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화학 / 바이오 / 환경

번호 : 1356 작성자 : master  쪽지보내기 작성일 : 2012-06-12 조회수 : 1769
제목 :

자가 열 재생 가열을 적용한 실증 시험 플랜트인 에탄올 증류 장치의 시험 결과를 발표

자가 열재생 가열은 외부에서 약간의 압축 작업을 추가하여 프로세스 배열을 재생하여 반복 사용하는 가열 방식으로 기존보다 열 에너지 소비량을 크게 줄일 수 있는 유망한 열에너지 이용 방법이다. 도쿄대와 신일본 제철 엔지니어링은 자가 열 재생 가열을 적용한 실증 시험 플랜트인 에탄올 증류 장치의 시험 결과를 발표했다.시험 결과에 따르면 기존의 증기 가열에 비해 같은 양의 에탄올을 증류하기 위해 일차 에너지 전환율 약 70 % 절감이라는 대폭적인 에너지 절약 효과를 확인했다.

실증 시험은, 기존의 바이오 에탄올 증류 장치 (증류수 능력: 500 L / 일)을 일부 개조하여 수행되었다. 개조 이전 증류 장치는 증류를 맡는 주요 시설인 증류탑에 열을 공급하기 위해 외부에서 증기가 공급되고 있으며, 증류 후 물 또는 에탄올에 잔류 열을 사용하지 않고, 오히려 냉각수로 식혀 있었다. 이것을 자가 열 재생 방식으로 개조하여 잔류 열을 회수하기 위한 몇 가지 증기 압축기와 열교환 기가 장착되었다.

예를 들어, 증류탑 중 하나는 내부의 최고 온도가 약 80 ℃에 달하지만, 여기에 필요한 열이 증류탑에서 나오는 에탄올과 물의 혼합 증기 (60 ℃)를 그대로 압축하여 약 120 ℃로 하여 얻고 있다. 증류탑 본체는 그대로 남아 있기 때문에 같은 증류 운전 조건에서 증기 가열과 자가 열 재생 가열 열수 비교가 가능하다. 그 결과 같은 양의 에탄올을 증류하는 증류탑에서 100의 열을 필요로 하는 경우, 기존의 증기 장치는 증기의 형태로 투입되는 열에너지가 100되어 증기를 만들기 위한 일차 에너지 (연료)로 환산하면 125가 된다.

한편, 자가 열 재생 가열에 의한 변형 장비는 14 압축 일 (전기) 에너지를 투입함으로써 그동안 버려져 있던 86의 열을 회수할 수 총 100 열로 되어 증류탑에 공급된다. 여기에서 14 로 하는 전기 에너지는 "에너지 사용 합리화에 관한 법률" 결정된 계수에 의해 차 에너지로 환산하면 38이 된다. 따라서 증기 가열 1차 에너지 125에 비해 약 70 % 절감이라는 비교 결과가 얻어졌다. 자가 열 재생 가열은 히트 펌프의 구조와 유사하지만, 대기와 지중열 등을 열원으로 하는 일반 히트 펌프에 비해 상승하는 온도 폭이 작아 압축 기동력이 크게 절감된다.

또한 실증 시험과 같이 가열 대상물 자체 (이 경우 에탄올 수용액)을 열매로 이용할 수 있기 때문에 전용 열매를 가진 히트 펌프에 비해 시설이 심플하게 된다. 이 방법은 다방면의 가열 공정에 적용 가능한 에너지 절약과 온난화 방지에 기여할 수 있을 것으로 생각된다. 또한 핵심 압축기 제조 기술에서 일본은 높은 기술을 가지고 해외로의 전개도 기대된다.

출처: nistep.go.jp


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