습식 CO₂포집의 에너지효율 향상을 위한 CO₂농도 증가 방법

전문가 제언

○ 아민기반 습식 CO2 포집설비(CC)는 기술적으로 화학플랜트에 유사하게 이용되었기 때문에 성능을 신뢰할 수 있고 기존 발전플랜트의 후단에 쉽게 적용할 수 있었다. 그러나 발전효율 저하가 문제이므로 에너지손실을 줄이기 위한 용매와 발전 사이클의 개선이 필요하다.

- 연소배기의 CO2 농도는 10~14%vol이나, 가스터빈에서 약 4%vol(dry 1.5㏖%) 정도로 희석되어 습식 CC의 재생 탑에서 많은 열에너지(6MJ/㎏-CO2)가 소비된다. CO2 농도를 6~8mol%로 증가시키면 열에너지를 3.7MJ/㎏-CO2로 줄일 수 있다. MHI는 최근 KS-3(550kcal/㎏-CO2)을 개발하여 KS-1보다 열부하를 15% 향상시켰다.

○ 본문은 CO2 농도를 증가시키기 위하여 배기의 재순환(EGR), 가스터빈의 가습(EvGT), 가스터빈 출구에서 부가연소(SFC) 및 외부연소(EFC)의 4가지 방법에 대한 장단점을 비교하였다.

- CO2 농도는 EFC(11.5mol%)가 EGR(10mol%)보다 많으나 내열재질 문제와 버너동력 때문에 발전효율(LHV)이 적고(44.3%), SFC는 농도는 높으나 연소가 불안정하여 효율변화가 크며, EvGT는 가장 저렴하나 CO2 농도가 5mol%로 적고 효율도 40%로 가장 낮았다. EGR 방법이 효율도 가장 높고(50.5%), 큰 문제가 없었다.

- 습식법은 사이클을 개선하여도 부식성, 폐수발생과 고가의 용매비용 등 문제가 있으므로, 오히려 성능이 우수한 중?저온의 건식흡수제에 의한 건식 CC의 개발에 중점을 둔 우리의 CC 기술이 더 효과적이다.

○ 우리나라는 2002년부터 Na계 등 중?저온의 건식흡수제를 개발하였으며 이를 이용하는 0.5MW 파일럿을 2010년에 기공하였고, 2015년에는 200MW의 실증 건식 CC 건설을 계획하고 있다. 현재 일본이 독주하는 아민기반 습식 CC와 경쟁하기 위해서 더 많은 투자가 필요하고 건식 CC의 안전성과 90% 이상의 포집효율을 앞당겨 입증할 필요가 있다.

저자

Hailong Li, Mario Ditaranto, David Berstad

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

환경·건설

연도

2011

권(호)

36

잡지명

Energy

과학기술
표준분류

환경·건설

페이지

1124~1133

분석자

박*서

분석물

• 습식 CO₂포집의 에너지효율 향상을 위한 CO₂농도 증가 방법.pdf [311,762 byte]

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