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목차

[표제지 등]=0,1,2

제출문=0,3,1

에너지ㆍ자원기술개발사업 최종보고서 초록=0,4,1

요약문=i,5,6

목차=vii,11,2

그림목차=ix,13,4

표목차=xiii,17,1

제1장 서론=1,18,1

제1절 사업의 목적=1,18,2

제2절 사업의 내용 및 범위=2,19,1

제2장 열교환기를 이용한 폐열회수기술=3,20,1

제1절 세라믹 열교환기 기술의 특징=3,20,4

제2절 세라믹 열교환기의 개발현황 및 종류=7,24,15

제3장 세라믹 열교환기 전열관 및 부품의 제작=22,39,1

제1절 세라믹 열교환기용 재료의 선정=22,39,2

제2절 세라믹 열교환기용 세라믹 전열관의 제조=24,41,1

1. 원료의 혼합공정=24,41,3

2. 압출성형 공정=27,44,3

3. Rolling 공정=29,46,5

4. 건조 공정=34,51,1

5. 소결 공정=34,51,9

6. 후처리 공정 (Sand Blast)=42,59,2

제3절 세라믹 열교환기 부품의 설계 및 제조=44,61,2

1. 세라믹 열교환기 부품의 설계=45,62,4

2. 세라믹 열교환기 부품의 제작=49,66,2

제4장 실증ㆍ시범업체의 현황=51,68,1

제1절 시범 적용업체의 현황=51,68,1

제2절 주요 생산품의 제조공정=51,68,1

1. 용해 공정=51,68,2

2. 합금공정=52,69,3

3. 주조 공정=54,71,2

4. 열처리 공정=56,73,1

5. 냉각 및 절단 공정=57,74,1

제3절 적용업체의 연료사용 현황=58,75,1

1. 기존 사용 알루미늄 용해로의 연료사용량=58,75,1

2. 세라믹 열교환기 시범적용로의 에너지사용 현황 및 설비현황=59,76,3

제5장 세라믹 열교환기 설계 및 제작 설치=62,79,1

제1절 세라믹 열교환기 설계 및 제작=62,79,2

제2절 세라믹 열교환기의 설치=63,80,1

1. 열교환기의 설치=63,80,11

2. 부대설비의 설치=74,91,2

제6장 세라믹 열교환기 성능실험=76,93,1

제1절 세라믹 열교환기의 시운전 및 1차 성능실험=76,93,8

제2절 세라믹 열교환기의 2차 성능실험=84,101,5

제7장 결론=89,106,4

참고문헌=93,110,3

그림목차

[그림 1-1] 국산 세라믹 전열관 및 부품=2,19,1

[그림 2-1] 배가스 온도 상승에 따른 연료절감 효과=4,21,1

[그림 2-2] 온도에 따른 열교환기 후보재료의 고온 특성=6,23,1

[그림 2-3] Hague International 사의 세라믹 스프링을 장착한 2-Pass Tube-In-Shell Type Ceramic Heat Exchanger=9,26,1

[그림 2-4] NGK Insulator 사의 Recuperator Model=10,27,1

[그림 2-5] Garrett-AirResearch 사의 SiC Compliant Seal=11,28,1

[그림 2-6] Garrett-AirRescarch 사의 세라믹 Shell&Tube Type 열교환기 제작공정=12,29,1

[그림 2-7] Shell & Tube Type 세라믹 열교환기의 제작 및 설치광경=13,30,1

[그림 2-8] Solar Turbine International 사의 Cross-Section Heat Exchanger Model=14,31,1

[그림 2-9] Bobcock & Willcox 사의 Tube-In-Tube Recuperator=15,32,1

[그림 2-10] Unitex/Millcreek 사의 Helical Interface 구조로 된 Modular Counterflow Recuperator=15,32,1

[그림 2-11] GTE Sylvania 사의 Finned-Plate Type Ceramic Recuperator Model=16,33,1

[그림 2-12] GTE Sylvania 사의 Finned-Plate 를 이용한 Ceramic Recuperator Model=17,34,1

[그림 2-13] Aerojet Energy Conservation 사의 Fluid Bed Heat Recovery Module=19,36,1

[그림 2-14] 싱글엔드형 레디언트 튜브 및 싱글엔드형 열교환기 기본구조=21,38,1

[그림 2-15] Holcroft 사의 Gas-Firing Aluminium Melting Furnace에 설치된 Horizontal Ceramic Radiant Tube=21,38,1

[그림 3-1] 원료혼합용 Sigma Mixer=26,43,1

[그림 3-2] 진공 압출성형 장치의 구조 및 명칭 모식도=28,45,1

[그림 3-3] 세라믹 열교환기 전열관 제작용 압출기 및 압출모습=30,47,1

[그림 3-4] 시제품 전열관의 진공 압출성형을 위한 금형=31,48,1

[그림 3-5] 압출성형용 금형의 일반적인 구조 및 각부 명칭=32,49,1

[그림 3-6] 압출전열관의 Lolling 공정=33,50,1

[그림 3-7] 세라믹 전열관의 건조로 모습=35,52,1

[그림 3-8] 전열관 건조를 위한 다공판=35,52,1

[그림 3-9] 진공소결로에 전열관을 장입한 모습=36,53,1

[그림 3-10] 시제품 전열관 성형체를 로내에 장입한 상태=36,53,1

[그림 3-11] 출발원료인 카본 블랙의 공기 분위기중 DTA/TGA 곡선=38,55,1

[그림 3-12] 전열관 성형체의 공기 분위기중 DTA/TGA 곡선=39,56,1

[그림 3-13] 전열관 성형체의 N₂ 분위기중 DTA/TGA 곡선=39,56,1

[그림 3-14] 시제품 전열관 성형체의 탈지 및 액상 반응소결을 위한 승온스케쥴=40,57,1

[그림 3-15] 세라믹 전열관 제작을 위한 진공소길로=41,58,1

[그림 3-16] 소결이 끝난 세라믹 전열관의 모습=42,59,1

[그림 3-17] 세라믹 전열관의 Sand Blast 처리 모습=43,60,1

[그림 3-18] 세라믹 전열관의 Sand Blast 처리 전후의 모습=43,60,1

[그림 3-19] 세라믹 열교환기 부품=44,61,1

[그림 3-20] 세라믹 헤더블럭의 구조=46,63,1

[그림 3-21] 세라믹 Stopper의 구조=47,64,1

[그림 3-22] 세라믹 보조블럭의 구조=48,65,1

[그림 3-23] 열교환기 전열관의 배열구조=48,65,1

[그림 3-24] 세라믹 열교환기 부품 소결로=49,66,1

[그림 3-25] 열교환기용 헤더 블록 및 부품의 성형 및 소결공정도=50,67,1

[그림 4-1] 용해용 알루미늄 스크랩=53,70,1

[그림 4-2] 알루미늄 스크랩 건조로=53,70,1

[그림 4-3] 알루미늄 용해로(15ton/ch : Tilting 타입)=53,70,1

[그림 4-4] 합금처리용 홀딩로=54,71,1

[그림 4-5] (주) 알루텍에서 사용하는 주조기의 모습=55,72,1

[그림 4-6] 주조가 완료된 발렛트 모습=55,72,1

[그림 4-7] 알루미늄 열처리로 모습=56,73,1

[그림 4-8] 알루미늄 빌렛트의 절단공정=57,74,1

[그림 4-9] 제품화된 빌렛트의 모습=57,74,1

[그림 4-10] 알루미늄 용해로 3호기의 모습=60,77,1

[그림 4-11] 알루미늄 용해로 3호기의 Tilting 모습=61,78,1

[그림 4-12] 알루미늄 용해로 3호기의 Tilting시 연도의 이탈 모습=61,78,1

[그림 5-1] 세라믹 열교환기 설계도 1=64,81,1

[그림 5-2] 세라믹 열교환기 설계도 2=65,82,1

[그림 5-3] 세라믹 열교환기의 제작(헤더블럭의 적층 및 세라믹 전열관의 설치)=66,83,1

[그림 5-4] 세라믹 열교환기의 제작 (헤더블럭 및 전열관 설치 보완을 위한 보강대 설치)=66,83,1

[그림 5-5] 세라믹 열교환기의 제작(헤더블럭 및 전열관 설치가 완료된 상태)=67,84,1

[그림 5-6] 세라믹 열교환기의 제작(세라믹 전열관 설치가 완료된 상태)=67,84,1

[그림 5-7] 세라믹 열교환기용 헤더 (Header) 1=68,85,1

[그림 5-8] 세라믹 열교환기용 헤더 (Header) 2 (공기입ㆍ출구용)=68,85,1

[그림 5-9] 세라믹전열관 및 헤더블럭의 설치가 완료된 세라믹 열교환기=69,86,1

[그림 5-10] Tilting 전의 알루미늄 용해로 모습=69,86,1

[그림 5-11] Tilting 후의 알루미늄 용해로 모습=70,87,1

[그림 5-12] 알루미늄 용해로의 연도개조 부위=71,88,1

[그림 5-13] 새로운 연도의 제작=71,88,1

[그림 5-14] 연도 Tilting 용 스윙밸브 설치=72,89,1

[그림 5-15] 열교환기 설치 및 공기배관 작업=72,89,1

[그림 5-16] 열교환기 및 부대설비 설치 후의 모습=73,90,1

[그림 5-17] 열교환기 및 부대설비 설치 후의 모습=73,90,1

[그림 5-18] 열풍분배관 및 열풍버어너의 설치=74,91,1

[그림 5-19] 송풍기(Blower)의 설치=75,92,1

[그림 6-1] 열교환기의 온도 측정부위=76,93,1

[그림 6-2] 1차 성능실험시의 각부의 온도변화=78,95,1

[그림 6-3] 세라믹 열교환기의 해체 모습=80,97,1

[그림 6-4] 전열관의 이상부위 및 세라믹 스토퍼(Ceramic Stopper)의 파손 부위=80,97,1

[그림 6-5] 열교환기 실링부위의 실링강화=81,98,1

[그림 6-6] 열교환기의 공기누설실험 모습=81,98,1

[그림 6-7] Air Guide의 설치 모습과 공기 입ㆍ출구 확대부위=82,99,1

[그림 6-8] 열교환기 공기 입ㆍ출구 확대부위(캐스터블 제거)=82,99,1

[그림 6-9] 열교환기 공기 입ㆍ출구의 위치=83,100,1

[그림 6-10] 송풍압력계 및 열전대 설치=86,103,1

[그림 6-11] 버어너 입구측의 송풍압력 측정=86,103,1

[그림 6-12] 배기가스 입구측 열전대 설치 (청소구의 측면에 열전대 설치)=87,104,1

[그림 6-13] 2차 성능실험시의 각부의 온도변화=88,105,1

표목차

(표 2-1) 산업용 요ㆍ로에서의 부식성 가스 및 성분=6,23,1

(표 2-2) 공업용 세라믹 열교환기 기본형식의 비교=7,24,1

(표 2-3) Tube-Type Ceramic Recuperator의 개발현황=8,25,1

(표 3-1) 열교환기용 세라믹재료의 특성=23,40,1

(표 3-2) 전열관 제작을 위한 연료의 조성=25,42,1

(표 3-3) 헤더 블록 및 부품 성형을 위한 원료조합=50,67,1

(표 4-1) 적용업체의 연료사용량 및 생산량 (1,2호기 합산)=58,75,1

(표 4-2) 적용업체의 연료사용량 및 생산량 (3호기)=60,77,1

(표 5-1) 세라믹 열교환기의 설계방식 및 사용전열관의 치수=63,80,1

(표 6-1) 버어너 가동 전ㆍ후의 송풍압력 변화=77,94,1

(표 6-2) 1차 성능실험 결과=79,96,1

(표 6-3) 2차 성능 실험시 버어너 송풍압력 변화=84,101,1

(표 6-4) 2차 성능실험시의 에너지사용량 및 Ton당 에너지 사용량=85,102,1

(표 6-5) 2차 열성능실험 결과=85,102,1

(표 7-1) 1차 성능실험 결과=91,108,1

(표 7-2) 2차 열성능실험 결과=92,109,1

(표 7-3) 열교환기 설치 전ㆍ후의 연료사용 금액=92,109,1

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