<그림 5.37> 노(爐)의 연소 제어 예
바. 계장ㆍ제어에 의한 에너지 절약
2) 직화식 버너의 저공기비 제어
대형의 가열로, 보일러 등에는 그림 5.37에 나타낸 제어 방법이 채용되고, 연소 상태의 정상, 비정상을 불문하고 항상 m=1.02~1.10의 공기비 제어를 실현하고 있다. 저공기 비연소의 에너지 절약 효과로서는, 두말 할 것도 없이 배기가 가지고 가는 열에너지를 줄이고, 동시에 NOX 발생량을 감소할 수 있다는 공해 방지상의 강점도 있다.
일반적으로 액체 연료 버너는 공기비 m=1.1~1.3 정도로 운전되고 있는 경우가 많아서, 따라서 더욱 공기비를 내릴 수 있는 여지를 남기고 있다. 하지만, 건조기의 열풍발생로는 대형 보일러에 비해 규모, 운전시간 모두 작은 경우가 많고, 대형보일러 등과 같은 계장 구성을 그대로 적용하는 것은 곤란하다. 보통 계장에 필요한 비용은 장치 규모가 다르더라도 목적이 같다면 거의 변하지 않고, 따라서 그림 5.37과 같은 제어는 규모가 크면 클수록 상각 기간이 짧아져서 유리하다. 계장·제어에 의한 에너지 절약 대책을 계획할 때는 이들의 경제성 검토가 특히 중요하다.
3) 배기습도 제어
회분식 열풍건조인 경우, 건조 후반의 배기 조건은 고온, 저습도가 되므로, 배기순환에 의해 건조용 에너지의 절약이 가능하다. 하지만, 비교적 저온의 열풍건조인 경우, 배기순환에 의한 열풍습도의 증가는 건조 속도를 저하시키므로 건조의 진행에 따라 가장 경제적인 순환량이 결정된다.
따라서 열풍 또는 배기습도를 검출해서 순환 댐퍼나 외기흡입 댐퍼를 제어하는 방법이 건습구습도계 사용을 통해 비교적 오랫동안 이루어지고 있다. 최근에, 고분자 혹은 세라믹 감습 소자를 이용한 습도계가 많이 시판되기에 이르러, 습도도 정밀도 좋게 검출할 수 있게 되었다. 그러나 습도계에 대해서는 소자로의 분진(Dust)의 부착, 특성의 시간 경과에 따른 변화 등에 대한 사용, 취급상의 배려가 필요하며 또, 현장에서의 교정 방법에 약간의 문제를 남기고 있다.
4) 회전수 제어에 의한 동력비의 절감
일반적으로 팬, 블로어 등은 프로세스상의 여유를 상당히 예상해서 선정되기 때문에, 통상 정격치의 70~80% 부하로 운전되고 있는 것이 많다. 또, 팬 등의 풍량조절은 댐퍼 이외의 간단한 조절기구를 이용해 이루어지고 있는 예가 많지만, 이들의 방법은 효율이 나쁘고, 비경제적이므로, 가변속도 제어 방식에 의해 소비전력량을 절감하려고 하는 움직임을 볼 수 있다.
일반적으로 부하의 특성은 표 5.15와 같이 크게 4종류로 나눌할 수 있지만 팬, 펌프 등은 축동력이 회전수의 3승에 비례하므로 가변속도 제어에 의한 에너지 절약 효과는 매우 크다.
이들의 풍량제어 방식과 축동력을 그림 5.38에 비교했다. 회전수 제어방식에 대한 각각의 축동력 차이가 절감 가능한 전력량이라 말할 수 있다. 가변속 제어의 방법은 몇 가지인가 있지만, 현재에는 범용전동기를 그대로 가변속 가능한 가변전압 가변 주파수형인 인버터방식이 주류이다. 반도체 이외 관련 기기의 진보와 양산 효과 등에 의해 저렴하고 가변속 제어를 실현할 수 있게 되었다.
단, 냉각 팬 일체형 회전자를 가진 범용 전동기인 경우, 저속 시에 냉각 효과가 나빠지기 때문에 허용 부하가 저하하고, 또, 인버터의 전동 측 역률은 전동기의 역률과는 관계없이 PWM(Pulse Width Modulation)방식으로 0.7~0.8, PAM(Pulse Amplitude Modulation)방식에서는 그것보다 나빠져 상용 전원에서 운전하는 경우에 비해 전원 설비가 커지는 경우가 있으므로 주의를 요한다.
중략...
히트펌프&공조 2021년 10월호 게재
<그림 5.37> 노(爐)의 연소 제어 예
바. 계장ㆍ제어에 의한 에너지 절약
2) 직화식 버너의 저공기비 제어
대형의 가열로, 보일러 등에는 그림 5.37에 나타낸 제어 방법이 채용되고, 연소 상태의 정상, 비정상을 불문하고 항상 m=1.02~1.10의 공기비 제어를 실현하고 있다. 저공기 비연소의 에너지 절약 효과로서는, 두말 할 것도 없이 배기가 가지고 가는 열에너지를 줄이고, 동시에 NOX 발생량을 감소할 수 있다는 공해 방지상의 강점도 있다.
일반적으로 액체 연료 버너는 공기비 m=1.1~1.3 정도로 운전되고 있는 경우가 많아서, 따라서 더욱 공기비를 내릴 수 있는 여지를 남기고 있다. 하지만, 건조기의 열풍발생로는 대형 보일러에 비해 규모, 운전시간 모두 작은 경우가 많고, 대형보일러 등과 같은 계장 구성을 그대로 적용하는 것은 곤란하다. 보통 계장에 필요한 비용은 장치 규모가 다르더라도 목적이 같다면 거의 변하지 않고, 따라서 그림 5.37과 같은 제어는 규모가 크면 클수록 상각 기간이 짧아져서 유리하다. 계장·제어에 의한 에너지 절약 대책을 계획할 때는 이들의 경제성 검토가 특히 중요하다.
3) 배기습도 제어
회분식 열풍건조인 경우, 건조 후반의 배기 조건은 고온, 저습도가 되므로, 배기순환에 의해 건조용 에너지의 절약이 가능하다. 하지만, 비교적 저온의 열풍건조인 경우, 배기순환에 의한 열풍습도의 증가는 건조 속도를 저하시키므로 건조의 진행에 따라 가장 경제적인 순환량이 결정된다.
따라서 열풍 또는 배기습도를 검출해서 순환 댐퍼나 외기흡입 댐퍼를 제어하는 방법이 건습구습도계 사용을 통해 비교적 오랫동안 이루어지고 있다. 최근에, 고분자 혹은 세라믹 감습 소자를 이용한 습도계가 많이 시판되기에 이르러, 습도도 정밀도 좋게 검출할 수 있게 되었다. 그러나 습도계에 대해서는 소자로의 분진(Dust)의 부착, 특성의 시간 경과에 따른 변화 등에 대한 사용, 취급상의 배려가 필요하며 또, 현장에서의 교정 방법에 약간의 문제를 남기고 있다.
4) 회전수 제어에 의한 동력비의 절감
일반적으로 팬, 블로어 등은 프로세스상의 여유를 상당히 예상해서 선정되기 때문에, 통상 정격치의 70~80% 부하로 운전되고 있는 것이 많다. 또, 팬 등의 풍량조절은 댐퍼 이외의 간단한 조절기구를 이용해 이루어지고 있는 예가 많지만, 이들의 방법은 효율이 나쁘고, 비경제적이므로, 가변속도 제어 방식에 의해 소비전력량을 절감하려고 하는 움직임을 볼 수 있다.
일반적으로 부하의 특성은 표 5.15와 같이 크게 4종류로 나눌할 수 있지만 팬, 펌프 등은 축동력이 회전수의 3승에 비례하므로 가변속도 제어에 의한 에너지 절약 효과는 매우 크다.
이들의 풍량제어 방식과 축동력을 그림 5.38에 비교했다. 회전수 제어방식에 대한 각각의 축동력 차이가 절감 가능한 전력량이라 말할 수 있다. 가변속 제어의 방법은 몇 가지인가 있지만, 현재에는 범용전동기를 그대로 가변속 가능한 가변전압 가변 주파수형인 인버터방식이 주류이다. 반도체 이외 관련 기기의 진보와 양산 효과 등에 의해 저렴하고 가변속 제어를 실현할 수 있게 되었다.
단, 냉각 팬 일체형 회전자를 가진 범용 전동기인 경우, 저속 시에 냉각 효과가 나빠지기 때문에 허용 부하가 저하하고, 또, 인버터의 전동 측 역률은 전동기의 역률과는 관계없이 PWM(Pulse Width Modulation)방식으로 0.7~0.8, PAM(Pulse Amplitude Modulation)방식에서는 그것보다 나빠져 상용 전원에서 운전하는 경우에 비해 전원 설비가 커지는 경우가 있으므로 주의를 요한다.
중략...
히트펌프&공조 2021년 10월호 게재