T.V.R P.T

Report
T.V.R 및 고온수 회수
에너지 절감 시스템
에너지 절약의 선두주자
주식회사 케이 씨 이
회 사 소 개
㈜ 케이.씨.이는 STEAM을 열원으로 하는 열 설비의 최고 효율성을
추구하며, PLANT 설비 ENERGY 절약사업의 설계, 제작, 시공
및
시운전까지 일괄진행하는 전문 High – Technolohy 회사입니다.
.
주식회사
케이 씨 이
Korea Clean Environment
Since 2001
주
소 : 충북 청주시 남촌동 43-1
TEL : (043) 234-9854
FAX : (043) 234-9853

1. T.V R 설명 및 기술소개

2. 폐열회수를 이용한 전통적인 방법에 대한 고찰

3. 설치사례 소개

4. T.V.R 시스템 도입 절차

5. 납품실적

6. T.V.R 도입을 위한 사전조사서
▣ 증기 재압축 장치(T.V.R) Thermal Vapor Recompressor
- 설비 장치 및 시공이 간단하다
- 기계적 운동 부분이 없어 보수 유지비가 절감된다
- 부식성 유체에 적응할 수 있는 내식성 재질을 자유로이 선택할 수
있다
- 고진공, 대용량의 구별없이 설계가 용이하며 설치장소에 구애 받지
않는다.
- ENERGY 절감 효과가 탁월하다.
가. T.V.R 기능
가변형 열압축기란 고압의 구동증기가 보유한 열에너지를 이용하여 공정
설비에서 배출되는 응축수로부터 발생되는 저압의 재증발증기 또는 폐증기를
회수하여 재이용하도록 하는 시스템이다.기존의 고온 응축수를 응축수탱크에
회수하여 이를 보일러의 급수원으로 직접 이용하는 전통적인 방식에 비하여
회수된 고온응축수나 저압의 증기를 재증발 탱크에 회수하여 이를 공정중에
재투입 되도록 하는 장치이다.
또한 가변형이란 열압축기 증기 토출구의 증기 압력을 목표치로 조정할 수
있도록 고안된 것으로 기존의 단일 압력용에 비하여 증기 유량 및 압력 활용
범위를 넓게 한 것이 특징이다.
나. 증기이젝터의 기본 구조 및 작동원리
흡입실, 노즐, 디퓨져의 3부분으로 이루어진다. 열압축기의 작동원리는
구동증기가 흡입실내의 구동노즐을 고속(1,000~1,200m/sec)으로 통과함으
로써 증기가 보유한 열에너지가 속도 에너지로 변환되며 이에 흡입실에
연결된 저압증기 인입구에는 고진공이 형성되므로 저압증기를 흡입하게
된다. 흡입실에 유입된 저압증기는 디퓨저의 입구부에서 구동증기와의
마찰력 즉 흡인력에 의하여 가속된다.
이렇게하여 구동증기와 저압의 증기는 디퓨져의 축소부를
지나면서 운동
에너지가 서로 교환된다. 즉 구동증기는 감속되고 흡입증기는 가속 되어 디
퓨져의 목부에 이르게 된다. 디퓨저의 목부에서는 양 유체가 완전히 혼합되
어 거의 균일한 속도분포를 갖는 흐름으로 되어 안정된 상태가 된다. 이후
디퓨져의 유로 면적이 커지는 확대부를 지나면서 다시 운동에너지의 일부
압력에너지로 환원됨으로써 양 유체는 동일체가 되어 토출된다.
다. 진공 발생장치의 구분
1) Ejector(이젝터) : 구동유체의 힘으로 흡인력을 발생시키는 장치의
총칭
2) Eductor(에덕터) : 구동유체의 힘으로 흡인력을 발생시키는 장치로
구동유체가 액상인것
3) Injector(인젝터) : 구동유체가 가스상태의 응축성으로서 토출압력
이 구동유체 압력보다 높은것.보일러 급수장치
로 이용 된다.
라. 설치 효과
일반적으로 공정중에서 발생되는 고온응축수는 보일러실내에 설치된 응축
수 탱크로 회수되어 급수펌프를 통하여 다시 보일러로 급수하게 된다.
이 경우 급수온도가 대기압에서의 비점(100℃)를 넘게 되므로 응축수 탱크
에서 재증발이 일어나고 이는 손실로 이어지며 이는 보일러에서 공급한 증기
가 보유한 열량의 12% 정도에 이르는 막대한 양이다. 이를 방지하기 위하여
최근 밀폐형 응축수 탱크를 설치하여 재증발을 방지하고 고온의 응축수를 직
접 보일러에 급수하는 소위 drainge system이 도입되었고 국내의 대부분의
제지공장에는 이 시스템이 도입된 상태이다. 그러나 이 시스템은 증기사용
설비가 밀폐화된 고압의 상태로 존재하므로 공정 즉 제지공장의 경우 드라이
어 내부가 밀폐된 상태로 높은 압력 상태에서 증기트렙에 의하여 일부 응축
수의 배출이 방해 받게 되므로 드라이어 내부 전열면에 응축수의 수막이 항
상 존재하게 되는 원인이 된다.
또한 이에 설치된 보일러 고온 급수펌프와 기존 급수펌프를 병용하게 되므로
고온 급수펌프의 미케니컬 시일이 자주 파손되어 이의 보수를 위한 인력 소
모 와 비용 지출,가동율 저하를 가져 온다. 가변형 열압축기를 적용한 flash
탱크에서는 기존 drainge system에서 회수되는 약 12%의 재증발 손실 방지
효과에 더불어 열압축기 흡입실에 유지되는 고진공으로 인하여 약 15% 정도
의 재증발 증기가 더 많이 생성되고 결국 보일러 발생증기량의 약 15 ~ 25%
정도의 증기가 열압축기를 통하여 재순환된다. 결국 보일러 용량 증대효과
가 22% 정도 나타나게 되며 이 22%의 증기는 보일러 효율 100%가 적용되므로
일반적인 보일러의 효율이 85% 정도인것을 감안하면 0.22*(1-0.85)/0.85 * 100
= 3.9%의 절감 효과를 거양하게 된다.
응축수 재증발 손실방지 효과와
재순환 증기의 공급증기량 향상 효과, 전열면에서의 수막 제거 효과에 따른
열전달율 상승에 기인한 생산성 향상 효과 (5~10%), 보일러 운전압력 저감을
통한 배관 설비 방열 손실 저감 효과를 감안하면 열압축기의 도입을 통한
절감효과는 drainage system이 도입되지 않은곳은 25%정도, 이미 drainage
system이 도입된 곳은 10 ~ 20%의 추가 절감을 기대 할 수 있다.
부수적인 효과로 배관 설비의 유지 및 파손방지에도 도움이 되며 사용설비
출구측에 부착되는 증기 트렙을 원천적으로 제거할 수 있어 그 설치 및
유지 비용이 절감되므로 공장 가동율의 향상을 가져 온다. 또한 재증발 증기
의 발생방지는 보일러 급수 보충수의 저감으로 이어져 그만큼 보충수의 절감
과 함게 보충수의 급수처리를 위한 수처리 시설의 운용 비용을 줄일 수 있다.
마. 기술의 특징
1) 외부 동력의 공급없이 자체 증기의 유체역학적인 동력에 의하여
작동된다.
2) 회전체등이 없고 구조가 간단하며 소음 및 진동이 거의 없다.
3) 유지관리를 위한 추가적인 비용 지출이 없다.
4) 구동 증기량의 변화가 가능하여 토출 증기의 압력제어가 가능하다.
5) 다양한 압력의 폐증기 회수가 가능하다.
6) 간접 가열부에서 생성되는 응축수를 진공으로 회수하여 전열면의
수막제거를 통한 열전달 효율이 향상된다.
7) 구동증기 압력과 과열도, 흡입증기 압력과 흡입 유량을 계상하여
열압축기의 각부 칫수를 전산 프로그램을 통하여 사전에 예측
할 수 있다.
바. T.V.R 시스템의 구성
1) 증기 이젝터 : 구동증기를 이용하여 저압의 증기를 흡입하여
동일체의 중압의 증기가 되게 하는 장치로
T.V.R시스템의 핵심 장치임.
2)이젝터 모형
3)후레쉬 탱크
고온의 응축수를 저압의 재증발증기와 응축수로 분리하기 위한 일시적
인 저장탱크
4) 기계식 증기 트랩
증기 트랩을 대신하는 장치로써 고온의 응축수를 일시적으로 일정량
을 소형의 용기에 모아서 이 용기에 증기 압력을 작용시켜 응축수를
flash탱크로 이송시키는 장치로 삼방밸브, 수위감지장치, 체크밸브
등이 설치됨.
사. 적용 분야
1) 제지, 판지. 포장, 팩공장의 골게이터, 드라이어에서 배출되는
고온응축수를 재증발시켜 저압증기를 회수 재이용
2) 합판, 섬유, 인쇄, 세탁 고무, 화학, 건조기, 렌더링시스템,
음식물류폐기물 처리의 증자기,열교환기,가열기, 건조기에서 배출되
는 고온의 응축수를 재증발시켜 저압증기를 회수 재이용
3) Hot Press, 증류기, Dryer, 서큘러 고압 염색기 열교환기에서 배출
되는 고온 응축수를 재증발시켜 저압증기를 회수 재이용
4) 농축공정, 석유화학 공정의 증류탑에서 배출되는 저압 배출증기를
회수 재이용
■개선 P&iD 도면
■ 이젝터 성능곡선
■ 재증발증기 회수시스템 도면
가. 보일러 배기가스열 회수 이용
급수예열, 공기예열, 원료 및 제품예열등에 이용되며 유류연료의 경우
5%내외, 가스연료의 경우 10%내외 연료절감이 기대되나 급수탱크 응축수의
온도가 높은 경우 급수예열의 효과는 반감되며 특히 유류연료는 저온부식
발생 방지를 위하여 150℃ 이하의 폐열은 회수가 불가능하므로 배기가스
온도 250℃ 미만에서는 회수 효과를 기대하기 어려움.
나. 열사용설비 배출 폐온수열 회수 이용
폐온수로부터 히트펌프를 이용하여 폐열을 회수하여 온수의 재생산이
가능하나 공정중에 온수의 대량 이용처가 있는 경우에 한하여 적용가능.
다. 열사용설비 배출 저압증기 또는 고온 응축수의 재증발 저압증기의
회수 이용
열사용설비에서 배출되는 응축수는 대부분 100℃ 이상으로 대기압
에서 비점 이상이므로 대기에 노출되면 재증발 손실을 발생한다.
또한
보일러에 급수된 응축수가 증기가 되기 위하여는 보일러 손실율만큼
필연적인 손실이 일어난다. 따라서 열사용설비에서 배출되는 저압증기
또는 고온 응축수를 열사용설비 근처에서 다시 재증발 시켜 열사용설비로
재순환 이용시키는 T,V.R시스템은 위와 같은 손실을 원천적으로 없애고 회
수된 열의 재이용에 아무런 제한이 없는 최적의 절약 시스템이며 증기 형
태로 회수되므로써 온수나 보일러 급수 예열, 공기예열 등 간접적인 방법
으로 회수하는 기존의 회수방법이 활용성에 제약을 받아 실제 이용률이 저
하되는데 비하여 회수 열량을 100% 활용 할 수 있는 시스템이다. 이 시스
템의 설치에는 작은 공간이 필요할 뿐이며 시스템의 설치중에도 시설의 가
동에 아무런 지장을 미치지 않으며 설치 기간도 10일 내외이다. 고온 응
축수 회수시스템(Drainage System)이 도입되어 있는 제지공장에 적용할
경우 15% 내외의 절감 효과를 거양 할 수 있으며 투자비 회수기간은 1년
정도이다.용수 절감, 급수처리장치의 부하 경감, 증기 트랩의 고장 및 개
체 필요성을 원천적으로 제거하여 공장 가동율을 더욱 높게 유지 할 수
있는 부수적인 효과도 있다.
가. 설치업체 현황
1) 업체명 : 경남 김해시 주촌면 양동리 293-1
원창포장공업㈜
2) 업 종 : 골판지 제조
3) 보일러 현황 : 수관식 6톤/시간20kg/㎠ (운전압력12kg/㎠ )
4) 연간 사용사용량 : 310,349ℓ/연간
5) 연간 연료비 : 249,830 천원/연간
나. 현황 및 문제점
1) 급수탱크 재증발 증기 손실 발생
고온의 응축수가 개방된 보일러 급수탱크로 회수되어 재증발 증기
가 발생되어 배출되고 있다.
2) 냉수 보충수를 보일러 급수로 사용
재증발 증기의 유실량 만큼 보충수가 보급되고 있는바 그 양이
1일 15톤에 이름.
3) C.P펌프와 보충수 펌프를 조합하여 급수장치로 이용하고 있어
C.P펌의 잦은 고장으로 생선성 저하 및 개보수 비용 필요.
다. 개선 방안
1) Thermal Vaper Recompressor(T.V.R) 설치
사용시설(드라이어)인근의 주중기 공급관에 설치
2) 재증발 탱크 신설 : 사용시설(드라이어)인근에 설치하여 T.V.R
에 연계시키며 수위조절 및 감지 장치에 의한 보일러 수위 일정
유지.
라. 설치 기대 효과
1) 연료 절감 효과 고찰
㉠. 개선전 연료사용량 산정
- 보일러 증기 공급량 : 4.5톤/시간
- 운전압력 : 12kg/㎠
- 가동시간 : 3,960시간/년
- 보일러 효율 : 85%
- 보일러 급수온도 비율 : 170℃(90%)
- 보일러 급수 온도 비율 : 60℃(10%)
- 사용연료 : B-C유(805원/ℓ)
보일러증기공급량(kg/시간)*운전시간(시간/연간)*(발생증기엔탈피-급수엔탈피)
연료저위발열량(kcal/kg)*보일러 효율(%)
= [4,500 * 3,960 *[(665.15-95)]/(9,300 * 0.85)
= 1,285,272ℓ/연간 (1,034,644천원/연간)
㉡.개선후 연료사용량 산정
- 보일러 증기 공급량 : 8톤/시간
- 운전압력 : 10kg/㎠
- 가동시간 : 3,960시간/년
- 보일러 효율 : 85%
- 고온수 급수온도 비율 : 170℃(90%)
- 보충수 급수 온도 비율 : 없음
- 사용연료 : B-C유(805원/ℓ)
- 재순환 증기량 : 보일러 발생 증기량의 15%
보일러증기공급량(kg/시간)*운전시간(시간/연간)*(발생증기엔탈피-급수엔탈피)
연료저위발열량(kcal/kg)*보일러 효율(%)
= [3,973 * 3,960 *[(664-95)]/(9,300 * 0.85)
= 1,132,463ℓ/연간 ( 911,633 천원/연간)
*절감량 계상 : 연간 운전시간 * 재순환 증기량 * 재순환증기의 엔탈피/ [연료
저위발열량(kcal/kg)*보일러 효율(%)] = 152,809 ℓ/연간
㉢ 연간 절감량, 절감액
1,285,272ℓ/연간 – 1,132,463ℓ/연간 = 152,809 ℓ/연간
(123,011천원/연간)
㉣ 절감율
(152,809 / 1,285,272)*100 = 11.9%
2) 경제성 분석
가) 투자비 : 120,000천원
나) 연간 절감액 : 123,011천원/연간
다) 단순 투자비 회수기간
120,000천원/123011천원/연간 = 0.97년 (약 12개월)
라) 부수효과 : 용수 절감 및 수처리장치 운전 비용 절감, 증기트
랩 유지,보수 비용 절감 및 공장 가동율 향상
1) 면담,현장 탐방
공무담당 부서를 방문하여 시설 운용현황 청취 및 주요 사용설비
현장 탐방
2) 자료 수집 취합
보일러별 증기생산량 및 압력, 사용설비별 증기사용량 및 압력,
연료사용량, 사용설비 가동시간, 응축수 이송량,배관설비 배관도
3) 관계자 합동회의
공무책임자, 보일러운전자, 사용설비 운전자, 시설 유지 관계자,
보일러 시공업체,K C E
4) 제안서 제출
KCE는 시설설치 내용, 공사일정, 공사비용, 기대효과 및 성과입증방
법 A/S보증을 포함하는 문서화된 제안서를 공무책임자에게 제출
5) 설치자 내부 검토
공무책임자는 제안서 내용에 대하여 관계 부서와의 협의를 통한 기술
적 타당성, 소요자금 공급방법등에 대한 내부 검토 실시
6) 계약체결
KCE와 설치자는 공사내용, 공사비용, 공사일정, 성과보증량, 성과
측정방법, 소요자금 조달 방법, 설치자 협조사항, A/S내용이 포함된
계약서 2부를 작성하여 각각 1부씩 보관
7) 공사 시행
KCE는 공사 일정에 맞추어 공사 기일 이내에 공사 완료
8) 시험가동
KCE는 설치업체 관계자의 협조 아래 완공된 시설의 시험가동을 통한
미세 조정
9) 성과 측정
KCE와 설치업체 대리인이 공동으로 계약서 내용의 보증 성과량 측정
10) 완공확인,공사비 지급
보증성과량 상호 확인, 설치업체는 완공 확인서를 KCE에 교부
공사비 지급.
납품년월
2008년
2009년
설치업체명
설치장소
아이템
㈜하림
익산
고온수회수설비
한청판지공업㈜
청원
고온수회수설비
삼보판지㈜
안산
이젝터설치
삼보판지㈜
부천
이젝터설치
㈜동진판지
광주
이젝터설치공사
㈜대화제지
군포
고온수회수설비
㈜삼화
포천
이젝터설치
대영포장㈜
안산
이젝터설칙공사
롯데알미늄㈜
안산
이젝터설치공사
부영판지㈜
양주
이젝터설치공사
한청판지공업㈜
청원
이젝터설치공사
화성포장산업㈜
대구
이젝터설치공사
㈜삼화
포천
이젝터설치공사
비
고
납품년월
2009년
설치업체명
설치장소
아이템
㈜농협충북유통
청주
온수가열기공사
㈜삼화
포천
이젝터설치공사
보일러신설
㈜삼보판지
부천
보일러튜브교체
㈜한청판지
청원
풀라인 개선
㈜동진판지
광주(경기)
S/F 교체공사
㈜동진판지
광주(경기)
제호기 교체
㈜월산
청원
난방라인이설
㈜삼보판지
부천
수관식보일러
튜브교체공사
2010년
㈜한청판지
청원
스텍연장
㈜월산
청원
가공난방라인
롯데알미늄㈜
안산
골판 제호설비설치
천안단보루㈜
천안
이젝터설치
비
고
납품년월
2010년
설치업체명
설치장소
아이템
신안포장산업㈜
안산
이젝터설치
삼보판지 ㈜
익산
이젝터설치및신설
(익산공장)
보일러 설치
㈜한청판지
청원
보일러설치
㈜월자포장
제주도
이젝터설치
천안단보루㈜
천안
제호기설치
㈜한청판지
문의
제호기 제작
및 설치 공사
동양메이저㈜
익산
이젝터설치공사
㈜숭실
전곡
이젝터설치공사
신안포장산업㈜
김포
신설라인 이젝터
설치공사
2011년
㈜동진판지
광주
신설라인 이젝터
설치공사
비
고
납품년월
2011년
설치업체명
㈜삼보판지
설치장소
시화
아이템
배관공사 및 가공
난방라인 에너지
절감 시스템공사
㈜한청판지
청원
폐수라인 재활용공사
㈜월산
청원
스택공사
㈜원창포장공업
김해
이젝터 설치공사
서림하이팩㈜
진천
납품년월
이젝터 설치공사
비
고
감사합니다.
에너지절약의 선두주자
주식회사 케이 씨 이

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