세라믹 연소기에 관한 고찰 리포트

1. 세라믹 연소기 원리
1-1 세라믹 연소기의 필요성
최근 가스연료 연소에 대해 저 Nox, 낮은 Co 배출을 위하여 다양한 버너가 개발되고 있다. 열교환기의 경우 연소실에서 나오는 뜨거운 가스가 통과하며 가열된다. 결국 가열 시스템이 커져서 적용되는 버너개념은 출력과 공연비가 작게 된다. 따라서, 저 NOx에 관한 연소기기나 값싸고 효율적인 시스템이 요구됨에 따라 세라믹 연소기에 대한 연구개발이 시작된다. 세라믹 연소기의 경우 버너는 촉매연소기로 작용하지 않지만 다공성 매질의 간격(Pore)내에서 연소하며, 높은 출력밀도, 동작범위, 작은 배출특성을 가지고 있어 효율적이라고 할 수 있다.

1-2 세라믹 연소기 작동원리 및 장점
주로 세라믹 물질의 폼(foam) 형태로 만들어진 다공성물질 연소기에서의 연소형태는 특이한 열재순환 현상에 의해서 다른 방법을 통한 연소 시 볼 수 없는 초과엔탈피 연소현상이 쉽게 구현되며, 독특한 화염구조가 나타난다.
다공성 매질을 통과하는 가스 유동은 큰 왿� 구조왿� 큰 마찰계수로 특정 지을 수 있으며, 결과적으로 가스왿� 고체상 사이의 광범위한 모멘텀, 상호에너지교환이라고 볼 수 있다. 다공성 매질로 사용될 수 있는 물질에는 세라믹구슬, 세라믹 폼, 금속 foil, comb 등이 사용될 수 있으며, 이들 물질은 각각 성질이 다르다. 따라서 실험 목적이나 연소목적에 따라서 다공정 매질을 선택하는 것은 중요하다 할 수 있다. 아래그림은 다공정 매질 물질을 나타낸 그림이다.

<그 림>

고온 연소 가스에 의하여 가열된 화염 후방의 세라믹은 전도 및 복사 열전달을 통하여 화염 상류 및 하류의 세라믹을 가열시키고, 가열된 상류의 세라믹은 대류 열전달을 통하여 미연 혼합기를 가열시킨다. 세라믹의 선정 및 운전 조건 등이 적절한 경우에는 연소가 다공 세라믹의 외부에서 진행되는 경우에 비하여 단열화염온도보다 높은 최대 화염온도를 가질 수 있으며, 이에 따라 연소시키기 어려운 저 발열량의 연료 및 희박 혼합기의 연소가 가능하다. 또 화염은 세라믹 속에서 일차원 형상을 가지며 모든 혼합기가 화염면을 통과해야 함으로 미연 탄화수소(UHC) 의 발생이 매우 적다는 장점이 있다.