대향류 쿨링타워 처리수온도 저감을 통한 에너지 절감에 관한 연구

Abstract

1년 365일 쇳물을 생산하는 제철소는 공정의 열을 제어하는 수처리 설비에 대향류 쿨링타워가 운영되고 있다. 대향류 쿨링타워 처리수온도 저감의 필요성은 처리수온도 설계·관리기준 35℃를 초과하고 36.3℃로 운전되고 있으며 처리수온도 상승으로 일부 온도하락용 보충수 공급으로 에너지 낭비가 발생하고 있다. 그리하여 쿨링타워의 작동원리, 운영현황, 공정별 처리수온도 현황 등을 파악하고 이론적 검토를 통해 처리수온도와 관계가 있을 것으로 예상되는 유입수열량, 유입공기열량, 배출공기열량, 그리고 설비고장에 따른 영향, 이 4가지 특성에 관하여 분석한다. 분석결과는 첫째 처리수온도와 유입수열량은 90.2% 상관관계분석 둘째 처리수온도는 30.39×0.05460 유입공기열량으로 관계 분석 셋째 처리수온도와 배출공기열량은 83.5%의 상관관계분석 넷째 설비고장에 따른 관계분석으로 실험을 통해 정상운전과 설비고장시 온도비교 하여 등분산검정 및 평균차 검정결과 관계가 있음 확인 또한 설비고장건수를 단계적으로 유형별 파레토도를 분석하여 감속기 진동·윤활문제가 전체의 89.7%로 분석되었다. 쿨링타워 처리수온도 저감 대책은 QC기법을 활용하여 4가지 특성인자에 대해 각각 특성요인도를 작성하고 원인 분석을 하여 주요요인을 정리하며 쿨링타워 처리수 감소의 목표를 설계·관리기준 35℃보다 1.8℃ 이하인 34.5℃로 설정하고 대책수립 계통도와 위험관리 분석 및 대책을 작성하였다. 쿨링타워 처리수온도 저감 개선은 첫째 배출공기열량증대(송풍기날개개수변경, 각도와 비산방지판 변경) 둘째 유입수열량감소(쿨링타워 배관 혼합 설치) 셋째 설비고장건수감소(감속기 베어링 하우징 재질, 밀봉장치 커버 구조변경)등으로 5개 테마로 개선하였다. 이러한 개선결과로 쿨링타워 처리수온도를 36.3℃에서 34.4℃로 1.9℃저감하였으며 배출공기열량증대 15.7%, 유입수열량감소 8.0%, 고장건수감소가 확인되었다. 유입공기열량은 외기온도 영향으로 습구온도 27.0℃(30℃, 80Rh%)에서 습구온도 30.0℃(32℃, 88Rh%)으로 쿨링타워 설계시 고려하여야 개선 될 것으로 파악 되었다. 결론으로 본 연구를 통해 쿨링타워 처리수온도 저감으로 년간 106,128㎥의 보충수의 에너지절감 효과를 달성하였다.