냉각탑의성능진단 (cooling tower performance)kemco.or.kr/up_load/blog/냉각탑의...

2008-05-22KIMCO Cooling Tower R&D Center 1

냉각탑의냉각탑의 성능성능진단진단(Cooling Tower (Cooling Tower PerformancePerformance))

2008. 5. 92008. 5. 9

㈜㈜경인기계경인기계 소헌영소헌영


냉각탑의냉각탑의 성능성능진단진단

� KIMCO(경인기계) 및 냉각탑 소개

� 냉각탑 시장과 기술동향

� 기초 – 기능/특징/종류/기술.성능요소

� 냉각탑 성능시험 및 평가

� 성능저하 원인분석

� 성능향상방안과 예제


Company OverviewCompany Overview

� 냉각탑 전문제조업체/인천소재

� 1975년 설립/인원 80명/매출 200억원

� ISO9001/ISO14001/CTI Certification

� 냉각탑기술연구소/성능시험설비 구축

� ERP/PLM/R&D System 구축

� 미국Marley사와 10년 기술제휴 완료

� 냉각탑 국산화 개발완료/특허40여건

� 미국/호주/일본/유럽/동남아/중동 수출

� KT/GD 마크


CERTIFICATES AND PATENTSCERTIFICATES AND PATENTS

United States PatentUnited States Patent

CTI CertificatesCTI Certificates ISO14001ISO14001 ISO9001ISO9001


Product Product –– Package C/T (Closed circuit)Package C/T (Closed circuit)

CTI (Cooling Technology Institute)CTI (Cooling Technology Institute)


Product Product –– Package C/TPackage C/T


Product Product –– Industrial C/TIndustrial C/T


Cooling Towers for Industrial ApplicationsCooling Towers for Industrial Applications

27,720 ㎥/hr, 37.6-32/27℃ (38,500TR)27,720 27,720 ㎥㎥/hr, 37.6/hr, 37.6--32/2732/27℃℃ (38,500TR)(38,500TR)

10,000 ㎥/hr, 40-30/26℃(24,000TR)10,000 10,000 ㎥㎥/hr, 40/hr, 40--30/2630/26℃℃(24,000TR)(24,000TR)

11,200 ㎥/hr, 38-32/28℃(18,500TR)11,200 11,200 ㎥㎥/hr, 38/hr, 38--32/2832/28℃℃(18,500TR)(18,500TR)

24,665 ㎥/hr, 40-32/28.5℃(51,500 TR)24,665 24,665 ㎥㎥/hr, 40/hr, 40--32/28.532/28.5℃℃(51,500 TR)(51,500 TR)

52,597 ㎥/hr, 37-32/27℃(72,000TR)52,597 52,597 ㎥㎥/hr, 37/hr, 37--32/2732/27℃℃(72,000TR)(72,000TR)


Installed in 2004Type: Packaged, factory assembled, induced double cross flow, low noise Location: Beijing, ChinaClosed circuit type

BOE HydisBOE Hydis

12,150 ㎥/hr, 37-32/29℃(22,500TR)12,150 ㎥/hr, 37-32/29℃(22,500TR)


Location : Daesan, KoreaType: Field erected, induced counter flow, Back to back arrangementConcrete structure, 2 units of 16 cells & 10 cells each.The biggest project in Korea

81,019 ㎥/hr, 45-32/26.5℃(168,500TR)81,019 ㎥/hr, 45-32/26.5℃(168,500TR)

현대현대 석유화학석유화학


Location : KwangYang, Korea /Kobe, JapanType: Field erected, Induced counter flow, concrete structureSpray filled type4” stainless steel nozzle & non-filled & stainless eliminatorFor high temperature & sludgy water

POSCO/KOBE STEEL (Blast furnace)POSCO/KOBE STEEL (Blast furnace)

3,840 ㎥/hr, 98-50/27℃3,840 ㎥/hr, 98-50/27℃


Location : Yeocheon, KoreaType: Field erected, induced counter flow, concrete structure

LG LG 석유화학석유화학 / / 여천여천 NCNC45,000 ㎥/hr, 45-32/27.8℃ (106,500TR)45,000 45,000 ㎥㎥/hr, 45/hr, 45--32/27.832/27.8℃℃ (106,500TR)(106,500TR)


Location: HwaSung Korea

Type : Field erected, Induced counter flow, concrete structure

Plume abatement type, Dry heating coil

Equipped Modulating air damper at wet & dry air inlet

31,200 ㎥/hr, 41.6-32/27.5℃31,200 31,200 ㎥㎥/hr, 41.6/hr, 41.6--32/27.532/27.5℃℃

화성열병합화성열병합 발전소발전소


Location: Chicago, U.S.A

Type: packaged, factory assembled, induced double cross flow, low noise

ST. Francis Hospital, ILST. Francis Hospital, IL

1,500TR1,500TR1,500TR


냉각탑냉각탑 시장과시장과 기술동향기술동향

� 증발기술의 확산요구 – EHTS(Evaporative Heat Transfer) 활용기술의 범위확산. CTI는 명칭을 Cooling Tower Institute에서 Cooling Technology Institute로 바꿈.

� 제조업체별 특징.영역의 구분이 엷어짐– MARLEY vs BALTIMORE– 선진국 제조업체의 한국모델 벤치마킹

� 중동.(중국) 시장 활기– FRP FRAME 선호, 내구성(저비용) 중시 경향

� 발전설비 호황,일본제철설비 REMAPPING� 에너지절약.저소음.내부식성.외관 중시경향


냉각탑의냉각탑의 기능기능

� 열교환기 – 물을 공기로 냉각(잠열이용)

� 수절약기기 – 99% 냉각수를 회수

� 환경자원보호기기 – 하천의 온도상승을 방지

� 최종 열배출기기 – 열부하를 대기로 방출

� 에너지 절약기기 – 시스템의 에너지 소모와 직결


냉각탑의냉각탑의 특징특징

� 냉각매체가 대기 – 불안정 기후, 대기오염=수질오염

� 실외 노출설치 – 외관미, 장애물, 내지진, 내후성

� 증발잠열이용 – 보급수 필요, 한정적 기술발전

� 안전.민원.환경문제 – 화재, 레지오넬라, 사고, 결빙

– 소음, 비산, 백연

– 진동, 부식, 스케일

� 기술적 특징외 – 다양한 사용처, 구조.기능.형상이 단순

– 복제용이, 제조참여용이, 큰부피 낮은단가

– 제품.기술 개발과 적용기술 필요


냉각탑의냉각탑의 종류종류

규격제정일반형(표준형), 저소음형, 초저소음형소음구분

주자재.골조철재, 목재, 복합재료(FRP), 콘크리이트재료별

사각형, 원형, 연결형모양.형상

개방형, 밀폐형, 드라이쿨러(공냉식)

습식(증발식), 건식, 습건식열전달방법

대향류형, 직교류형, 조합형공기흐름

공장조립형(팩케이지형), 현장설치형, 모듈라(Modular)

설치방법

*속칭필름형, 비말형, 무필[無Fill]형(Spray Filled)*충진재형태

통상호칭용공조용, 산업용, 폐수용,지하설치형, 백연방지형(습건식)

용도별

흡입식, 압송식송풍방식

대기압식, 자연통풍식, 강제통풍식(기계식), 팬보조자연통풍식

통풍방법

비고형식명구분방법



강제통풍식강제통풍식//흡입식흡입식//대향류형대향류형//현현장설치형장설치형/연결형/습식+습건식/콘크리이트/백연방지형

강제통풍식/흡입식/직교류형/공장조립형/개방형/필름형/저소음형/복합재료



대향류형/현장설치형/ FRP골조/공조용

조합형(대향류+직교류)/공장조립형



강제통풍식/흡입식/직교류형/공장조립형/개방형/필름형/저소음형/복합재료/모듈라형/연결형


냉각탑의냉각탑의 기술요소기술요소

� 냉각탑 용량표시 – 표준냉각능력 톤 (CRT)

– 표준설계조건 : 37-32/27 ℃ WBT

– 1 CRT = 0.78 m3/h, 표준설계조건

� 표준냉각능력 산정 – 표준설계조건이 아닐 경우,

– 변환계수를 활용

– 냉각열량이나 효율개념은 유의

� 냉각탑 구성요소 – 충진재(Fill)

– 송풍기(Fan)

– 비산방지판(Eliminator)

– 분사노즐(Spray Nozzle)

– 골조,케이싱,수조


표준냉각능력의표준냉각능력의 산정산정냉각탑 표준냉각능력(CRT) = 순환수량(㎥/h) * 1/0.78 * 변환계수(표 참조)


냉각탑의냉각탑의 성능요소성능요소

� 습구온도 (Wet-Bulb Temperature)

� 건구온도와 상대습도 (Dry-Bulb Temp. &

Relative Humidity)

� 열부하 (Heat Load), 순환수량, 입출구수온차(Range), 어프로치(Approach)

� 간섭 효과 (Interference)

� 재순환 (Recirculation)

� 장애물 / 공기유동제한


습구온도습구온도 (Wet(Wet--Bulb Temperature)Bulb Temperature)건구온도와건구온도와 상대습도상대습도(Dry(Dry--Bulb Temperature & Relative Humidity)Bulb Temperature & Relative Humidity)


습구온도습구온도 (Wet(Wet--Bulb Temperature)Bulb Temperature)

건구온도와건구온도와 상대습도상대습도(Dry(Dry--Bulb Temperature & Relative Humidity)Bulb Temperature & Relative Humidity)


열부하열부하 (Heat Load)(Heat Load)순환수량, 입출구수온차 (Range), 어프로치 (Approach)


간섭 효과 (Interference)

재순환 (Recirculation)


장애물 / 공기유동제한장애물장애물 영향영향 : Velocity distributions of air: Velocity distributions of air


냉각탑의냉각탑의 성능성능시험시험 및및 평가평가

� 성능인증방법 – 한국설비기술협회 단체규격 인증방법– 미국냉각기술협회 성능인증방법– 개별성능시험방법

� 성능관련규격 – KS B 6364 강제통풍식냉각탑 성능시험방법

– 한국설비기술협회 KARSE B 0004– 미국냉각기술협회 ATC-105– 미국냉각기술협회 STD-201

� 성능시험과 평가 – 시험규격해설 및 측정– 평가 SOFTWARE


냉각탑의냉각탑의 성능시험성능시험 항목의항목의 이해이해

� 냉각수 순환수량 – 배관경/평균수속 : 피토탭

� 입구수온과 출구수온 – 온도계

� 습구온도 – 입구공기습구온도 : 건습구온도계/기계식/전자식

� 팬동력 – 정격/설계/시험 : 동력/전류/효율/역률

� 기타항목의 측정 – 대기압/펌프헤드/풍량/소음/진동/수질


피토탭피토탭 (Pitot Tap)(Pitot Tap)순환수량 측정 : 배관내 20 지점 수속을 동압수두로 계측


피토탭피토탭 (Pitot Tap)(Pitot Tap)순환수량 측정위치 : CTI FSP-156


입출구입출구 수온의수온의 측정측정


입구공기입구공기 습구온도의습구온도의 측정측정


팬팬 동력의동력의 측정측정


기타기타 항목의항목의 측정과측정과 데이터데이터 수집수집


냉각탑냉각탑 성능시험설비성능시험설비


냉각탑의냉각탑의 성능성능시험시험 및및 평가평가

� 성능인증방법 – 한국설비기술협회 단체규격 인증방법– 미국냉각기술협회 성능인증방법– 개별성능시험방법

� 성능관련규격 – KS B 6364 강제통풍식냉각탑 성능시험방법

– 한국설비기술협회 KARSE B 0004– 미국냉각기술협회 ATC-105– 미국냉각기술협회 STD-201

� 성능시험과 평가 – 시험규격해설 및 측정– 평가 SOFTWARE


냉각탑의냉각탑의 성능저하성능저하 원인분석원인분석

� 계획설계 문제 – 열부하 및 설계조건의 산정잘못– 시스템 장치결함(펌프.배관.열교환기)

– 배치면적부족, 배치주변 상황문제– 환경,수질.수처리 시스템 문제

� 제조설계.시공 문제 – 냉각탑 제조설계 잘못– 주요부품의 선정미스(FILL,FAN등)– 불량부품의 사용, 시공불량– 진동.환경문제의 발생

� 운전.보수 문제 – 운전.점검.보수정비 불량– 수질악화 - 스케일/부식/슬라임

(약품처리 및 필터링)


냉각탑의냉각탑의 성능저하성능저하 원인분석원인분석 –– 제조제조..시공시공

� 부실업체의 선정 – 저가낙찰등 과도하게 경쟁적인 상황

� 기본설계 능력부족 – 총체적인 열성능보증능력 필요

� 충진재 불량 – 복제품 사용, 재생원료 사용, 시공불량

� 분사노즐 불량 – 불량노즐사용, 수분배 설계미스

� 비산방지판 불량 – 변형되는 형태사용으로 정압증가유발

� 송풍기 구동부 불량 – 선정미스, 과도한 진동발생

� 냉각탑 구조설계 불량 – 물과 공기의 유로설계미스


냉각탑의냉각탑의 성능향상방안성능향상방안 -- 추진순서추진순서

� 1. 설계기준의 평가 – 설계기준은 100%, 최초설계평가 %는?– 최초설계기준의 열부하측 평가는?– 냉각수 온도에 따른 시스템의 영향은?

� 2. 현재성능의 평가 – 현재의 냉각탑 성능평가 %는? – 현재 열부하측 평가는? 영향은?

� 3. 목표성능의 설정 – 설계기준 대비 목표성능 %는?– 목표 구체화 : 열부하량.순환수량,온도

� 4. 예상성능의 설정 – 추진단계 시공방안별 비용과 예상성능(원인분석, 방안별 분석검토)

– 3,4단계 조정 및 확정, 예산 및 일정 확정

� 5. 시공 및 성능시험 – 시공후 성능시험 실시– 성능을 정기적으로 실시, 추이 판단 및

정비시기 예측


냉각탑냉각탑 성능향상방안과성능향상방안과 실예실예

� *. 시스템의 개선 – FREE COOLING은 냉각시스템의 40% 절감– HEPER TOWER SYSTEM– 최적설계법 도입 : 순환수량 * 온도차의 변경

� *. 냉각탑 형식의 변경 – CrossFlow Conversion to CounterFlow – Splash Fill to Film Fill

� *. 재순환의 개선 – Air Guide의 설치/LGP P-6

� *. 삼성토탈 NCC등 – 29000 m3/h 42-32/28 ℃– 열성능 – 보수전/보수후 77.6� 113.4%– 보수비용 회수기간 : 0.15년

� *. 롯데유화 NCC – 48574 m3/h 45-32/26.5 ℃

� *. LG LDPE – 1500 m3/h 40-32/27 ℃


Free CoolingFree Cooling

전형적인전형적인 냉방장치의냉방장치의 순환수순환수 계통도계통도


직접직접 Free CoolingFree Cooling

직접직접 Free Cooling Free Cooling 장치의장치의 냉각수냉각수 계통도계통도


간접간접 Free CoolingFree Cooling

판형판형 열교환기를열교환기를 이용한이용한 간접간접 Free Cooling Free Cooling 방식의방식의 냉각수냉각수 계통도계통도


Helper TowerHelper Tower



� *. 시스템의 개선 – FREE COOLING은 냉각시스템의 40% 절감– HEPER TOWER SYSTEM– 최적설계법 도입 : 순환수량 * 온도차의 변경

� *. 냉각탑 형식의 변경 – CrossFlow Conversion to CounterFlow– Splash Fill to Film Fill



� *. 롯데유화 NCC – 48574 m3/h 45-32/26.5 ℃

� *. LG LDPE – 1500 m3/h 40-32/27 ℃


CrossFlow Conversion to CounterFlow CrossFlow Conversion to CounterFlow



� *. 시스템의 개선 – FREE COOLING은 냉각시스템의 40% 절감– HELPER TOWER SYSTEM– 최적설계법 도입 : 순환수량 * 온도차의 변경

� *. 냉각탑 형식의 변경 – CrossFlow Conversion to CounterFlow – Splash Fill to Film Fill



� *. 롯데유화 NCC – 48574 m3/h 45-32/26.5 ℃

� *. LG LDPE – 1500 m3/h 40-32/27 ℃

냉각탑의성능진단 (cooling tower performance)kemco.or.kr/up_load/blog/냉각탑의...

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