LPG의특성

LPG 및 부탄의 특징 및 액체연료와의 비교LPG 는 원유의 채굴, 정제과정에서 생산되는 기체상의 탄화수소를 액화시킨 혼합물로써, 프로판(Propane) 제품과 부탄(Butan)제품으로 구분하여 사용됩니다. 프로판 제품은 프로판(C3H8)이 주성분이며, 소량의 메탄, 에탄, 부탄 등이 혼합되어 있습니다. 주로 가정, 상업용 취사,난방등에 사용되며 도시가스의 제조 원료로도 공급되고 있습니다. 부탄제품은 노말부탄(n-C4H10), 이소부탄(i-C4H10)등 부탄성분이 대부분을 차지하며, 프로판등 타성분이 일부 혼합되어 있는 제품으로서, 국내에서는 주로 자동차용 연료로 사용되고 있으며 일부 난방용 연료 및 석유화학 원료로 사용됩니다. 또한,LPG는 산업용으로 사용되고 있으며, LPG가 가진 우수한 특성등으로 인해 1990년대 초반부터 비약적으로 공급이 확대되고 있습니다.연소특성1. LPG는 기체연료의 특성상 액체연료에 비하여 매우 빠른 연소속도를 가집니다. 즉, 액체연료에 비하여 모든 면에서 연소성이 우수하게 나타납니다. (액체연료는 무화-액체증발-연소기체의 확산/공기혼합-연소단계를 거치므로 연소속도가 매우 느립니다.)  2. 연소범위(Turndown Ratio)가 넓습니다(1~10평 정도). 따라서 매우 정밀한 온도조절이 가능합니다.3. 과잉공기율이 낮아도 완전 연소를 이룰 수 있습니다. LPG는 연소공기와 쉽게 혼합되어지고 연소하게 되므로 과잉공기가 적어도 됩니다. 이에 따라 화염온도가 높아지고 배기손실이 낮아집니다. 불순물이 없어 연소배기가스가 깨끗합니다.4. 선택성이 좋습니다. 산화분위기, 중성분위기, 환원분위기를 용도에 적합하게 선택할 수 있습니다.5. 다양한 연소방식이 가능합니다. 공기혼합방식, 장염, 단염 등의 화염의 형상, 버너의 용량/비율 등을 용도에 맞게 조절할 수 있습니다.6. 연소부하율이 높습니다. 공기와 혼합이 쉽고 연소속도가 빨라 고부하연소가 가능합니다. (액체연료의 2배까지 고부하가 가능)7. 착화가 용이합니다. 공기와의 혼합이 균일하므로 쉽게 착화되며, 주변온도가 낮아도 안정된 화염이 형성됩니다.8. 연료의 조성이 일정하고 불순물이 없습니다. 연소배기가스가 깨끗하여 공해문제에 영향이 적고 안정된 연소가 가능합니다. 특성LPG는 액화 및 기화가 용이합니다. 즉, 프로판의 경우 대기압 상태에서 -42.1℃ 이하로 냉각시키거나 상온에서 7kg/㎠ 이상으로 압력을 쉽게 액화되며, 부탄은 -0.5℃, 2kg/㎠ 로서 더욱 쉽게 액화시킬수 있습니다. 또한 LPG는 액화시키면 부피가 매우 작아지므로(프로판은 약 270분의 1, 부탄은 약 240분의 1) 수송과 저장이 용이합니다.LPG는 기화하면 공기보다 무겁고, 액화하면 물보다 가볍습니다. 또한 공기중에서의 연소한계농도가 낮아 누설이 되면 낮은 부분에 고여 화재 또는 폭발의 위험이 있으므로 별도의 안전장치를 구비하여 대비하여야합니다. 순수한 LPG는 무색 무취 무미이나 누설시 이를 감지할 수 있도록 미량의 착취제를 첨가하고 있으며, 독성물질 및 불순물을 함유하지 않은 청결한 연료입니다. LPG는 기화잠열이 높아 기화시킬 때 많은 기화열이 필요합니다. 따라서 공업용 등 대량사용시에는 별도의 기화설비를 갖추어야 합니다.용도1. 가정 상업용가정 및 상업시설 등에서 주로 용기에 충전된 프로판을 난방/취사용 으로 사용하며,부탄히터에는 7kg 또는 13kg 부탄 용기를 사용합니다.또한 부탄캔의 원료로 사용하고 있으며, 청소년의 흡입방지를 위하여 고미제를 혼합하여 사용합니다. 2. 차량연료용택시, RV차량 등 LPG차량의 연료로 부탄을 사용하며, 겨울철(10월~ 익년 3월) 에는 기화촉진을 위하여 프로판을 부탄에 5％ ~ 30％ 혼합하여 사용합니다. 3. 산업용산업체 및 농장 등에서 프로판 및 부탄을 저장탱크에 저장한 후 난방 및 가열,건조,표면처리,용접 절단, 용제, 온실재배, 이산화탄소 발생등의 용도로 사용합니다.4. 도시가스용도시가스 원료로 아파트등에 프로판을 공급하고 있으며, 대형산업체 에는 Pipe Line을 이용하여 공급하고 있습니다. 5. 석유화학원료용 프로판 및 부탄을 프로필렌,암모니아,무수말레이산등의 제조원료로 사용합니다. 6. 분사제용 원료부탄 및 기화촉진용 프로판을 화장품/의약품/살충제캔에 넣어 분사 압력을 얻기 위해 사용합니다.비교자료 구분LPG경유 , 중유배기열손실낮은 과잉공기비로 완전연소가 가능하므로배기 열손실을 극소화시킬 수 있다.통상 120~140％이상의 과잉공기가 소요되므로이에 따른 배기가스 열손실이 증가한다.미연소분LPG는 연소효율이 거의 100％로서 미연소분이 없다.무화, 연료의 점도,공기혼합,연료의 협잡물등으로 상당한 미연소분이 발생한다.로내 축열손실연소배기가스가 청결하고 효율적인 버너배치가 가능하므로 내화단열재를 소형/경량화시킬 수 있다.내화벽돌을 사용할 수 밖에 없으며, 따라서로체가 대형화되어 축열손실이 증가된다.가열속도 차이에따른 효율차이급속가열이 가능하여 에너지를 효율적으로이용할 수 있다.온도상승시간이 LPG에 비해 늦어 그만큼제품생산, 열효율이 낮아진다.열회수배기가스가 청정하므로 열교환기 부착이용이하다.가능하지만,전열면의 회분,탄소분 부착,부식,공기비의 조절등 기술적 어려움이 있다.가열로 처리로의온도조절 범위50∼1,800℃로 온도조절범위가 매우 넓다.700∼1,300℃로 온도조절범위가 제한적이다.온도 분포로내의 온도분포를 균일하게 할 수 있다.유류버너는 대용량의 것이 많고 장염이므로온도분포를 균일하게 하기 어렵다.가열 속도고부하연소,소형버너의 병렬배치로 온도의불균일성이 없어 매우 빠르게 가열속도를높일 수 있다.온도의 불균형이 나타나므로 급속가열이 어려운 편이다.연소량의 조절가스량의 조절만으로 신속,정확하게 연소량조절이 가능하다.연료유량,공기량 및 장치조작등이 기체연료에 비해 나쁘다.버너종류와 기술매우 다양한 버너 및 연소기술이 발달되어어떤 연소조건에서도 사용이 가능하다.4-5종류로 극히 제한적이며 공기혼합기구,불꽃안정 측면에서 가스에 못 미친다.자동온도조절기술저가,고정밀,고신뢰성이 있는 기술이 매우발달되어있다.기본적으로 엄밀한 온도제어가 곤란하다.착화시의 위험성착화성이 좋고 자동조작에 의해 이루어지므로위험요소가 없다.수동조작에 의한 착화가 이루어져 위험성이있으며, 착화성도 나쁘다.연소의 안정성대단히 안정적인 연소가 가능하다.연소조작의 복잡성, 연료의 불균일성, 연료내의 불순물 등으로 불꽃의 맥동,실화,역화의 위험성이 있다.로/설비조직의용이성대부분의 설비가 자동화되어 있어 특별한경험이 없어도 된다.대부분 수동조작으로 제어되므로 숙련된사람이 필요하다.노즐의 막힘현상없다.연료의 열분해 등으로 인한 집적물로 노즐이막히는 현상이 있으며, 이로 인한 연소,운전의 장애가 발생될 수 있다.탄소분의 집적/기타 불순물로인한 문제거의 없다.미연소 유분, 연소재의 발생으로 야기되는안전 문제가 발생된다.  구분LPG액체연료프로판 제품부탄 제품등유경유1.6％S 중유비등점-42.10.5/-11.7170∼250200∼370350∼조성프로판(프로필렌 포함)이 95∼96％ 부탄(부틸렌포함)이 95∼97％다양한 등유 유분의 혼합물다양한 경유 유분의 혼합물다양한 중질 유분의 혼합물불순물이 없으며 유화분은 착취제에 극소량 함유 잔류탄소,회분,유황분이 약간함유잔류탄소,회분,유황분이 다소함유잔류탄소,회분,유황분이 상당량함유가스비중(공기=1.0)1.562.00---액비중(물=1.0)0.500.580.77∼0.810.80∼0.850.84∼0.97착화온도(℃)481431/544400∼500300∼400300∼450이론연소공기량23.8 N㎥/㎥30.9 N㎥/㎥8∼11 N㎥/ℓ연소 속도45.5 m/sec37.5 m/sec---폭발 한계농도(공기중 Vol％)상한9.508.41/8.44---하한2.371.86/1.80---고발열량또는총발열량Kcal/kg 12,000*11,800*10,90011,10010,800Kcal/ℓ--8,700*9,200*9,900*Kcal/㎥24,00032,000---저발열량또는진발열량Kcal/kg 11,50010,90010,30010,50010,200Kcal/ℓ--8,2008,7009,400Kcal/㎥22,10029,550---