고정 오리피스식 스팀트랩 으로 제지공장 에너지절감 성과 보고서

고정 오리피스형 스팀트랩으로 제지공장 에너지절감 성과보고서

 

2002년도 에너지 사용 합리화 사업자 지원 사업성과 발표회 (NEDO 성과보고서)

일시 : 2005 년 2 월 24 일 (목) 10 : 00 ~ 17 : 30

회장 : 파시피코 요코하마 아넥스 홀

주최 : 독립 행정법인 신에너지 · 산업기술 종합 개발기구

 

 

 

2002년도 에너지 사용 합리화 사업자 지원사업 성과

王子製紙株式会社 (오지 제지 주식회사)

王子エンジニアリング株式会社(오지 엔지니어링 ㈜)

1. 사업개요

사업명

"고정 오리피스 형 증기 응축수 배출 장치 도입에 의한 에너지 절약 사업"

실시장소

돗토리 현 요나고시 요시오카 373 번지 오지 제지 (주) 요나고 공장

사업목적  및 개요

기존설치된 스팀트랩은 주로 디스크 형을 사용하고 있지만, 경년노화(経年劣化)는 증기누설이

많이 발생한다. 따라서, 증기누설이 적고 경년노화가 거의 없는 (수명20년 이상) 고정 오리피스 형

드레인 배출 장치로 교체하여 증기절감을 도모한다.

사업 기간

2002년 7 월 24 일～ 2003년 6월 30일

도입설비 /  기술개요

기존설치된 디스크 형 스팀트랩 및 고정 오리피스 형 증기 응축수 배출 장치의 특징.

기존설치된 디스크 형

고정 오리피스 형 (O・TRAP)

1) 누설증기량

저압

3.39 KG/H

대략0(Zero)(증기절감▲2.24 KG/H)

중압

7.95 KG/H

0.62 KG/H (증기절감 ▲4.84 KG/H)

2) 드레인 배출 방법

밸브의 작동에의해 응축수를  간헐적배출

오리피스 (구멍)에 의해 응축수를 연속배출

3) 유지 보수 및 특징

・3~5 년에 교체

・ 내구 연수 20 년

・밸브의 개폐 동작 많다

・움직이는 부위가 전혀 없다

・동반 증기 누출 많다

・동반 증기 누출 거의없다     (에너지절약형)

・고장나기 쉽다

・고장나지 않는다

・경년 열화한다

・경년 열화없이 초기성능을 장기간    유지할 수있다

・사용기간에 따라 증기누출증가

・사용기간에 관계없이 증기누출 거의없다

・상시 유지 관리하지 않으면    초기 성능 유지곤란

・유지 보수 거의 불필요

4) 선정 방법

・드레인이 모이면 배출하는 방식.

・사용조건에 맞는 오리피스의 선정이필요

이므로 대략조건에서 선택할수있다

・최대 드레인 량을 알지 않으면 안된다

5) 녹에 의한 막힘

가끔 발생한다.

가끔 발생한다. (신제품개발로 해결)

（所属団体）日本製紙連合会,  (所属団体가策定한 自由行動計画)

경단련(経団連)

2010년의 구입 에너지 원단위를 1990년 대비 10 %의 절감을 도모한다.

자주행동계획 등으로

(위의 본 사업의 자리 매김)

자리 매김

2010년의 구입 에너지 원단위를 1990년 대비 10%의 절감을 도모한다.

원단위 연율 1.0 % 절감내

(중장기 계획서에 기재된 계획 내용)

중장기 계획으로

2010년의 구입 에너지 원단위를 1990년 대비 10 %의 절감을 도모한다.

자리 매김

(위의 본 사업의 자리 매김)

고정 오리피스 형 드레인 배출 장치 채용으로 증기절감,      에너지절약 효과      1,053KL

선진성

기존의 개폐형 스팀트랩은, 배출구멍이 크기 때문에 초기성능의 배출동반 증기량은, 드레인 배출량의 2~9%로 많고, 또 가동부분이 있기 때문에 경년열화가 있어 수명이 짧아(2~3년 정도) 동반증기량은 증가한다. (3~4년 경과 후의 동반증기량은 드레인 배출량의 10~36%가된다.)  이 공장은 4년 전부터 가동부가 없는 고정 오리피스 형의 사용 테스트를 하여 동반 증기량이 적은 것을 확인했다. 고정 오리피스 형은 배출량에 따른 기종선정이 필요하지만, 정격 스팀 드레인 배출량의 50 % 이상이면 스팀 누출은 거의 0이고 (측정불가) 기존 모델과 비교해도 정격 배출량의 2~4배의 기종을 선정하고도 동반 증기가 극소화된다. 또한 움직이는 부분이 없기 때문에 초기 성능의 장기간 유지가 가능하다. (내구 연수 20년 이상)

에너지 절약효과 (원유 환산)

사업 전 (2001년도)

사업 후 (2003년도)

사업장의 에너지 사용량

170,463 KL

168,407 KL

사업소의 생산량

512,743 T

527,422 T

에너지 절감 원단위

0.3325 KL/T

0.3193 KL/T

에너지 절감 율

1.21%

에너지 절감 량

2,056 KL

보조 대상 사업 에너지 절감 율

0.95%

에너지 절감 량

1,617KL

달성율  154 %

계획 값

( 계획 에너지 절감 량

1,053 KL  )

 

​

2. 기능/구성도

​

​도입 전

​・증기 드레인 배출장치  (형식 : 디스크형 스팀트랩)

 

 

​        

​     기존 설치된 디스크 형은 동반 증기 누설이 많다.

     또한 경년열화는 증기 누설이 증가한다

​

도입 후

・증기 드레인 배출 장치

​  형식：고정 오리피스 형 증기 드레인 배출 장치 (O・TRAP)

​(1) 공사 내용

​① 기존 타입 스팀트랩을 에너지 절약형 (고정 오리피스 형 드레인 배출 장치)으로 교체:  1 Set

​② 교체에 따른 밸브 교체 배관 개조 공사 :   1 Set

 

​    ↓   고정 오리피스 스팀트랩(O-TRAP) 구조

 

 

        

​고정 오리피스 형은, 동반 증기 누설이 거의 없다.  또한 경년 열화에 의한 증기 누설이 거의 없다.

​

 

(2) 증기 응축수 배출 장치의 증기 누출의 특징
・1 시간당 리크 증기량 (실적치)
	기존	고정 오리피스 형		차이	절감증기량(kg/H)	비  고
	디스크 형	저압용	중압용		ekg/H 환산
저압	3.39	0.006	-	3.384	3.74	ekg/H 환산계수　1.104
중압	7.95	-	0.24	7.71	8.77	ekg/H 환산계수　1.137
・총 절감 증기량
	이번	절감 증기	절감증기값	계획절감증기값		차이	비 고
	교체수량	(1대당)	ｅkg/H	ｅkg/H		ｅkg/H
저압3k용	550	3.74ｅKg/H		1,395		696	메리트 증가
중압이상	92	8.77ｅKg/H		505		301	메리트 증가
합계	642			1,864		997

 

​

(3) 에너지 절약 계산

​원유 환산: 2,861et/H×2.68GJ/et×（1/38.7）KL/GJ×24H/D×340D/Y＝에너지 절약효과 1,617KL/년

​신청 값의 1,053KL/년의 에너지 량에 대해 실측 값에서 에너지 절약 량은 1,617KL/년 을 달성했다.

​最近 原油 1KL＝40,000円 (한화 약 440,000원) → 1,617 KL/년 x 440,000원/KL= 약 7억 1천만원/년 에너지 절감달성

​

３. 도입 효과 등​

​・에너지 절약 금액의 산출 근거 (계산 결과를 별지 4에 게시 함)

​ 기존 디스크형 응축수트랩 및 고정오리피스형(Orifice・Trap) 드레인 배출장치의 증기누설량을 측정하여 계산근거로 하였다.

 

​

a) 3k 증기 용 트랩 에너지 절감 테스트
	기존 디스크 형								고정 오리피스 형(저압용)
	초기	초기	보유 열량	최종	최종	보유 열량			초기	초기	보유 열량	최종	최종	보유 열량
	물량  kg	수온℃	Kcal	물량  Kg	수온 ℃	Kcal			물량  kg	수온  ℃	Kcal	물량  Kg	수온  ℃	Kcal
Test  A1	20	14.90	298.00	20.39	21.97	447.97		Test  S1	20	14.70	294.00	20.24	16.10	325.86
Test  A2	20	17.43	348.60	20.32	24.17	491.13		Test  S2	20	19.13	382.60	20.05	19.63	393.58
Test A3	20	18.30	366.00	20.21	23.00	464.83		Test S3	20	17.23	344.60	20.21	17.58	355.29
평균	20	16.88	337.53	20.31	23.05	468.00		평균	20	17.02	340.40	20.17	17.77	358.36
1) 드레인 1kg당 반출 칼로리 (포집)					425.44	KcaL/Kg		1) 드레인 1kg당 반출 칼로리 (포집)					107.77	KcaL/Kg
2) 누설 잠열					281.44	KcaL/Kg		2) 누설 잠열					-36.23	KcaL/Kg
3) 드레인 1kg 당 리크 증기량					0.55	KG/Kg		3) 드레인 1kg 당 리크 증기량					0	KG/Kg
4) 1 시간당 포집 드레인 량					6.13	Kg/H		4) 1 시간당 포집 드레인 량					3.33	Kg/H
★ 5) 1 시간당 리크 증기량					3.39	KG/H		★ 5) 1 시간당 리크 증기량					0	KG/H
								따라서 절감 증기 ▲ 3.39KG/HX0.66(기여율)＝2.24Kg/H
6) 1 시간당 실제 드레인 량					2.75	Kg/H		6) 1 시간당 실제 드레인 량					3.33	Kg/H
b) 13k 증기 용 트랩 에너지 절감 테스트
	기존 디스크 형								고정 오리피스 형(중압용)
	초기	초기	보유 열량	최종	최종	보유 열량			초기	초기	보유 열량	최종	최종	보유 열량
	물량  kg	수온℃	Kcal	물량 Kg	수온 ℃	Kcal			물량 kg	수온  ℃	Kcal	물량 Kg	수온  ℃	Kcal
1 회째	20	13.40	268.00	20.67	26.50	547.76		Test S1	20	13.60	272.00	20.12	15.50	311.86
2 회쨰	20	13.10	262.00	20.57	29.90	615.04		Test S2	20	13.20	264.00	20.15	15.20	306.28
3 회쨰	20	13.10	262.00	20.37	24.80	505.18		Test S3	20	13.50	270.00	20.16	15.70	316.51
평균	20	13.20	264.00	20.54	27.07	555.86		평균	20	13.43	268.67	20.14	15.47	311.55
1) 드레인 1kg당 반출 칼로리 (포집)					543.84	KcaL/Kg		1) 드레인 1kg당 반출 칼로리 (포집)					299.19	KcaL/Kg
2) 누설 잠열					346.84	KcaL/Kg		2) 누설 잠열					101.79	KcaL/Kg
3) 드레인 1kg 당 리크 증기량					0.74	KG/Kg		3) 드레인 1kg 당 리크 증기량					0.22	KG/Kg
4) 1 시간당 포집 드레인 량					10.73	Kg/H		4) 1 시간당 포집 드레인 량					2.87	Kg/H
★ 5) 1 시간당 리크 증기량					7.95	KG/H		★ 5) 1 시간당 리크 증기량					0.62	KG/H
								따라서 절감 증기 ▲ 7.33KG/HX0.66(기여율)＝4.84Kg/H
6) 1 시간당 실제 드레인 량					2.78	Kg/H		6) 1 시간당 실제 드레인 량					2.24	Kg/H

 

​

 

1 시간당 리크 증기량 정리
	기존	고정 오리피스형		차이	절감증기량(kg/h)		비 고
	디스크형	저압용	중압용		(기여율 66%)		(eKg/H 환산)
저압	3.39	0	-	3.39	2.24		2.24*1.104＝2.47
중압	7.95	-	0.62	7.33	4.84		4.84*1.137＝5.50
총 절감 증기량
		이번 교체 수량		절감 증기		절감 증기		비 고
				(1 대당)		ｅkg/H
저압 3k 용		550		2.47ｅKg/H		1,350		550개ｘ2.47ｅkg/H
중압 이상		92		5.50ｅKg/H		505		92개ｘ5.50ekg/H
		​642​		1,864

 

​

원유 환산 (原油換算)

​1.864et/HX2.68GJ/et(에너지환산)X(1/38.7)KL/GJ(원유환산)X24H/DX340D/Y=에너지 절감 효과 1,053 KL/년

​最近 原油 1KL＝40,000円 (한화 약 440,000원) → 1,053 KL/년 x 440,000원/KL= 약 4억 6천만원/년 에너지 절감액 임​​.

 

 

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E-Mail     :  tjchung@naver.com

홈페이지   :  http://k.o-trap.cn