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가스개론 및 특성

가스개론 및 특성. 에너지관리공단 경기지사 김 진 수. 가스사용의 역사 가스사용 현황 가스연료의 구분 가스연료의 종류 가스연료의 장점 가스연료의 단점 가스연료 주요물성 순수가스 주요물성값 혼합가스 물성 연료용 가스 LPG LPG + Air LNG 가스폭발 요소 도시가스사업. 1. 목차. 초기의 도시가스산업 1909 년 서울용산에 일한와사전기㈜가 가스등으로 사용한 것이 시초 1915 년 경성전기㈜로 상호변경 1935 년 코크스로에 의한 가스제조시설 건설하여 공급 본격적인 도시가스산업

nitesh
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가스개론 및 특성

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Presentation Transcript

  1. 가스개론 및 특성 에너지관리공단 경기지사 김 진 수

  2. 가스사용의 역사 가스사용 현황 가스연료의 구분 가스연료의 종류 가스연료의 장점 가스연료의 단점 가스연료 주요물성 순수가스 주요물성값 혼합가스 물성 연료용 가스 LPG LPG + Air LNG 가스폭발 요소 도시가스사업 1. 목차

  3. 초기의 도시가스산업 1909년 서울용산에 일한와사전기㈜가 가스등으로 사용한 것이 시초 1915년 경성전기㈜로 상호변경 1935년 코크스로에 의한 가스제조시설 건설하여 공급 본격적인 도시가스산업 1970년대 이후 LPG 대량생산체제 구축후 도시가스사업 추진 1970년 LPG+Air 방식으로 공급(동부 이촌동) 1972년 나프타 분해방식으로 공급(시영 도시가스) 1980년 대한도시가스㈜가 민영 도시가스사업 시작 1983년 한국가스공사 설립 1987년 LNG를 기화하여 수도권에 도시가스 공급 1. 가스사용의 역사

  4. 오늘날 전국의 98%이상의 가정에서 가스사용 1970년에는 가스수요량이 3만 7천톤에 불과하던 것이 1980년에는 39만 2천톤으로 늘어나 10년동안 10배가 넘는 증가 기록 2. 가스사용 현황

  5. 1970년에는 가스수요량이 3만 7천톤에 불과하던 것이 1980년에는 39만 2천톤으로 늘어나 10년동안 10배가 넘는 증가를 기록 2. 가스사용 현황

  6. 상태에 따른 구분 압축가스 : 압축천연가스, 고압가스(산소, 수소, 질소 등) 액화가스 : LNG, LPG, LN2 등 용해가스 : 용해아세틸렌(다공물질 충전하고 용제(아세톤 등)를 침윤시키며, 용제에 아세틸렌을 가압용해) 연소성에 따른 구분 가연성가스 : 천연가스, 수소, 암모니아, LPG 등 조연성가스 : 산소 불연성가스 : 질소, 이산화탄소, 알곤 등 3. 가스연료의 구분

  7. 독성여부에 따른 구분 독성가스 : 허용농도가 200ppm 이하인 가스 염소, 일산화탄소, 아황산가스, 암모니아 등 압력에 따른 구분 고압가스 : 10kg/㎠g 이상 압축가스 중압가스 : 1- 10kg/㎠g 미만 저압가스 : 1kg/㎠g 미만 3. 가스연료의 구분

  8. 생산가스 액화석유가스 : 석유정제, 가스정제 천연가스 : 가스전 석탄가스 : 석탄건류 부생가스 고로가스 : 제철소 고로 소화가스 : 하수처리 공정 매립가스 : 쓰레기 매립지 4. 가스연료의 종류

  9. C/H 중량비가 작다 가스화 용이 연소생성물이 깨끗 5. 가스연료의 장점

  10. 연소효율이 높다 연료와 공기의 혼합이 용이하여 완전연소가능 과잉공기가 작아도 됨에 따라 연소효율 높음 연료자체의 예열이 용이 연소조정이 용이 저공해 연료 유리관리가 용이 5. 가스연료의 장점

  11. 설치비가 비싸다 배관, 압력조정기 등 설치 화재시 대형사고 위험성 특히 LPG의 경우 비중이 공기보다 높아 가스누출시 지상에 체류 6. 가스연료의 단점

  12. 발열량 표준상태에서 가스가 완전연소했을때 발생하는 연소열 [참조] 발열량은 총발열량(=고위발열량), 진발열량(=저위발열량)으로 구분 총발열량(고위발열량) : 연소에 의해 생성된 물이 모두 응축한 경우의 발열량으로서 수증기의 응축잠열을 가산한 값 진발열량(저위발열량)은 총발열량에서 수증기의 응축잠열을 뺀 값 7. 가스연료 주요물성

  13. 비중 기준이 되는 유체(액체 또는 기체)와의 동일조건하에서의 무게비 가스에 대한 기준은 공기이며, 고체와 액체에 대한 기준은 물임 [참조] 가스배관의 수직높이에 따라 가스압력이 변함 비중이 1보다 작은경우는 고층일수록 실제 공급압력이 기준압력보다 높음 비중이 1보다 큰경우는 고층일수록 실제 공급압력이 기준압력보다 적음 7. 가스연료 주요물성

  14. 압력 유체의 의해 용기나 관 등에 수직으로 작용하는 힘 절대압력 = 게이지압력 + 대기압 유체의 흐름이 있는경우 전압 = 정압 + 동압 노점 물질이 응축하는 온도 습가스가 일정압력에서의 포화온도 이하일 경우 습가스의 일부가 응축되며, 이때의 포화온도가 노점 7. 가스연료 주요물성

  15. 8. 순수가스 주요물성값<표9>

  16. 분압법칙 혼합기체의 압력은 각 성분의 기체가 나타내는 분압의 합 예) P = P1 + P2 + P3 + ··· 몰비 mol% = 성분가스 몰수/전체가스 몰수 부피비 = 성분가스 부피/전체가스 부피 = mol% 9. 혼합가스 물성

  17. 가연한계 가연성가스와 공기 또는 산소와 혼합된 경우에 그 혼합물이 연소할수 있는 혼합비율의 범위 일명 폭발범위, 폭발한계, 연소한계 폭발상한, 폭발하한 주요가스의 폭발범위<표10> 수소 : 4-75% 메탄 : 5-15% 프로판 : 2.2-9.5% 부탄 : 1.9-8.5% 9. 혼합가스 물성

  18. 2개이상의 가연성가스 혼합시 연소한계 르샤틀리에의 법칙 100/L = (P1/L1) + (P2/L2) + (P3/L3) + ··· L : 혼합가스의 연소한계(상한 또는 하한) P1, P2 ··· : 혼합가스중 각 성분의 가스부피 L1, L2 ··· : 혼합가스중 각 성분의 연소한계 9. 혼합가스 물성

  19. 연소한계에 대한 영향 압력의 영향 가연성가스는 온도가 일정하고 압력이 올라가면 연소한계가 넓어짐 압축할 경우 내부 분자농도가 증대하여 초기점화가 용이 온도의 영향 온도도 상승할수록 연소한계는 넓어짐 온도가 상승할수록 내부에너지의 증가로 점화에너지에 의한 착화범위가 넓어짐 9. 혼합가스 물성

  20. 대표적인 연료용 가스 LPG(Liquefied Petroleum Gas, 액화석유가스) LNG(Liquefied Natural Gas, 액화천연가스) 연료용가스의 특성 10. 연료용 가스

  21. 생산 원유를 분리, 정제하는 과정에서 부산물로 발생 정유공장의 원료로 일부사용하고 그 외는 모두 액화하여 LPG로 생산 유정에서 석유와 같이 분출(수입) 주로 프로판(가정용), 부탄(차량용) 11. LPG(Liquefied Petroleum Gas)

  22. 주요특성 기화 및 액화가 용이 공기보다 무겁다 액화시 체적이 감소 기화잠열이 크다 연소시 많은 공기가 필요 무색, 무취이기 때문에 누설시 구별을 위한 부취제 첨가 고무, 페인트 등의 유지류, 천연고무를 녹이는 용해성 함유 11. LPG(Liquefied Petroleum Gas)

  23. 무색, 무취의 천연가스, LP가스, 도시가스 등을 파이프라인으로 공급할때 가스누설을 인지할수 있도록 냄새나는 약품을 소량의 농도로 첨가하는 것 천연가스에 사용하는 부취제로는 TBM(Tertiary-Butyl-Mercaptan), THT(Tetra-Hydro-Thiopene) 등이 있음 국내에서는 TBM 30%, THT 70%의 비율 및 15mg/N㎥의 농도로 주입 ※ 부취제

  24. 유통 11. LPG(Liquefied Petroleum Gas)

  25. 프로판의 용도 가정용, 공업용 연료 공기와 희석시켜 도시가스 연료 부탄의 용도 자동차연료 라이터 연료 * 부탄의 액화온도는 -0.5℃(압력 2KG) 11. LPG(Liquefied Petroleum Gas)

  26. 폭발성 및 인화성 LPG는 공기나 산소와 혼합하여 폭발성 혼합가스 됨 프로판의 폭발범위(연소범위)는 공기중 2.2-9.5Vol%, 부탄은 1.9-8.5Vol%로서, 폭발하한계가 낮음 상온, 상압하에서는 기체로 인화점이 낮아 소량 누출시에도 인화하여 화재 및 폭발의 위험성이 큼 LPG는 전기절연성이 높고, 유동, 여과, 분무시 정전기를 발생하는 성질이 있어 이러한 정전기가 축적될 수 있는 조건에서는 방전스파크에 의해 인화폭발의 위험이 있음   11. LPG(Liquefied Petroleum Gas)

  27. LPG 누출시 주의 사항 LPG가 누출되면 공기보다 무거워서 낮은 곳에 고이게 되므로 특히 주의할 것. 가스가 누출되었을 때는 부근의 착화원이 될 만한 것은 신속히 치우고 용기밸브, 중간밸브를 잠그고 창문 등을 열어 신속히 환기시킬 것. (방석, 비등으로 쓸어내는 방법도 효과적임) 용기의 안전밸브에서 가스가 누출될 때에는 용기에 물을 뿌려 냉각시킬 것. 이때 용기가 넘어지지 않도록 주의할 것. (용기는 안전한 장소로 이동) 용기밸브가 진동, 충격에 의하여 누출시에는 부근의 화기를 멀리하고 즉시 밸브를 잠글 것. (용기를 안전한 장소로 이동) 용기밸브가 파손되었을 때는 즉시 부근의 화기를 제거하고 감시자를 배치하여 용기내의 가스가  없어질 때까지 감시할 것. 배관에서 누출시 즉시 앞의 밸브를 잠근 다음 주변의 화기를 멀리하고 환기를 시킨후 누출부에 대한 수리를 할 것.  11. LPG(Liquefied Petroleum Gas)

  28. LNG가 공급되지 않는 지역의 도시가스 용도 LPG발열량이 높기 때문에 공기로 희석하여 발열량조절 공기를 약 37%정도 혼합하여 열량을 15,000kcal 정도로 유지 주요 특성 LPG 가스와 동일 공급지역 강원도 일부(강릉, 속초), 진해시 일부지역, 광양시 일부지역, 충주시에는 아직 LPG+Air 방식의 도시가스를 공급 12. LPG + AIR 혼합가스

  29. LNG의 성질 주성분 : 메탄 천연가스를 -162℃까지 냉각, 액화한 가스 CO2, H2S, 탄화수소 등 불순물 제거 약 -113℃ 이하에서는 건조된 공기보다 무거우나, 그이상의 온도에서는 가벼움 청정연료 13. LNG(Liquefied Natural Gas)

  30. LNG 공급계통 13. LNG(Liquefied Natural Gas) 천연가스 생산 수송 저장 기화 발전소 등 이송 도시가스 회사 가정

  31. LNG 배관망도 13. LNG(Liquefied Natural Gas)

  32. 주요특성 기화시 공기보다 가볍다 액화시 체적이 감소(1/600) 무색, 무취이나 부취제 주입 냉열이용 가능 천연고무에 대한 용해성 없음 13. LNG(Liquefied Natural Gas)

  33. 냉열 -162℃인 LNG가 0℃인 NG로 변화하는 과정에서 LNG가 흡수하게 되는 열량 약 200kcal 열량 보유 공기액화분리, 아이스링크, 냉동창고 등에 이용가능 ※ LNG 냉열

  34. 용도 13. LNG(Liquefied Natural Gas)

  35. 폭발성 및 인화성 LNG는 공기 또는 산소와 혼합하여 폭발성 가스 형성 메탄은 다른 탄화수소에 비해 연소속도가 느리고, 최소발화에너지, 발화점, 폭발하한계 농도가 높아 LPG보다는 안전 13. LNG(Liquefied Natural Gas)

  36. 도입실적 및 수요전망 ’03년 1,844만톤 ’17년 3,166만톤으로 증가예상 천연가스사업의 특성 연료의 다원화로 에너지파동시 충격완화 연료사용의 편리성 증대 연료수송 문제 해결 환경오염 감소 투자비 과다, 동절기 수요편중 등(단점) 13. LNG(Liquefied Natural Gas)

  37. 가스폭발 3요소 가스가 누출되어 실내에 체류되어 있어야 하며, 공기와 혼합되어 공기중 가스농도가 LPG의 경우 2.1%이상 9.5% 이내이어야 하고 LNG의 경우에는 5-15%이어야 합니다. 이러한 조건하에서 폭발을 일으킬 수 있는 점화원 즉, 불씨가 있어야 합니다. 14. 가스폭발 요소

  38. 도시가스 배관을 통해 수요가에게 공급하는 연료가스 도시가스사업법에 따라 공급하는 연료용가스 사업자 분포 15. 도시가스 사업

  39. 도시가스의 원료 고체연료 : 석탄, 코우크스(기체화하여 사용) 액체연료 : 납사, LPG, LNG 기체연료 : 천연가스, 오프가스(off gas) 15. 도시가스 사업

  40. 도시가스 사업구조 15. 도시가스 사업

  41. 도시가스 유통체계 15. 도시가스 사업

  42. 고압, 저온환경에서 천연가스와 물이 결합하여 고체상태로 존재하는 천연가스의 일종 알래스카나 시베리아의 동토지역 또는 300∼500m 이상 수심의 바다밑에서와 같이 온도가 0도 가까이 내려가면 천연가스가 물과 같이 결합하여 고체상태로 변하여 존재 가스하이드레이트는 전세계적으로 분포되어 있으며 현재 천연가스매장량의 100배 이상인 10조톤을 상회할 것으로 예측 [참고] 가스하이드레이트

  43. [참고] 가스하이드레이트

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