FDS를 통한 제습장치의 스마트 운전

(특허출원 : 10-2019-0032420)


기존시스템 소개

흡착식 제습장치(Regenerative Air Dryer)

공기압축기의 압축된 공기로부터 수분을 제거시키기 위하여 흡착제(활성알루미나,  실리카겔, 몰레큘라시브 등)를 이용하여, 이 흡착제로 충진된 2개의 타워를 전환하며  연속 운전하는 기계설비



TDS(Time Dependent Switching) Control – 기존 방식

1.흡착/재생(히팅, 쿨링)의 전환(Switching)기준을 시간에 의존하여 운전하는 방식

2.TIMER를 설치하여 일정한 시간에 각 공정을 제어

3.설계된 재생조건을 기준으로 일정한 전력 및 재생공기 소모

-A 타워 흡착공정(4시간)

-B 타워 재생공정(4시간)

•히팅(2.5시간)

•쿨링(1.5시간)

-4시간운전 후 A/B타워 전환(연속운전 가능)


스마트 제어시스템
DDS(Dew point Dependent Switching)

DDS란 Dew Dependent Switching의 줄임말로 흡착식 Dryer의 흡착/재생의 전환  제어를 Dryer 출구에 나오는 노점기준으로 제어하는 것을 말한다. 즉, 설정된 노점이 -60℃이면, Dryer 출구 노점이 이 값에 도달해야 타워전환이 되는 제어방식이다.

이 ‘DDS’운전은 흡착제의 특성상,  노점의 변화가 불규칙하고 타워전환  단지 몇 분 전에 갑자기 노점 상승이  되는 단점이 있다.


FDS(Flow Dependent Switching)

FDS란 Flow Dependent Switching의 약자로 흡착식 Dryer 운전제어 있어 설계유량 을 기준으로 Tower의 전환을 제어하는 것을 말한다. 즉, 설계된 유량이 5,000N㎥/h 이면 이 유량이 흡착제를 통해 전부 지나 간 후 타워전환이 진행되는 제어방식이다.

스마트 운전’이란, 실제 사용하는 유량이나 노점을 기준으로 타워를 전환하는 흡착식  드라이어 제어시스템을 말한다.

이 ‘스마트 운전’은 현장의 Air 사용량에 따라 에너지 소모량도 비례하여 변하기에 에너지 절감에 도움을 줄 뿐만 아니라 충진된 흡착제를 모두 사용하고 타워전환 운전이  이루어지기에 흡착제의 효율적인 사용과 구성부품들의 수명연장에 도움이 된다.


FDS에 의한 ENERGY SAVINGS




스마트 제어에 의한 에너지 절감 – 현장여건에 맞게 에너지 소모

•흡착은 현장 여건에 맞게 운전하여 소요시간을 조절(유량의존)

•TIMER를 설정하여 설계에 따라 일정 시간에 맞게 재생공정을 제어  (히팅 2.5hr/쿨링 1.5hr)

•모든 type의 Dryer에 적용가능하며, 배관등 Hard Ware의 개조가 불필요하다.



SMART 운전방식의 장점




제어방식 비교

TDS(Time Dependent Switching) Control – 기존 제어방식

1.흡착/재생(히팅, 쿨링)의 전환(Switching)기준을 시간에 의존하여 운전하는 방식

2.TIMER를 설치하여 일정한 시간에 각 공정을 전환시키는 제어방식

3.설계된 재생조건을 기준으로 하여 가장 에너지 소모가 많은 제어방식

4.현장의 사용여건과 상관없이 전력소모량이 최대값으로 일정하다.


NEMA CYCYLE

-A타워 흡착공정(4시간)

-B 타워 재생공정(4시간)

•히팅(2.5시간)

•쿨링(1.5시간)

-4시간운전 후 A/B타워 전환



TDS(Before)
DDS(Dew point Dependent Switching) Control

1.노점 기반 제어에 의한 타원전환

2.TSA(시간 제어)방식보다 설계상 최소 25~30%이상 에너지 절감(흡착제 성능 대부분 활용)

3.TIMER에 비하여 노점계의 신뢰성이 약하다.

4.흡착제의 특성상 교체시간이 되면 노점이 갑자기 상승하여 안정성이 약하다.

5.안정성이 낮아 -60이하 저노점이 요구되는 곳(전기전자, 반도체 등)에서는 사용율이 낮다.



FDS(Flow Dependent Switching) Control
1.유량 기반 제어에 의한 타워전환
2.DDS방식과 비슷한 에너지 절감 (흡착제의 성능을 대부분 활용,최소 25~30%이상 에너지 절감)
3.유량계의 정확성은 노점계보다 훨씬 높아 운전 신뢰성이 높다.
4.현장의 사용량과 Air Compressor의 가동율에 직접 반응하는 스마트 제어방식이다.
5.DDS를 적용하여 안정적인 운전으로 에너지 절감을 실현할 수 있다.(2중 안정성)


SMART Control(After)




스마트 시스템 적용

SMART 시스템 적용 순서



SMART 제어 시스템의 적용 및 세부내용

기존 Air Dryer 의 흡착/재생전환을 타임제어 → 유량의존제어(FDS)/노점의존제어  (DDS)로 타워를 전환하여 불필요한 에너지 소모량을 절감.

1.기술사양서 및 현장 운전상황 등 정보수집(설계기반 에너지 절감량 추정)

2.에너지 진단(실 사용유량, 적산전력, 재생유량, 노점 등)

3.스마트 제어시스템 설치(제어판넬 개조 또는 PLC 프로그램 변경)

4.시운전 시 가장 효율적인 유량값을 최종 설정.




에너지 진단 및 각 SENSOR 설치



경제성 비교


타입별 사양 및 에너지소모량 비교

원단위 관리기준 : 12원/N㎥, 100원/kW      

                                                   TYPE

항목                                             

Heater Purge

HEATER PURGE

w/FDS

Blower Heater Purge

BLOWER HEATER

w/FDS

Heater Non Purge W/Comp'Heat

NON-PURGE

w/FDS

 

 

DESIGN CONDITION

DESIGNED FLOW

10,000Nm3/hr

10,000Nm3/hr

10,000Nm3/hr

10,000Nm3/hr

10,000Nm3/hr

10,000Nm3/hr

ACTUAL FLOW

6,667Nm3/hr

6,667Nm3/hr

6,667Nm3/hr

6,667Nm3/hr

6,667Nm3/hr

6,667Nm3/hr

OPERATION RATE

66.7%

66.7%

66.7%

66.7%

66.67%

66.7%

OPERATINGP RESSURE

7.0kgf/cm2G

7.0kgf/cm2G

7.0kgf/cm2G

7.0kgf/cm2G

7.0kgf/cm2G

7.0kgf/cm2G

OUTPUT DEWPOINT

-60.0 ℃이하 @ATM

-60.0 ℃이하 @ATM

-60.0 ℃이하 @ATM

-60.0 ℃이하 @ATM

-60.0 ℃이하 @ATM

-60.0 ℃이하 @ATM

 

TIME CONDITION

CYCLE TIME

8.0hrs

12.0hrs

8.0hrs

12.0hrs

8.0hrs

12.0hrs

AIR DRYING TIME

4.0hrs

6.0hrs

4.0hrs

6.0hrs

4.0hrs

6.0hrs

HEATING TIME

2.5hrs

2.5hrs

2.5hrs

2.5hrs

2.5hrs

2.5hrs

COOLING TIME

1.5hrs

1.5hrs

1.5hrs

1.5hrs

1.5hrs

1.5hrs

 

 

 

ENERGY CONSUMP.

AIR LOSS(%)

10%

6.7%

3.8%

2.50%

0%

0%

AIR LOSS(Nm3/hr)

1,000N ㎥ /hr

667N ㎥ /hr

375N ㎥ /hr

250N ㎥ /hr

0N ㎥ /hr

0N ㎥ /hr

ELEC. HEATER CONSUM.

38kW

26kW

46kW

31kW

54kW

36kW

BLOWER

0kW

0kW

15.0kW

10.0kW

0kW

0kW

ENERGY CONSUMTPION

1,377MW

918MW

872MW

582MW

470MW

313MW

ENERGY SAVING

 

458,925kW

 

290,798kW

 

156,600kW

 

 

OPERATION

AIR LOSS

104,400,000

69,600,000

39,150,000

26,100,000

0

0

BLOWER

0

0

8,156,250

5,437,500

 

 

ELEC. HEATER

33,277,500

22,185,000

39,933,000

26,622,000

46,980,000

31,320,000

FEE

MAINTENANCE

FEE

137,677,500

91,785,000

87,239,250

58,159,500

46,980,000

31,320,000

ENERGY SAVING

 

45,892,500

 

29,079,750

 

15,660,000


연간 에너지 소모량 비교


스마트 운전에 의한 흡착제별 성능 테스트 결과(충북 오창 N社)

1.압축기 사양 : IR (1CV14M2E) 350hp, full operation (2200㎥/h)

2.Dryer 사양 :  Blower Heater type/3000㎥/흡착제량: 타워당 740kg

3.히터전력 : 50kW(평균 28kW)

4.Blower 전력 : 10kW

5.재생공기 소모량 : 300㎥/h


실리카 알루미나(NS-10)

- 운전유량 : 15,200 ㎥/h

- 운전시간 : 7h 33m

- 노점 : -83~-68℃

활성알루미나 (BASF F-200)

- 운전유량 : 13,600 ㎥/h

- 운전시간 : 6h 46m

- 노점 : -81~-67℃


유량 의존 제어방식(FDS)은 당사의 특허출원으로 최고의 에너지 절감 SOLUTION입니다.


출원번호 : 10-2019-0032420

명칭 : 유량 의존 스위칭방식의 제습장치 및 제습방법


FDS 스마트 제어시스템

MW CO2 제거 드라이어