법칙
풍량은 회전수 변화에 비례하고. 임펠러 지름 변화의 3제곱에 비례한다

\[Q_2=Q_1\times \frac{N_2}{N_1}\times (\frac{D_2}{D_1})^3(풍량)\]

풍압 : 풍압은 회전수의변화에 2제곱에 비례하고. 임펠러 지름 변화의 제곱에 비례한다:.

\[P_2=P_1\times (\frac{N_2}{N_1})^2\times (\frac{D_2}{D_1})^2(풍압)\]

축동력 : 축동력은 회전수 변화의 3제곱에 비례하고. 임펠러 지름 변화의 5계곱에비례한다.

\[L_2=L_1\times (\frac{N_2}{N_1})^3\times (\frac{D_2}{D_1})^5(축동력)\]

F7 송풍기의 상사

\[Q_2=Q_1\times \frac{N_2}{N_1}\times (\frac{D_2}{D_1})^3(풍량)\]

\[P_2=P_1\times (\frac{N_2}{N_1})^2\times (\frac{D_2}{D_1})^2(풍압)\]

\[L_2=L_1\times (\frac{N_2}{N_1})^3\times (\frac{D_2}{D_1})^5(축동력)\]

8.연소로 공기를 공급하는 송풍기가 970[rpm]으로 회전하며 축동력 50[kW] 이고 유량 600[m³/min]이다. 연소로의 공기유량을 1000[m³/min]으로 증가시킬 때 다음 물음에 답하시오🔢

(단 송풍기 임펠러 직경 크기는 변경하지 않는다.)

1)필요한송풍기의 회전수[rpm]를 구하시오
2)(1)의 회전수를 적용할 경우 송풍기의 축동력[kW]을 구하시오

$$ Q_2=Q_1\times \frac{N_2}{N_1}\times (\frac{D_2}{D_1})^3 $$

$$ 1000=600\times \frac{N_2}{970} \\ N_2=\frac{970}{600}\times 1000=1616.666 $$

$$ P_2=P_1\times (\frac{N_2}{N_1})^2\times (\frac{D_2}{D_1})^2 $$

$$ L_2=L_1\times (\frac{N_2}{N_1})^3\times (\frac{D_2}{D_1})^5 $$

$$ L_2=50\times (\frac{1616.67}{970})^3=231.482[kW] $$

9.보일러의 연소용 공기압입터보형 송풍기의 풍압이 부족하여 송풍기의 회전수를 1800[rpm] 에서 2100[rpm]으로 올렸다 이때 회전수 증가에 의한 풍압은 약 몇 % 상승하는지 계산하시오🔢

B05 집진장치 (F9)

1.집진장치의 효율을 높이기 위한 조건을 4가지만 쓰시오⭐

처리가스의 온도는 250℃를 넘지않도록 한다
고온가스를 냉각할 때는 산노점 이상을 유지해야한다
미세입자 포집을 위해서 겉보기 여과속도가 작아야 한다
높은 집진율을 얻기 위해서는 간헐식 털어내기 방식을 선택한다

2.보일러에서 연료 연소 후에 발생되는 배출가스에 함유된 분진, 공해물질 등이 대기중에 방출되지 않도록 모아 제거하는 장치인 집진장치를 3가지로 분류하고 각각 종류를 하나이상 쓰시오

3.연소후 발생되는 배출가스에 함유된 분진, 공해물질, 매연을 제거하는 장치인 집진장치를 6가지만 쓰시오⭐

F9 집진장치

습식집진장치 :
벤투리 스크러버, 제트 스크러버, 사이클론 스크러버, 충전탑, 유수식,
건식집진장치 :
중력식, 관성력식, 원심식, 여과식,
전기식집진장치(코드렐 집진장치)

4.집진장치와 관련된 다음 사항들 중 습식, 건식, 전기식 등 에 해당되는 기호를 각각에 대해 적으시오

코드렐식과 관계가 있다(전)
종류로는 사이클론, 멀티클론, 백필터 등이 있다(건)
압력손실 및 동력이 높고 장치의 부식및 침식이 발생 할 수 있다.(습)
분진의 폭발 위험성을 지닌다(건)
고온 고압가스의 취급이 가능하다(습)
폐수처리시설이 유용할 때 유리하다(습)
다량의 수분이 함유된 가스에는 장애가 있을 수 있다(건)
코로나 방전을 일으키는 것과 관련이 있다(전)
단일장치에서 가스흡수와 분진 포집이 동시에 가능하다(습)
집진효율이 90~99.9%로서 높은 편이다.(전)

5.배기가스 집진장치에서 왕복선회운동을 함으로써 분진을 걸러내는 방식의 집진장치는?

원심식 집진장치

6.분진을 함유한 배기가스의 유속을 감속시켜 사이즈 20[μm]정도까지의 매연입자를 중력으로 자연침강 분리시켜 집진하는 건식집진장치의 명칭을 쓰시오.

중력식 집진장치 또는 중력침강식 집진장치

7.다음은 백필터에 대한 설명이다 ( )안에 알맞은 말을 고르시오

여과면의 가스유속은 미세한 더스트일수록 (느리게)한다.
더스트 부하가 클수록 집진율이(좋아)진다.
여포재의 더스트1차 부착층이 형성되면 집진효율이 (높아)진다.
백의(밑)에서 가스백 내부로 송입하여 집진한다.

8.습식 집진장치의 입자 포집원리를 4가지만 쓰시오⭐

액적이나 액압과 같은 작은 미립자와 관성에 의한 충돌 부착
배기의 습도 증가로 입자의 응집성 증가에 의한 부착
미립자 확산에 의한 액적과의 접촉을 좋게 하여 부착
입자를 핵으로 한 증기의 응결에 의한 응집성 증가

9.집진장치의 종류 중에 세정식 집진장치의 장점과 단점을 각각 3가지만 쓰시오

F9 세정식 집진장치(장단점)

분진이 포함된 배기가스를 세정액이나 액막 등에 충돌시키거나 접촉시켜 액체에 의해 포집하는 방식

구조가 간단하고 처리가스량에 비해 장치의 고정면적이 적다
가동부분이 적고 조작이 간단하다
포집된 분진의 취출이 용이하고 작동 시 큰 동력이 필요하지 않다
연속 운전이 가능하고
분진의 입도, 습도 및 가스의 종류 등에 의한 영향을 받지 않는다.
가연성 함진가스의 세정도에도 편리하게 이용할 수 있다.

설비비가 비싸다
다량의 물 또는 세정액이 필요하다
집진물을 회수할 때 탈수, 여과, 건조 등의 하기 위한 별도의 장치가 필요하다
한랭시 세정액의 동파 방지 대책이 필요하다

10.다음의 설명하는 집진장치의 명칭을 쓰시오

11.다음은 전기식 집진장치에 대한 설명이다. ( )안에 알맞은 용어를 채워 넣으시오⭐

F9 집진장치(전기집진장치)

판상(板狀) 또는 관상(管狀)으로 이루어진 집진전극을 (양극+)으로 하고, 집진전극 중앙에 매달린 금속선으로 이루어진 (음극-)간에 직류 고전압을 가해서 (코로나방전)을 발생하게 하고, 이곳에 분진이 포함된 가스를 통과시키면 전극 주위의 함진가스는 (이온화)되면서 대전입자가 되어 정전기력에 의해 양극(+극)에 포집(捕集)되어 처리되는 집진장치이다.

전기식 집진장치

12.집진장치의 입구로 함진가스가 [Nm³]당 50[g]들어가고 출구로 5[g]이 나갔다면 이때의 집진효율은 몇 %가 되는가🔢⭐

$$ \eta=(\frac{입구농도-출구농도}{입구농도})\times 100\\ =(\frac{50-5}{50})\times100=90[\%] $$

13.열병합발전소에서 배기가스를 사이클론에서 전처리하고 전기집진장치에서 먼지를 제거하고있다. 사이클론 입구 전기집진장치 입구와 출구에서의 먼지농도가 각각 95, 10, 0.5 [g/Nm³]일때 종합집진율을 구하시오🔢

14. 95%효율을 가진 집진장치계통을 요구하는 어느 공장에서 35%효율을 가진 전처리장치를 이미설치하였다. 이때 주처리장치의 효율%을 구하시오🔢

\[\eta_t=\eta_1+\eta_2(1-\eta_1)\]