石油化學工場의 廢가스回收 보일러에 관한 硏究 = (A) Study on Waste Gas Recovery Boiler for Petrochemical Plant

국문 초록 (Abstract)

1970年代 政府의 重化學 工業 育成政策에 따라서 蔚山, 麗川地域에 大規模의 石油化學工團이 造成되었으며, 또한 最近에는 西海岸 開發時代에 즈음하여 大山의 大規模 石油化學團地를 비롯하여 西海岸에도 中, 大規模의 石油化學工團이 設立되어서 國家의 基幹産業으로써 中樞的인 役割을 하고 있다. 그러나 이 大規模의 石油化學 플랜트에서 工程 상 發生되는 浮生가스의 排出은 深刻한 大氣環境을 惹起하고 있는 것도 事實이다. 또한 浮生가스를 Flare stack을 通하여 燃燒시킴으로써 地球를 溫暖化 시킴은 물론, 매우 아까운 高 熱量의 에너지를 大氣 중에 태워 버리고 있는 實情이다.
그러므로 本 硏究에서는 代記 中에 버려지고 있는 에너지 資源을 Buffer tank에서 1차 捕集 後 適當한 流量과 壓力으로 보일러로 보내어 燃燒시켜 스팀을 生産하는 廢 가스 回收 보일러에 對하여 考察하였다. 그러나 工程 상 排出되는 廢 가스의 種類가 2~3 가지 以上되면 各各의 燃料 特性 상 하나의 버너에서 燃燒시키기가 어려운데 本 硏究에서는 11가지의 各各 性相이 다른 廢 가스를 性相이 類似한 가스 群끼리 4가지로 捕集하여 하나의 버너에서 燃燒시켰으며, 이 버너는 4가지 各各 다른 型式의 버너를 適切하게 選擇 및 調合하여서 하나의 버너로 調合시킴으로써 보일러 設計를 單純化 할 수 있도록 考察하였다.
그리고 廢 가스의 完全 燃燒를 爲하여 4 個群의 버너로 流入되는 燃料量에 따라서 空氣量을 送風機가 自動으로 制御할 수 있도록 設計하였다. 또한 國內에서는 처음으로 水素 全燒 보일러를 設計 및 製作한 것에 對하여 意味를 附與할 수 있다.
그리고 本 硏究를 直接 生産 現場에 適用시킴으로서 産學의 接木에 一助하였으며, 本 施設로 인하여 年間 약 27億원의 에너지 節減效果를 거두게 되었다. 앞으로도 國內外의 類似 石油化學 플랜트에도, 本 廢 가스보일러의 System을 適用한다면 大氣汚染의 防止 및 에너지 回收를 通하여 國益에도 큰 效果를 가져올 것으로 期待한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In accordance with the government policy for promoting the heavy and chemical industry, the large-scale petrochemical complexes were established in Ulsan and Yeochon area in 1970s. The recently constructed petrochemical complexes including Dae-san complex play a crucial role as a basic industry.
However, the large amount of the waste gas discharged from the petrochemical process results in the severe air pollution. Furthermore, by simply firing the discharged gas at the flare stack, another environmental issue such as green-house effect is created and the high level of available energy is wasted.
In order to resolve these problems, the present study investigated the wasted gas recovery boiler system which utilized the chemical availability of wasted gas by capturing the discharged gases in the buffer tanks and feeding them into hoiler with a proper flow rate and pressure. Since various chemical species are usally involved in the discharged gases, there are some difficulties for firing them one burner. In this study, four flammable mixtures with the similar combustion characteristics are made by using eleven chemically different gases and these four mixtures are successfully combusted in one burner. An optimally designed burner is devised by combining four different types of burner. As a result, the design and operation procedure for the waste gas recovery boiler are greatly simplified.
The performance test data indicate that the great saving of available energy and the significant reduction of air pollution can be achieved by this wasted gas recovery boiler system.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅱ-1
• 國文要約 = ⅰ
• List of Tables = ⅲ
• List Of Figures = ⅳ-1
• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구 개요 = 1
• 1.2 연구 범위 = 1
• 1.3 폐 가스 보일러의 적용 사례 = 2
• 제2장 버너의 종류와 특성 = 5
• 2.1 Burner의 종류에 따른 연소 특성 = 5
• 2.2 가스버너의 자동 연소제어장치 = 8
• 제3장 실용화된 Project의 공정에 대한 고찰 = 11
• 3.1 공정개요 = 11
• 3.2 폐가스 보일러(H-3701) 및 보조기기 = 22
• 3.3 제어 시스템(CONTROL SYSTEM) = 26
• 3.4 기동 절차(Start Up Procedure) = 29
• 3.5 정상운전 절차(Normal operation procedure) = 39
• 3.6 정상 정지 절차(Normal shut down procedure) = 43
• 3.7 비상정지 절차(Emergency shut down procedure) = 44
• 3.8 폐가스 보일러의 연료별 스팀생산 용량 = 49
• 제4장 실용화된 프로젝트의 버너에 대한 고찰 = 51
• 4.1 보일러의 사양(Specification of boiler) = 51
• 4.2 연료의 사양(Fuel specification) = 52
• 4.3 연료공급조건(Fuel supply condition) = 56
• 4.4 버너의 사양(Specification of Burner) = 56
• 제5장 보일러의 설계 연구 내용 및 결과 = 61
• 5.1 연소 공기량 및 연소 가스량 산출 = 61
• 5.2 보일러의 성능곡선(Boiler Performance Data ＆ Curve) = 68
• 5.2.1 보일러의 성능보증 기준(Performance guarantee sheet) = 68
• 5.2.2 보일러의 성능제원(Leading specification) = 69
• 5.2.3 보일러의 성능보증 산출결과(Performance data summary) = 70
• 5.2.4 보일러의 성능곡선(Performance curve and chart) = 74
• 5.3 THERMAL CALCULATION RESULT FOR WATER TUBE STEAM BOILER = 81
• 5.4 에너지 및 질량 평형(Heat ＆ Mass Balance) = 89
• 제6장 경제성 검토 = 96
• 제7장 위험성검토(HAZOP : Hazard ＆ Operability study) = 99
• 제8장 결론 = 102
• 參考文獻 = 103
• Appendix = 104
• 부록 ESCO에 대한 고찰 = 105
• ABSTRACT = 108
• 感謝의글 = 109