야마구치현(山口縣) 우베시(宇部市)에 있는 우베코산(宇部興産) 주력 공장지대의 자가발전소인 우베코산 발전소에서는 「CO₂ 배출량 20% 절감(1990년도 대비)을 달성한다」는 전사 방침 아래 에너지원단위의 연율 1% 개선을 목표로 에너지 절감 활동을 실시하고 있다. 그러나 에너지 절감 개선에 진력을 다해 한계점에 다다른 상태이며, 또 발전설비의 플랜트 효율은 설비 도입 시의 설비구성으로 대부분 결정돼버리는 면이 있기 때문에 일반적으로 발전소 단독에서의 1% 원단위 개선을 달성하는 것은 매우 어렵다고 전해지고 있다. 그리하여 발전소 단독에서의 개선구조에 얽매이지 않는 새로운 에너지 절감 안건의 발굴 필요성이 높아지고 있다. 본고에서는 2010년도에 발전소와 인접한 우베 시멘트 공장의 폐열을 발전설비의 열원으로 회수하여 전기로서 유효이용한 에너지 절감 사례를 소개한다.

사업장 개요
우베코산 발전소는 1982년에 우베(宇部) 지구의 주력 발전장치인 145MW 설비의 운전개시와 함께 창설되었다. 그 후 각 공장의 자체적으로 운전되고 있던 발전설비들을 통합하고 규모를 확장해나가 2004년도에 IPP(216MW) 설비가 운전 개시되면서 현재에 이르고 있다. 업무 내용은 자가발전으로 우베 지구 사업소 및 그룹회사에 전기 및 증기를 저렴하고 안정적으로 공급하는 것, 그리고 IPP로서 주고쿠전력 주식회사에 전기를 안정적으로 공급하는 것이다. [표 1]에 우베코산 발전소의 설비 일람을 나타냈다. 보일러 3대, 터빈 5대를 보유하고 있으며, 총 인가출력은 443.8MW이다. 이번 에너지 절감 사례와 관련한 발전설비는 4호 장치(30MW 설비)와 5호 장치(145MW)이다.


에너지 절약 실시 배경
시멘트 공장에서의 폐열의 존재
시멘트 공장의 제조 과정을 [그림 1]에 나타냈다. 석탄석, 점토 등을 혼합한 시멘트 원료는 NSP(New Suspension Preheater: 새로운 서스펜션 예열기) 타워의 상부에 공급되어 예열 후 로터리 킬른 내에서 1450℃ 이상의 고온으로 소성(燒成)돼 클링커(clinker)가 된다. 이 클링커는 클링커 쿨러(이하 AQC: air quenching cooler)에서 쿨러팬으로부터 들어오는 공기(대기)에 의해 급랭되어 클링커 사일로에 저장된다. AQC에서 클링커를 냉각하고 가열된 공기 중 고온부는 가소로(假燒爐) 및 로터리 킬른에서 연료의 연소용 공기로 이용된다. 그러나 저온부는 약 280℃의 AQC 배기가스(저온폐열)로 대기에 방출되어 미이용 상태였다.


능력에 여유를 준 발전설비 보유
4호 30MW 설비는 중유 전소 보일러로 도입되었지만, 석탄 전소(미분탄 분소) 개조에 의해 보일러 증발량이 감소했다는 경위가 있다.(250 → 140ton/h) 이에 따라 5호 145MW 보일러에서 주증기의 공급을 받으면서 20MW 정도의 부분부하로 발전하고, 증기터빈·발전기 능력에 약 10MW의 여유를 가진 운전을 실시하여 증기원만 있으면 발전을 증가시킬 수 있었다.