안전한 수소 이용을 위한 연소특성치 고찰

Investigation of Combustion Properties for Using Safe Hydrogen

대부분의 가스공정의 안전한 설계와 조작을 위해서는 취급물질의 확실한 폭발한계, 인화점, 최소자연 발화온도, 최소산소농도 등을 알아야하고, 또한 고온 및 고압에서의 폭발한계도 알아야 한다. 본 연구에서는 수소의 안전한 취급을 위해 수소의 연소특성치인 폭발한계와 최소자연발화온도를 고찰하였다. 문헌자료를 고찰한 결과 수소의 폭발하한계와 상한계는 공기 중에서 4.0 vol%와 77.0 vol%를 추천하고, 최소 자연발화온도는 전면 가열인 경우는 $400^{\circ}C$, 국소 고온표면인 경우는 $640^{\circ}C$를 추천한다. 또한 수소의 폭발한계의 온도 및 압력의존성에 대한 새로운 예측식을 제시하였으며, 제시된 식에 의한 예측값은 문헌값과 일치하였다.

For the safety design and operation of many gas process, it is necessary to know certain explosion limit, flash point, autoignition temperature (AIT) and minimum oxygen concentration of handling substances. Also it is necessary to know explosion limit at high temperature and pressure. In this study for the safe handling of hydrogen, explosion limit and AIT of combustion properties for hydrogen were investigated. By using the literatures data, the lower and upper explosion limits of hydrogen recommended 4.0 vol% and 77.0 vol%. Also the AIT of hydrogen with ignition sources recommended $400^{\circ}C$ at the electrically heated crucible furnace (the whole surface heating) and recommended $640^{\circ}C$ at the local hot surface. The new equations for predicting the temperature and the pressure dependence of the explosion limits of hydrogen are proposed. The values calculated by the proposed equations were a good agreement with the literature data.