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클링커 생산 효율의 최적화

통합 온라인 모니터링과 최적화된 연료 관리를 통한 클링커(clinker) 생산 효율 제고

클링커란 석회석과 점토의 혼합물을 노(爐, Kiln)에서 고온으로 가열하여 얻는 덩어리를 일컫는데, 이 클링커를 분쇄하면 우리가 익히 아는 시멘트를 얻을 수 있습니다. 시멘트 생산은 그 자체로 대단히 에너지 집약적인 과정으로, 1차 연료와 대체 연료의 선택은 환경 및 시멘트 생산 비용에 큰 영향을 미칩니다. 총 에너지 비용은 공정에 소요되는 가변 비용의 약 65-75%를 차지하기 때문입니다. 시멘트 생산 공장에서 연료로 사용할 수 있는 대체 연료로는 폐기되는 기름, 폐타이어, 페인트나 니스로부터 나오는 폐기물, 기타 생활쓰레기 등 그 종류는 매우 다양합니다. 이 같은 대체 연료의 사용은 환경 친화적인 동시에 총 생산 비용을 고려했을 때도 매우 합리적인 선택이라는 것이 여러 연구 결과를 통해 발표되었습니다. 물론 이 같은 대체 연료는 발열량, 유황함량, 중금속 함량, 인화점 등의 요소를 모두 고려해 엄격하게 규제되며, 환경적 측면에 대한 면밀한 검토가 진행되어야 합니다. 에너지를 절약하기 위해 현대화된 시멘트 공장들은 노에 들어가기 전에 원료 혼합물을 미리 가열합니다. 또한 대체 연료를 이용해 2차 연소점을 설치해 에너지 출력을 낮춥니다.

Measuring the temperature and pressure of the lubrication oil of the cement kiln drive's barings. ©Endress+Hauser

이점

  • 에너지 비용 대폭 절감

  • 예열 히터 사이클론의 막힘 현상 방지

  • 노 공정의 정확한 제어

  • 버너 성능 최적화

  • 규정 준수를 위해 유독성 폐기물 가스 배출 감소

도전 과제

화로 처리 단계는 일반적으로 시멘트 제조 공정의 심장과도 같은 핵심적인 단계로 알려져 있습니다. 시멘트 제조에 들어가는 운영비의 대부분이 소요되는 단계이자, 공정 개선의 기회가 가장 많이 존재하는 단계이기도 합니다. 클링커 생산의 이 단계에서 가장 큰 도전과제는 예열기의 막힘을 방지하고 공정을 정확하게 측정해 이 뜨겁고 거친 환경에서 생산을 극대화하는 것입니다.

엔드레스하우저의 솔루션

엔드레스하우저는 클링커 생산 과정의 에너지 효율 최적화를 가능케 하는 통합 패키지(Cerabar S, Omnigrad S, Deltabar S, Solicap S/Soliwave M, Micropilot FMR57, Gammapilot M)를 제안했습니다. 또한 플랜트 가용성 제고를 위한 엔드레스하우저의 다양한 서비스 포트폴리오 또한 제 역할을 해냈습니다.

어플리케이션

  • Cerabar S 압력계를 사용해 사이클론 내의 막힘 현상 감지

  • 빠른 응답 속도의 데이터 트랜스미터가 장착된 Omnigrad S NiCo (Nickel Cobalt), 또는 SiN (Silicon Nitride) 써모커플을 사용한 온도 측정

  • Deltabar S 트랜스미터를 사용한 회전로에서의 압력 강하 측정

  • olicap S 프로브 또는 Soliwave M을 사용한 클링커 냉각기 모니터링

노의 연료 관리 최적화를 위한 패키지

  • Micropilot M 레이다를 사용한 오일 탱크 레벨 측정

  • Promass F 유량계를 이용한 중유의 질량 유량 측정

  • Memograph M RSG40을 사용한 증기 보일러 모니터링

  • Prosonic S를 통한 벙커 내 석탄 레벨 측정

  • Levelflex M 레이다를 통한 위험도가 높고 유해한 대체 연료 탱크 레벨 측정

  • Soliwave M 베리어를 사용한 대체 연료 레벨 제한 감지

  • Promass, 혹은 T-Mass 유량계 시리즈를 이용한 천연가스/바이오가스 측정

공정의 정상 가동을 위한 KPI

  • 예열기 챔버의 빌드업 측정을 통한 막힘 방지

  • 각 사이클론 챔버의 온도와 압력의 정확한 제어

  • 예열기와 노에서의 클링커 유지 시간 산정

  • CO2 가스 배출량 측정, NOx 가스 세척 및 감압

  • 클링커 층을 통과하는 공기를 통해 클링커 냉각 달성