공기 압축기 폐열 이용을 위한 주문 지느러미 붙은 관 열교환기

많은 공장에서 공기 압축기는 매일 몇 시간씩 작동하며 공장 구석에서 조용히 제 역할을 하고 있습니다. 밸브, 공구, 포장 라인, 생산 장비에 압축 공기를 공급하지만, 열의 형태로 엄청난 양의 에너지를 낭비하기도 합니다. 이것이 압축기 열 회수가 더 많은 관심을 받기 시작한 이유입니다. Atlas Copco는 압축기에서 사용되는 전기 에너지의 90% 이상이 압축 열로 변환되는 반면, Kaeser는 산업용 공기 압축기로 들어가는 전기 에너지의 본질적으로 100%가 시스템 어딘가에서 열로 발생하며, 그 열의 상당 부분이 유용한 목적으로 회수될 수 있다고 말합니다.

핀 튜브 열교환기가 매우 실용적인 솔루션이 되는 곳입니다. 아이디어는 간단합니다. 압축기의 열이 대기 중으로 사라지는 대신 시스템은 해당 열을 공장에서 실제로 사용할 수 있는 다른 공기 흐름이나 유체 흐름으로 전달합니다. 핀 튜브 디자인은 공기가 매체 중 하나일 때 특히 잘 작동합니다. 핀이 열 전달 표면을 늘리고 튜브-측 유체와 주변 공기 사이에서 열을 보다 효과적으로 이동시키는 데 도움이 되기 때문입니다. 미국 에너지부(Department of Energy)의 증기 및 공정-난방 참고 자료에서는 핀 튜브 열 교환기가 일반적으로 건조 및 공간{7}}난방 응용 분야에서 공기를 가열하는 데 사용된다는 점을 명시하고 있으며, 이것이 바로 이 장치가 압축기 열 회수 프로젝트에 자연스럽게 적합한 이유입니다.

실제 산업 분야에서 공기 압축기의 열은 두 가지 일반적인 방법으로 회수될 수 있습니다. 첫 번째는 공냉식 압축기에서 따뜻한 배기 공기를 포착하여 열이 필요한 다른 영역으로 전달하는 것입니다.- Kaeser는 이를 공간 난방을 위한 간단한 방법으로 덕트와 제어 장치를 사용하여 따뜻한 공기를 작업장, 창고 또는 인근 방으로 보내는 방법이라고 설명합니다. 두 번째 방법은 열을 물 또는 공정{4}}유체 루프로 회수한 후 다른 유용한 목적을 위해 열 교환기를 통해 뜨거운 유체를 전달하는 것입니다. Atlas Copco는 수냉식 압축기 시스템이 열을 온수 회로로 회수할 수 있다고 설명하고 Kaeser는 압축기의 유체 가열이 보일러 보충수, 공정 유체 가열, 식품 및 음료 공정, 온수 서비스와 같은 응용 분야에 사용될 수 있다고 설명합니다.

많은 공장에서 핀 튜브 열 교환기는 회수된 에너지를 즉각적으로 유용한 가열된 공기로 전환시키기 때문에 매력적입니다. 예를 들어, 공장에서는 압축기 오일 쿨러 또는 냉각수 루프에서 열을 회수하고, 그 뜨거운 유체를 핀 튜브 코일을 통해 보내고, 팬을 사용하여 핀을 가로질러 주변 공기를 불어넣을 수 있습니다. 그 결과 따뜻한 공기가 작업장, 건조실, 신선한-공기 보충 장치-또는 추운 계절에 생산 구역에 공급될 수 있습니다. 이로 인해 시스템은 에너지-효율성 추가-라기보다는 압축기가 작동하는 매일 다른 난방 수요를 상쇄하는 공장 장비처럼 느껴집니다. 압축기 시스템에 대한 DOE 지침에 따르면 압축기 폐열은 공간 난방 및 공정수 가열에 효과적으로 사용될 수 있으며, 어쨌든 열이 이미 생산되고 있기 때문에 종종 매력적인 투자 회수가 가능하다고 나와 있습니다.

핀 튜브 스타일이 특히 적합한 이유는 공기 자체의 특성 때문입니다. 공기는 물에 비해 상대적으로 약한 열-전달 매체이므로 작고 효과적인 코일을 원하는 경우 베어 튜브만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 핀을 추가함으로써 교환기는 공기 측에서 훨씬 더 많은 접촉 면적을 확보하여 장치를 지나치게 크게 만들지 않고도 성능을 향상시킵니다. 이것이 바로 핀 튜브 코일이 공기 히터, 덕트 히터, 보충 공기 장치 및 건조 장비에 널리 사용되는 이유입니다. 압축기 열 회수 시스템에서 이와 동일한 원리는 저비용의 폐열을 안정적이고 사용 가능한 따뜻한 공정 공기 흐름으로 변환하는 데 도움이 됩니다.

좋은 압축기 열 회수 설계는 열 교환기 자체에만 국한되지 않습니다. 전체 시스템이 적절하게 일치해야 합니다. Kaeser는 압축기에서 사용할 수 있는 열과 공정에 실제로 필요한 열 사이의 열적 일치의 중요성을 강조합니다. 그 점은 많은 사람들이 인식하는 것보다 더 중요합니다. 압축기가 간헐적으로만 작동하지만 난방 수요가 지속적으로 발생하는 경우 회수된 열 자체로는 충분하지 않을 수 있습니다. 사용 가능한 수온이 너무 낮으면 핀 튜브 코일에서 나가는 공기가 해당 용도에 비해 충분히 따뜻하지 않을 수 있습니다. 그리고 추측만으로 코일을 선택한 경우 결과적으로 압력 강하가 크거나 공기 흐름이 약하거나 출구 온도가 실망스러울 수 있습니다. 잘 설계된 시스템은-압축기 작동 시간, 사용 가능한 열, 유체 온도, 공기 흐름 및 목표 공기 차단 조건의 균형을 맞춰야 합니다.-

이러한 시스템에 주목해야 하는 또 다른 이유는 절감 규모입니다. Atlas Copco에서는 압축 열의 최대 94%를 회수할 수 있으며 Kaeser에서는 적절한 조건에서 최대 96%의 열을 사용할 수 있다고 말합니다. 이는 모든 설치에 대한 약속은 아니지만 압축기의 열 회수가 종종 공장에서 보다 실용적인 에너지 프로젝트 중 하나인 이유를 보여줍니다. 모든 난방 작업에 대해 새 연료를 태우거나 전기 히터를 추가하는 대신, 공장에서는 압축기 전력 소비를 통해 이미 한 번 지불한 열을 재사용할 수 있습니다.

공장-운영자의 관점에서 볼 때 이는 실제로 이러한 유형의 시스템에서 핀 튜브 열교환기에 대한 가장 강력한 주장입니다. 화려한 장비는 아닙니다. 평소에는 주목을 받지 못합니다. 그러나 이는 압축기를 순수 전력 소비자에서 부분 에너지원으로 바꾸는 데 도움이 됩니다. 난방 비용을 절감하고, 전반적인 시스템 효율성을 향상시키며, 이미 매일 가동되고 있는 장비의 활용도를 높일 수 있습니다. 많은 경우 공장에서 가장 똑똑한 열은 전혀 새로운 열이 아닙니다. 그것은 이미 존재했던 열이며, 회복되어 적절하게 사용되기를 기다리고 있습니다.