초록 ▼

최종목표
- 배가스 응축열회수와 고온 열펌프 조합시스템 개발
∙ 배가스 열원이용 고온 열펌프시스템 개발
∙ 보일러 열효율 향상 : 8%, 열펌프 성능 : 70℃ 온수생산 기준 COPH=3.5
∙ 실증플랜트 최적설계, 제작 및 모니터링 기술 확립
개발내용 및 결과
- 산업체 보일러 등으로 부터 배출되는 다량의 중저온 배열을 회수하여 재사용한다면 큰 에너지절약 효과를 얻을 수 있으며 이러한 배가스에 응축형 유동층 열교환기를 사용하여 배가스의 현열과 함께 응축잠열까지 회수하여 이를 열펌프의 열원으로 열이용

최종목표
- 배가스 응축열회수와 고온 열펌프 조합시스템 개발
∙ 배가스 열원이용 고온 열펌프시스템 개발
∙ 보일러 열효율 향상 : 8%, 열펌프 성능 : 70℃ 온수생산 기준 COPH=3.5
∙ 실증플랜트 최적설계, 제작 및 모니터링 기술 확립
개발내용 및 결과
- 산업체 보일러 등으로 부터 배출되는 다량의 중저온 배열을 회수하여 재사용한다면 큰 에너지절약 효과를 얻을 수 있으며 이러한 배가스에 응축형 유동층 열교환기를 사용하여 배가스의 현열과 함께 응축잠열까지 회수하여 이를 열펌프의 열원으로 열이용시스템에 적용시킴으로서 에너지절약은 물론 시스템 열효율 향상에 기여코자 함
- 100kW(30RT)급 실증시제품을 연구소에서 성능테스트를 완료한 후 현재 ㈜롯데푸드 청주공장에 설치하여 공정수 온수공급에 활용할 수 있도록 설치, 운전중임.
기술개발 배경
- 산업체 및 열병합발전 시스템 등의 보일러에서는 중저온 배가스가 다량으로 배출되며, 이를 회수하여 재사용한다면 큰 에너지 절약효과를 얻을 수 있음
- 현재까지 다양한 열펌프가 개발되어 왔으나 현재까지 일반적인 기술로는 50℃ 정도의 온수생산만 가능하며, 70℃ 이상의 온수를 생산할 수 있는 배가스 열원 이용 열펌프시스템의 핵심기술 개발이 필요함
- 열펌프의 경우 지금까지의 일반적인 적용처는 공조용으로 열병합 또는 산업공정 등에서의 효율적인 운전을 위한 기술개발 및 적용사례는 매우 미흡한 상황임
핵심개발 기술의 의의
- 보일러 배가스 응축열회수를 위하여 유동층 열교환기를 개발하였으며, 이러한 유동층 열교환기는 부식성 배가스에서 나타나는 저온부식 문제를 해결하여, 현재 상용화 단계에 있다. 그리고 이러한 유동층 열교환기와 고온 열펌프를 조합하여 보일러 배가스로 부터 응축열까지 회수하므로서 보일러의 열효율을 크게 향상시킬 수 있다.
- 열펌프의 경우 현재까지 목적에 따라 다양한 열펌프가 개발되어 왔으나 지금까지의 일반적인 적용처는 공조용으로서 보일러 또는 산업공정 등에서의 효율적인 운전을 위한 기술개발 및 적용사례는 상대적으로 미흡한 상황이나 본 기술의 개발로 기존 열펌프로는 생산할 수 없었던 약 70℃의 온수를 생산할 수 있는 상용화 기술임
적용 분야
- 열병합발전소, 식품, 제지산업 등의 시스템 열효율 향상에 기여하므로 타산업에 파급효과가 큼
- 중대형 열병합 보일러에 대한 열펌프를 이용한 배가스 응축열회수 시스템의 실증연구를 통해 열회수시스템의 신뢰성 확보
- 국내 업체의 기술력 증진으로 국내 보급 및 수출 동력 제고

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• <기술개발사업 주요 연구성과> ... 8
• 제 1 장 서 론 ... 15
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 15
• 1. 개발 대상 기술의 개요 ... 15
• 2. 개발 대상 기술의 중요성 ... 16
• 제 2 절 국내.외 관련 기술의 현황 ... 19
• 1. 국내 기술 동향 및 수준 ... 19
• 2. 국외 기술 동향 및 수준 ... 20
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적.경제적 파급 효과 ... 23
• 1. 기술적 측면 ... 23
• 2. 경제적.산업적 측면 ... 23
• 3. 사회적 측면 ... 24
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 25
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 25
• 1. 최종 목표 ... 25
• 2. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 25
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 26
• 1. 1차년도 ... 26
• 가. 개발목표 ... 26
• 나. 개발내용 및 개발범위 ... 26
• 2. 2차년도 ... 26
• 가. 개발목표 ... 26
• 나. 개발내용 및 개발범위 ... 26
• 3. 3차년도 ... 27
• 가. 개발목표 ... 27
• 나. 개발내용 및 개발범위 ... 27
• 제 3 절 유형적 발생품 구입 및 관리 현황 ... 28
• 제 3 장 연구개발 내용 및 결과 ... 29
• 제 1 절 물유동층 열교환기 ... 29
• 1. 물유동층 열교환기의 특성 ... 29
• 2. 물유동층 열교환기 전열성능 이론해석 ... 30
• 3. 물유동층 열교환기 실험결과 분석 ... 31
• 4. 물유동층 열교환기 이론해석 결과 비교 ... 32
• 제 2 절 물분사층 열교환기 ... 33
• 1. 물분사층 열교환기의 특성 ... 33
• 2. 물분사층 열교환기의 성능실험장치 ... 34
• 3. 온도 측정결과 ... 34
• 4. 전열량 측정결과 ... 36
• 5. 총괄전열계수 측정결과 ... 38
• 제 3 절 열펌프와 물유동층 열교환기를 이용한 배가스 열회수 성능실험 ... 41
• 1. 보일러 배가스 열회수 성능실험장치 ... 41
• 2. 보일러 배가스 열회수 성능실험결과 ... 41
• 제 4 절 고온 열펌프시스템 설계 ... 45
• 1. 냉매압축기 및 오일 ... 45
• 2. 사이클 구성 및 구성요소 사양 결정 ... 46
• 3. 고온열원 열펌프시스템의 성능계산 프로그램 개발 ... 52
• 4. 30RT 고온 열펌프시스템 성능실험 ... 54
• 가. 시제품 설계 및 제작 ... 54
• 나. 30RT 열펌프시스템 시운전 ... 56
• 다. 고온 열펌프 제어 관련 최적값 설정 및 로직 개선 ... 57
• 라. 고온 열펌프 시제품 성능실험 ... 59
• 제 5 절 롯데푸드 현장실증 시험 ... 66
• 1. 롯데푸드 보일러 현장조사 및 측정 ... 66
• 2. 롯데푸드 급수탱크 유동해석 ... 71
• 3. 조합시스템 현장설치 및 모니터링시스템 구축 ... 76
• 가. 고온히트펌프 시스템 현장 설치 ... 76
• 나. 제어 및 모니터링 시스템 ... 82
• 4. 조합시스템 운전 및 성능실험 ... 83
• 5. 롯데푸드 청주공장 실증시스템 준공식 ... 89
• 6. 실증 시스템 경제성 분석 ... 90
• 제 4 장 결과 및 사업화 계획 ... 95
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 95
• 1. 연구개발 추진일정 ... 95
• 2. 연구개발 추진실적 ... 95
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 102
• 1. 1차년도 ... 102
• 2. 2차년도 ... 102
• 3. 3차년도 ... 103
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 104
• 1. 시장규모 ... 104
• 2. 사업화 계획 및 전망 ... 104
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 106
• 참고문헌 ... 107
• 끝페이지 ... 108