폐열 회수 시스템(Waste Heat Recovery System)은 산업 공정, 엔진, 보일러 등에서 발생하는 버려지는 열(폐열)을 회수하여 재활용하는 기술입니다. 이를 통해 에너지 효율을 높이고, 연료 소비를 줄이며, 온실가스 배출을 감소시켜 경제적·환경적 이점을 제공합니다. 아래는 폐열 회수 시스템의 일반적인 작업 원리와 구성 요소를 설명한 내용입니다.
작업 원리
- 폐열 발생:
- 산업 설비(예: 용광로, 소각로), 엔진(자동차, 선박), 보일러 등에서 고온의 배기가스나 냉각수 형태로 열이 방출됩니다.
- 이 열은 사용되지 않으면 대기로 손실됩니다.
- 열 회수:
- 폐열은 열교환기나 회수 장치를 통해 포집됩니다. 이 과정에서 열에너지가 물, 증기, 또는 다른 작동 유체로 전달됩니다.
- 에너지 변환:
- 회수된 열은 다양한 용도로 변환됩니다:
- 증기 생성: 보일러 급수를 가열해 증기를 만들어 공정에 재사용.
- 전력 생산: 유기 랭킨 사이클(ORC)이나 터빈을 이용해 전기를 생성.
- 난방: 온수나 공기를 가열해 건물 난방에 활용.
- 회수된 열은 다양한 용도로 변환됩니다:
- 배출:
- 열을 회수한 후 남은 저온 배기가스는 대기로 배출되거나 추가 처리를 거칩니다.
주요 구성 요소
- 열교환기: 폐열을 전달하는 핵심 장치로, 판형, 관형 등이 사용됩니다.
- 폐열 공급원: 배기가스 덕트, 엔진 배기구 등 열이 발생하는 출처.
- 작동 유체: 열을 전달하거나 변환하는 매개체(물, 유기물질 등).
- 터빈/발전기: 열에너지를 전기에너지로 변환(ORC 시스템 등에서 사용).
- 펌프 및 배관: 작동 유체를 순환시키는 시스템.
적용 사례
- 산업 분야:
- 제철소: 고로 배기가스의 열을 회수해 전력 생산.
- 시멘트 공장: 소성로 폐열로 증기 생성.
- 선박:
- 엔진 배기가스를 활용해 터빈으로 전기를 생산하거나 난방용 온수를 생성.
- 자동차:
- 배기 폐열을 열전소자(TEG)로 전기에너지로 변환.
- 건물:
- 샤워 폐수나 공조 시스템의 열을 회수해 온수 공급.
장점
- 에너지 절감: 연료 사용량 감소로 비용 절감.
- 환경 보호: CO2 배출 감소로 탄소 발자국 축소.
- 효율성 향상: 시스템 전체의 열효율 증가.
한계
- 설치 비용: 초기 투자비가 높을 수 있음.
- 효율 의존성: 폐열의 온도와 양에 따라 회수 효율이 달라짐(저온 폐열은 활용 어려움).
- 공간 제약: 일부 시스템은 추가 공간 필요.
폐열 회수 시스템은 지속 가능한 에너지 활용을 위한 핵심 기술로, 적용 환경과 목표에 따라 설계가 달라집니다. 특정 시스템(예: ORC, 선박용 등)에 대해 더 알고 싶다면 말씀해주세요!