건조는 플라스틱 재활용 라인에서 가장 큰 운영 비용 중 하나입니다. 결정은 "원심분리식 건조기 vs. 열풍 건조기"가 아닙니다. 수분을 얼마나 깊이 밀어 넣어야 할까요? 다음 단계(포장, 압출, 펠릿화) 전에.
이 가이드에서는 기계적 탈수(대량의 물을 회전시켜 제거하는 방식)와 열풍 건조(물을 증발시키는 방식) 간의 에너지 투입량 차이와 제거된 물의 양을 기준으로 에너지 투입량을 간단하게 추정하는 방법을 설명합니다.
간략 요약
- 먼저 기계적 탈수를 사용하십시오. 열 건조는 물을 증발시켜야 하므로 비용이 많이 듭니다.
- “"충분히 건조"되었다는 것은 폴리머의 종류와 다음 공정 단계에 따라 달라집니다. 사양에서 요구하는 경우가 아니라면 과도하게 건조하지 마십시오.
- 배출 시 수분 함량과 톤당 kWh 소비량을 추적하십시오. 최적의 건조기 구성은 안정적인 처리량으로 사양을 충족하는 것입니다.
관련 Energycle 참고 자료: – 재활용 응용 분야를 위한 원심 건조기 – 원심 건조기의 작동 원리 (명확한 안내) – 플라스틱 재활용 분야의 열 건조기 완벽 가이드
탈수 과정의 물리학
- 규제 준수와 기업 책임 이 방식은 운동 에너지(원심력)를 이용하여 표면의 물을 플라스틱 조각에서 물리적으로 분리합니다. 대량의 물을 제거하는 데는 매우 효율적이지만, 분자 수준에서 결합된 표면 수분은 제거할 수 없습니다.
- 열풍 건조: 열과 공기 흐름을 이용하여 물을 증발시킵니다. 이는 최종 연마에 필수적이지만, 액체에서 기체로의 상변화를 위해서는 훨씬 더 많은 에너지가 필요합니다.
참고: "자연 건조"는 다음을 의미할 수 있습니다. 상온 건조 (가열 없이) 또는 열풍 건조 (가열된 공기). 재활용 라인에서 "최종 마무리" 단계는 일반적으로 가열된 공기 건조를 사용하는데, 이는 산업 생산량 수준에서 주변 공기의 수분 함량이 낮고 안정적인 수준에 도달하는 경우가 드물기 때문입니다.
기계식 원심 건조기: 높은 성능, 낮은 비용
빨랫줄 바로 뒤에 위치한 원심 건조기는 "주요 작업 장비"입니다.“
운영 원칙
습식 플레이크는 고속 회전(일반적으로 1200~1500RPM)하는 정밀 회전 로터에 투입됩니다. 재료는 천공된 스크린에 부딪히면서 가속됩니다. 물은 스크린을 통과하고, 건조된 플레이크는 위쪽 배출구로 이동합니다.
에너지 프로필
- 주요 입력: 교류 모터(일반적으로 시간당 1톤 생산 라인 기준 45kW~90kW).
- 능률: 기계식 건조기는 수분 함량을 30%에서 약 2-3%까지 낮출 수 있습니다.
- 에너지를 절약하는 이유: 증발을 통해 물을 제거하려면 잠열을 공급해야 합니다. 탈수 방식은 이러한 "상태 변화"에 필요한 에너지 비용을 들이지 않고 물을 제거합니다.
이익: * 즉각적인 습기 제거 효과. * 컴팩트한 크기. * 물과 함께 오염물질(미세먼지/종이 조각) 제거.
열풍 건조: 최종 마무리
흔히 "고온 공기 급속 건조" 또는 "나선형 건조"라고 불리는 이 단계는 일반적으로 기계적 건조 후에 최종 제품 사양을 얻기 위해 수행됩니다.
운영 원칙
사전 건조된 플레이크는 고속의 뜨거운 공기를 이용하여 길고 단열된 파이프 시스템을 통해 이송됩니다. 공기는 전기 저항기, 가스 버너 또는 증기 열교환기를 통해 가열됩니다.
에너지 프로필
- 주요 입력값: 송풍 모터(송송용) + 발열체(증발용).
- 능률: 수분 함량을 약 3%에서 0.5% 미만으로 감소시킵니다.
- 가격이 더 비싼 이유: 물이 증발하려면 잠열이 필요합니다. 100°C에서 물의 증발 엔탈피는 약 100kJ입니다. 2,257 kJ/kg (값은 온도에 따라 달라집니다.).
이익: * 압출에 적합한 매우 낮은 최종 수분 함량을 달성합니다. * 부드러운 취급(플레이크에 기계적 마모가 없음).
자연 건조 방식이 적합한 경우와 적합하지 않은 경우
자연 건조는 히터가 필요 없기 때문에 이론상으로는 "저렴해" 보일 수 있지만, 일반적으로 다음과 같은 제약이 있습니다. – 긴 건조 시간과 넓은 바닥 면적 – 날씨/계절 변화(불안정한 최종 수분 함량) – 건조 과정에서 먼지/오염 물질 노출 위험
실제로는 자연 건조가 허용될 수 있습니다. 일시적인 배수 또는 중요하지 않은 저장소, 하지만 압출에 필요한 일정한 습도를 유지해야 할 때는 기계식 + 열식 단계를 대체하는 경우는 드뭅니다.
효율성을 위한 전략적 조합
열 건조에만 의존하는 것은 경제적으로 재앙이며, 기계적 건조에만 의존하는 것은 고품질 압출을 위해 충분하지 않습니다.
"하이브리드" 접근 방식: 가장 에너지 효율적인 재활용 라인은 다단계 접근 방식을 사용합니다: 1. 1단계 – 기계적 단계: 두 개의 원심 건조기가 직렬로 연결되어 있습니다. 첫 번째 건조기는 80%의 물을 제거하고, 두 번째 건조기는 이를 약 2-3%까지 줄입니다. 2. 2단계 – 열처리: 최종 온풍 나선형 파이프 시스템은 일반적으로 표면에 남아있는 수분을 증발시키기 위해 작은 온도 차이(예: 60~80°C)만 필요합니다.
실제로 필요한 수분 함량은 얼마인가요?
이것들은 실질적인 출발점일 뿐이며, 최종적인 결정 요인은 구매자의 사양과 고분자의 특성입니다.
| 하류 단계 | 일반적인 수분 목표치 | 왜 중요한가 |
|---|---|---|
| 세척된 플레이크의 포장/보관 | ~2% ~ 5% | 물방울이 떨어지는 것을 방지하고 덩어리짐을 줄여줍니다. 일반적으로 적절한 탈수를 통해 얻을 수 있습니다. |
| 압출/펠릿화(일반) | 자주 <1% (일반적으로) <0.5%) | 증기/기포 발생, 압력 불안정성 및 표면 결함을 줄입니다. |
| 고감도 제품(사례별 상이) | 더 낮은 목표치가 필요할 수 있습니다. | 일부 고분자 및 최종 용도에서는 더욱 엄격한 수분 제어와 추가적인 건조 단계가 필요합니다. |
에너지 비용 비교 (간단하고 이해하기 쉬운 예시)
당신이 처리한다고 가정해 보세요 시간당 1,000kg의 건조 플라스틱.
| 시스템 유형 | 이 제품의 기능은 무엇인가요? | 주요 에너지 동력원 | 방향 안내 |
|---|---|---|---|
| 기계식 전용 | 세척 후 다량의 물을 제거합니다. | 모터 출력(kW) 및 부하 | 저렴한 건조 방식이지만 압출 성형에 필요한 수분 함량을 충족하지 못할 수 있습니다. |
| 열전도 전용 | 탈수 과정 없이 대부분의 수분을 증발시킵니다. | 증발 잠열 + 송풍기 동력 | 많은 양의 물을 증발시키려고 하면 엄청난 에너지가 소모됩니다. |
| 최적화된 하이브리드 | 먼저 탈수를 하고, 마지막 분획을 증발시키세요. | 탈수 후 열 부하가 작습니다. | 사양, 안정성 및 운영 비용의 최적의 균형 |
간단한 에너지 추정 (간단한 계획 수립용)
만약 당신의 라인이 증발해야 한다면 시간당 W kg의 물, 이론적인 최소 열 입력량(손실 제외)은 다음과 같습니다.
에너지(kWh/h) ≈ (W × 2,257 kJ/kg) ÷ 3,600
즉, 증발한다는 뜻입니다. 물 1kg ~에 관한 것입니다 0.63kWh 이론상 최소값입니다. 실제 시스템은 (열 손실, 배기가스, 불완전한 열 전달 등으로 인해) 더 많은 에너지를 소비합니다. 계획 단계에서 많은 플랜트는 건조기 유형 및 열 회수 방식에 따라 (일반적으로 1.5배에서 3배 정도) 가산값을 적용합니다.
예시 (방향): 원심 건조 후 재료의 수분 함량이 약 3%이고 압출에 필요한 수분 함량이 약 0.5%라면, 제거해야 할 잔여 수분량은 대략 이 정도일 수 있습니다. 건조 플라스틱 1,000kg/h당 약 25~30kg/h, 이는 이미 암시하고 있다. 이론상 열량은 약 16~19kWh/h입니다. 손실 및 송풍기 동력을 고려하기 전.
"열전구 전용"이 빠르게 비싸지는 이유: 세탁된 소재의 수분 함량이 약 30%인데도 건조에 필요한 수분 함량이 약 0.5%라면, 수분 증발이 일어나고 있을 가능성이 있습니다. 시간당 수백 kg의 물 건조 플라스틱 1,000kg/h당 - 방향성 이론상 열량은 250kWh/h 이상입니다. 손실 발생 전.
식물이 건조에 과도한 에너지를 소비하는 일반적인 이유
- 탈수 과정 생략: 물방울이 떨어지는 형태의 플레이크를 뜨거운 공기 건조기에 넣으면 히터가 원심분리기가 해야 할 일을 대신하게 됩니다.
- 수분 측정 없음: 작업자는 감으로 조절하는데, 이는 대개 과건조(에너지 낭비) 또는 불충분한 건조(품질 불량)로 이어집니다.
- 스크린 및 공기 흐름 관리 소홀: 스크린이 막히거나 배기가스가 제한되면 탈수 성능이 저하되고 열처리 단계가 더 많은 부하를 받게 됩니다.
특수 사례: 필름 라인(압착식 vs 원심분리식)
세척된 필름을 건조할 경우, 기계적 탈수 과정에서는 원심 건조기뿐만 아니라 압착기를 사용하여 수분을 제거하고 열 연마 전에 필름의 밀도를 높이는 경우가 많습니다. 참고 자료는 Energycle를 참조하십시오. 플라스틱 탈수 건조 원심 열 압착기 그리고 플라스틱 필름 압축 기술.
결론
기계식 건조기는 대량의 수분을 효율적으로 제거하며, 열 건조는 제품 사양에 따라 최종 단계로 사용됩니다. 기계식 건조 단계를 적절하게 설계하고 작동시키면 일반적으로 열 부하를 줄이고 최종 수분 함량을 안정화할 수 있습니다.
