COMPAX, 스마트 컴프레서 업그레이드로 효율·품질·절감 동시 달성

유타주 솔트레이크시티 인근 선도 포장 기업 COMPAX는 기존 원심식 컴프레서 설치에 더 작은 양변위 컴프레서를 추가해 운영 비용과 유지보수를 줄이고자 했습니다. 팀은 시스템 수요가 원심식 컴프레서가 기계적 무결성 손상 없이 운전하기엔 너무 낮을 때 가동할 더 작은 컴프레서가 필요하다고 판단했습니다. 아트라스콥코 완전 자회사 CH Spencer LLC에 의뢰했습니다.

기존 설치 현황

'현장 실사(Walk the line)' 접근법으로 CH Spencer 팀이 기존 설치와 향후 확장 요건을 검토했습니다. 제조 애플리케이션, 교대 변동, 유지보수 요건을 조사했습니다. 기존 컴프레서가 환경에 맞게 개조되었으나 부분 부하 절감 효과가 거의 없음이 드러났습니다. 운전 압력 설정점이 수요 측 장비 필요치보다 훨씬 높았고, 정제 장비 전반의 압력 손실이 컴프레서 터다운을 인위적으로 증가시켰습니다. 컴프레서가 '서징(Surge)'을 겪고 있었고, 이로 인한 기계적 이슈가 생산, 납품, 이익에 영향을 미쳤습니다.

기존 무가열 흡착식 드라이어는 퍼지 에어로 데시컨트 재생을 수행해 상황을 악화시켰습니다. 퍼지로 손실된 공기를 보상하려고 퍼지 압력과 공기량을 늘려 터보 블로오프와 로드/언로드 사이클 빈도를 줄이려 했습니다. 무가열 드라이어와 필터 유지보수가 운영 비용을 크게 증가시켰습니다. 컴프레서 블로오프와 드라이어 퍼지가 5분마다 발생해 컴프레서 구역 소음 수준도 주요 우려사항이었습니다.

설계 및 선정

CH Spencer가 삽입형 유량계와 모터 전류 모니터링을 결합한 공급 측 유량 연구를 수행했습니다. 데이터로 잠재적 에너지 절감 모델링과 적정 컴프레서 크기 선정이 이뤄졌습니다. 초기엔 더 작은 기기 추가를 생각했으나, 기존 터보 컴프레서가 5년 미만이었음에도 플랜트 검토에서 기존 시스템 설계의 막대한 지출과 비효율이 밝혀졌습니다. 데이터상 더 큰 (315kW/420HP) 오일프리 에어 컴프레서가 실제로는 에너지 효율적 선택임이 드러났습니다. CH Spencer와의 협력으로 COMPAX는 통합 '제로 퍼지' 열회수식 드라이어를 탑재한 아트라스콥코 ZR315VSDFF 가변 속도 오일프리 로터리 스크류 컴프레서를 선정했습니다. ZR은 우수한 성능, 더 높은 에너지 효율, 현저한 소음 감소를 제공했습니다.

유틸리티와의 파트너십

다른 고객과 마찬가지로 COMPAX도 더 큰 컴프레서에 필요한 자본 투자가 올바른 결정인지 확증이 필요했습니다. CH Spencer가 지역 전기 유틸리티 담당자들을 시설로 초청해 장비 및 설치 비용 상쇄를 위한 잠재적 에너지 리베이트를 논의했습니다. 케이스가 유틸리티 담당자들에게 공유되어 자체 에너지 감사가 수행되었습니다. 그들의 데이터가 CH Spencer 팀이 발견한 기존 시스템의 공기 사용량과 전기 낭비를 확인했습니다. 유틸리티 담당자들의 후속 평가로 새로운 아트라스콥코 ZR 컴프레서로 달성될 에너지 절감이 확인되었습니다.

결과

ZR315VSDFF가 2020년 6월 터보 컴프레서 한 대를 대체해 설치되었습니다. 예상 연간 에너지 절감액 $80,000 이상, 유틸리티사가 초기 비용 상쇄를 위한 상당한 리베이트 제공. 신규 장비 가동 후 COMPAX는 예상 에너지 절감을 20% 초과 달성했습니다. 결과적으로 최종 유틸리티 리베이트도 초기 예상보다 거의 10% 더 컸습니다. 추가로 새 컴프레서로 플랜트 기계가 더 낮은 공기 압력에서 운전 가능해졌고, 공기 품질이 크게 개선되었으며, 새 아트라스콥코 컴프레서는 현저히 더 조용해졌습니다.

"다른 컴프레서 대비 압축 공기 품질이 크게 개선됐습니다. 설치 전보다 공기가 더 건조하고 깨끗합니다. 가변 속도 설계 덕분에 전력 소비에서 상당한 절감을 봤습니다." - Tyler Clements, 유지보수 매니저

프로젝트 수치

• 연간 kWh 절감: 933,791
• 연간 전기 비용 절감: $84,298.96
• 연간 CO₂ 배출 저감: 600톤 (평균 112 가구 연간 전력 사용량과 동일)
• 프로젝트 비용: $312,243.49
• 에너지 인센티브: $140,068.65
• 순 프로젝트 비용: $172,174.84 | 회수 기간: 2년

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