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산소 주입 분류층 IGCC 석탄 발전소에서 CO2 포획 저장의 기술 경제성 분석

전문가 제언: ○ 본문은 순수한 산소를 사용한 석탄가스화 복합 사이클에서 CO2의 포획 격리가 그 공장의 운전 효율과 경제성에 미치는 영향을 검토하였다. 현재 에너지는 화석연료에서 얻는 것이 가장 싼데 지구 온난화의 원인이 되는 CO2의 대기 중 배출이 문제이다. 따라서 이 CO2 포획 및 저장이 화석연료를 조기 퇴역시키지 않고 계속 사용할 수 있게 하는 유일한 방법으로 간주되고 있다.

○ 본문은 거의 상용화된 Shell과 GE의 IGCC 공장을 참고(CO2 포획 저장 없이)로 하고 여기에 두 가지 형태의 가스수증기 전환 공정을 설치하여 CO2를 포획 저장하였을 때 효율과 경제성의 시뮬레이션 결과를 비교하였다. 하나는 황 화합물을 가스에서 제거한 후(기존의 통상적인 방법) 전환하는 청정 전환방법과 황에 피독 되지 않는 촉매를 사용하여 황 화합물의 제거 없이 전환반응을 수행하는 산성 전환 방법으로(비교적 새로운 방법) 6가지 시뮬레이션 결과에 대해 서로 비교하였다.

○ 공정에서는 Shell과 GE의 경우가 크게 다르지 않다. 투입 석탄이 건식인 Shell에 비해 GE는 슬러리 형태인 점이 크게 다르다. 가스화 된 연료가스가 수증기 전환된 후 Selexol 물리적 용매에 의해 CO2를 흡수 제거하며 그 후 연료가스는 가스 터빈에서 전력을 생산한다.

○ 터빈의 고온 출구 가스는 수증기를 생산하며 이 수증기로 수증기 터빈을 구동하여 추가로 전력을 얻는 점은 서로 같다. 용매에 흡수된 CO2는 회수되어 적당한 지층에 저장된다. 다만 청정 전환에서 전환 반응기 전에 H2S 등의 황 화합물 제거 공정이 필요하나 산성 전환은 이 공정을 CO2 제거와 함께 할 수 있어 투자비가 절약된다.

○ 시뮬레이션 결과를 보면 Shell 시스템의 경우 청정 전환에서 제거하는 CO2 톤당 $32.49, 산성 전환에서는 $29.66의 비용이 소요되는 것으로 나타났다. 여기에 비해 GE IGCC는 각각 $29.35와 $26.69이었다. 열적 효율은 Shell이 높은데 비하여 CO2 방지비용은 오히려 GE 시스템이 더 유리한 점은 흥미 있는 결과이다.

저자: Huang, Y., Rezvani, S., McIlveen-Wright, D., Minchener, A., Hewitt, N.
자료유형: 학술정보