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IoT기반 저부하 공기비 산업용 보일러 기술개발

에기평, 2017년 에너지기술 R&D 신규과제 발표

한국에너지기술평가원은 2017년 에너지기술개발사업 신규과제로 ‘IoT기반 저부하 공기비 산업용 보일러 운전향상 기술개발’을 진행한다고 밝혔다.

지금까지 산업용 보일러에 대한 기술 개발은 증기 보일러에 대한 열효율 향상, 저녹스 버너 기술 개발, 차세대 기술 개발에 집중돼있다.

실제 산업현장에서 필요한 저부하 시 운전효율이 높은 보일러 기술 개발, 고부하 및 저부하 운전을 연속적으로 제어하는 기술 및 보일러에 접목할 수 있는 IOT기술 개발에 대한 지원이 필요한 실정이다.

또한 보일러 현장에서 잦은 보일러 기동정지로 인해 보일러 전부하 효율이 높다하더라도 보일러 운전효율이 낮아지는 현상이 발생하고 있다. 이에 따라 상용운전이 많이 이뤄지는 보일러 부하 40~80% 영역에서 고효율 및 보일러 기동정지를 최소화할 수 있는 제어로직 개발을 통해 실제 운전효율을 높일 수 있는 기술이 필요하다.

에너지경제연구원이 2015년 발표한 자료에 의하면 산업용 보일러 세계시장은 1조3,000억원, 국내 5,000억원으로 최근 동남아 및 중국시장이 성장추세다. 저부하 연속운전이 가능한 산업용 보일러를 개발하면 실제 현장에서 필요한 높은 운영효율을 통해 신규 설치 및 교체 수요가 증가할 것으로 보인다.

기존 산업용 보일러의 경우 보일러 증기압을 추종해 기동, 정지하는 운전제어 방식을 주로 사용하며 이러한 운전의 경우 버려지는 에너지 손실이 크다. 이러한 문제를 개선하기 위해 현장에서 운전되는 제어 변수들(증기압, 물유량, 증기 사용패턴 및 보일러 부하 예측 등)을 기반으로 보일러 최적제어하는 기술 개발이 필요하다. 부가적으로 보일러 효율을 극대화시킬 수 있는 최적 배열회수장치 및 저부하 운전 버너 기술개발이 필수적이다.

이번 과제는 저부하 포함 보일러 상용영역 고효율 및 저공해 배출가스 특성 보일러 기술을 개발한다. 저부하를 포함한 보일러 상용운전 영역에서 저공해 배출특성 연소기를 개발하고 배열회수장치, 콘덴싱 열교환기 등을 이용한 고효율을 달성한다.

운전효율을 높이기 위한 보일러 제어 시스템으로 실제 현장에서 잦은 보일러 기동‧정지로 인한 효율저하를 줄이기 위한 최적 운전제어, 보일러 설치조건이 아닌 보일러 노화, 열화에 강건한 최적 공기비 제어 운전, 증기압력‧증기사용량‧ 배기가스 특성등을 연동한 보일러 제어기술을 개발한다. 또한 IoT 하드웨어 기반 보일러 운전 데이터 계측, 저장 및 고장 예측 기술 개발도 포함된다. 

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