공기비 조정을 통한 연료 절감, 연소관리 합리화

 

 

제 목	공기비 조정을 통한 연료 절감
업 종	섬유
생산제품	폴리에스트
개선안 대분류	연소관리
개선안 소분류	O2 Trimming 시스템 설치를 통한 공기비 조정

 

 

개선 전

 

ㅇ 연료를 연소하여 연소열을 발생하기 위하여는 산소를 필요하게 되며 공기중의 21(%)의 산소를 이용하게 된다. 공기비란 연료를 완전 연소하는데 필요로 하는 이론연소공기량에 대한 실제 투입공기량의 투입 비율을 말한다.

 

ㅇ B-C유 1kg을 완전 연소하시키기 위해서는 10.839Nm3의 이론연소공기량이 필요하 나, 실제 연소에서는 연료의 특성, 연소기기의 성능등 조건을 감안하여 불완전 연소가 발생하지 않은 범위내에서 최소의 공기비로 연소하는 것이 연료절약을 위한 연소기법이 된다. B-C유를 연소하는 경우에는 이론공기량보다 약20%정도의 과잉 공기량으로 연소하며 이때의 공기비 1.2를 목표공기비 또는 적정공기비라 한다.

 

ㅇ 공기비를 목표치인 1.2로 공연비를 제어하려면 배가스중의 가스성분을 분석하여 어떤 부하변화에서도 배기가스중의 O2성분이 3.5%이하로 항상 유지되도록 조정하여 O2 또는 CO제어에 의한 최적 연소관리를 하도록 한다.

 

ㅇ 공기량을 과잉으로 투입하면 연소에 이용되지 않은 불필요한 공기 가열에 의한 열손실이 발생되거나, 과잉으로 공급된 냉공기가 노내부를 냉각시켜 열손실은 물론 불완전 연소의 원인이 되기도 한다.

 

ㅇ 진단시 연소가스 측정결과는 아래와 같다.

 

연소가스 측정결과

 

ㅇ 가스분석치에서 공기비(m)를 계산할 때는 다음식을 적용한다.

 

가스분석에서 공기비(m) 계산

 

ㅇ 측정한 7t/h 보일러는 적정공기비를 유지하고 있으나 10t/h 보일러와 열매체 보 일러는 배가스중 O2 성분이 적정공기비 1.2보다 높아 과잉공기로 인하여 열손실 이 발생하고 있다.

 

ㅇ 현재 열매체보일러의 건타입 버너는 3단 연소방식이나 주로 3단과 2단에서 가동 되고 있으나 측정치는 3단 연소일 경우이며 2단연소시는 더욱 높아져 댐퍼의 개 도 조정이 잘못되어 있는 상태이다.

 

ㅇ 10t/h 보일러는 로터리 버너로 노후되어 있으며 현재의 시스템으로는 부하별로 완벽한 공기비 조정이 어려우며, 열매체보일러는 건타입버너 이고 고온의 공기를 공급할수 있는 타입이 아니어서 공기예열기와 같은 폐열회수 시설을 설치할 수 없다.

 

 

 

 

개선 후

 

ㅇ O2 측정에 의한 공기비가 1.2맞추어 댐퍼조정이 되도록 모트롤 모타와 댐퍼개도 를 재설정하여야 하나 O2 변동시 수시로 댐퍼를 교정하는것이 번거로우므로 10t/h 보일러와 열매체보일러는 현재 연료사용비용으로 볼때 고효율버너로 교체 하고 O2 trimming 시스템을 설치하여 자동으로 공기비를 조정할 수 있도록 하는 것이 바람직 하다.

 

 

 

 

 

 

기대효과

 

(가) 계산식

 

 

(나) 계산기준

 

 

(다) 계산

 

<10t/h보일러>

 

ㅇ 절감열량(Q) Q = (1.43-1.2)× 10.839× 0.31× (185-26) = 122(kcal/kg)

 

ㅇ 절감율(E) E = 122/9,877× 100 = 1.2%

 

ㅇ 절감연료량(L) L = 연료 사용량(ℓ/년) × 절감율(%) = 2,379,300× 0.012 = 28,551(ℓ/년) .28.3(toe /년)

 

ㅇ 절감금액(W) W = 절감 연료량(L) × 연료단가(원/ℓ) = 28,551(ℓ/년) × 862(원/ℓ) = 24,611(천원/년)

 

ㅇ 총 연료사용량 대비 절감율(r) r = 28.3(toe/년) / 4,711 (toe/년)× 100 = 0.6%

 

 

<열매체보일러>

 

ㅇ 절감열량(Q) Q = (1.3-1.2)× 10.839× 0.31× (334-26)× 224 = 23,181(kcal/kg)

 

ㅇ 절감율(E) E = 23,181/2,218,309× 100 = 1.0%

 

ㅇ 절감연료량(L) L = 연료 사용량(ℓ/년) × 절감율(%) = 1,665,600× 0.01 = 16,656(ℓ/년) .16.4(toe /년)

 

ㅇ 절감금액(W) W = 절감 연료량(L) × 연료단가(원/kg) = 16,656(ℓ/년) × 862(원/ℓ) = 14,357(천원/년)

 

ㅇ 총 연료사용량 대비 절감율(r) r = 16.0(toe/년) / 4,711 (toe/년)× 100 = 0.3%

 

 

<합계>

 

ㅇ 절감연료량(L) L = 28,551(ℓ/년)+16,656(ℓ/년) = 45,207(ℓ/년) .44.7(toe /년)

 

ㅇ 절감금액(W) W = 24,611(천원/년) + 14,357(천원/년) = 38,968(천원/년)

 

ㅇ 총 연료사용량 대비 절감율(r) r = 44.7(toe/년) / 4,711 (toe/년)× 100 = 0.9%

 

ㅇ 예상소요투자비(버너2대교체 및 O2 triming 시스템) : 120,000(천원)

 

ㅇ 투자비 회수기간 : 120,000(천원) ÷ 38,968(천원/년) : ≒ 3.1(년)

 

기대효과 산출

보일러세관, 노통연관보일러, 수관보일러, 관류보일러, 계속사용안전검사