대기환경기사 연소의 형태와 분류 — 연소 방식과 폭발범위

연소는 연료를 어떻게 공기와 만나게 하느냐에 따라 방식이 갈린다. 분무연소는 액체연료를 아주 작은 입자로 흩뿌려 태우는 방식이다. 연료가 잘게 나뉘면 공기와 닿는 표면적이 커져 연소가 빠르고 활발해지므로, 작은 장치로도 높은 출력을 내는 고부하 연소가 가능하다. 그래서 분무연소에 「고부하 연소가 불가능하다」고 적은 설명은 방식의 장점을 뒤집은 것이다.

다른 방식은 적용 대상이 다르다. 포트액면연소와 심지연소는 액체연료를 그릇에 담거나 심지에 묻혀 태우는 방식이고, 심지연소는 공기의 유속과 온도에 따라 화염의 높이가 달라진다. 증발연소는 연료를 먼저 증발시켜 태우는 방식으로 가정용 스토브 같은 곳에 쓰인다.

폭발범위는 가스가 공기 중에서 폭발할 수 있는 농도의 폭이다. 아래 끝이 폭발하한농도, 위 끝이 폭발상한농도이다. 위험도를 가르는 것은 하한농도이다. 하한농도가 낮으면 아주 적은 양의 가스가 새어도 폭발할 수 있어 위험하고, 하한농도가 높으면 폭발에 필요한 가스의 농도가 그만큼 높아야 하므로 위험도는 낮아진다. 그래서 「하한농도가 높을수록 위험도가 증가한다」고 적은 설명은 관계를 뒤집은 것이다.

폭발범위 자체를 움직이는 조건도 정해져 있다. 온도가 높아지면 분자의 운동 에너지가 커져 연소가 쉬워지므로 폭발범위는 넓어진다. 압력이 높아지면 분자 사이가 가까워져 반응이 촉진되므로 폭발상한농도가 높아진다. 반대로 폭발한계 농도 이하에서는 가스가 너무 묽어 폭발성 혼합가스가 만들어지지 않는다.