대용량 히트펌프 적용을 위한 제지 건조 공정의 에너지 밸런스 분석

• Published in: 설비공학 논문집, 36(10) Vol. 36; no. 10; pp. 507 - 512
• Main Authors: 정유준(Yu Jun Jung), 김학수(Hak Su Kim), 김희영(Hee Young Kim), 김진두(Jin Doo Kim), 김동호(Dong Ho Kim)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한설비공학회 01.10.2024
• Subjects: 기계공학; High-temperature heat pump(고온 히트펌프); Paper drying process(제지 건조 공정); Energy balance analysis(에너지 밸런스 분석); Industrial heat pump(산업용 히트펌프); Air balance analysis(에어 밸런스 분석)
• ISSN: 1229-6422; 2465-7611
• DOI: 10.6110/KJACR.2024.36.10.507

본 연구에서는 제지 건조 공정에 대해 주어진 제지 생산데이터와 후드 에어 밸런스 실측 결과를 활용하여 제지 건조 공정의 에너지 밸런스 분석을 진행했다. 연구에서 분석된 주요 결과는 다음과 같다. (1)제지 생산데이터에서는 제품 생산속도, 크기, 평량, 건조기 전․후단의 함수율을 통해 제지 건조 공정에서의 수분 증발량과 스팀 소비 열량을 파악할 수 있었다. (2)후드 에어 밸런스 데이터에서는 후드의 배출 및 공급 공기의 실측을 통해 후드 내부 습공기의 유량, 온도, 습도가 측정되었으며, 이를 바탕으로 습공기의 수분량, 엔탈피, 스팀 소비열량을 파악할 수 있었다. (3)제지 생산데이터와 후드 에어 밸런스 데이터에서 계산된 스팀 소비열량을 기준으로 제지 건조 공정의 각 위치 별 상태량이 분석되었다. 본 연구의 분석을 통해 기존 제지 건조 공정의 스팀 소비량, 수분 증발량, 건조 공정의 위치 별 상태량 등 구체적인 열에너지 흐름을 파악할 수 있었다. 연구에서 도출된 공정 위치 별 상태량 데이터를 바탕으로 향후 산업용 히트펌프 적용 시 히트펌프 스팀 열원 공급 및 회수 위치, 축열 설비, 승압 방식 등을 고려하여 히트펌프 적용에 따른 공정 에너지 분석을 진행할 수 있을 것으로 기대된다. This study aimed to analyze energy balance of a paper drying process to apply a high-temperature heat pump. Energy consumption for the paper drying process was analyzed in two ways based on paper production data and hood air balance. Paper production data, including product production speed, size, basis weight, and moisture content, were used to analyze moisture evaporation amount and its corresponding energy consumption for drying. In addition, the drying energy consumption used in the paper drying process was analyzed based on data of flow rate, temperature, and humidity of the hood's exhaust/supply air. As a result, the energy consumption calculated by the two methods showed similar values. Based on this result, the amount of steam corresponding to each location in the paper drying process was calculated. Based on the amount of steam, it is expected that process locations that can be replaced by industrial heat pumps can be identified in the future. KCI Citation Count: 0