연소 (Combustion) 정의 및 개념 Part.3(불완전연소)

불완전연소(Incomplete Combustion)

연소 생성물 중 가연물이 완전한 산화가 진행되지 않으면, 정상적인 연소가 되지 않아 이산화탄소(CO2) 대신, 일산화탄소(CO), 그을음 등이 생기게 되는데 이 같은 상태를 불완전 연소라고 한다. 불완전 연소는 여러 가지 원인이 있다. 산소공급이 부족하거나, 연소된 가스의 배출이 불량할 때, 그리고 연소가스가 다량으로 투입되는 경우 발생하는 것으로 알려져 있다. 불완전 연소를 하는 경우 다량의 일산화탄소 등에 의해 상황에 따라 작업자들의 질식사고가 발생할 수 있으므로 주의해야 한다.

 

Fig.1 불완전연소를 하는경우 일산화탄소(CO)가 발생한다.

 

가스를 연소시키면 연소 생성물을 함유한 배기가스가 발생하고, 이 중 불완전연소가 진행되면 일산화탄소(CO)가 포함된 배기가스를 발생시킨다. 개방형 연소기를 실내에서 사용할 경우 연소의 기본 조건 중 산소를 소모하게 되고, 그 결과 실내의 산소 농도가 줄게 되어 상대적으로 이산화탄소 농도가 증가하게 되므로 환기가 제때 이루어지지 않으면 산소 부족으로 불완전 연소가 유도된다.

 

불완전 연소의 원인

1. 1차 공기와 2차 공기의 흡입이 부족한 경우

2. 공기의 조절이 불량한 경우

3. 연소기 주위에 다른 기물로 둘러싸여 있어 공기의 순환이 어려운 경우

4. 연소기에 이물질이 끼어 있는 경우나 연소기의 불구멍이 막혀 있을 경우

5. 연소가스의 배기가 충분하지 못한 경우

6. 실내의 환기가 충분하지 못한 경우

7. 압력조정기가 불량하여 정상 압력으로 공급하지 못할 경우

8. 연료 배관의 저항에 의해 이상 저압으로 공급되고 있는 경우

9. 압력조정기와 연소기의 사용압력이 일치하지 않는 등 공급압력에 맞지 않는 연소기구를 사용할 경우

10. 불꽃이 저온의 물체에 접촉하여 온도가 떨어질 경우

 

노란 불꽃(Yellow Tip)

분젠식 버너에서 1차공기가 부족하면 속불꽃의 선단에 적황색 부분이 늘어나게 되는데 이를 노란 불꽃(Yellow Tip)이라고 한다. 

 

Fig.2 리프팅(Lifting)과 역화(Flash Back)

 

리프팅(Lifting)

버너 염공에 보내지며 혼합기에서 분출되는 가스 분출 속도가 연소 속도보다 크게 되면 불꽃이 염공으로부터 간격이 멀어지는 현상으로 LPG, LNG 등 연소 속도가 상대적으로 느린 가스에서 발생하는 것이 특징이다.

주로 1차 공기가 너무 많을 경우, 공급가스의 압력이 높을 경우, 버너의 염공이 작거나 막혔을 경우 발생한다.

 

역화(Flash Back)

가스 연소 중 염구로부터 혼합가스의 분출 속도가 연소 속도보다 낮을 경우 불꽃이 버너 내부로 들어가면서 소음을 발생시키는 현상으로 수소, 아세틸렌 등과 같이 연소 속도가 빠른 가스에 일어나기 쉬운 것이 특징이다.

주로 1차 공기가 적을 경우, 공급가스의 압력이 낮을 경우, 염공이 크거나 부식에 의해 확대되었을 경우 발생한다.