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폐열회수 극대화를 위한 열교환기 개요 및 적용사례

K-TEC. 폐열회수 극대화를 위한 열교환기 개요 및 적용사례. K-TEC. Contents. 열교환기 란?. 1. 열교환기 사용목적. 2. 열교환기 대분류. 3. 설비투자 비율과 회수 MERIT. 4. 열교환기의 신기술 예. 5. AIR SHUTTER. 6. Q & A. 7. K-TEC. 1. 열교환기 란?.

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폐열회수 극대화를 위한 열교환기 개요 및 적용사례

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Presentation Transcript

  1. K-TEC 폐열회수 극대화를 위한 열교환기 개요 및 적용사례

  2. K-TEC Contents 열교환기란? 1 열교환기 사용목적 2 열교환기 대분류 3 설비투자 비율과 회수 MERIT 4 열교환기의 신기술 예 5 AIR SHUTTER 6 Q & A 7

  3. K-TEC 1. 열교환기란? 산업전반에 사용되는 ENERGY가운데 가장 보편적으로 사용하는 화석연료를 연소시 발생하는 폐(WASTE) GAS를이용하여 연소용 BURNER의연소공기를 예열함으로써 연료소비량을 직접 절감할 수 있는 간편한 에너지절약 설비이다. 이는 제철, 철강, 금속, 도자기, 자동차 공업 기계 및 화학공업에 이르기까지 공업용 로(FURNACE) 등 연소설비에 이용되고 있다.

  4. 2. 열교환기 사용목적 K-TEC 1) 연료의 절약 2) 생산성 증대 3) 저 칼로리 연료를 고 효율 화

  5. 1) 연료의 절약 (일본, JFE / FUKUYAMA #2 HOT STRIP MILL)

  6. 에너지 절감율 계산식 및 절감량 19,255,170 N㎥/YEAR

  7. 2) 연료 전환 비율 K-TEC 空氣豫熱溫度 2,900 1,200℃ 2,800 1,000 2,700 2,600 800 2,500 600 2,400 理論燃燒溫度(℃) 400 2,300 200 2,200 0 2,100 2,000 1,900 1,800 1,700 1,600 1,500 1,000 1,400 1,800 2,200 2,600 3,000 3,400 3,800 燃料Gas(K㎈/N㎥) 열교환기 기능에서의 큰 특징은 1) 회수한 열량은 회수상당열량 이상 전환할 수 있다. 2) 저발열량 연료의 이론연소온도

  8. 3) 연료절약의 계산 열교환기에 의한 연료의 절약은 연소공기 ∙ 가스의 예열온도만이 아니라 爐 排가스 온도(爐 排가스 온도란 연소가스가 로내에서 유효 전열을 종료했을 때의 연소가스 온도를 말한다.) 공기비에 의해서도 변화한다. 연료의 절감율 또는 절감량의 관계식을 나타내면 다음과 같다. Qo : 냉공기 조업에 의한 필요열량 ( Kcal/h ) Q : RECUPERATOR 설치 후 필요열량 ( Kcal/h ) Qn : 로내에서 소비되는 유효열량 ( Kcal/h ) Qw : 로벽등에서의 손실열량 ( Kcal/h ) Vo :냉공기조업에 의한 연료소비량 ( Nm3/h or kg/h ) V : RECUPERATOR 설치 후의 연료소비량 Gn : 단위연료당의 발생 폐가스량 ( Nm3/ Nm3 or Nm3/kg ) An : 단위 연료량의 연료공기량 ( Nm3/ Nm3 or Nm3/kg ) H : 연료의 저위 발생량 ( Kcal/Nm3 or Kcal/kg) T2 : 爐 排가스 온도 ( ℃ ) Cg :폐가스의 평균 비열 ( Kcal/ Nm3 ℃) Ca : 공기의 평균 비열 (Kcal/ Nm3 ℃) Cf :연료의 평균 비열 (Kcal/ Nm3 ℃) Qr : 단위 연료의 연소에 필요한 공기 및 연료의 顯熱 (Kcal/ Nm3 full or Kcal/kg full)

  9. K-TEC • 냉공기 조업에 있어서의 필요한 열량은 Qo = Vo∙H -----------------------------------------(1) • RECUPERATOR 설치후의 필요량은 Q = V ∙H -------------------------------------------(2) • 연료 소비량은 Qr = Cf∙Cg + An∙Ca∙ta-------------------------------(5)

  10. K-TEC • 따라서 로내 투입열량은 (1) (3) 식 (2) (4) 식 • 이들 연료의 절감량 △Q∙(Qo – Q) 이기 때문에 (6) (7)식 • 연료의 절감율 Sf∙(%)

  11. 연료의 종류별 연료 절감율 : BFG& 혼합가스 4) 열교환기의 경제적 효율 분석

  12. K-TEC 연료의 종류별 연료 절감율 : C.O.G & 중유

  13. K-TEC 연료의 종류별 연료 절감율 : L.P.G

  14. 실적용 사례 MAKER : SIAM STEEL SYNDICATE (태국) 사용연료 : B-C Oil 설비현황 : 35ton/Hr Reheating Furnace 생산제품 : 철근 연료절감 비교 개조후 추가 연료 절감액 : 122,097,000 원/YEAR

  15. SIAM STEEL SYNDICATE (태국)

  16. 에너지 절감율 계산식 및 절감량(개조전) 801,614,000 원/YEAR

  17. 에너지 절감율 계산식 및 절감량(개조후) 923,711,000 원/YEAR

  18. K-TEC 3. 열교환기의 대분류 蓄熱式 Ceramic Type (切替方式) 回轉式 熱媒式 열교환기 (RECUPERATOR) Heat pipe 式 熱貫流式 Ceramic Type Metallic

  19. K-TEC 4. 설비투자 비율과 회수 MERIT 열교환기의 변천과 최근 동향 SLAB가열로 용 RECUPERATOR BILLET, BLOOM 용 RECUPERATOR 0.9 0.8 온 도 효 율 (Ea) ↑ 0.7 0.6 0.5 제2차 오일위기 0.4 제1차 오일위기 0.3 0 1970 1975 1980 2009 건설 또는 개조 년

  20. K-TEC 100 80 60 40 20 입구 폐가스 온도 1,100 1,000 온 도 효 율 (%) t/h 당 전열면적 900 온 도 (℃) 800 온도효율 700 600 500 400 예열공기효율 300 800 t/h당 폐가스량 600 t/h 당 전열면적 온 도 (℃) 10 400 t/h당 전열면적 8 6 200 4 전열 면적당 폐가스량 2 100 ~60 61~64 65~69 70~71 72~73 74~75 76~77 78~79 80~81 82~83 연 도 전열 면적당 폐가스량 (N㎥/h/㎡) t/h 당 폐가스량 (N㎥/h/t)

  21. K-TEC 보호장치 및 제어 열교환기 본체에 먼저 문제가 되는 것은 전열 ELEMENT가 그 사용재료의 내열 한계온도 이상의 조건이 된다는 점이다. CHANNEL형 열교환기를 예를 들어 설명하면, 극고온인 부분의 전열관에서는 현재의 COST 및 내열도 면에서 일반적으로 SICROMAL 12가 사용 되고 있다. SICROMAL 12는 TUBE 온도 800℃ 부근에서 산화 배관의 두께가 다소 증가하더라도 내열도는 그다지 상승하지는 않는다. 300 500 700 900 1,000℃ <예열기 TUBE 재질과 내열온도>

  22. K-TEC 1,100 1,000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 100 300 500 700 900 1,100 <폐가스 온도 (MAX) ℃> 열연가열로에 사용 되고 있는 예열기의 TUBE 온도를 추정하여 보면, 위의 그림과 같다. 이미 내열온도의 한계점에 사용 되고 있는 CASE도 현재 있기도 하다. 그러므로 조업조건에 의해 기존 내열온도를 넘을 수 있는 가능성을 충분히 예상 할 수 있으며, 예열기의 보호대책이 필요함을 인식 할 수 있다.

  23. K-TEC 열교환기(RECUPERATOR) 기본설계 PREHEATED AIR FRESH AIR 온도 폐GAS ∆TM 예열공기∙GAS FLUE GAS WASTE GAS <향류형 FLOW SYSTEM>

  24. K-TEC 열교환기(RECUPERATOR) 기본설계 온도 FRESH AIR PREHEATED AIR 폐GAS 예열공기∙GAS ∆TM <병류형 FLOW SYSTEM> FLUE GAS WASTE GAS

  25. K-TEC 열교환기(RECUPERATOR) 기본설계 PREHEATED AIR FRESH AIR 온도 예열공기∙GAS 폐GAS ∆TM FLUE GAS WASTE GAS <직교류형 FLOW SYSTEM> Counter-flow Counter-flow

  26. 열교환기 보호제어 FLOW TIC TIC 송풍기 냉각공기 냉풍 냉각공기 열풍 송풍기 송풍기 로 로 버너 폐가스 폐가스 열교환기 열교환기 폐가스 폐가스 <입구 가스 온도 제어법(DILUTION법)> <예열 공기 온도 제어법(DILUTION법)> TIC 방산변 냉풍 열풍 송풍기 버너 로 폐가스 열교환기 폐가스 <예열 공기 온도 제어법(BLEED OFF법)>

  27. K-TEC 5. 열교환기의 신기술 예 전열면 형태 및 삽입재에 의한 효율의 향상 관류식 열교환기의 전열면은 관재, 판재 등 어느 한쪽에 의해서 구성되는 일이 많다. RECUPERATOR의 효율을 향상시키기 위해서 이러한 전열면 형태 구성에 종류별 고려가 요구된다. 효율의 향상을 기대하는 일에서 연구대책이 가져오는 효과는 A) 실효 전열면적의 증대 B) 유체 열전달율의 향상 C) 고체 복사전열에 의한 전열 증감 에 의한 것이 주이다. 또 다른 것은 피가열측 유체 쪽에 FIN을 부착하거나 삽입재를 부착하는 일은 피가열측 유체의 열 전달율을 높여서 열교환기의 수명을 향상 시키는 하나의 목적이 된다.

  28. 관재의 전열면 형태 <FIN 없음> <편면 FIN> <양면 FIN> <SPIRAL>

  29. 판재의 전열면 형태 <FIN 없음> <편면 FIN> <양면 FIN>

  30. 삽입재 형태 <일자형> <십자형>

  31. 삽입재 형태 <O형> <리본형>

  32. Reducer 시공 예

  33. 6. AIR SHUTTER 사용목적 사용용도 • 爐 내압 CONTROL 용이 • CHARGING 部의 EXCESS AIR 침입방지로 열손실이 적다 • 열교환기의 효율은 100% 유지 • REHEATING FURNACE CHARGING部 및 DISCHARGING部 • ALUMINUM 용해로 CHARGING部 • LADLE TURNDISH PREHEATER

  34. Hot Air Cold Air <AIR SHUTTER 설치 전> <AIR SHUTTER 설치 후>

  35. 사진자료

  36. K-TEC 동영상 자료

  37. 사진자료

  38. K-TEC 동영상 자료

  39. 7. Q & A

  40. K-TEC 감ㆍ사ㆍ합ㆍ니ㆍ다 ≫주관 : 코리아써멀엔지니어링㈜ ≫TEL : 02-376-7100~7 ≫FAX : 02-376-7109 ≫Homepage : www.koreathermal.co.kr ≫E-mail : ktec@koreathermal.co.kr

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