에너지절감 및 환경 개선사업
서두
Air Compressor에서 발생되는 응축수를 배출함에 있어 Air Loss가 심하고 유분 함유량이 과다하여, 이로 인한 에너지 손실 및 응축수 처리상의 문제점등 여러 가지 피해가 발생되므로 이에 대한 대책을 분석해 보고자 합니다.
현재까지 응축수 배출 트랩에 대한 신뢰도는 다른 구성 품에 비해 너무 떨어져 있는 것을 잘 알고 계실 것입니다. 기존 제품들은 Float Type, Time Solenoid Valve들이 대표적입니다.
Float Type은 Nozzle(구조상 0.7mm로 협소하여 스케일 등의 이물질에 자주 막힘)이 자주 막혀서 사용상 문제가 되고, Time Solenoid Valve Type은 압축공기 소모(Air Loss) 및 수명이 약 1년 정도 밖에 안됩니다.
응축수 배출을 완벽하게 하면서 AIR LOSS가 없는 Drain Trap을 Air Compressor의 After Cooler, Air Dryer, Air Tank등의 Drain Line에 적용하면 응축수 유입으로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있습니다.
그리고 Air Compressor에서 발생되는 응축수는 콤프레샤 자체내의 오일과 대기상의 오염물질 등으로 인해 심하게 오염되어 오일 성분(노르말 핵산_Nh)이 약2,000PPM 이상 함유되어 하천오염의 주 원인이 되어 우리의 식탁으로 바로 유입 되는 것이 우리의 현실입니다.
응축수 중 유분의 발생 원인
대기중의 AIR(포화수증기 포함)가 압축작용을 하는 ROTOR(마찰열을 감소하기 위해 Oil이 투여됨)를 통과하면서 유분이 함유되며, 이는 다음 공정의 Air Dryer. Air Filter. Air Tank등의 Drain Trap을 통해 2,000 PPM 이상의 Oil을 함유하여 배출됨. (수질환경법규 규정치: 5 PPM이하)
응축수의 배출량은 계절에 따라 많은 차이가 있으며, 특히 습도가 높은 여름철에 발생량이 많음.
응축수로 인한 피해 현황
Air compressor에서 발생된 응축수를 완전히 배출시키지 못하면 Air compressor, Air dryer, Receiver tank, 생산 설비 등에 기기 고장 및 수명을 저하시키는 요인이 발생됨.
응축수로 인한 환경적 문제점을 살펴보면, 응축수 중 다량의 오일성분이 함유되어 있어 일반 폐수로 방류 할 수 없으며, 위탁처리 또는 자체 처리(유수 분리기 설치)하여 배출하여야 함.
응축수의 발생량?
Air compressor : 100HP
응축수 계산에 필요한 수치 – 압축기 마력, 사용 압력, 가동 시간(일간, 연간), 기계효율
Ex) 압축기 마력 : 100hp, 사용압력 : 7㎏/㎠, 가동시간 24hour/day, 330day/year,
효율 : 80% 일 때 응축수량? 42,822 (ℓ) / year
| 구분 | 1월 | 2월 | 3월 | 4월 | 5월 | 6월 | 7월 | 8월 | 9월 | 10월 | 11월 | 12월 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 온도(℃) | -3 | -2 | 4 | 11 | 17 | 21 | 25 | 26 | 21 | 14 | 7 | -1 |
| 습도(%) | 65 | 62 | 62 | 65 | 69 | 71 | 79 | 76 | 72 | 68 | 63 | 66 |
| Air comp" | 126 | 149 | 778 | 1,863 | 2,977 | 3,879 | 5,717 | 5,712 | 4,005 | 2,436 | 1,203 | 330 |
| Air Dryer | 687 | 687 | 687 | 751 | 1,199 | 1,537 | 2,019 | 2,139 | 1,573 | 959 | 687 | 687 |
| Total(ℓ/월) | 813 | 836 | 1,465 | 2,614 | 4,176 | 5,452 | 7,736 | 7,851 | 5,578 | 3,395 | 1,890 | 1,017 |
| 평균(ℓ/1일) | 32.5 | 33.4 | 58.6 | 104.6 | 167.0 | 218.1 | 309.4 | 314.0 | 223.1 | 135.8 | 75.6 | 40.7 |
- Air comp"
- Air Dryer
- Total(ℓ/월)
응축수 발생 POINT (Standard)
* 응축수 발생률
| 구분 | Air Comp" | Air R/Tank | R/Dryer | Filter |
|---|---|---|---|---|
| 겨울 | 78% | 11% | 11% | - |
| 봄/가을 | 61% | 13% | 21% | 4% |
| 여름 | 61% | 11% | 25% | 3% |
응축수 배출 방식
Manual Valve
값비싼 동력으로 만든 압축 공기를 응축수 배출을 위해 대기 중에 방출하고 있다.
사용압력이 7㎏/㎠이고 바이패스 밸브를 약 3π 개방 할 때 년간 압축 공기 손실량은?
0.6559 m3/min X 60 min X 24hour X 330 days
= 311,683 m3 X 11 Won (Air 1m3 생산원가)
= 3,428,513 Won/year (1 Point 당)
3,428,513 Won/year X 1 Point = 3,428,513 Won/year
Float Trap
구조적으로 노즐 구경이 작아(0.7∅) 자주 막히므로 주기적인 분해, 청소가 필요.(바이패스 밸브를 열게 되는 원인.)
Float에 이물질이 끼면 노즐이 닫히지 않아 계속적으로 에어손실이 발생된다.
급유식 콤프레샤 일 때 오일의 점성이 Float의 부양력을 떨어뜨린다.
잦은 교체비용 발생.
Time Control Sol V/V
압축 압력을 솔레노이드 밸브가 직접 받으므로 고장이 많다.
응축수량과 관계없이 Time Setting에 의해 배출하므로 Air Loss가 많음.
배출 시 소음이 심하다.
타입별 응축수 드레인 트랩의 분석(레벨 센서 타입)
기능(FUNCTION)
레벨 센서 타입
에어손실이 거의 없어 경제적 효과가 뛰어나 초기투자 비용의 회수가 빠르다.
배출구경이 커 막힘 현상이 거의 없고, 비상모드 전환시 자가복원 능력을 가지고 있어 안전하다.
제품 내부에 스트레이너가 내장되어 스케일에의한 막힘이 거의 없다.
모든 동작이 자동화되어 관리가 쉽다.
사용하는 콤프레샤의 용량에 따라 소용량에서 대용량까지 모델이 다양하다.
작동원리
센서가 감지 될 때 밸브 개방에 필요한 시간을 산출하여 밸브를 단속한다.
응축수 배출이 적절하게 이루어 지지 못할 경우, 60초 후에 비상모드로 전환된다.
비상모드시 자동복원 기능으로 전환되며, 밸브는 매 3분마다 5초씩 자동 개방된다.
타임 콘트롤 드레인 트랩의 AIR LOSS로 인한 에너지 손실금액은?
응축수량에 따른 정확한 시간 셋팅이 어려워 배출시간 중 대부분이 압축에어가 방출된다.
ex) Time sol v/v의 구경 10Ø의 에어배출량(압력 7bar 기준) : 7.2872㎥/min
Setting Time : 5분당 5초 개방 – 5초 개방 중 1초 응축수 배출 후 4초 가량 에어손실.
: 12회/hr x 4sec/회 = 48sec/hr
1일 24시간 365일 가동 시
: 24hr/day x 48sec/hr x 365day/year = 420,480sec/year
연간 에어손실량
: 7.2872㎥/min x 420,480sec/year ÷ 60sec/min = 51,069㎥/year
Air 1m3 생산원가 : 약 11원
금액 환산 시 51,069㎥/year x 11원 = 562,000원
Conclusion
압축공기의 손실
=
고가의 에너지 낭비
불완전한 응축수 배출
=
고가설비고장, 생산품 불량 야기
확실한 응축수 배출은?
에너지 절약, 고가의 설비 보호, 제품의 품질 유지
Drain Trap 사용 현황 따른 분석 및 Air Loss 금액은?
1. Drain Trap 사용 현황 따른 분석
| Drain Trap 종류 | 분 석 |
|---|---|
| Time Control Solenoid Type | 응축수량과 관계없이 Time Setting에 의해 배출하므로 Air Loss가 많음. |
| Float Type | 신뢰성이 없음/ 구조적으로 노즐 구경이 작아(0.7∅) 자주 막힘. |
| Manual Valve Open | 값비싼 동력으로 만든 압축 공기를 응축수 배출을 위해 대기 중에 방출하고 있음. |
2. Drain Trap 사용 현황 따른 Air Loss 금액
| Drain Trap 종류 | Air Loss 금액 계산 |
|---|---|
| Time Control Solenoid Type | 562,000원/1 point당 x 9 EA = 5,058,000원 / 년 |
| Manual Valve Open | 1,686,000원/ 1 point당 x 9EA = 15,174,000원 / 년 |
| Level sensor type(Drain Master) | Zero |
개선조건
Drain Trap : Air Loss없이 즉시 응축수를 배출하여야 함
자동레벨 콘트롤형 응축수 드레인 시스템 구축
인공지능 전자감응 시스템 적용
응축수만 배출(Air Loss없음)
막힘이 없음(관리 및 업무의 효율성)
Manual Valve에 설치 시
노동력 감소,실내 청결상태 유지
Time Sol Valve에 설치 시
전력비 절감,교체비용 절감,무소음
Float Drain Trap에 설치 시
잦은 분해수리 불필요, 교체비용 절감
배출된 응축수는 Oil을 함유하지 않아야 한다
응축수 중의 에멀젼화된 Oil 분리
순수한 Oil 성분만 추출하여 처리
*처리량 98% 감소화
*응축수는 5ppm이하 배출 / 일반배수
지금까지 살펴 본 바와 같이 Oil Injection Compressor에서 배출되는 응축수는 Drain Trap의 막힘 현상으로 배출기능이 저하되는 사례가 많고 Air의 품질에 지장을 초래 시키고 있으며, 또한 응축수 배출 시 Air Loss로 인하여 에너지 손실이 심하고, 응축수 중에 함유된 Oil 성분으로 인하여 수질환경상의 심각한 영향을 초래하고 있습니다.
에너지 손실 없이 응축수 만을 배출해주고 반영구적으로 사용할 수 있는 Drain Trap 및 유수 분리기를 설치하면 관리상 효율을 극대화 시킬 수 있습니다.