In this study, in order to energy audit and perform thermal performance evaluation for the energy manage-ment of huge complex process system of solid powder which contained pyro-process, the most energy inten-sive part of the industrial process, summarized procedures and criteria of thermal performance evaluation. In addition, two cases (compared between processes which objects and system configurations are similar; objects are similar but system configurations are dissimilar) were applied the thermal performance evaluation procedures and criteria which are summarized.
To analyze various complex process systems of solid powder with different and complicated configuration, system configuration method by procedures of separation and simplification, standardization, modularization and combination of modules are proposed. By approaching through the generalized methodology to complex actual systems, flexibility was obtained for thermal performance evaluation and energy audit of pyro-process systems which objectives and input materials are different. In addition, summarize possibility of comparative evaluation by classifying processes based on the similarity and dissimilarity of purposes and system configurations of processes.
In this study, without increasing the complexity of the analysis, realistic and reasonable system approach method is proposed for analyzing solid powder process system which are configured through the combination of modules. For energy use evaluation, detailed material and energy analysis and additional exergy analysis methods are summarized as the basic principles. Meanwhile, energy use evaluation for continuous processes, a simple comparison with thermodynamic efficiency of reactors could be meaningless depending on the situation. In order to show usefulness, indexes of material throughput and energy requirements are also proposed.
This study is meaningful that systemized the thermal performance evaluation procedures and criteria for the various subject processes to evaluate and analyze by approaching generalized and identical evaluation methods. Also, for the continuous processes’ thermal performance evaluation, this study have a significant that extended to a variety indexes of the range of performance evaluation. By applying the summarized evaluation procedures and criteria, it is expected to access to a variety of situations such as mineral processing, developing process, and existing process by including and excluding each of the elements according to system configuration.
고체 입자 복합 처리공정에는 시멘트 생산, 금속 제련, 슬래그 중화 공정 등이 있으며, 고온 공정부가 포함되어 있고 산업 공정의 규모가 대형화 되면서 큰 에너지 투입량 및 열량을 필요로 하게 되었다. 따라서 에너지 검토를 통한 에너지 이용에 대한 연구 및 관리가 필수적으로 요구되며, 이에 따라 본 연구에서는 고체 입자 복합 처리공정의 에너지 검토 및 관리를 위한 일반화 된 열 성능평가 도출 절차와 기준에 대해 정리하였다. 정리한 평가 절차 및 기준을 통해 목적과 구성이 동일한 공정 간의 비교와 동일한 목적에 대해 구성이 상이한 공정 간의 비교를 사례로 적용하였다.
평가 및 해석대상이 되는 상이하고 복잡한 구성을 가진 여러 가지 고체 입자 복합 처리공정에 대해 일반화 된 열 성능평가 방법으로 접근하기 위하여, 해석대상에 대해 분할 및 단순화, 정형화, 모듈화 및 모듈의 결합 과정을 통한 해석 시스템을 구성 방법을 제안하였다. 복잡한 구성을 갖는 실제 시스템에 대해 일반적인 방법론을 통해 접근함으로써, 향후 고온 공정부를 포함한 목적과 투입 자원이 다른 시스템을 구성하는데도 적용할 수 있는 유연성을 확보하였다. 또한, 공정 간 비교 평가 시 공정 간 목적과 구성의 유사성 및 상이성을 바탕으로 비교평가의 가능성 여부에 대해 정리하였다.
본 연구에서는 시스템의 해석방법으로 해석의 복잡성을 증가시키지 않는 현실적이고 합리적인 해석방법인 시스템 접근방법을 제안하였다. 또한, 상세한 물질 및 에너지 분석방법(에너지의 양적인 정보)과 추가적인 엑서지 분석방법(에너지의 질적인 정보)을 기본 원리로 하여 열 성능평가 절차를 정리하였다. 한편, 연속된 공정의 열 성능평가의 경우에는 공정의 성능평가 방법으로 각 세부 공정 내 반응기들의 열역학적 효율 등의 단순 비교는 운전 조건 및 상황에 따라 무의미 할 수 있으므로, 최종적 유용성을 보이는 방안으로 물질 처리량 및 에너지 소요량 지표를 평가 기준으로 제시하였다.
본 연구는 평가 대상이 되는 여러 가지 공정에 대해 일반화 된 열 성능평가 방법으로 접근할 수 있도록 절차 및 기준을 체계화 했다는데 의의가 있다. 또한, 연속된 공정의 열 성능평가의 경우 단순한 열역학적 효율 등의 비교가 아닌 복합적인 전후 상황 및 에너지가 활용된 조건 등을 고려하여 성능평가를 진행해야 함을 설명하였고, 성능평가 범위를 다양한 평가 지표로 확장시켰다는 점에서 의의가 있다. 정리한 일반화 된 열 성능평가 절차 및 기준에 따라 해석하고자 하는 공정의 구성에 맞추어, 각 요소를 추가하거나 제외함으로써 신규 개발 공정, 광물 처리 공정, 그리고 기존에 운전 중인 공정 등 다양한 상황에 접근할 수 있을 것으로 기대한다.
