가스의 종류와 특성 [발열량/ 체적]

[남이섬]

         가스의 종류와 특성  

가스는 일반적으로 상태에 따라 압축가스, 액화가스, 용해가스로 나누며 연소성에 따라 가 연성 가스, 조연성가스, 불연성가스로 구분하고 가스압력에 따라 고압, 중압, 저압가스로 구 분하기도 한다.

가스연료는 통상 가연성가스를 말하며 연소시에 공기와 혼합하여 사용되고 있다. 일반적으로 연료가스를 운반, 또는 저장하는 경우에 가스를 압축 또는 액화하여 체적을 감소시켜 취급하는 것이 편리하다.

이와 같이 가압되어 있는 상태의 가스(기체) 또는 압축 혹은 냉각에 의해서 액화되어 있는 상태의 가스(액화가스)는 고압가스로 구분한다. 가스연료의 종류로는 액화석유가스, 천연가스, 석탄가스(IGCC)등이 있으며 부생가스 형태 로 발생되는 코크스가스(COG, Coke Oven Gas), 消化가스, 매립가스(LFG, Land Fill Gas) 등이 있다.

이들 가스들은 종류에 따라 발열량등 특성이 각각 다르기 때문에 연료로 사용하기 위해서는 가스 특성에 맞는 연소기를 사용하여야 한다.

- 가스의 상태 및 연소성, 독성에 따른 분류

가스의 구분		가스의 종류
상태	압축가스	압축천연가스,고압가스(산소,수소,질소,아르곤,메탄등)
	액화가스	LNG,액화석유가스(LPG),드라이아이스(CO2),액화산소(LO2),액화질소(LN2)등
	용해가스	용해아세틸렌
연소성	가연성가스	i) 폭발한계(연소범위)의 하한이 10%이하가스 ii) 폭발한계의 상한과 하한의 차이가 20% 이상가스;천연가스(NG),수소,암모니아,액화석유가스(LPG),아세틸렌등
	조연성가스	산소,공기,염소등
	불연성가스	질소,이산화탄소,알곤,헬륨등
독성	독성가스	허용농도가 200ppm이하인 가스;염소,일산화탄소,아황산가스,암모니아,산화에틸렌,포스겐 등
압력	고압가스	10Kg/cm2이상 압축가스, 2Kg/cm2이상인 액화가스
	중압가스	1Kg/cm2이상 10Kg/cm2미만
	저압가스	1Kg/cm2미만

- 연료가스의 종류 및 특성

연료가스종류		생산방법	발열량 (Kcal/Nm3)	주성분	용도
생산가스	액화석유가스	석유정제,가스정제	20,000~30,000	C3H8, C4H10	가정용
	천연가스	가스전	9,000~12,000	CH4	도시가스,발전용
	석탄가스	석탄건류	1,000~2,800	H2, CO	발전용
부생가스	코크스가스	제철소	4,000~5,000	H2, CH4	발전용,산업용
	소화가스	하수처리공정	5,000~6,000	CH4, CO2	발전용,산업용
	매립가스	쓰레기 매립지	4,000~5,000	CH4, CO2	발전용,산업용

▶ 연료용 가스특성
가스기기에 가장 많이 사용되는 연료가스로는 천연가스, LPG가 있다. LPG는 석유계 연료 로서 액화저장이 가능하기 때문에 수송이 용이하며 천연가스는 가스전에서 채굴되어 배관을 통해 수송되거나 액화과정을 거쳐 연료가스로 이용되고 있다.

- 액화 천연가스와 액화석유가스의 액화특성 및 체적변화 비교

구분	주성분	비중	액화온도 압력	액화시 부피축소	용도
LNG	메탄(CH4)	0.62	-162℃ (1kg/cm2)	1/600	도시가스용,차량연료, 발전용,석유화학연료
LPG	프로판계	1.53	-42℃ (1kg/cm2)	1/260	가정연료,산업용, 도시가스용
	부탄계	2.01	-0.5℃ (1kg/cm2)	1/230	차량연료,휴대용버너연료, 공업용

- 연료가스 주요 특성

가스종류	주요성분 (Vol %)						저위 발열량 고위 발열량		비중	분자량	이론공기량 (m3/m3)	웨버지
	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	N2	O2	(kcal/Nm3)	kcal/Kg				C P
LPG		1.0	97.0	2.0			22,229 24,141	11,263 12,232	1.53	44.24	23.9	19,496
												48.5
			1.0	99.0			29,187 31,604	11,282 12,217	2.01	57.98	30.9	22,293
												42.3
LPG/Air		0.6	61.1	1.3	29.2	7.8	13,885 15.080	8,072 8,767	1.34	38.56	14.7	13,045
												42.3
NG	90.0	7.0	2.0	1.0			9,509 10,516	11,836 13,099	0.62	18.01	10.53	13,310
												41.8

액화석유가스(LPG)

LP GAS란 "Liquefied Petroleum Gas"의 머리글자를 따서 호칭한 것이며 우리말로는 액화석유가스라고 불린다.
LP GAS는 석유계 탄화수소의 일종이고 탄소원자와 수소원자의 화합물이다.
석유계 탄화수소 중에는 화학적으로 안정된 피라핀계 탄화수소와 화학적으로 불안정한 오레핀계 탄화수소가 있다.
일반가정에 공급되는 LP가스는 프로판 성분이 주를 이루며 부탄, 프로필렌, 부틸렌등이 약간 포함되어 있다.
제조는 원유를 분리, 정제하는 과정에서 부산물로 가스가 발생하는데 정유공장의 원료로 일부 사용되고 그 이외는 모두 액화하여 LPG로 생산된다.
그리고 유정에서 석유와 같이 분 출하는 가스를 유정 가스라고 부르며 대개 액화성분을 함유하므로 습성(wet)가스라고 한다.
이 습성 가스를 압축법, 흡착법에 의해서 분리 액화된 것은 C3H8(프로판), C4H10(부탄)이다. 결국 LP가스는 프로판 원유 정제과정과 유전 Gas 분리에서 생산된다.

주요 특성은

○기화 및 액화가 용이하다(상압에서 C3H8은 -42.1℃ , C4H10은 -0.5℃)
○공기보다 무겁다(비중 : 1.5 ~ 2.0)
○액화시 체적이 감소한다(1/230~1/260)
○기화 잠열이 크다(냉매로 이용)
  ; C3H8은 101.8Kcal/Kg(@-42℃), C4H10은 92.1Kcal/Kg (@-0.5℃)
○연소시 많은 공기가 필요하다(24~31 Nm3/Nm3_fuel)
○무색, 무취이기 때문에 누설되었을 때 쉽게 구별할 수 있도록 부취제를 첨가한다
○고무, 페인트, 테이프등의 유지류 천연 고무를 녹이는 용해성이 있다

LPG/Air혼합가스

LP가스에 공기를 혼합하여 제조하는 가스로서 LNG가 공급되지 않는 지역에서 공급되는 도시가스이다.
공기의 희석 비율은 공급열량에 따라 조절되며 천연가스와 호환성을 유지하기 위한 조건으로 공기를 약 37%(vol%)정도 혼합하여 열량을 약 15,000Kcal/Nm3으로 유지한다.

주요 특성은

○공기보다 무겁다(비중=1.34)
○무색무취이나 누설시 쉽게 구별되게 부취제를 넣고 있다/
○연소시 필요 공기량은 LP가스보다 적다/
○천연고무나 기타 석유제품에 대한 용해성이 있다/

액화천연가스(LNG)

LNG는 Liquefied Natural Gas의 약자로 메탄을 주성분으로 한 혼합가스이며 천연가스를 냉각해서 액화한 것이다.
액화 천연가스는 메탄이 주성분이고 여기에 약간의 에탄등의 경질 파라핀계 탄화수소를 함유하고 있다.
천연가스의 주성분인 메탄은 1㎏이, 0℃, 1기압의 가스상태로 약 1.3N㎥의 부피이나, 이것을 -162℃까지 냉각하면 액화해서 0.0022㎥로 된다.
즉 가스에서 액으로 되면 약1/600의 적은 부피가 된다.

주요 특성은

○기화시 공기보다 가볍다(기체비중 : 0.62)
○액화시 체적이 감소한다(기체의 1/600)
○무색 무취이나 누설의 경우 알 수 있게 부취제를 넣고 있다.
○냉열 이용이 가능하다.
○천연고무에 대한 용해성이 없다.

LNG는 황화합물, 질소화합물이 함유되어 있지 않고 메탄이 주성분이므로 연료로 사용할 때는 그을음 등의 발생이 적고,안정된 연소상태를 얻기 쉬우므로 도시가스 및 발전용 연료 외에 일반 공업용 원료로 널리 사용된다.


도시가스

도시가스는 연료가스중 석탄가스, 납사, LPG 및 LNG를 원료로 하여 배관을 통해 도시 및 대단위 소비지역에 공급되는 가스를 말한다.
우리나라의 경우 강원도, 경북북부 내륙지역, 경남일부지역, 호남해안지역 일부지역에는 아직 LPG+Air방식의 도시가스를 공급하고 있으며 이외 지역의 모든 도시가스에는 천연가스로 공급되고 있다.

출 처 : GPE카페