A Study on the Control of the Exhaust CO from Gas Boiler

가스보일러 일산화탄소 제어에 관한 연구

In this work, the chemical composition of the exhaust gas from domestic gas boiler has been analysed in the point of thermodynamics and CO sensor has been characterized. We proposed that the combustion condition can be estimated by the exhaust gas composition, i.e., the excess air ratio and combustion temperature can be calculated simply by the measurement of the $O_{2}$ fraction and $H_{2}/CO$ in the exhaust gas. By analyse the on site situation domestic boiler, the excess air ratio is about $55\~110\%$. Therefore, the CO may be produced in domestic gas boiler by luminous(yellow) flames rapidly lose heat by radiation, turbulent flames may be partially quenched by the action of steep velocity gradients, and flames burning very close to a cold wall may be partial1y quenched by heat conductivity to the wall. The output voltage of CO sensor is lineally depend on the CO and $H_{2}$concentration. And the exhaust CO from boiler can be reduced by closed loop control with CO sensor

가정집 가스보일러 배기가스 조성에 대하여 열역학적 관점에서 해석하였고 일산화탄소 센서의 특성에 대하여 고찰하였다. 배기가스의 조성 측정으로부터 보일러 연소조건을 예측할 수 있음을 본 연구에서 제시하였다. 즉 배기가스중의 산소농도로부터 과잉 공기량을 예측할 수 있고, 배기가스중의 일산화탄소와 수소의 비율로부터 보일러 연소실 온도를 알 수 있다. 가정집에 설치되어 있는 보일러의 배기가스 조성 해석으로부터 과잉 공기량이 약 $55\~110\%$임을 알 수 있었다. 따라서 가정집 가스보일러에서 발생하는 일산화탄소는 연소가스의 유속구배에 의한 난류에 의한 국부냉각 또는 벽에 의한 국부냉각으로 등에 의하여 발생하는 것으로 사료된다. CO센서의 출력전압은 수소와 일산화탄소의 농도에 선형적으로 비례하며, 보일러에서 일산화탄소 발생을 CO센서와 연동제어로 감소시킬 수 있다.