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복합식복합식 AIR DRYER AIR DRYER 기술기술 및및 적용사례적용사례

㈜㈜ 에스코프로에스코프로

www.escowww.esco--posco.co.krposco.co.kr

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1. 산업용압축공기에대한이해

2. AIR DRYER의종류

3. 흡착식드라이어의운전비용검토

4. 에너지절감형복합식에어드라이어

목목목 차차차

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1. 산업용 압축공기에 대한 이해

가. 수분은어디에서발생하는가?

대기는항상수분또는수증기를포함하고

있습니다.

상대습도상대습도 는어떤온도에서공기가포함할수있는전체수분의양에대해

지금현재포함하고있는수분의양을비율로나타낸것입니다.

예: 섭씨 27℃에서 1입방미터의공기가포함할수있는수분

입자의수를 12개라고할때,만약 현재 12개전부를포함하고

있다면상대습도100% ( R.H 100% 로표기 )또는포화되었다

고하며, 6개만포함하고 있다면상대습도 50% ( R.H 50% 로

표기 )라고합니다.

공기에포함될수있는 수분의양은공기의온도와압력에의하여결정됩니다. 온도를낮춰주거나압력을올려주면공기로부터수분이응축됩니다.

4

포화온도포화온도

공기가포함할수있는수분을전부포함하는 즉, R.H 100%에 놓여지는온도를

말합니다. 포화공기에수증기를추가시키면수증기는물로응축됩니다.

응축응축 ( ( Condensation )Condensation )

수증기가물로바뀌는것을말합니다.

압축공기의온도를 11℃내려주면공기의수증기함유능력은 50 % 만큼줄어듭니다.

이슬점이슬점((노점노점, , Dew point)Dew point)

공기中의수증기가물로응축되는온도를의미합니다.

압력하압력하 노점노점( ( Pressure dew point )Pressure dew point )

주어진압력하에서물이응축되는온도를나타내기때문에좀더의미를 부여합니다.

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나. 왜압축공기를처리해야하는가?

압축공기中의포함되어있는불순물은압축공기사용라인의모든구성품의작동에나쁜영향을미칩니다.습하고오염된압축공기는다음과같은불필요한비용을발생시킵니다.

** 시스템으로부터유익한동력을빼앗아감 . . 에어라인의부식및누설유발.. 에어공구의동력및효율저하.

** 유지, 보수비용을증대시킴. . 에어공구및작동기기로부터윤활제가씻겨나감.. 고형물을발생시켜마모를유발.

* * 불량제품을발생시킴.. 페인트도포時색상및접착성에나쁜여향을끼침.. 식품가공時제품의부패를증대시킴.

적절한압축공기처리장치를사용하면시스템의동력유지및운전비용절감과제품품질향상을기할수있습니다. 습하고오염된공기를사용함으로써발생하는비용은건조공기를만드는비용을초과합니다.

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다. 압축공기와시스템과의관계

에어 컴프레서 흡입時 주위 공기중의 수분과 기타 불순물이유입됩니다.

대기 공기중에는 다음과 같은 불순물이 포함되어 있습니다.- 액체 : 물방울- 고체 : 먼지 및 배관 부식물- 기체 : 수증기 및 油증기

대기가 7 Kgf/cm2 으로 압축되는 컴프레서를 통과하게 되면 부피가 약 1/8 로줄어듭니다만, 여전히 압축前과 같은 양의 불순물을 포함하고 있습니다.

압력을 가해주어 부피가 줄어들면 수분이 응축되게 되나, 압축과정中의 마찰열로 인해 공기의 온도가 상승되어 수증기를 포함할 수 있는 능력도 증대됩니다.

컴프레서에서 토출된 공기는 시스템을 통해 이동하면서 냉각되기 시작하여 압력하노점 아래로 떨어지면 물방울이 응축되기 시작합니다.

운전장애 및 유지, 보수비용을 줄여주기 위해서는 노점을 낮추어 주어야 합니다.즉, 압축공기 라인으로부터 수증기 및 불순물을 제거시켜야 합니다.

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2. 에어드라이어의 종류

압축공기중에포함되어있는수분및불순물을제거하기위해사용되는에어드라이어는크게두가지형태로나눠집니다.

가. 냉동식드라이어

공기의 온도가 내려가면 공기중에 포함된 수분이 응축되어 물로 변하게 되는데,이런성질을 이용해서 냉동회로를 통해 압축공기의 온도를 4℃ 정도로 낮춰주어 압축공기중에 포함된 수분을 응축시켜 배출시키는 드라이어를 냉동식 드라이어라고 합니다.

( 중소형 ) ( 대형 )

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냉동식 드라이어 Air Circuit

SeparatorAir-to-Air HX

Air-to-Refrigerant HX Condensate Drain

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나. 흡착식 드라이어

우리들 식탁에 자주 등장하는 김의 포장에는 대개 실리카겔이 함께 들어 있는데, 이와같이 흡착제로 충진된 타워로 압축공기를 통과시켜 압축공기중에 포함된 수분을 강제로 탈습시켜주는 드라이어를 흡착식 드라이어 라고 합니다.

( Heatless Type ) ( Heated Type )

압축공기중에 다소의 수분이 수증기 형태로 포함되어 있어도 그다지 문제가 되지않는공장에서는 냉동식 드라이어만 사용해도 되지만, 고가의 공압기기를 사용하거나 고품질 페인팅작업이 이뤄지는공장, 식품가공공장, 반도체 제조공장등은 흡착식 드라이어를 사용하여 압축공기중에 포함된 수분의 양을 최소화 시켜야 합니다.

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4

5

6

2

3

1

Adsorption Process

수증기분자들은 GEL의표면과접촉하여흡착되어진다.

수증기는 GEL의표면에흡착되면서물로변한다.

흡착이진행되면서 695 Kcal / kg의흡착열이발생된다.

수증기는습도가높은

영역에서낮은영역으로

이동하면서흡착된다.

활성알루미나 GEL은수증기의흡착을위해

넓은표면적을갖고있다.

DESICCANT BEADAIR FLOW High H2O

Low H2O

AIR FLOWHigh H2O

Low H2O

GEL의흡습은포화상태에이를때까지계속되며, 그이상의수증기를흡착하려면, GEL을교체하거나재생하여야한다.

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Operation (운전#1)

¥ Tower 1 — Drying (흡착)

¥ Tower 2 — Regenerating (재생)

¥ Inlet Valve A — Open

¥ Inlet Valve B — Closed

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Operation ( 운전#2 )

¥ Tower 1 — Drying

¥ Tower 2 — Regenerating

¥ D opens - blower starts

- heater turn on

¥ Two Stage Regeneration System

( 가열재생과정, 냉각재생과정 )

¥ 가열재생 완료 - V/V E 를 통해

건조된 공기의 일부를 TOWER 2

로 공급 - 냉각재생과정.

¥ 냉각재생 완료

¥ D closes - E opens - Tower 2 is

slowly repressurized - E closes

E

C

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3. 흡착식 드라이어의 운전비용 검토

흡착식드라이어는흡착제로채워진두개의타워로구성되어, 한쪽타워에서는컴프레서에서토출된포화상태의압축공기가제습이되는흡착과정이이루어지고, 나머지한쪽타워에서는같은시간동안수분을흡습한흡착제를건조시키는재생과정이번갈아가며진행됩니다.

흡착식드라이어의운전비용은바로흡착제를건조(재생)시키는데소요되는에너지비용에의해결정되며, 드라이어의종류에따라많게는약 6배까지차이가날수도있습니다.

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재생용압축공기가열시 Heater를사용. 재생타워로공급되는압축공기를히터로가열

하여 재생시켜주는방식. * Internal Type ( 히터내장형 )

( -40℃ / 10 % )* External Type ( 히터외장형 )

( -40℃ / 12 % )가열재생시에는 Blower로흡입한외기를사용하고냉각시에만압축공기를사용하여 PurgeAir의사용비율을낮춰준방식.* Blower Purge Type( -40℃ / 1.5 % )* Combination Type( -70℃ / 1.0 % 미만 )

Heated Type

* Pressure Swing Type( -40 ℃ / 16 % )흡착타워를거쳐제습된압축공기의일부를재생타워로보내압축공기로만흡착제를재생시켜주는방식.

Heatless Type

입구측공기의일부를가열시켜재생타워로보내수분을증발시킨다음, 다시냉각기를거쳐응축수로분리배출시킨후흡착타워로들어가는압축공기와 혼합해주는방식으로서 Purge Air가없다.

건조된압축공기의일부를재생타워로보내주면부피가약 8배 (7 K 사용)로팽창되기때문에그안에포함할수있는포화수증기량도 8 배로증가하게되어 흡착제를효과적으로건조시킬수있다.

원 리

NON-PURGE 식PURGE 식구 분

가. 흡착식드라이어의종류

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나. 드라이어별운전비용검토

- 10,000 Nm3/hr 용, 1일 24시간, 년간 340일가동기준-입구압력, 입구온도, 외기온도 : 7 Kgf/cm2, 40℃, 38℃조건-전력비 : 50 원/Kw, 압축공기단가 : 9원/m3, 알루미나겔단가 : 3,000 원/Kg 기준

(천원)

177 %100 %237 %445 %519 %501 %년간운전비비교

42,70724,14357,244107,510125,258120,904년간운전비합계

5,7002,2005,3005,0005,0003,400흡착제충진량, Kg

-1 %1.5 %10 %12 %16 %평균 Purge Air 량

0.5 Hp0.5 Hp ----냉각 Fan

5 Hp5 Hp----냉각수 Pump

-30 Hp----냉동 Comp.

-10 Hp30 Hp---Blower

141 Kw25 Kw138 Kw114 Kw126 Kw-Heater

전

력

복합식블로워

퍼지식내장식외장식

Heated TypeHeatless Type

Non-Purge Type

Purge Type

구분

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비가열식히터 외장형

히터 내장형

블로워 퍼지식

에너지 절감형

복합식

넌 퍼지식

0%

100%

200%

300%

400%

500%

600%

흡착식 에어 드라이어의 운전 비용 비교

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과도한차압발생

시스템구성복잡재생용에어의소모없슴

노점이높고( - 20℃ ) 불안정

Non-Purge Type

최고의에어품질복합식 다소넓은설치공간이필요

최저의운전비용

안정된노점유지블로워퍼지식 외기조건에따라사용제한

저렴한운전비용

짧은흡착제수명높은열효율히터내장식

시스템구성단순퍼지에어량과다 ( 12 % )

안정된노점유지히터외장식

퍼지에어량과다 ( 16 % )시스템구성단순Heatless Type

Purge Type

단점장점구분

다. 드라이어별 장단점 비교

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4. 에너지절감형 복합식 에어드라이어 소개

가. 개요

복합식에어드라이어는냉동식드라이어와흡착식드라이어를하나의시스템으로조합하여기존의흡착식드라이어에비해에너지소비량을 60~80%정도까지절감시키고제습효율또한향상시켜압축공기내의수분을 99%이상제거시킬수있는에너지절감형고효율의압축공기제습설비입니다.

( 시스템구성예 : 소형 )

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4℃의공기를 31℃로가열 ( Step 1의냉각열흡수 )Step 4. 예열교환기①

노점(압력하) –70℃이하로제습 ( 수분 99.98% 제거 )Step 3. 흡착식드라이어⑤

22℃에서 4℃로냉각 ( 수분 89% 제거 )Step 2. 본열교환기②

40℃에서 22℃로냉각 ( 수분 64% 제거 )Step 1. 예열교환기①

나. 원리및구조

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에어드라이어의총흡습량을 100%로볼때

1) 에너지소비없이자연적인열교환 ( 예열교환기, Air to Air H/EX )에의해 총흡습량의 64%가제거된후

2) 제습비용이가장저렴한냉각기 ( 본열교환기, Air – Refrigerant H/EX )에서다시 25%를제거하게되며,

3) 최종적으로흡착식드라이어에서는 11%만제습함으로써흡착식드라이어만을사용할때보다제습량이 89% 줄어들기때문에그만큼에너지가절약됩니다.

4) 또한냉각 System에서압축공기의온도를 4℃까지낮춰주기때문에압축공기의수분이응축되며수증기의입자가증대되어흡착제에보다쉽게흡습되는장점을갖게되어일반적인흡착식드라이어 ( 흡입온도 : 40℃ ) 의제습률( 99.77% ) 보다월등이우수한제습률 ( 99.98%, 압력하노점–70℃기준 )의높은제습효과를얻게됩니다.

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각각 단계별단계별 제습량제습량

예열교환기64%

흡착식 드라이어11%

본열교환기25%

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다. 작동

1) 콤프레서로부터유입된고온다습한압축공기는 AIR TO AIR 열교환기에서

1차예냉됩니다. 이과정은본열교환기에서냉각된압축공기와의자연적인

열교환이므로에너지소모가없습니다.

2) 예냉된공기는본열교환기에서 4℃까지냉각되고, 이로인하여발생하는

응축수는 SEPARATOR에서외부로배출됩니다.

3) 또한냉각된저온, 포화상태의압축공기가흡착 TOWER를통과하는동안

수분이흡착제에흡습되어완전한건조공기가생성된후,

4) 흡착식드라이어를거쳐제습된저온의공기는 AIR TO AIR 열교환기로

유입되어고온다습한공기와의열교환에의해상온으로 Line에공급됩니다.

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라. 특징

일반적인 냉동식과 흡착식드라이어의직결방법이아니라 냉동식에서

냉각토출되는 저온 ( 4℃ )의포화상태공기를 흡착식드라이어로 흘려

줌으로써흡착제의흡습율을 5%에서 15%이상으로 대폭 향상시킨방식

으로 흡착식 Tower의크기가최소화되고 압력하노점 –70℃이하 ( ISO

8573.1의에어품질등급 1급 ) 정도로 제습능력이 극대화되어 최고품질

의압축공기를안정적으로공급할수있으며 운전비용또한 최소화시킨

가장진보된방식의에어드라이어입니다.

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Adsorption Isotherms

0

5

10

15

20

25

30

35

40

450 5

10

15

20

25

30

40

50

60

65

70

75

80

85

90

95

10

0

Relative Humidity, wt%

Wat

er C

apac

ity, w

t%

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

After Regeneration at 250oC

Alumina

Molecular Sieves

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적 용 사 례

품질 향상

49% 절감

대 비

복 합 식

좌 동

- 70 ℃

43 kW

23백만원/년

개 선

흡 착 식

3,460N㎥/H x 4대

- 40 ℃

84 kW

기 존

형 식

용 량

Dew Point

소요전력

절감비용

구 분

l 대상공장 : 포스코 광양 2냉연공장l 적용방법 : 기존의 흡착식을 복합식으로 개조

⇒ 압축공기의 품질 향상 및 전력비 절감 실현

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수량 유량(set) (N㎥/h r

1 한솔제지㈜ H-1215+DSI2100S 2 전주 1995 3,600

2 ㈜삼양사 H-6730+DSE4500S 3 전주 1995 7,800

3 LG Philips LCD P1 H-8850+DBP10200S 2 구미 1995 17,700

4 덕산정수장 H-9950+DBP10500S 2 김해 1995 18,180

5 금강화섬㈜ H-4425+DBP3500S 1 구미 1995 6,060

6 금강화섬㈜ H-5530+DBP4700S 4 구미 1995 8,160

7 한국베트로텍스 H-1210+DBP1900S 2 군산 1996 3,300

8 LG Philips LCD P1 H-8850+DBP10500S 2 구미 1997 18,180

9 LG Philips LCD P2 H-8850+DBP10500S 2 구미 1997 18,180

10 삼계정수장 4.0CU+DBP590S 2 김해 1998 1,020

11 LG전자㈜2공장 H-3420+DBP3500S 2 창원 1998 6,060

12 LG전자㈜2공장 H-6740+DBP6200S 2 창원 1998 10,800

13 LG전자㈜2공장 CRD-1500 1 창원 1998 2,700

14 대우조선 H-6630+DBP6000 2 거제 1998 10,410

순 고객명 MODEL 납품처 납품년도

복합식 에어 드라이어 납품실적(1)

27

15 코캄ENG CRD-350 1 논산 1998 610

16 코캄ENG CRD-400 1 논산 1999 720

17 대우조선 CRD-2000B 1 거제 1999 3,480

18 대우조선 CRD-2000B 2 거제 1999 4,080

19 대우조선 CRD-2350B 1 거제 1999 5,220

20 이진ENG CRD-300 1 울산 1999 520

21 LG전자㈜1공장 CRD-6000B 1 창원 1999 10,440

22 LG Philips LCD P2 CRD-28000E 1 구미 1999 48,000

23 LG전자㈜2공장 CRD-10500B 1 창원 1999 18,200

24 코캄엔지니어링 CRD-700 1 논산 2000 1,220

25 연합철강㈜ CRD-3500B 1 부산 2000 6,060

26 LG전자㈜1공장 CRD-7000E 1 창원 2000 12,150

27 LG전자㈜2공장 CRD-7000B 1 창원 2000 12,150

28 동서석유화학㈜ CRD-1200E 1 울산 2000 2,100

29 LG Philips LCD P3 CRD-28000E 1 구미 2000 48,000

30 현대자동차㈜ CRD-11600B 1 아산 2000 20,000

복합식 에어 드라이어 납품실적(2)

28

31 LG전자㈜2공장 CRD-15000B 1 창원 2000 26,040

32 LG Philips LCD P4 CRD-28000E 3 구미 2001/1 48,000

33 LG전자㈜ 1공장 CRD-7000B 1 창원 2001/1 12,150

34 삼성전자㈜ CRD-3500B 1 구미 2001/2 6,000

35 유니온스틸㈜ CRD-1500E 1 부산 2001/2 2,700

36 현대파워텍㈜ CRD-6000B 2 서산 2001/3 9,840

37 삼성전자㈜ CRD-8000B 1 수원 2001/4 14,000

38 삼성전자㈜ CRD-3500B 1 수원 2001/8 6,000

39 한국전기초자㈜2 CRD-4000B 3 구미 2001/8 7,000

40 STX(舊대동조선) CRD-6000B 1 진해 2001/9 10,440

41 도레이새한㈜ CWD-6000B 5 구미 2001/10 10,000

42 ㈜코오롱 CWD-4000B 6 김천 2001/10 7,000

43 LG전자㈜1공장 CRD-7000B 1 창원 2001/10 12,150

44 LG전자㈜1공장 CRD-7000B 1 창원 2001/11 12,150

45 오리온전기㈜3 CWD-8000B 2 구미 2001/12 14,000

46 오리온전기㈜3 CWD-16000B 1 구미 2001/12 28,000

복합식 에어 드라이어 납품실적(3)

29

47 기아특수강㈜ CRD-9500B 1 군산 2002/1 14,100

48 기아특수강㈜ CRD-10000B 1 군산 2002/1 16,700

49 동서석유화학㈜ CRD-2000E 1 울산 2002/2 2,060

50 두산전자㈜ CRD-1200E 1 김천 2002/2 2,100

51 덕산정수장 CRD-4000B 2 김해 2002/3 7,000

52 LG석유화학㈜ CRD-4800E 1 여수 2002/4 8,000

53 LG전자㈜ CRD-2500B 1 김해 2002/5 4,340

54 삼성전자㈜ CRD-3500B 2 수원 2002/7 6,000

55 삼성전자㈜ CRD-1000B 2 중국 2002/7 1,800

56 LG Philips LCD P4 CRD-28000E 3 구미 2002/8 48,000

57 동서식품㈜ CWD-3800B 1 인천 2002/9 6,500

58 ㈜농심 CRD-3000B 1 부산 2002/9 5,200

59 STX조선 CRD-6000B 2 진해 2002/11 10,000

60 LG화학 CWD-5000B 1 여수 2002/12 8,000

61 오비맥주㈜ CRD-5000B 1 청원 2002/12 8,000

62 삼성전자㈜ CRD-1000B 2 수원 2003/1 1,500

복합식 에어 드라이어 납품실적(4)

30

63 SKC㈜ CRD-3500B 1 수원 2003/1 5,000

64 SKC㈜ CRD-3300B 1 수원 2003/1 2,500

65 ㈜POSCO CRD-8000B 1 광양 2003/5 13,840

66 대우종합기계 CRD-2500B 1 창원 2003/5 4,300

67 현대자동차㈜ CRD-18000B 1 아산 2003/6 25,000

68 KP케미칼 CWD-11500 1 울산 2003/6 19,960

69 쌍용 자동차 CRD-7000B 2 창원 2003/10 12,000

70 LG Philips LCD P5 CRD-28000E 9 구미 2003/11 48,000

71 현대자동차㈜ CRD-22000B 1 아산 2003/12 30,000

72 삼성전자㈜ CRD-9500B 1 수원 2003/11 14,000

복합식 에어 드라이어 납품실적(5)

( 실적자료 : 2003년 12월 기준 )

31

흡착식드라이어 ( DSH-4100 )

32

복합식드라이어 ( CRD-3000 B )

33

연연 락락 처처

l 주소 : 서울시 성북구 안암동 고려대학교 자연계캠퍼스 산학관 404

l 전화 : 02–927-1354 / 017-336-4306

l 주소 : 포항시 남구 지곡동 포항테크노파크 벤처동 B114호

l 전화 : : 054-223-2561~2 / 017-523-9077

포항사업소

l 주소 : 전남 광양시 금호동 제철회관 C-202호

l 전화 : 061-790-8088~9 / 018-408-3622

광양사업소

본 사

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