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MVR해수담수화플랜트의 개발 및 성능에 관한 연구
A study on the development of MVR desalination plant and its performance analysis 원문보기

에너지공학 = Journal of energy engineering, v.25 no.3, 2016년, pp.59 - 65  

김영민 (제주대학교) ,  천원기 (제주대학교) ,  김동국 (한국에너지기술연구원)

초록
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MVR 증발법은 담수의 증발을 위해 연료를 지속적으로 연소시켜 나오는 열에너지를 이용하지 않고 대신 전기압축기를 통해 증발된 증기를 압축시켜 고온으로 만들고, 이를 다시 열교환기를 통해 재활용함으로써 에너지의 소비를 최소화하는 방식이다. MVR 증발법은 안정적이라 할 수 있는 계통선에 의해 공급되는 전기 대신 가변적인 풍력에너지를 그 에너지원으로 활용하여 담수 생산을 꾀할 수 있다. 본 연구에서는 일일 담수 생산량이 30 톤인 제주 MVR 담수화 시스템의 설계, 제작 그리고 작동 과정에 대하여 살펴보고자 하였다. 실험결과, MVR 압축비는 1.5 이상이며 주열교환기의 온도차는 $5{\sim}7^{\circ}C$로 설계치와 동일한 성능을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

MVR evaporation is a method of pressurizing the evaporating steam to raise its temperature with an electric compressor instead of burning fuel and reusing the heat source through the embraced heat exchanger to minimize energy use. MVR desalination system with wind power uses varying wind power inste...

주제어

#담수화   #MVR 시스템   #풍력에너지   #성능 분석  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • MVR의 특성 분석은 시스템의 정상 운전의 가능성을 검토하기 위하여 실시하게 되었다. MVR시스템은 계절적 수요변동 및 해수투입 유량 등을 고려하여 예상 부하 별 운전조건을 결정하나, 본 MVR시스템의 경우 기타 고려요인을 배제하고 MVR의 Inverter 회전수에 따른 압축 비와 온도 특성만을 고려하여 분석을 실시하였다.
  • 본 연구에서는 MVR해수담수화플랜트 주요장치를 설계 및 제작하고 주요장치별 성능분석을 통해 설계치와 동일하게 작동하는지 확인하였다.
  • 본 연구에서는 설치면적이 작고, 이동성이 용이한 담 수용량 30ton/day급 고효율 기계증기재압축법 (MVR) 담수화플랜트의 개발에 관하여 주요 장치의 설계 및 작동 특성을 살펴보고 아울러 성능분석을 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
예열용 열교환기가 매우 중요한 설비 중 하나인 이유는? 예열용 열교환기는 원수와 응축수가 열교환하며 원수의 온도가 너무 낮게 계내로 투입될 경우 플랜트의 평형 상태가 깨지므로 매우 중요한 설비 중에 하나이다. Fig.
MVR 증발법이란? MVR 증발법은 담수의 증발을 위해 연료를 지속적으로 연소시켜 나오는 열에너지를 이용하지 않고 대신 전기압축기를 통해 증발된 증기를 압축시켜 고온으로 만들고, 이를 다시 열교환기를 통해 재활용함으로써 에너지의 소비를 최소화하는 방식이다. MVR 증발법은 안정적이라 할 수 있는 계통선에 의해 공급되는 전기 대신 가변적인 풍력에너지를 그 에너지원으로 활용하여 담수 생산을 꾀할 수 있다.
MVR해수담수화플랜트의 공정 흐름은 어떠한가? 본 시스템은 원액탱크로부터 공급펌프에 의해 원액 (15℃, 3.5% 정도)이 공급되어 예열용 열교환기에 의해 주 열교환기의 가열측 열원으로 사용된 가열증기의 응축 수와 열교환 되어 약 60℃로 예열된 후 Flash Evaporator 로 공급된다. Flash Evaporator에서는 순환펌프를 이용하여 Flash Evaporator 내의 원액을 주 열교환기로 거쳐 다시 Flash Evaporator로 순환시키며 증발하게 된다. 주 열교환기에서는 Flash Evaporator에서 발생되는 증기를 MVR로 가압․승온하여 Flash Evaporator 원액의 가열 열원으로 재사용되는 시스템이다. 증기압축기의 단열압축과정에 의한 과열증기 상태의 토출증기는 열교환기의 전열특성을 고려하여 공정용 응축수를 분무노즐을 통해 과열증기 중에 분무함으로서 포화수증기 상태의 열원으로 주 열교환기에 공급된다. Flash Evaporator를 통해 농축된 저농도 농축액(약 12%)은 저농도 농축액 저장탱크에 저장되며, 주 열교환기에서 Flash Evaporator의 원액의 증발에 필요한 열을 전달한 후 응축된 응축수는 응축수 저장탱크에 저장 후 응축수 펌프를 통해 예열용 열교환기에서 원액과 열교환 된 후, 응축수 저장탱크로 집수된다.
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참고문헌 (6)

  1. GEA Wiegand Gmbh., 2014, Evaporation Technology using Mechanical Vapour Recompression, http://www.dwa.nl/wp-content/uploads/2014/09/Gea-Wiegand-MVR.pdf 

  2. Moser, H., Denisart, J. P., 1984, Mechanical Vapor compression(MVC), Heat Recovery System, Vol. 4, No. 5, pp. 333-336 

    상세보기 crossref

  3. Wolf, R., 1986, Mechanical Vapour Compression for Concentration by Evaporation, UIE. 

  4. Kim, D. K., et al., 1998, A Development on the Effective Management Technology of Energy Conservation(II), KIER-982211, Korea Institute of Energy Research, pp. 203-261 

  5. Backer, F. E., Zakak, A. I.. 1985, Recovering Energy by Mechanical Vapor Recompression, Chem. Eng. Progress, Vol. 81, No. 7, pp. 45-49 

  6. Anon., 1982, Heat pump systems. a technology review, IEA/OECD, Paris. 

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