Contents VA ESP - apro7.ipdisk.co.krapro7.ipdisk.co.kr/publist/HDD1/web/kcaatech/ensaver/2007산업체 에너지절약...고압 2번 저압1 번 고압 1번 냉수출구 온도 냉수입구

Contents

ESPVA■ 히트펌프 설치를 통한 폐열회수………………………3

㈜LG화학 청주공장 광학소재 생산팀

■ 고효율 열교환기로 교체하여 연료 사용량 절감 …16

삼성토탈㈜ 기후협약대책팀

■ 보일러 연소공기팬 과대용량 개선으로 전력절감 …21

씨제이제일제당㈜ 인천1공장 공무환경팀

■ Nonpurge Air dryer System 구축………………30

삼성코닝정밀유리㈜ 유틸리티그룹

■ 초지 Shower Pump를 고효율 Pump로 개체하여

전력 절감 ………………………………………………41

㈜대한펄프 생산환경지원부 전기과

■ 탈황설비 설치로 연료교체를 통한 에너지절약……47

SK케미칼㈜ 수원공장 동력 Part

■ 무전극 램프 설치를 통한 에너지 절약 압력저하에

의한 에너지절약 ………………………………………58

페이퍼코리아㈜ 환경에너지팀

■ Raw mill duct 개조에 의한 에너지 절약…………64

라파즈한라시멘트㈜ 생산관리팀

■ 활성오니 탈수기 교체로 전력절감 및 비용절감 …75

삼성석유화학㈜ 울산사업장전략기획팀프로젝트파트

■ 전력요금 제도를 활용한 비용절감 …………………84

LG전자㈜ 창원2공장 시설기술그룹

■ 순수 농축수 재이용 System구축을 통한

에너지 절감 ……………………………………………91

삼성테크윈㈜ 제1사업장 환경안전그룹

■ 배가스 재활용을 통한 Hot Water 생산으로

공정스팀부하 저감 ……………………………………99

㈜LG화학 오창테크노파크

■ 온실가스 배출량 Inventory 구축현황 ……………107

한화석유화학㈜ 울산공장

■ 열처리로 출측 열차단 커튼 설치로 방열 차단에 의한

에너지절약 ……………………………………………129

포스코특수강㈜ 환경에너지팀

■ 가스직화식 공조기 운전방법 개선…………………138

현대자동차㈜ 울산공장 동력팀

■ 냉동기 폐열회수를 통한 Steam 사용량절감 ……146

LG마이크론㈜ 환경건설Gr

■ Clean Room Dry Coil 폐열회수를 통한 전력

/Steam 사용량절감 …………………………………155

LG마이크론㈜ 환경건설Gr

■ Boiler Draft Control System 설치로 에너지 절감…163

지엠대우 오토앤테크놀로지㈜ 환경에너지팀

■ Fuel Gas Network 구축에 의한 에너지절약 …175

㈜롯데대산유화 기술팀

■ 동력, Boiler(BF-751A/B) Burner Type 개조 …192

㈜호남석유화학 기술공정팀

■ CO 전환 시스템 개선 ………………………………198

㈜LG화학 나주공장 기술파트

■ EDC Cracker 설비Fuel 대체를통한연료비절감…203

㈜LG화학 대산공장

■ 석회석 입도 향상에 의한 원가절감 ………………210

쌍용양회공업㈜ 동해공장

■ 시멘트 소성로 Cooler System 개선사례 ………222

쌍용양회공업㈜ 영월공장 생산팀

■ 질소 관리 System구축으로 원가절감 ……………232

삼성테크윈㈜ 제1사업장 환경안전그룹

■ 공정냉각수 폐열이용으로 에너지 절감……………239

㈜실트론 1공장 안전환경시설팀

■ 1공장동 냉수 생산원가 개선을 통한

에너지비용 절감 ……………………………………250

㈜케이이씨 구미사업장 총무환경G

■ 사외기숙사 보일러 통합을 통한 에너지 절감……262

LG전자㈜ 창원 1공장 시설기술그룹

■ Heat Pump 설치를 통한 Steam 사용량 절감…270

LG. Philips LCD㈜ Energy save TDR

■ 고효율 펌프 설치로 전력 절감 ……………………278

한솔제지㈜ 장항공장 경영 혁신팀

■ 도장공장 Oven 폐열회수장치 설치………………284

르노삼성자동차㈜ 공무팀

■ 도장공장 RTO폐열회수로 에너지 절감……………291

현대자동차㈜ 울산공장 동력팀

■ SOLVENT 배기 풍량 감소를 통한 BLOWER 정대로

전력비 절감 …………………………………………298

㈜코오롱 구미공장 동력팀

■ 고효율 조명기기 설치 (메탈등 무전극 램프) …305

SKC㈜ 수원공장 EM Team EM 1과

■ 열 수송설비의 개선을 통한 에너지 절감…………310

㈜LG화학 울산공장 설비지원팀

■ 제어반 ROOM 냉방방식 개선으로 전력절감……323

한국타이어㈜ 금산공장 에너지관리 SUB팀

■ 저압 터보압축기 설치로 에너지 절감 ……………330

㈜농심 안성공장 환경공무팀

■ STS2제강 주조 Ladle 단일화로 연료절감………337

㈜POSCO STS사업부문 STS생산부

■ 냉동기 가동 대수 제어 System …………………342

삼성SDI㈜ 천안사업장

산업체 자발적협약우수절약사례

VA : Voluntary Agreement

산업체 자발적 협약

VA

VA 우수절약사례 / 3

히트펌프 설치를 통한 폐열회수

(주)LG화학 청주공장

광학소재 생산팀

■ 사업장 개요

ㅇ 생산품목 : 편광판 필름 및 바닥재

ㅇ 종업원수 : 1,830명

ㅇ 연간 에너지사용량 (2006년도)

- 연 료 : 20,176toe

- 전 력 : 169,789MWh

■ 사례 개요

- 광학소재 생산팀은 순수 생산시 25℃ 이상의 온도를 유지하기 위하여

다량의 스팀이 소비되고 있어, 공조설비에서 Return되는 냉수의 회수

열을 이용하여 히트펌프를 가동 순수 승온에 필요한 스팀 약 1억원을

절감을 할 수 있었음

■ 실증사례 실시기간

ㅇ 계획수립 : 2006. 3 ~ 2006. 6

ㅇ 개선추진 : 2006. 7 ~ 9

ㅇ 효과측정 및 검증 : 2006. 9 ~ 10

4 / 산업체 에너지절약 우수사례집

■ 대상설비 개요(공정도면 포함)

공업용수TK

재활용수TK

폐수TK 냉수 PUMP

터보 냉동기500 RT

쿨링 타워500 RT

공업용수 R/O(4,5호기)

공업용수 공급40㎥/Hr

순수제조 Process 냉수제조 Process


1. 개선 추진배경

- 당팀의 제품세척에 필요한 순수 승온을 고민하던 도중

2005년 ESP 워크샵에서 LG마이크론의 폐수활용 히트펌프 아이템을

청취후 B/M 실시하여 도입함.

2. 기존 시스템의 현황 및 분석

ㅇ 현황

1 0 ℃ → 6℃

(△ t 4 ℃ )온 도 (℃ )

1 ,2 0 0 ,0 0 0= 3 0 0 ㎥ /h× (1 0 - 6 )℃ × 1 kca l/k g ·℃

흡 수 열 량(K c a l/h r)

4 0온 수 사 용 량 (㎥ /h )

온 수사 용현 황

냉 동 수사 용

현 황

동 : 4 0 0 ,0 0 0

하 : 2 0 0 ,0 0 0

필 요 열 량(K c a l/h r)

동 : 1 5 ℃ → 25 ℃ (△ t 10 ℃ )

하 : 2 0℃ → 2 5 ℃ (△ t 5 ℃ )승 온 온 도 (℃ )

30 0냉 동 수 유 량 (㎥ /h )

사 용 량구 분

1 0 ℃ → 6℃

(△ t 4 ℃ )온 도 (℃ )

1 ,2 0 0 ,0 0 0= 3 0 0 ㎥ /h× (1 0 - 6 )℃ × 1 kca l/k g ·℃

흡 수 열 량(K c a l/h r)

4 0온 수 사 용 량 (㎥ /h )

온 수사 용현 황

냉 동 수사 용

현 황

동 : 4 0 0 ,0 0 0

하 : 2 0 0 ,0 0 0

필 요 열 량(K c a l/h r)

동 : 1 5 ℃ → 25 ℃ (△ t 10 ℃ )

하 : 2 0℃ → 2 5 ℃ (△ t 5 ℃ )승 온 온 도 (℃ )

30 0냉 동 수 유 량 (㎥ /h )

사 용 량구 분

3. 개선 추진경위

ㅇ 추진체계

Consensus Meeting, 활동보고 : 1회/주

추진팀실행

참여

히트펌프 제작업체

공사진행업체

지원조직

광학소재생산팀장

광학소재pm.p

생산부서

Champion

에너지팀

환경안전담당

실행

참여


ㅇ 목표설정

가.Heat Pump 적용시연료절감량(냉각수열량절감은무시) 가.Heat Pump 적용시연료절감량(냉각수열량절감은무시)

133

연료절감액(백만원/년)

1,806.5

연간냉각수연료절감열량(Gcal/년)

2,170(2-3참조)

년간온수연료절감열량(Gcal/h)

(3.35) , (525.9)

연료절감량(천톤/년) , (MkW)

133

연료절감액(백만원/년)

1,806.5

연간냉각수연료절감열량(Gcal/년)

2,170(2-3참조)

년간온수연료절감열량(Gcal/h)

(3.35) , (525.9)

연료절감량(천톤/년) , (MkW)

산출근거 ①연간가동시간: 일일24시간, 동절기165일, 하절기165일(부하율50%)-(2-3참조)②스팀발열량: 650kcal/kg, 터보냉동기cop4기준

③스팀요금: 30원/ kg , 전기요금: 61원/kW

4. 개선내용

가. 개선전후 설명

개선전 : 순수 승온을 위해 스팀열교환기로 승온함(20℃->25℃)

냉각탑 냉동기 공조기

공업용수R/O(#4,#5)

수세/세척

스팀

냉동설비

순수설비

20℃ 25℃

10℃

6℃

37℃

재활용

40T/Hr

300T/Hr

32℃

개선전

개선후 : 개선안1, 2안중 온수 생산과 동시에 냉수생산이외에 기존냉동기의

부하를 추가적으로 감소시킬수 있는 효과가 큰 개선1안을 개선

안으로 선정함


개선후 모습

공업용수TK

재활용수TK

폐수TK 냉수 PUMP

터보 냉동기500 RT

쿨링 타워500 RT

공업용수 R/O(4,5호기)

공업용수 공급40㎥/Hr

순수제조 Process 냉수제조 Process

◐ 투자비 : 100백만원(Heat Pump 87백만원, 배관/전기 22백만원)

Heat Pump 설치

개선안(1안) : 리턴되는 냉동수에서 폐열을 이용하여 순수 승온

개 선 1안

냉 각 탑 냉 동 기 공 조 기

공 업 용 수R/O

(#4 ,#5)수 세 /세 척

냉 동설 비

순 수설 비

팽 창 변 압 축 기

응 축 기

증 발 기

10℃

6℃

20℃27℃

재 활 용

히 트펌 프

100RT (67 .64kW )

345 ,376kc al/h

287 ,205kca l/h

스 팀

25℃

2 .5℃

30℃

37℃

32℃

25℃

개선안(2안) : 냉각탑에서 버려지는 응축기 폐열을 이용하여 순수 승온


냉각탑 냉동기 공조기

공업용수R/O

(#4,#5)수세/세척

냉동설비

순수설비

팽창변 압축기

응축기

증발기

10℃

6℃

20℃27℃

재활용

히트펌프

100RT (67.64kW)

345,376kcal/h

287,205kcal/h

스팀

25℃

2.5℃

30℃

37℃

32℃

25℃

개선2안

히트펌프의 원리히트펌프의 원리

증발기 : 냉매가 외부열(QI) 흡수 증발 압축기 : 압축되면서 고온고압

응축기 : 열방출(온수.온풍(Qh))하면서 액화 팽창변 : 감압되어 저온저압

증발기 : 냉매가 외부열(QI) 흡수 증발 압축기 : 압축되면서 고온고압

응축기 : 열방출(온수.온풍(Qh))하면서 액화 팽창변 : 감압되어 저온저압

※ HeatPump시스템은 저온의 열원을 흡수하여 보다 높은 온도 열을 생산하는 시스템

팽창변 압축기

High PressureVapor(20kg/㎠)

3

(67.64kW)

응축기(345,376kcal/h)

증발기(287,205kcal/h)

15℃ 25℃

10℃6℃

Low PressureVapor(6kg/㎠)

High PressureLiquid

Low PressureMixture ofLiquid & Vapor

전기히터: COP 1 ⇒ HeatPump: COP 5~11정도※ 따라서, HeatPump가 전기히터보다 5~11배 열발생 : 에너지절약효과 30~80%

Heat Pump의 성능계수(COP)Heat Pump의 성능계수(COP)

자연중 : 공기, 하천수, 지하수, 해수, 지열, 태양열 등건 물 : 생활폐수, 수영장·목욕탕 폐수, 건물 배출공기

산 업 : 산업폐수, 냉각수, 배출증기, 배출가스 등

※선진국에서 100여년 입증된 기술로 90년대 하반기부터 미국, 유럽, 일본 등에서 산업체 보급

히트펌프

열 원

자연중 : 공기, 하천수, 지하수, 해수, 지열, 태양열 등건 물 : 생활폐수, 수영장·목욕탕 폐수, 건물 배출공기

산 업 : 산업폐수, 냉각수, 배출증기, 배출가스 등

※선진국에서 100여년 입증된 기술로 90년대 하반기부터 미국, 유럽, 일본 등에서 산업체 보급

히트펌프

열 원

COP:10.8

2

14


나. 순수승온부하에 따른 히트펌프 용량산정(100RT)

가. 100RT 급 Heat Pump 냉·온수 생산가능열량(동시생산)가. 100RT 급 Heat Pump 냉·온수 생산가능열량(동시생산)

나. Heat Pump 용량산정나. Heat Pump 용량산정

다. Heat Pump 적정용량 산정다. Heat Pump 적정용량 산정

- 증발온도: 2.5℃, 응축온도: 30℃

- 소비전력: 67..64(펌프제외)

100RT HP사용조건

345,376kcal/h287,206kcal/h

온수생산열량냉동수 생산열량

- 증발온도: 2.5℃, 응축온도: 30℃

- 소비전력: 67..64(펌프제외)

100RT HP사용조건

345,376kcal/h287,206kcal/h

온수생산열량냉동수 생산열량

히트펌프용량산정

구 분

100RT × 1.15대

(400,000kcal/h ÷ 345,376kcal/h)

100RT × 1..15대

(330,286 kcal/h ÷287,206 kcal/h)

온수생산시 히트펌프 용량냉동수생산시 용량(온수기준시)

히트펌프용량산정

구 분

100RT × 1.15대

(400,000kcal/h ÷ 345,376kcal/h)

100RT × 1..15대

(330,286 kcal/h ÷287,206 kcal/h)

온수생산시 히트펌프 용량냉동수생산시 용량(온수기준시)

◈ Heat Pump 100RT급 1대 설치 시 생산가능온수 및 냉동수열량

동절기온수 : 40㎥ /h× 8.7℃ × 1kcal/kg·℃ × 165일 × 24h = 1,378,080Mcal/년

하절기온수 : 40㎥ /h× 5 ℃ × 1kcal/kg·℃ × 165일 × 24h = 792,000Mcal/년

온수합계 = 2,170,080Mcal/년. (년간 100RT풀가동시간 = 2,170,080Mcal/년 ÷ 345Mcal/h =6290h/년)

년간 냉동수 생산 가능열량 = 287,206kcal/h(2-1참조)×6290h/년 = 1,806.5Mcal/년

다. 100RT급 히트펌프 세부사양

가. 냉동수 및 온수생산 고효율방식인 Heat Pump로 대체가. 냉동수 및 온수생산 고효율방식인 Heat Pump로 대체

나.Heat Pump 생산가능열량나.Heat Pump 생산가능열량

-RO수 승온: 동절기(40㎥/h, 15 ℃ → 25℃)

- 스팀사용

-냉동수감온: (300㎥/h, 10 ℃ → 6℃)500RT

- 냉동기 사용

기존방식

RO수 승온: 동절기(40㎥/h, 15 ℃ → 23.7℃)

히트펌프 사용

-냉동수감온: (72㎥/h, 10 ℃ → 6℃)100RT

- 히트펌프 사용

Heat Pump 방식

-RO수 승온: 동절기(40㎥/h, 15 ℃ → 25℃)

- 스팀사용

-냉동수감온: (300㎥/h, 10 ℃ → 6℃)500RT

- 냉동기 사용

기존방식

RO수 승온: 동절기(40㎥/h, 15 ℃ → 23.7℃)

히트펌프 사용

-냉동수감온: (72㎥/h, 10 ℃ → 6℃)100RT

- 히트펌프 사용

Heat Pump 방식

86%23%부하율

400,000kcal/h1,200,000kcal/h실제최대부하기준

345,376kcal/h287,206kcal/h히트펌프생산열량

100RT급 1대(24시간 가동 시)히트펌프 설치용량

온수생산냉동수생산구 분

86%23%부하율

400,000kcal/h1,200,000kcal/h실제최대부하기준

345,376kcal/h287,206kcal/h히트펌프생산열량

100RT급 1대(24시간 가동 시)히트펌프 설치용량

온수생산냉동수생산구 분

10 /산업체 에너지절약 우수사례집

고압·저압 보호장치, 압축기 보호를 위한과열방지, 동파방지보호 등

-보호장치

상동1,300㎏제품중량

현장여건에따라 변동가능

3,900 ×1,500 ×1,800㎜본체치수(L ×W ×H)

Pump 제외A전류

68.08㎾전력소비전력

△T 4℃106.5㎥/h냉수

△T 10℃40㎥/h온수유량

R-22(CHCIF2)-사용냉매

SCROLL-압축기형식

32℃ 냉각수기준426,040(최대)㎉/h냉수생산능력

25℃ 온수기준473,378(최대)㎉/h온수생산능력

3φ 440V 60Hz-전 원

비 고제원 (NGW-H100H1)단 위항 목

고압·저압 보호장치, 압축기 보호를 위한과열방지, 동파방지보호 등

-보호장치

상동1,300㎏제품중량

현장여건에따라 변동가능

3,900 ×1,500 ×1,800㎜본체치수(L ×W ×H)

Pump 제외A전류

68.08㎾전력소비전력

△T 4℃106.5㎥/h냉수

△T 10℃40㎥/h온수유량

R-22(CHCIF2)-사용냉매

SCROLL-압축기형식

32℃ 냉각수기준426,040(최대)㎉/h냉수생산능력

25℃ 온수기준473,378(최대)㎉/h온수생산능력

3φ 440V 60Hz-전 원

비 고제원 (NGW-H100H1)단 위항 목

100RT급 Heat Pump제원100RT급 Heat Pump제원

라. 설치 관련사항

1. 1차 설비 시설 공사 기간 : 2006년 9월 11일부터 2006년 9월 22일

2. 히트펌프 납품 : 2006년 9월 25일

3. 세부 설비 내역

ⓐ R/O수 리턴 및 공급 펌프 이용하여 물량 40톤 일정하게 공급 예정

ⓑ 바닥공사 - 바닥공사, 빔 설치 후 히트펌프 설치

ⓒ 판넬 관련 - 로컬에서만 확인가능

ⓓ 냉동수 연결방법 - 환수헤더 -> 히트펌프 -> 공급헤더

마. 시운전 및 문제점

1) 1차 시운전 및 문제점

1. 실시기간 : 2006년 9월 29일~9월 30일

2. 문 제 점 : 물 유량 부족 및 심한 헌팅문제

- 공업용수 헌팅 : 순환량에 따라 순수 승온온도 헌팅이 심함


순환량이 급격히 떨어지므로, 히트펌프 냉매

압력 헌팅이 심하여 잦은 ON/OFF 현상으로

히트펌프 콤프레샤 소손우려

- 냉동수 유량 부족 현상 : 현재 42톤/시간 공급시 물량부족으로

인하여 제대로된 열량이 안 나오고,

이에 따른 과 냉각 현상 우려

3. 대책 : 중간 buffer tank 설치, 부대 관련공사 실시

2) 2, 3차 시운전 실시 및 문제점

1. 2차 설비 변경 공사 기간 : 2006년 10월 31일부터 2006년 11월 8일

2. 세부 설비 변경 내역

ⓐ 기존 사용하지 않는 온수 탱크를 이용 일정한 유량 유지

10HP 펌프 이용 히트펌프에 일정한 유량 공급 (유량 30톤/시간)

ⓑ 배관공사 - 공업용수 탱크 히트펌프 탱크 R/O수 공급

ⓒ 냉동수 연결방법 - 환수헤더 히트펌프 공급헤더

3. 변경 결과

ⓐ 공업용수가 히트펌프로 들어오는 유량이 일정하게 공급

(30톤/시간)

ⓑ 냉동기쪽 모터한대를 OFF함으로써 히트펌프로 들어오는 유량 확보

(61톤/시간)

4. 문제점

ⓐ 공업용수 히트펌프로 들어오는 유량 부족(40톤/시간 요구치)

ⓑ 냉동수 유량 부족 (75톤/시간)


2차 시운전결과2차시운전결과

RO수입구온도: 21℃ , 총생산열량= [온수: 8(온도차)×30,205(물량)= 241,640㎉/h] ＋ [냉수: 3.8(온도차) ×54,450(물량)= 206,910㎉/h]= 448,550㎉/h C.O.P = 6.695

9

온수량: 30.25㎥/h, 냉동수량: 54.45㎥/h8

7

32.130.932.730.73.512.93.612.45.79.532.825.517:306

32.130.330.9303.512.83.612.25.89.532.425.316:305

31.229.730.930.63.512.53.612.15.79.531.824.416:244

0.977.9kW118A425V3.512.53.612.15.79.532.32516:183

313031.331.53.612.53.6125.99.532.124.816:002

3130.332.131.23.9123.911.95.69.431.323.315:001

C4번전류C3번전류C2번전

류C1번전류

저압

2번

고압2번

저압1번

고압1번

냉수출구온도

냉수입구온도

순수출구온도

RO수공온도

시 간항

목

L부장, C차장시운전자2006.11.09시운전일청주LG 화학(광학소재동) 시운전장

소

RO수입구온도: 21℃ , 총생산열량= [온수: 8(온도차)×30,205(물량)= 241,640㎉/h] ＋ [냉수: 3.8(온도차) ×54,450(물량)= 206,910㎉/h]= 448,550㎉/h C.O.P = 6.695

9

온수량: 30.25㎥/h, 냉동수량: 54.45㎥/h8

7

32.130.932.730.73.512.93.612.45.79.532.825.517:306

32.130.330.9303.512.83.612.25.89.532.425.316:305

31.229.730.930.63.512.53.612.15.79.531.824.416:244

0.977.9kW118A425V3.512.53.612.15.79.532.32516:183

313031.331.53.612.53.6125.99.532.124.816:002

3130.332.131.23.9123.911.95.69.431.323.315:001

C4번전류C3번전류C2번전

류C1번전류

저압

2번

고압2번

저압1번

고압1번

냉수출구온도

냉수입구온도

순수출구온도

RO수공온도

시 간항

목

L부장, C차장시운전자2006.11.09시운전일청주LG 화학(광학소재동) 시운전장

소

3차시운전결과3차시운전결과

공업용수량: 35톤/시간 냉동수수량: 62톤/시간15

3.9kg3.8kg7.2℃11.3℃31.5℃24.2℃16:0014

3.9kg3.8kg6.1℃9.5℃27.8℃20.8℃10:1013

3.9kg3.8kg6.8℃10.9℃29.3℃22.5℃9:0012

3.9kg3.8kg6.9℃11℃29.3℃22.3℃6:3011

3.9kg3.8kg6.8℃10.9℃29.8℃23℃14:0010

3.9kg3.8kg6℃9.9℃27.9℃21.1℃11:109

3.9kg3.8kg7℃10.5℃29.8℃22.4℃9:408

3.9kg3.8kg7.2℃10.6℃29.4℃22.3℃6:007

3.9kg3.8kg8℃11.5℃30.1℃22.6℃18:506

3.9kg3.8kg8.2℃11.6℃31.6℃24.2℃16:455

3.9kg3.8kg7.6℃11.1℃32.1℃24.9℃15:004

3.9kg3.8kg6.7℃10℃30.6℃23.7℃13:003

3.9kg3.9kg6.8℃10.2℃30℃22.5℃11:002

31.3A29.8A31A30A3.9kg

13kg

3.8kg

13kg

6.7℃10.1℃30℃23℃10:301

압축기4번전류

압축기3번전류

압축기2번전류

압축기1번전류

저압2번고압2

번저압1번

고압1번

냉수출구온도

냉수입구온도

순수출구온도

순수입구온도

시 간항목

L부장, C차장시운전자

2006년11월16~20시운전일

청주LG 화학시운전장소

공업용수량: 35톤/시간 냉동수수량: 62톤/시간15

3.9kg3.8kg7.2℃11.3℃31.5℃24.2℃16:0014

3.9kg3.8kg6.1℃9.5℃27.8℃20.8℃10:1013

3.9kg3.8kg6.8℃10.9℃29.3℃22.5℃9:0012

3.9kg3.8kg6.9℃11℃29.3℃22.3℃6:3011

3.9kg3.8kg6.8℃10.9℃29.8℃23℃14:0010

3.9kg3.8kg6℃9.9℃27.9℃21.1℃11:109

3.9kg3.8kg7℃10.5℃29.8℃22.4℃9:408

3.9kg3.8kg7.2℃10.6℃29.4℃22.3℃6:007

3.9kg3.8kg8℃11.5℃30.1℃22.6℃18:506

3.9kg3.8kg8.2℃11.6℃31.6℃24.2℃16:455

3.9kg3.8kg7.6℃11.1℃32.1℃24.9℃15:004

3.9kg3.8kg6.7℃10℃30.6℃23.7℃13:003

3.9kg3.9kg6.8℃10.2℃30℃22.5℃11:002

31.3A29.8A31A30A3.9kg

13kg

3.8kg

13kg

6.7℃10.1℃30℃23℃10:301

압축기4번전류

압축기3번전류

압축기2번전류

압축기1번전류

저압2번고압2

번저압1번

고압1번

냉수출구온도

냉수입구온도

순수출구온도

순수입구온도

시 간항목

L부장, C차장시운전자

2006년11월16~20시운전일

청주LG 화학시운전장소


5. 개선효과(계량, 비계량)

가. 계량 효과

0.24

추가전력금액(억원/년)

0.95

에너지절감액(억원/년)

0.290.9

냉동부하감소(억원/년)연료절감량(억원/년)

0.24

추가전력금액(억원/년)

0.95

에너지절감액(억원/년)

0.290.9

냉동부하감소(억원/년)연료절감량(억원/년)

1.05년

투자비회수기간(단순)

1억원/년0.95억원/년

Heat Pump 설치비에너지비용절감액

1.05년

투자비회수기간(단순)

1억원/년0.95억원/년

Heat Pump 설치비에너지비용절감액

절감량및절감금액절감량및절감금액

투자회수기간투자회수기간

77.08--합 계

5.2515.25냉각수공급펌프

3.7513.75온수공급펌프

440V68.08168.08Heat Pump(압축기)

비고시설용량

(kW)대수용량(kW)구 분

77.08--합 계

5.2515.25냉각수공급펌프

3.7513.75온수공급펌프

440V68.08168.08Heat Pump(압축기)

비고시설용량

(kW)대수용량(kW)구 분

388.4

년간전력사용량(MWh/년)

245040시간77.08( 4전기설비용량참조)

추가전력금액(백만원/년, )

년간가동시간시간당히트펌프소비전력량(kWh)

388.4

년간전력사용량(MWh/년)

245040시간77.08( 4전기설비용량참조)

추가전력금액(백만원/년, )

년간가동시간시간당히트펌프소비전력량(kWh)

산출근거 가 시간당전력사용량= 77.08kWh나 전기단가: 61원/kWh

다. 연간전력사용량: 77.08kWh/h ×5040h/년= 388.4MWh/년라. 연간사용요금: 388.4MWh×61,000원/MWh= 24백만원

Heat Pump 추가전력사용량Heat Pump 추가전력사용량


5. 절감 산출식

1. 절감내역

가. 순수 스팀사용량 절감

절감열량(Q)= MCΔT x 가동시간

= 40000kg/hr X 1Kcal/kg℃ x 7℃ X

(24시간 X 210일/년)

= 1,411,200,000kcal/년

절감금액 = 절감열량 / LNG발열량 * LNG단가 /보일러효율

= 1,411,200,000kcal/년 / (9550Kcal/N㎥)

* 540원/N㎥ / 0.89

= 89,657,979원/년 = 0.9억원/년

나. 터보냉동기 부하율 감소

COP = 냉동능력/소요전력 = 히트펌프 냉수발생량

/터보냉동기 압축기 절감 동력

터보냉동기 압축기 절감 동력(A)

= 히트펌프 냉수발생량/ COP /압축효율

= 260,000kcal/년 /*4.06 / 860kcal/kw/0.8

= 93kw/hr

연간 터보냉동기 전력절감 = 터보냉동기 압축기 절감 동력(A)

*가동시간 *전력단가

= 93kw/hr*(24시간X210일)*61원/kw

= 0.29억원/년

2. 추가 전력비용(히트펌프 가동비용)

= 히트펌프 스크롤 압축기 소모동력(A) *가동시간 * 전력단가

= 77.08kw/hr * (24시간 X 210일) * 61원/kw

= 0.24억원/년

3. 총절감금액 = (0.9억원/년+0.29억원/년) - 0.24억원/년

= 0.95억원/년


6. 개선시 애로(유의)사항 및 해결방안

- 당사에서 실제적으로 설치한 사례가 금번이 처음으로 아무도 접해보지

못함에서 발생하는 실패가능성을 줄이기 위해 수많은 대화 및 이론적

예측을 해보았으며, 이를 통하여, 구성원들의 성공에 대한 확신을

확고히 할 수 있었음.

- 공정의 많은 변동이 있어, 설치이후에 보완해나가는 과정이 예상한

것보다 많았으나, 생산팀과 제작업체, 에너지팀의 co-work으로

단기간에 극복할 수 있었음

- 히트펌프 용량산정 시 기본이 되는 factor는 온수생산량이며, steady한

부하를 가지지 않은 공장은 buffer tank 설치등의 다양한 보완책이

필요함을 습득할 수 있었음.

- 상기 발생된 문제들은 챔피언 및 이하 구성원, 전문가들과의 수회에

걸친 업무분석과 토의, 실험을 통해 해결 하였음.


고효율 열교환기로 교체하여 연료 사용량 절감

삼성토탈(주)

기후협약대책팀


ㅇ 생산품목 : 석유제품 전반

ㅇ 종업원수 : 1,000명

ㅇ 에너지 연간 사용량 (2006년도)

- 연 료 : 927,649toe

- 전 기 : 743,746MWh

■ 사례 개요

본사업장의 활동은 방향족공장의 열교환기를 고효율 설비로 교체하여

에너지를 절감하려는 활동이다. 이번에 에너지사용량 절감을 실현한

항목은 반응기의 inlet stream과 outlet stream의 열교환을 통해 반응기

inlet stream을 가열하는 heater의 load를 감소시키는 역할을 하는

EA-502를 고효율의 Packinox type의 열교환기로 교체하여 heater의

연료 사용량 감소로 에너지 사용량을 절감 할 수 있었다.


ㅇ 계획수립 : 2006년 2월 ~ 2006년 10월

ㅇ 개선추진 : 2007년 3월

ㅇ 효과측정 및 검증 : 2007년 4월 ~ 10월


■ 대상 설비(공정) 개요

방향족 공장내 PXPLUS 공정은 Toluene을 원료로 하여 촉매의 물리적

성질을 이용한 선택적 불균화 반응을 통해 Xylene중 para xylene 함량이

85% 이상인 제품 (p-X Rich C8 Aromatics)을 생산하는 공정이다.

그 중 EA-502 (CFE, Combined Feed Exchanger)는 반응기

(DC-501)의 inlet stream과 outlet stream을 열교환을 통해 반응기

inlet stream을 가열하는 heater의 load를 감소시키는 역할을 한다.



당사와 같은 에너지 다소비 공장은 에너지비용의 절감이 원가절감의 핵심

으로, 지속적인 에너지 절감활동을 실시하고 있으며, 에너지 비용 중 가장

비중이 큰 연료 사용량을 절감하기 위해 지속적인 아이디어 발굴을

실시하여 본 과제를 발굴하게 되었다.

2. 기존 시스템의 현황 파악 및 분석

2-1 현황 파악

방향족 공장내 PXPLUS 공정은 Toluene을 원료로 하여 촉매의 물리적

성질을 이용한 선택적 불균화 반응을 통해 Xylene중 para xylene 함량이

85% 이상인 제품 (p-X Rich C8 Aromatics)을 생산하는 공정이다. 그

중 EA-502, EA-507 (CFE, Combined Feed Exchanger)는 반응기

(DC-501)의 inlet stream과 outlet stream을 열교환을 통해 반응기

inlet stream을 가열하는 heater의 load를 감소시키는 역할을 한다.

2-2 현황 분석

DC-501에는 시간당 192톤의 원료가 투입이 되고, BA-501의 연료

사용량은 9.1Gcal/hr를 사용 하였다.


3. 개선추진 경위

3-1 추진체계

이번 활동은 방향족 생산공장 및 원료기술팀에서 공정을 검토하고,

설계팀은 설비에 대한 기술적 검토를 담당하였으며, 설치 작업은

정비팀이 실시하였다.

3-2 목표설정

열교환 용량 : 47.2Gcal/hr → 55.3Gcal/hr

Recycle loop 차압 : 4.1kg/㎠ → 2.8kg/㎠

3-3 문제점 및 검토

Shell & tube type의 열교환기는 액체와 기체 흐름 혼합의 한계로 열용량이

제한되어, Plate type의 열교환기를 채택하였으며, HAT(Heat approach

temperature)를 기존의 86에서 35로 개선함으로써 충분한 열교환

용량을 확보할 수 있었다.

4. 개선 내용

개선 후에는 EA-507은 철거하였으며, 고효율의 Packinox 열교환기로

교체하였다.


5. 개선 효과

5-1 계량 효과

연료 사용량 절감 : 5.6Gcal/hr

동력비 (HS : High pressure steam) 절감 : 7톤/hr

효과 금액 : 4,231백만원

연료 절감 - 5.6Gcal/hr x 24hr/d x 365d/y x 40천원/Gcal =

1,962백만원

스팀 절감 - 7톤/hr x 24hr/d x 365d/y x 37천원/톤 = 2,269백만원

5-2 비계량 효과

이번 개선을 통하여 그동안 문제가 되었던 PX-Plus 공정의

Bottle-neck을 해소하였으며, 설비의 안정성을 확보하여 생산성

향상을 이룰 수 있었다.

6. 개선시 애로사항과 해결방안 개요

석유화학공장의 가장 큰 목표는 안전․안정 운전이다. 이 과제를 실시함에

있어서도 생산팀과 기술팀, 공무 등 관련부서간의 유기적인 협조를 통하여

사전에 충분한 검토와 최적의 방법을 도출하여 안전하게 공사 및 시운

전을 실시하였다.

또한 이 과제의 성공적 수행으로 우리의 기술력에 대한 자신감과 자부

심을 가질수 있게 된 것 또한 큰 수확이다.


보일러 연소공기팬 과대용량 개선으로 전력절감

씨제이제일제당(주) 인천1공장

공무환경팀


ㅇ 생산품목 : 설탕

ㅇ 종업원수 : 123명

ㅇ 에너지 연간 사용량 (2006년도 기준)

- 연 료 : 32,313toe

- 전 기 : 2,099MWh

■ 사례 개요

씨제이 제일제당 인천1공장 활동내용은 열병합발전설비 설치당시 설계

용량을 기준으로 운전을 하였으나 현재 운전조건의 과대용량을 파악하여

개선아이템을 발굴하게 된 사례로 보일러 연소공기팬 공급풍량의 적정

공급량을 재 설계하여 전력사용량을 절감한 내용입니다.


ㅇ 사전검토 : 2006. 11월 ~ 12월

ㅇ 계획수립 : 2007. 1월 ~ 3월

ㅇ 개선추진 : 2007. 4월 ~ 5월

ㅇ 효과측정 및 검증 : 2007. 5월 (전년 동월대비 비교)



SILENCER

STEAM

STACK

45m

STEAMAIRHEATER

FORCEDDRAFTFAN

형 식TURBO FAN용 량120000㎥/h동 력375 KW현재풍량70000㎥/h

DSH

DSH 압력7K온도350℃

CONTROLVALVE

BOILERFEED WATERPUMP

동력350KW

압력70㎏/㎠용량120TS/H

현재60TS/H

CHEMICALEQUPMENT

ALCON NH-105

용량 115 TS/H온도 139℃탈기도0.007 PPM/O2현재 0.006 PPM/O2

DEAERATO R

DRUM 압력 53㎏/㎠최대증 발 량 90TS/H

DSH 출구온 도 415℃현재 DRUM 압력 53㎏/㎠현재 평 균증발 량 60TS/H현재 DSH출 구온 도 414℃

압력7㎏/㎠용량110TS/H

DEAERATORFEED WATERPUMP

90TS/HRBOILERFLOWDIAGRAM압력53㎏/㎠

온도415℃현재414℃

DSH

압력4K온도160℃

절

탄

기

절

탄

기

TO TURB INE

7K

FO M TURB INE

4K

HO T WELL TANK온도80℃



공장내 에너지절감 개선활동의 일환으로 전력절감 아이템 발굴을 찾아

설비별 설계용량, 운전범위, 다소비 전력소모량을 비교분석하여 소모율이

많은 설비에 대해 집중적으로 개선활동을 추진하였습니다.

보일러 연소공기 계통 팬용량의 과대로 전력 LOSS가 발생되고 있어

현상파악, 원인분석을 통해 개선안을 도출했습니다.

이번 개선사례 활동기간은 사전검토 2개월을 포함 7개월로 에너지절약

가능 항목중 현단계에서 가장 중요한시 요구되는 전력절감부문에 항목을

선정하여 활동을 실시하였다.


2-1 현황 파악

전력측정분석 (2004. 4) – 대외업체 분석

부하율 측정시간전력부하

(kW)역률

리액턴스

(kvarL)전압(V) 전류(A)

20% 14:48 ~ 14 : 55 120 0.64 146

후면참조

후면참조

30% 14:56 ~ 15:06 165 0.73 154

40% 15:07 ~ 15:13 193 0.77 161

60% 15:14 ~ 15:19 278 0.83 185

50% 15:20 ~ 15:28 224 0.80 16910% 15:29 ~ 15:40 99 0.56 141

▶ 전력부하(kW)

2 0 %

3 0%

4 0 %

60 %

5 0%

1 0 %

12 0

16 5

1 9 3

27 8

2 24

9 9

2 5 0

2 0 0

1 5 0

1 0 0

5 0

k W


▶ 역률

▶ 리액턴스(kvarL)


▶ 전압

▶ 전류


3. 목표설정

1) 전력절감 … 30% 이상 ↑

2) 설비운전효율 향상

3) 고효율 모터 적용 및 진동,소음 개선 안정운전 도모

3-3 설비 SPEC`개선시 RISK 검토

1) 연소공기팬 회전수 제어 (1800rpm → 1200rpm) 변환시 풍속의

변화량 및 연소공기량 공급 FLOW 상의 문제점 검토

2) 팬, 모터 설치 SPACE 여부 : 기존 설비 철거후 DUCT 체결부 공간

확보 및 BASE 체결 볼트 HOLE 규격 일치등

4. 개선 내용

1) 공정 FLOW도

2) F.D.FAN 설비사양 및 운전현황

구 분설치

년도

동력

(KW)

풍 량

(㎥/min)

풍 압

(mmAq)

회전수

(rpm)비 고

현재설계

1980년375 2,050 670

1800 EBARA운전 180 850 220

개선안설계

2007년180 1,500 400

1200 서원풍력운전 135 850 220


3) 설계조건 시방내용 및 조건사양

- FAN 신규제작 (400mmAq * 1,500㎥/min)

- OIL Type brg` 채용

- Centrifugal Single Type Fan

- 60℃ 기준설계 (흡입구 Heater 설치)

- 모터 구입 ( 180kw * 6P * 1,200rpm)

- 기타 기존설비 철거 및 신규 설치

- Shop 및 CJ 현장 시운전

- 부품 스케치 관련자료 및 기술 정산서 제출

- 외부 도색

4) 설비교체 전,후 진동현황

(단위 : m/sec)

구 분A B C D E F 전류 개도 풍량 비 고

H V H V V H V H V V (A) (%) (㎥/hr)

속도(보증)

3.6 2.0 3.0 1.7 1.4 1.8 0.7 1.3 1.1 4.0 - - -

교체 전 2.8 0.7 2.6 1.2 1.0 1.3 0.4 0.9 0.8 1.7 38 31

시운전TEST

0.7 0.2 0.7 0.3 0.8 1.3 2.4 0.6 2.1 - 15 10 12,000 기동전류170A

0.7 0.2 0.7 0.3 0.5 0.6 0.7 0.6 0.8 0.5 19 30 34,000

0.7 0.2 0.7 0.3 0.4 0.4 0.6 0.4 0.5 0.3 21 40 50,000 운전수준

0.8 0.1 0.6 0.2 0.4 0.3 0.4 0.3 0.3 0.3 29 70 80,000 보일러 Purge


5) F.D.FAN TRAND 분석내용

파란색 : 현재 가동설비

빨간색 : 구설비 가동설비

6) 설비교체 관련사진

⇒ F. D. Fan Shop 시운전

⇒ Hub측 팬 가동상태 점

⇒ F.D.Fan 모터 교체후 정상운전(07.5월)


구 분FEEDER

(고압전력)F.D.Fan

급수

펌프효과 근기 비 고

개선전 8,439 4,814 3,625 2,369kw/일 * 53.5원

* 330 일= 41,824,695 원/년

개선전,후50%절감

개선후 5,880 2,445 3,435

비 교 -2,559 -2,369 -190

5. 개선 효과

5-1 계량 효과

이번에 개선된 F. D. Fan 항목은 `2007년도 5월 이후 전력절감 효과로

반영되어 안정운전 되고있습니다.

개선효과 : 41.8백만원/년간

- F. A. Fan 및 모터제작

(1500㎥/min × 400mmAq × 180kW × 1200rpm ) : 25.0백만원

- 기존설비 철거 및 신규 설비 설치공사 : 10.0백만원

■ 투자비 합계 금액 : 35.0백만원

※ 실 효과금액 : 41.8백만원 – 35.0백만원 : 6.8백만원 (`07년도)


- 보일러 연소공기팬의 적정용량 개선 운전효율화 및 안정운전


유틸리티 공급부서로써 S/D 정기보수 일정이 짧아 제작, 납기(검수)등의

어려운 문제로 인하여 공장내 보일러 원라인 설비의 가동유무에 큰

어려움이 있었으나 차질없이 계획대로 공사를 마무리 할수 있었습니다.

사전 충분한 검토와 공사를 세분화 시켜 준비한 결과라 생각합니다.

또한 발상전환으로 운전관리치를 고정하는 것이 아니라 운전조건의

변화에 유연하게 대응함으로써 에너지절약 효과를 낳아 결과적으로 큰

개선효과를 얻을 수 있었습니다.


Nonpurge Air dryer System 구축

삼성코닝정밀유리(주)

유틸리티그룹


ㅇ 생산품목 : TFT-LCD용 기판유리

ㅇ 종업원수 : 3,076명 (천안 : 2,543명)

ㅇ 연간 에너지사용량 (2006년도 천안사업장 기준)

- 연 료 : 28,571toe

- 전 력 : 437,290MWh

■ 사례 개요

본사업장의 활동은 Compressor에서 압축 생산된 일부 CDA가 Dryer

흡착제 재생용으로 사용된 후, 대기로 Purge되어 버려지는 양(8~10%)을

회수하여 Energy loss를 줄이기 위함이다. 이로 인해 Utility 운전 비용의

절감과 함께 CDA 공급 압력의 산포(Hunting)를 줄여 공급 안정성

확보의 효과도 얻을 수 있었다.


ㅇ 계획수립 : 2007. 3월 ~ 2007. 7월

ㅇ 개선추진 : 2007. 8월 ~ 9월 (12,000 N㎥), 9월 ~ 10월 (14,000N㎥)

ㅇ 효과측정 및 검증 : 2007. 10월 ~ 2007. 11월



개선 대상

- U/T Compressed Air Flow -

Air

Air Dryer

- 용력동 1층 Lay-out -



최근 당 사업장의 내부요인으로 Compressed Air 사용량이 증가 추이를

보이고 있다. 이는 생산 비용의 증가뿐 아니라 공정 안정을 위해 추가

설비 도입을 검토해야 하기에 현상에 대한 철저한 원인 분석과 개선의

필요성이 있었다. 이에 해당 담당자를 중심으로 팀 구성, 4개월 간의계

획수립 기간을 가지고 절감 방안에 대해 철저히 조사하여 선정, 검토하였다.

이번 활동은 에너지 항목 중 현 단계에서 가장 중요하다고 생각되는

한가지를 중점 추진 하고자 하였다.

Nonpurge Air dryer System 구축


2-1 기존 시스템 작동 원리

Air Dryer System 이란 압축 공기중에 포함되는 먼지, 유분, 수분

등의 오염물질(Contamination)을 요구 정도에 기초한 기준값 내로

제거해서 CDA (Compressed Dry Air)를 공급하는 기기이다.

기존 Air Dryer 작동 순서를 살펴보면 크게 가압(균압), 가열

(Heating), 냉각(Cooling)으로 이루어진다.

◎ 가압(균압) Mode

#A Tower에서 #B Tower로 교체할 경우

#B Tower내의 공기압은 0kg/㎠이다.

이 상태에서 서비스 (Air 공급)가 될 경우

Output Line의 공기 압력이 떨어지므로

공정에 문제가 발생한다. 이 문제를 방지 하기

위해서 재생된 Tower는 서비스 되기 전

가압을 실시한다.


◎ 가열(Heating) Mode

서비스가 끝난 Tower의 제습제는 수분을

함유하고 있는데 이 제습제에 함유하고 있는

수분을 박리시키기 위한 과정을 말한다.

초기 운전 시 Drying Tower N1(A)의

반대쪽 Tower N2(B)는 10분간 균압

상태를 유지하다가 XV-402가 열리면서

Heater(EH)가 가열하기 시작하고 Blower가

Start하면서 재생 공정이 시작된다.

Heater를 거친 가열된 공기는 Tower N2(b)의 상부로부터 하부로 이동

하면서 제습제를 가열하여 흡착된 수분을 박리시켜 XV-402를 통하여

대기로 방출되며 설정한 Timer의 시간에 의하여 가열 공정은 끝난다.

◎ 냉각(Cooling) Mode

Heating이 끝나면 Blower가 약 20~30분

동안 가동되고 그 이후에 Dryer 출구

에서 일부의 건조하고 차가운 공기가

N2(b)로 공급되어 가열된 제습제를

냉각시킨다.

이때 재생 공기가 부족하면 제습제를

충분히 가열.냉각을 시켜주지 못하여

잔류 수분량이 많아짐에 따라 노점 상승의

원인이 되므로 V8을 조작하여 1.5 ㎏/㎠

으로 고정시켜 주어야 한다. Heating이 끝난 Tower의 제습제 & 내부 공

기는 고온상태이다. 이 상태에서 서비스가 될 경우 공정의 기계기구들이 고

장 및 소손 그리고 공정 제품에 불량을 초래하므로 온도를 반드시 식혀주

어야 한다.


2-2 현황 파악

◇ 12,000 N㎥ #A vs #B호기 ◇ 14,000 N㎥ A 호기 vs. B 호기

☞ Purge Air 량 : 900 ~ 950N㎥ ☞ Purge Air 량 : 1,500 ~ 1,700N㎥

2-3 현황 분석

12,000N㎥ B호기와 14,000N㎥ A호기는 운전시간이 짧아 재생

횟수가 증가 하였다. 증가되는 재생 횟수 만큼 Purge Air량 및

Heater 전력량 Loss가 발생 하였다.

① 재생시 Purge 되는 Air Loss 를 절감할 수 있는 방법은 없을까?

② 외기 온도를 증가시키기 위해 사용되는 Heater 전력량을 줄이기

위한 방법은 없을까?


3-1 추진체계

그림-4와 같이 과제리더를 주축으로 관련 담당자와 주 1회 정기 협의체를


진행하여 Process Mapping을 통한 X인자 발굴, 팀원 토의를 통한 X인자

평가 & Vital Few X's인자 선정 후 개선방안을 수립하였다.

Utility G장

과제리더

Champion

Air Comp' Utility

부서

공사 담당자

협력사

3-2 목표설정

Air dryer non purge 도입 시 Compressor 전력량 5% 감소

(효과 예상금액 : 약 1.5억/년)


구 분 공사 Scope 비 고

부대설비

1)Air Dryer Tower 내부 코팅 실시

2)Electric Heater 2Sets 제작 및 설치작업

→ 용 량 : 70kw 1set, 80kw 1set

3) Regen Cooler 2Sets 제작 및 설치작업

4) Separator 2Sets 제작 및 설치작업

5) Regen Flow Meter 2Sets 신규 설치작업

→ 규 격 : 125A 1Set, 150A 1Set

6) Micro Filter 2Sets 제작/신규 설치작업

7) 각종 Valve Control Valve 철거 및 신규

설치작업

▷ Dryer Tower

재 사용함

▷ Dew Point

Meter 재사용

▷ Safety Valve

재 사용


1) 기존 Air-dryer 는 Purge Type 으로 설계 용량의 약 10%의 Air

Loss가 발생한다.

2) 전기 Heater & Blower 전력 사용량은 설계치의 Maxium을 사용한다.

3) 흡착제 교체 주기가 도래하여 기능이 저하되고, Dew Point(-80℃

± 20)리로 재생 횟수가 증가하여, 전력 및 Air 가 낭비되고 있다.

※ 개선방안

① Non Purge Type 으로 개조하여 Purge rate "Zero" 달성.

→ 소음 방지 및 Air Loss 제거

② 재생시, Comp' 3단 압축기 후단 Hot Air 사용으로 전력량 최소화

→ 전기 Heater 용량 축소 및 외기 유입 위한 Blower 철거

③ 흡착체 교체

→ 저온(120℃)에서도 재생 가능한 흡착제로 개선

4. 개선내용

4-1 개선 절차


설비공사

1) 기존 Air Dryer 배관 철거작업

2) Air Dryer Non Purge Type 신규 배관

제작/설치작업

3) 신규 배관 Support 제작 및 설치작업

4) 신규 배관 도색/유체 흐름 명패 부착작업

▷기존 Gel 자재

철거 및 신규

Gel 설치 포함

전기공사

1) Local Control Panel 2Sets 제작/설치작업

→ MODBUS RS-485 통신

2) Air Dryer 전기 Cable 포설 및 결선작업

3) Air Dryer Monitoring System 연계작업

[Graphic 포함]

4-2 개선 전/후


4-3 Non purge type 설명

4-4 설치 후 모습


5. 개선 효과(계량, 비계량)

5-1 계량 효과

이번에 추진한 항목은 현재도 계속 운전 중으로 실제 운용에 들어가 있다.

아래와 같이 개선효과를 보면 Non-purge type 도입으로 약 133백만원/

년의 전력비가 절감되었다.

구 분기존 Heater

Blower

Non-

purge

효과금액

(백만원/년)

투자비

(백만원)

Air

Loss

12,000㎥/hr 496㎥/hr - 30

170

14,000㎥/hr 687㎥/hr - 42

전기

Heater

12,000㎥/hr 180kwh 70kwh 20

14,000㎥/hr 230kwh 80kwh 28

Blower12,000㎥/hr 30kwh - 6

14,000㎥/hr 37kwh - 7

효과금액 (백만원) 133

1) Air Purge 량 Zero에 따른 절감금액

(개선 전 - 후) Air Loss = (496 - 0)㎥ + (687-0)㎥ = 1,183㎥/hr

연간절감금액 : 1,183㎥/hr x 24hr x 365day x 7원/㎥(Air 단가)

=72,541,560원/年 -----------------①

2) 전기 Heater 및 Blower 용량 감소에 따른 절감금액

(180-70)+(230-80)+(30-0)+(37-0) = 110 + 150 + 30 +

37 = 327kwh

연간절감금액(용량감소) : 327kwh x 9hr x 365day x 57원/kwh

= 61,229,115원/年----------- ②

※ Total 효과금액 : ① + ② = 133,770,675원/年 전력비 절감

※ 투자비 대비 회수기간 : 1.27年



이번 개선을 통하여 그동안 문제가 되었던 CDA 사용량 지속적인 증가

요인을 대응하였고 이에 따라 ①임직원 에너지 절감 Mind 조성,

②공급 Capa' 대비 안전성 확보, ③에너지 합리적 이용방안 확립, ④

설비효율 증대 등이 산출되었다.

6. 개선시 애로(유의)사항 및 해결방안

당 사업장 Air Dryer Non-purge type 도입 건은 계측 Meter기 지시치

기준 Dew point -70℃ 이하 및 Dryer 전,후단 차압(△P) 0.2kg/㎠

이내 관리가 중요하다. 그러므로 이를 관리할 수 있도록 Monitoring

system 구축으로 효과를 극대화 할 수 있다. 또한 CDA가 낭비되는 요소

발굴/개선 활동을 지속 전개, 에너지 비용 증가에 적절히 대응할 수 있는

협의체 마련도 필요하다. 당 사업장은 각 부문(제조,U/T) CFT(Cross

Function Team)를 구축하여 에너지 개선활동을 진행하고 있다.


초지 Shower Pump를 고효율 Pump로

개체하여 전력 절감

(주)대한펄프

생산환경지원부 전기과


ㅇ 생산품목 : 백판지, 위생용지


ㅇ 연간 에너지사용량 (2006년도)

- 연 료 : 66,626toe

- 전 력 : 318,600MWh

■ 사례 개요

본 에너지 개선 활동은 PM3 청수 Shower Pump의 효율 저하로 인하

여동력의 손실이 발생되고 있고, 효율 저하에 따른 유량의 부족으로 공정수

부족의 원인이 되고 있어 이를 고효율 Pump와 고효율 Moto로 대체하여

안정적인 공정관리와 전력 절감을 실현할 수 있었다.


ㅇ 계획수립 : 2007. 2 ~ 2007. 5

ㅇ 개선추진 : 2007. 6 ~ 2007. 9. 8

ㅇ 효과측정 및 검증 : 2007. 9 ~ 2007. 10



- 공정흐름과 설비특성 요약

본 설비는 초지기 Felt의 Shower 용으로 사용되는 물을 공급하는

Pump로 10kg/㎠ 의 압력을 필요로하고 있다.

- 공정도

WARM WATER TANK

낙수(온도30~40℃)

공급수

To. 10K nozzle

Closed25% op

9.5bar 37 ton/h



- PM3의 초지 Shower 수의 공급 물량이 대체적으로 부족현상이 발생

되는 시점에서 자체 에너지절감활동 중 고효율 Pump+Motor로 교체

사용하면 전력절감과 Pump의 효율 상승 및 공정수의 안정적인 공급

으로 효과가 기대되에 본 개선과제를 선정 실시하게 되었다

이번 활동은 총 6개월이 소요된 사업장내 소그룹 활동인 분임조 활동

사항으로 정하여 에너지 절감에 중점을 두고 실시 하였다.


ㅇ 현황

- 초지기 Felt의 Shower 용으로 사용되는 물을 공급하는 Pump로

10kg/㎠ 의 압력을 필요로하고 있으나, Pump의 노후에 따른 물량

및 압력 부족으로 20kg/㎠ Shower Line에 병렬 연결 사용하여

압력과 물량을 보충 사용하므로서 불필요한 전력을 중복 사용하고

있는 실정이었다.

※ 공정도

To. 25K nozzle

WARM WATER TANK

낙수(온도30~40℃)

공급수

80% op

80% op

52 ton/h

68 ton/h

11.2bar

To. 10K nozzle

Closed25% op

9.5bar

3.4bar

To. 3K nozzle

37 ton/h

90% op

Closed

97 ton/h


ㅇ 분석

- Shower Pump는 압력 및 유량에 따라 운전을 하게 되있다.

- Pump의 노후로 인하여 다른 압력범위를 가진 Line에서 병렬로 연결

하여 사용하고 있어, 손실을 줄이고자 다음과 같은 항목을 중심으로

활동을 실시하였다.

① 실제 필요한 사용처만 선택 공급하도록 배관 수정

② 병렬로 연결된 것을 독립시켜 운전

③ Pump의 용량 증대를 통한 안정적 운전


ㅇ 추진체계

- 초지 Shower Pump의 운전은 초지 근무자에 의해 설비의 관리 및 운전을

하고 있으며, 각 설비는 보전과 및 전기과의 설비 유지관리를 하고 있다.

금번 사항은 에너지팀의 절력절감을 목적으로 여러 가지 안을 통합하여

실행되었으며, 검토 항목의 대책 검토, 테스트 운전, 데이터 분석

에너지팀이 담당하였고 또한 보전과, 전기과로부터는 기기상의 제한

검토, 구매등에 대해 협력을 얻었다.

- 개선을 실시하기 위한 업무협조 체제 (부서간, 설계사, 시공사 등)

※ 추진 체계

보전과 전기과 제조과

Pump

설계,구매,설치

Motor설계,구매

,설치,Data분석테스트 운전

에너지 팀


ㅇ 목표설정

- 에너지절감목표 : 10 %

- 펌프 효율향상 : 10 %

테스트 운전 결과에 따라 효과가 검증될 경우 동일 동일 공정에 추가

도입하여 도입하여 에너지절약을 추진한다.

ㅇ 문제점 및 검토

- 1차 실제 필요한 사용처만 선택 공급하도록 배관 수정을 하였으나,

Shower에 필요한 물량은 조정이 됬지만 압력은 상승하지 않아, 설비를

교체로 실행하기로 하였다

4. 개선내용

- Pump의 실 유량, 압력 및 효율 측정

동력사양 : 75kw 2P 440V , 측정 동력 : 66kw 역율 : 89%

유량 : 120㎥/h 양정 : 9.5kg/㎠

Pump 측정효율 : 26%

- 고효율 Pump 교체 후 data

동력 펌프효율 모터효율 소요동력 절감율

전 75kw 26% 89% 66kw

후 30kw 77% 92.5% 24.4kw 63%

5. 개선효과(계량, 비계량)

5-1 계량효과

- 에너지절감량, 절감비용, 투자비, 계산근거 등

이번에 추진한 사항은 현재도 계속 운전중으로 실제 운용하고 있다.

Pump 효율 상승 및 동력저하로 18백만원/년의 에너지비용이 절감되

었다.


항 목절감량

(MWh /년)

절감액

(천원/년)

투자비

(천원/년) 비 고

고효율 Pump+

Motor로 교체 329 18,450 8,800

병목현상 감소에

의한 생산성향상

효과는 감안되지

않은 결과임

합 계 329 18,450 8,800

․ 개선전 Pump 소요 동력 : 66kW

․ 개선후 Pump 소요 동력 : 24.4kW

․ 연간절감량 : (66 - 24.4)kW × 330일 × 24시간/일

= 329,472kWh

․ 연간절감금액 : 329,472kWh × 56원/kWh

= 18,450,432원

․ Pump+Motor 비용 : 8,000천원

․ 배관 수정 비용 : 800천원

ㅇ 비계량효과

- Pump의 소형화로 공간의 활용도가 높아졌으며, 소음 감소에 따른 작업

환경이 개선되었으며, 전력 절감과 동시에 안정적인 공정 운전을 이룰

수 있게 되었다.


탈황설비 설치로 연료교체를 통한 에너지절약

SK케미칼(주) 수원공장

동력 Part


◦ 생산품목 : ACETATE사, 정밀화학, 전자재료

◦ 종업원수 : 280명

◦ 연간 에너지사용량(2006년)

- 연 료 : 20,484toe (20,691㎘)

- LNG : 893toe (846k㎥)

- 전 기 : 17,441toe (81,125MWH)

- 계 : 36,671toe

■ 사례개요

표-1 년도 별 B-C價 및 Steam 단가


◦ Steam 생산비용 증가로 제조단가가 상승하여 Cost 경쟁력 저하를

극복하기 위한 U/T 비용 절감활동 필요

◦ SK에너지 투자 유치를 유도하여 탈황설비 설치로 저가연료로 대체

◦ 저가의 Steam을 SKC에 판매하여 탈황설비 사업 효과 극대화

◦ 환경규제 대응 및 공해물질 배출 최소화로 대기환경오염 방지


◦ 계획수립 및 검토 : 2006년 10월 ~ 12월

◦ 개 선 기 간 : 2007년 1월 ~ 5월

◦ 운전 및 효과파악 : 2007년 4월 30일 ~

■ 대상설비 개요

그림-1 설비 개요


1. 개선 추진 배경

SK에너지의 고유황 연료 과잉생산 및 수요처의 청정연료 전환에 따른

시장 잠식에 대처하고자 SK케미칼 수원공장에 탈황설비를 설치 후 저렴한

고유황 연료로 전환(0.3% → 4%)하여 Steam을 생산하고 잉여분을

SKC에 판매함으로써 3사가 Win-Win 하고자한다.

그림-2 개선 추진 배경


2-1 현황 파악

그림-3과 같이 유황 함유율 0.3% B-C를 100㎥ Storage Tank

#1, 2, 3에 상시 저장하고 Storage Tank에 저장중인 B-C는 중유

이송 Pump를 이용하여 35㎥ Service Tank #301, 302로 이송한다.

Boiler를 운전하기 위해 Service Tank의 B-C를 중유 분연 Pump로

#1 Boiler(50Ton/h)에 공급한다. 1969년 설치된 자연 순환식 수관

보일러에서 생산된 Steam 91S를 이용하여 Turbine을 가동하여

1.5MWH 전력을 생산하고 감압시켜 16S, 4S로 공장에 송기하고

있으며, Boiler에서 발생되는 배기가스는 EP(Electric Precipitator)를

거쳐 Dust를 제거한 후 100m Stack으로 방출하고 있다.


그림-3 현 Boiler 운전현황

2-2 현황 분석

SK케미칼 수원공장의‘06년 Steam 평균 제조단가는 44,316원/Ton

으로‘05년도 40,508원/Ton에 비해 9%이상 상승하고 있으며 연료

가격은 22%이상의 가파른 상승을 보이고 있다.

현재 상황에서의 Steam 제조단가 절감은 한계에 달해 있으며 획기

적인 방안으로 절감이 절실한 상황에 직면해 있었다.

이러한 문제를 해결하고자 Wood Chip Boiler 설치검토, Coal

Boiler 가동 검토, 탈황설비 설치를 통한 연료 전환 검토 등 다각적

으로 검토를 하였으나 환경문제와 비용문제로 진행에 어려움을 격고

있는 상황 이였다.


3-1 추진체계

그림-4와 같이 탈황설비 설치는 SK케미칼 수원공장 설비지원팀에서

주관하였고, 적합성과 타당성 그리고 효율성 등의 검토 및 설비의 제작

/설치에 대한 감독은 설비지원팀 기술 Part에서 진행하였다. 탈황설비

준공이후 설비지원팀 동력 Part에서 설비의 관리 및 운전을 맡았다.


구분 0.3% B-C 4% B-C 환경기준 2010년 환경기준

NOX ppm 147 150 250 150

SOX ppm 87 50 180 180

O2 % 12 10

TSP ㎍/㎥ 10 20 50 40

많은 애로사항이 있었던 인허가는 SK케미칼 수원공장 안전환경팀과

SK 에너지 법인영업팀이 협력하여 진행하였다.

이외에도 사업추진 법률검토 및 관련계약 등은 법무팀에서 진행하였

으며, 구매팀에서는 원료구입과 업체선정 등의 업무를 처리하였다.

각 Part별 각 팀별의 협력과 긴밀한 협조를 통해 사업을 추진하였다.

그림-4 추진체계

3-2 목표설정

무엇보다 환경기준치 준수가 중요함으로 환경청 기준치에 적합한

설비를 제작하기위해 노력하고 이에 적합한 설계가 필요하다.

표-2 배기가스 목표치 및 환경 기준치


구분 SK케미칼 SK에너지 SKC 합 계

단위(억원/년) 11.2 13.8 8 33

성공적인 사업을 통한 이익을 극대화 하기위한 노력을 기울여야 한다.

표-3 탈황설비 설치에 따른 3사 기대이익


탈황설비를 사업추진 전 서울샤프중공업에서 설치한 업체를 찾아가 그

들이 당면한 문제점을 먼저 찾아보았다. 문제는 탈황설비의 Stack에서

배출되는 白煙 과 약품선정이 문제가 되고 있어 사업 진행시 이러한 문

제점들을 고려하였다. 먼저 白煙 은 Stack의 폭을 6m 이상으로 설계하

였으며 넓게 퍼지게 하여 굴뚝이 아닌 Cooling Tower 같은 느낌을 주

었다. 또한 외기를 불어 넣어주는 90kw Fan 2대를 설치하였으며 현재

까지 특별한 민원은 없는 상태이다. 그리고 약품선정은 저가의 중국산도

있었으나 약품의 Quality에 대한 신뢰를 가질 수 없어 국내 업체인 백광

화학과 적정한 가격으로 단가계약을 체결할 수 있었다.

또한 Blower 및 Fan에 의한 소음으로 인한 민원 대책으로 Silencer를

설치하였고, 운전비용 과다로 인해 탈황설비 용수를 공업용수가 아닌

방류수를 활용하는 등의 적절한 조치로 문제점들을 해결할 수 있었다.

4. 개선 내용

가. 탈황설비 설치

B-C Boiler에서 배출되는 가스에는 분진, Mist, 황산화물을 다량

함유하고 있으며, 탈황설비를 거치면서 처리가 된다.

기존 B-C Boiler에서 배출되는 폐가스는 Dry EP를 거쳐 Dust 농도를

50mg/N㎥이하까지 처리를 시킨 후 Stack을 통해 외부로 배출되고 있다.


그림-5와 같이 Dry EP에서 Stack 사이의 Duct에 탈황설비로 유입

되도록 Duct와 I.D Fan을 설치하였고, Stack으로 가는 Duct에는

Emergency Damper를 설치하여 비상 전환 시 Stack으로 폐가스를

배출할 수 있도록 하였다.

I.D Fan은 보일러 배기가스를 탈황설비로 공급하며, Duct는 압력손

실을 최소화 할 수 있게 제작/설치하였다.

I.D Fan을 거쳐 탈황설비로 인입되는 가스는 고온의 가스로 분진,

SOx 등을 다량 함유하고 있어 탈황설비의 재질은 SS400+Sharplex

Lining으로 고온의 가스와 접촉할 경우 손상이 되므로 인입 전 Duct

Quencher에서 다량의 순환수를 분사하여 가스의 온도를 포화습도온도

까지 떨어뜨린다.

또한 순환수와 접촉되는 과정에서 분진과 SOx 등 오염물질이 일부

제거가 된다. 순환수가 Spray 되는 부분은 고온의 가스와 접촉하여

부식이 가장 심한 곳으로 SS400+Teflon Lining으로 제작/설치하였다.

탈황설비는 Absorber 부와 ESI부로 나눌 수 있으며, 세정부분에서는

입자가 큰 분진과 SOx 등을 제거하고, ESI부에서는 미세 분진과

Mist등과 같은 입자상 물질이 제거된다.

탈황설비의 구조는 다음과 같다.

1) Absorber 부

- 순환수를 모으는 Sump Tank

- 순환수를 Spray하는 Spray 층

- 약품[Mg(OH)2]의 접촉을 높여주는 Packing 층

- MgSO3를 MgSO4로 산화를 시키는 Oxidation Blower

2) ESI부

- Corona 전류를 발생하는 방전극(Discharge Electrode)

- Corona 전류에 의해 대전된 Dust 및 Mist를 포집하는 집진관

- 고전압을 인가하는 전원장치 및 전기절연장치

- 집진관에 집진된 Dust 와 Mist를 제거하는 세정장치


포화상태로 인입되는 가스는 Absorber에 있는 Packing 층 상부에서

분사되는 Circulation Water와 접촉을 하게 된다. Packing 층은

가스와 Circulation Water의 접촉면적을 크게 하여 제거효율을 높여

주는 역할을 하는 곳으로 순환수와 접촉을 하면서 입자가 큰 분진과

SOx 등이 제거 된다. 가스상 물질인 SOx는 물에 흡수가 잘 되지만

높은 효율을 얻기 위해서는 흡수제를 사용해야 하며, 경제성, 취급성,

안정성 등을 고려하여 Mg(OH)2 를 사용하였다.

Absorber 부에서의 탈황반응식

SO2 + Mg(OH)2 → MgSO3 + H2O------------(1)

SO2 + MgSO3 + H2O → Mg(HSO3)2----------(2)

Mg(HSO3)2 + Mg(OH)2 → 2MgSO3 + 2H2O -----(3)

오염물질이 제거되는 과정에서 순환수 내의 Dust, MgSO4가 농축되며,

설비의 안정적인 운전을 위하여 고농도로 농축되는 것을 방지하기

위해 순환수의 일정량을 펌프를 이용하여 폐수처리장으로 배출한다.

TR(Transformer Rectifier)에서 발생한 직류 고압전류는 애자 Box를

통해 방전극으로 전달되며 집진기 본체와 방전극 및 집진극은 절연

애자에 의해 전기적으로 절연되어 있다. 방전극은 Hastelloy C-207

으로 되어 있으며, 고압 전류가 흐르면서 방전극에 있는 돌출부위에서

국부적인 절연 파괴가 일어나 집진관으로 전류가 흐르는데 이것을

Corona전류라고 한다.

이 Corona 전류에 의해 방전극과 집진관 사이를 통과하는 부유입자

(Dust, Mist)가 전하로 대전되어 집진관으로 부착하게 된다. 집진관에

부착된 Dust는 계속적으로 Spray 되는 Spray Water에 의한 세정

작용으로 하단부에 있는 Absorber 부로 떨어지게 된다. 처리가된

가스는 Dust를 통해 백연처리설비로 인입되며 Fresh Air Fan에

의해 공급되는 외부공기와 혼합이 된다. 외부공기와 혼합시 가스의

절대습도가 낮아지며 백연 처리설비 상부에 있는 Stack을 통해 외부로

배출하게 된다.


3) 탈황설비 운전 Monitoring 화면

현재 운전중인 탈황설비의 Monitering 화면은 그림-5와 같다.

그림-5 탈황설비 운전 화면

나. SKC Steam 공급을 위한 System 구축

탈황설비 설치 후 저렴한 %4 B-C를 사용하여 Steam을 생산함으로써

SK케미칼 수원공장 Steam 단가를 낮출 수 있었으며, 잉여분은 SKC에

공급하였다. SKC수원공장 설립 이후 1993년까지 SK케미칼에서

Steam을 공급하였으므로 기 설치되어 있던 Steam 배관을 활용함

으로써 Steam 공급에 따른 부대설비 투자비를 줄일 수 있었다. SKC는

LNG 보일러 운전을 중단하고 이상 발생 시 혹은 정수 시 사용가능

하도록 Stand By 상태를 유지 중에 있다. Steam 응축수를 회수하기

위해 80A 배관을 신설하였다. 또한 정확한 계량을 위해 Steam 및

응축수 유량계를 설치하여 운영 중에 있다.


구분효과

(억원/년)근거

중유 전환 효과 8.5 SK케미칼 중유 사용량 × (0.3%단가-4%단가)

증기 판매 효과 4.7 증발비와 계약 증발비의 차

응축수 회수 효과 0.4 SKC 응축수 회수열량을 B-C로 환산금액

추가 발전 효과 1.8 증기 생산량 증가에 따른 자가발전 추가효과

Peak Down 효과 1.8 자발 증가로 인한 Peak Down 효과

기타비용 -1.5 Utility, 폐수처리비, 유지보수비 등

계 15.7

그림-6 SKC　Steam 공급 System

5. 개선 효과

5-1 계량 효과

표-4 SK케미칼 기대이익


구 분 0.3%(06년5월) 4%(07년5월) 환경기준치(2010년)

증발량 Ton/h 27.4 51.7

NOX ppm 14.5 179.1 250(150)

SOX ppm 87.2 16.7 180(180)

O2 % 11.6 8.8

TSP ㎍/㎥ 9.7 18.2 50(40)

배기가스 ㎥/h 24,441 45,806

배기온도 ℃ 87 51


탈황설비 이상 시에도 Boiler를 가동 할 수 있도록 4%와 0.3%의

B-C Tank를 이원화 하여 탈황굴뚝(신규 TMS) 및 기존굴뚝(기존

TMS)으로도 배출할 수 있도록 설비를 개선 운영하였다.

표-5 TMS　Data 분석

6. 개선시 애로사항 및 해결방안 개요

관내 허가경험이 없는 최초 탈황설비 설치로 인허가 과정에 많은 어려

움이 있었다. 타지역 경험 사례를 참고하여 자료를 준비하고 인허가 가능

조건에 맞추어 설비를 개선함으로써 어렵게 인허가를 받을 수 있었으나

인허가의 지연으로 설비 가동을 1개월 연기하였다. 그러나 1개월 동안

시운전을 통해 보완을 하여 안정된 운전을 지속하고 있다.

운전 인원을 보충하지 않고 현재 운전자들로 설비를 운전/관리함에 있어

어려움을 겪고 있었으나 설비의 자동화와 안정적인 설비 구축으로 최소의

인력으로 운전/관리가 가능하도록 하였다.

탈황 Stack에서 배출되는 白煙을 우려하여 Fresh Air Fan 90kw 두개를

설치하였으나 소음발생 심하여 Silencer를 설치하였으나 별다른 효과는

기대할 수 없었으며 대기온도가 23℃ 이하 이거나 23℃ 이상 온도에서도

저기압 상태에서는 白煙이 확연하게 나타나고 있어 Fresh Air Fan의

큰 효과를 기대할 수 없는 상태이며 현재는 가동 중지중에 있다.

배기가스 중 질소산화물(NOx)의 양이 부하 상승에 따라 증가하고 있고

동계 최고 부하 시 기준치 초과의 문제점이 직면해 있다.

앞으로 동계 배기가스로 인한 白煙 문제와 질소산화물 상승에 대한

문제점 해결이 숙제로 남아있다.


무전극 램프 설치를 통한 에너지 절약

압력저하에 의한 에너지절약

페이퍼코리아(주)

환경에너지팀


ㅇ 생산품목 : 신문용지 외


ㅇ 에너지 연간 사용량 (2006년도)

- 연 료 : 41,619toe

- 전 기 : 32,060MWh

■ 사례 개요

본사업장의 활동은 고효율 에너지 설비로 교체 운연하여 에너지절약을

추진하려는 사업이다. 이번에 에너지 절약을 실현한 항목은 고효율 램프

사용을 통한 전력비 절감에 있었다.


ㅇ 계획수립 : 2006. 10월 ~ 12월

ㅇ 개선추진 : 2007. 2월

ㅇ 효과측정 및 검증 : 2005. 3월 ~ 4월


ㅇ 초지기 DRYER 및 DIP 천장 등에 400W 메탈램프(310EA)를 보유

하고 있는데 이를 165W 고효율 무전극 램르로 교체하여 전력 비용

및 유지보수 비용을 절감



에너지 다소비 업체인 제지공장에서 제품의 비용을 최소화 실현하는 방안은

에너지 절감 뿐이라고 판단하고 에너지 T/F팀을 구성하여 에너지절약에

관점을 두고 활동을 전개하였는데 이를 다시금 철저히 재점검 할 필요가

있었다, 그래서 이번에 에너지 정밀 진단을 통항 에너지 절감 Item을

도출하였고 그중에서 적은 비용으로 최대한의 눈에 보이는 효과를 볼

수 있는 항목을 고효율 설비 도입을 선정하여 활동을 실시 하였다.

∙ 무전극 램프 설치


2-1 현황 파악

페이퍼코리아(주)에서 제품 원가중 에너지 비용이 차지하는 비용이

약 15%로 높으면 그중 전력비용이 65%로 대단히 많은 부분을 차지고

있었다. 그중에서 공장 설립이 오래되어 저효율 설비을 사용하는

경우가 많았다.

그 중에서 조명기구로는 400W 메탈램프를 310EA가 설치되어 있었고

사용시간을 환산하면 약 8,760시간/년 이었다.

2-2 현황 분석

등기기구단 실측 한 결과 435W(용량 400W) 소비전력을 사용하였고

이를 근거로 조명과 관련한 전력 사용량은 연가 약 1,154,130kWh로

추정 되었다.

메탈할라이드램프는 고효율 조명설비에 비해 약 61.18%이상의 전기

요금이 낭비되고 있으며 이를 금액으로 환산시 연간 41,657,304원에

해당하는 전기 요금이 과다 지출되고 있었다.



3-1 추진체계

에너지 진단 전문 업체인 엑서지 엔지니어링에서 설비 현황 및 목록

테스트 운전, 데이터 분석등을 담당하였고, 또한 공무계전팀과 유대

를 통해 유지관리등에 만전을 기할 수 있었다.

엑서지 엔지니어링 공무계전팀

에너지 T/F 팀

3-2 목표설정

전력절감 … 월평균 38,838kW 절감

램프수명 … 10배 연장(유지비용 1/10 지출)


전기적인 측면에서 초기기내의 스팀이나 증발열에 의한 누전등 유지

관리에 일부 보완할 점이 예상되었지만 공무계전팀과 협의 통해 큰

문제가 되지 않는다 판단하여 무전극 램프 교체 건을 추진하게 되었다.

4. 개선 내용

기존의 400W 메탈할라이드 램프를 165W 고효율의 무전극 램프 및

노출갓등 333등으로 교체하여 전력비용을 절감하고 수명이 10배 증가

하여 유지보수 비용을 절감하는 방안이다.


1) 메탈할라이드 램프 설치 현황 : 310EA(250W, 400W)

2) 무전극 램프 성능 비교

구 분메탈할라이드

램프(250W)

나트륨램프

(250W)

수은램프

(250W)

무전극램프

(XL-135W)

평균 수명 6,000hr 9,000hr 6,000hr ≥60,000hr

광속(LF) 17,000lm 25,000lm 10,000lm 9,600lm

연색성 65Ra 28Ra 40Ra 85Ra

색 온도 4,800K 2,000K 5,700K 6,500K

점등 시간 5 ~10min 5 ~10min 5 ~10min ≤0.5Sec

전구 표면 발열 200~300℃ 200~300℃ 200~300℃ ≤110℃

눈부심 수준 강 함 강 함 강 함 없 음

수은 함유량 20~30mg 20 ~ 30 mg 20~30mg ≤6mg

광송 저하율 Fast Fast Fast Slow

장치 중량 5 kg 5 kg 5 kg 1kg


5. 개선 효과

5-1 계량효과

1) 전력비용 절감 효과

2) 유지비용 절감


3) 무전극 램프 설치 공사 효과 종합


400W메탈할라이드 램프를 165W 고효율 무전극 램프로 교체시

광속량은 떨어지나 연색성이 1.3배, 색온도가 6500K로 자연광에 가까워

작업근무자들의 시각 피로도가 경감 되고, 램프온도가 메탈할라이드

(290℃)보다 낮아(130~150℃) 화재의 위험 및 여름철 냉방 부하량도

줄일 수 있는 효과가 있다.


개선하면 먼저 현장에서 효과보다는 기존에 써왔던 것을 고수하는 경향이

공무계전, 생산현장 근무자들이 가지기 마련이다 이러한 근무자들의

마인드를 변화 시키는 것이 무척힘이 들었지만 한번 변화에 유연하게

대응함으로써 에너지절약 효과를 낳아 결과적으로 큰 개선효과를 얻을

수 있었다.


Raw mill duct 개조에 의한 에너지 절약

라파즈한라시멘트(주)

생산관리팀


◦ 생산품목 : 클린커 및 시멘트

◦ 종업원수 : 650명

◦ 에너지 연간 사용량 (2006년)

- 연 료 : 451,206toe

- 전 기 : 148,425toe

■ 사례 개요

시멘트 제조 공정에서 관리되고 있는 주요 원단위 중의 하나가 전력원단위

이며 이는 시멘트 제조원가에도 많은 비중을 차지하고 있다. 더욱이 최근의

에너지 비용의 상승에 따른 전력단가의 인상으로 인해 시멘트 제조원가증가

원인이 되고 있는 것이 시멘트 업계의 공통된 현실로 대두 되고 있다.

당사는 전력원단위 절감을 위해 false air를 줄이거나 설비 투자 및 개조를

실시하는 등의 많은 노력을 기울이고 있으며, 그 중 최근에 실시 완료한

3호 Raw mill duct line 개조를 통한 전력원단위 절감 사례를 간략히

소개한다.

■ 실증사례 실시 기간

◦ 계획 수립 : 2005년 1월 ~ 2005년 12월

◦ 개선 추진 : 2006년 2월 ~ 3월

◦ 효과 측정 및 검증 : 2006년 3월 ~ 8월


■ 대상 설비(첨부 시멘트 제조 공정도 참고)

대상설비는 시멘트 반제품인 클린커를 제조하기 위해 필요한 원료를

분쇄하는 공정의 일부이다.

Fig.1 Cement Manufacturing Flow diagram

Fig. 2 Flow diagram


구 분

Existing Fan data

Design Actual

EP fan BH fan EP fan BH fan

Fan capacity(kW) 3,700 2,700 3,700 2,700

Gas volume(㎥/hr) 924,0001,200,00

0875,864 1,147,554

Static pressure(mmAq) -1,050 -450 -1,020 -368

1. 개선 추진 배경

시멘트 산업은 에너지 다소비 산업으로, 제품 제조를 위해 필요한 에너지는

연료 및 전기의 형태로 소비하고 있다. 특히 대량 생산 체제에서는 취급

원료 이송 및 발생 가스의 대량의 처리 체제를 갖추어야 가능하다.

당사는 전력 소비 저감을 현실화 하기 위하여 당사의 전력 소비 현황을

지속적으로 모니터링 하였으며, 그 결과 설비 투자비를 최소화하면서 일부

라인을 개조함으로써 사용되는 전력을 저감시키고자 모색하던 중, mill

운전 방법 개선 및 그에 따른 일부 duct 구조를 개선함으로써 전력 저감

효과를 극대화 할 수 있는 방법을 찾을 수 있었다.


2.1 현황 파악

앞선 그림 2에서와 같이 당사는 각각 raw mill 이후 라인의 설비

배열이 다르다. 3호 line의 raw mill은 roller mill로써 생산성능은

450tph (dry base)이며 raw mill이 운휴 시에도 EP fan은 계속

가동해야 하는 line으로 배치되었다. 또한 EP fan은 Table. 1에

표기한 것과 같이 용량이 3,700kW로서 BH fan보다 큰 용량으로 설치

운영되고 있고 kiln의 대보수와 short 보수를 제외하고는 계속 가동이

되어야 하는 상황이었다.

Table 1. Process data for no.3 line


이번 저감 프로젝트의 대상인 3호 라인은 당초 전력 원단위 저감을 위해

No.2 line과 같이 EP fan을 제거하고 대신 Bag House fan을 1기에서

2기로 운영할 계획이었으나 투자비용이 약 14억원으로 과다하게 투입

되고 개조를 위한 line의 운휴기간도 약 50일로 많은 기간이 요구되는

단점들이 있었다. 따라서 보다 적은 투자비용으로 개조공사 기간이 짧게

소요될 수 있는 새로운 투자방안이 필요하게 되었다.

Table 2. 설비 투자 비교

Duct D2900*60mL Fan removal 3700kW

Support 60Ton Fan installation 2700kW

B/H reinforcement

-.New duct installation -.Existing EP fan removal (3700kW)

-.New damper installation -.Additional fan for B/H (2700kW)

-.Complement work for E.P. -.Reinforcement of B/H casing and duct

-.New support for duct -.Related civil work for foundation

-.Existing duct removal

Before After Before After

EP fan 3700 not run 3700 removed

B/H fan 2700 2700 2700 2 x 2700

1600 mil.krw ±15%

7 weeks

Scenario 1 Scenario 2

212 mil.krw

450 mil.krw ±15%

275 mil.krw

2 weeks

Scenario 1Scenario 2

(Modified as No.2 fan system)

Construction Scope

Investment Cost

Fan system

Shutdown

Power cost saving

Construction Scope

EVA

EVA yield

1,774 mil.krw 342mil.krw

41.39% 10.90%

Recommendation Yes

Payback Period < 1 year 15.81 years

EP run

(during R/M shutdown)Stop Run (with bag house fans)

2.2 현황 분석

앞선 문제를 해결하기 위하여 Raw mill 가동 시에는 정상적으로


preheater hot gas가 raw mill과 EP 그리고 bag House를 통과하여

stack으로 배출되지만, raw mill 운휴 시에는 GCT(Gas Conditioning

Tower) 출구에서 bag house inlet으로 hot gas가 by-pass 되며

이때 EP 하전과 EP fan 가동은 중단될 수 있도록 duct와 damper를

신설하는 투자 방안이 제기되어 이를 적용하게 되었다 (Table 3. hot

gas flow참조)

Table 3. Hot gas flow

구 분 Hot gas flow

Raw mill

가동 시

GCT(Gas conditioning tower) → Raw mill →

EP(전기집진기) → Bag House → Stack

Raw mill

운휴 시 GCT → Bag House → Stack

3. 개선 추진 경위

3.1 추진 체계

에너지 저감은 회사의 핵심 추진 사업의 하나로써, 현황 조사 및 사업

타당성 조사를 1년 이상의 기간으로 준비하였다.

생산팀과 프로세스 컨트롤 팀이 1여 년에 걸친 현황 조사와 사업

타당성을 검토하였으며, 프로젝트의 구체화 및 공정 라인의 적절한

설계는 기술팀과 프로세스 컨트롤 팀에서 담당하였다. 또한 투자

사업비 회수 기간도 계산 되었다. 이러한 과정으로 경영층으로 부터

사업의 최종 승인을 받게 되었다.


현황조사 및 사업 타당성 조사생산/전기/

프로세스컨트롤�

Documents

Contents VA ESP - apro7.ipdisk.co.krapro7.ipdisk.co.kr/publist/HDD1/web/kcaatech/ensaver/2007산업체 에너지절약...고압 2번 저압1 번 고압 1번 냉수출구 온도 냉수입구