Energy Analysis of a Latent Heat Recovery for Water Vapor in Flue Gas from an Industrial Gas Boiler

본 연구에서는 산업용 LNG 보일러의 에너지 효율 향상과 환경 성능 제고를 위해, 배기가스 내 수증기 잠열을 효과적으로 회수하고 백연을 저감할 수 있는 하이브리드 열회수 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 고온 열교환기(HT), 저온 열교환기(LT), 그리고 질산칼슘 수용액을 사용하는 개방형 흡수식 히트펌프(OAHP)로 구성되며, 배기온도 250°C에서 60°C, 25°C로 단계적으로 냉각함으로써 현열과 잠열을 효율적으로 회수한다. 잠열 회수를 위해 흡수식(AHP) 또는 전기식(EHP) 히트펌프를 이용한 냉각수 공급 방안을 적용하였으며, OAHP를 통해 배기가스의 상대습도를 40% 이하로 저감함으로써 겨울철 외기 조건에서도 백연 발생을 방지할 수 있음을 확인하였다. 에너지 분석 결과, 총 193,140 kcal/h의 열(잠열 94,023kcal/h)을 회수할 수 있으며, 80% 회수 효율 적용 시 보일러 출력의 약 17.8%에 해당하는 154,512 kcal/h의 열 회수가 가능하다. 또한, 배기가스를 상온까지 냉각하는 과정을 통해 응축성 미세먼지(CPM)를 효과적으로 제거할 수 있어 대기오염 저감에도 기여할 수 있다. 제안된 하이브리드 열회수 시스템은 에너지 효율 향상과 환경 규제 대응 측면에서 산업 현장 적용이 유망한 기술로 평가되며, 향후 실증 운영 및 경제성 분석을 통한 상용화 가능성 확보가 요구된다.