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IGCC 발전소를 위한 공기 분사식 가스화기술 성능 평가

전문가 제언: ○ 21세기에 분류상 석탄가스화기술은 석탄 사용에 따른 에너지안보, 환경문제, 지구온난화 문제를 완화할 대안으로 부각되고 있다. 그동안 가스화기술은 주로 연료 및 화학공업원료로 사용되었으나, 최근 20여 년 동안 대형가스터빈개발에 힘입어 에너지 최대소비처인 석탄발전소에 가스화 복합발전(IGCC) 기술을 활용하여 고효율발전을 시도하고 있다. 또한 NOx, SOx 발생은 억제하고 동시에 CO2 배출억제를 목적으로 점차 기술개발을 추진하고 있다.

○ 최근 분류상 가스화기술은 500~1,000MW급 대형가스화 IGCC 발전이 추진되고 있다. 가스화기에 공급되는 원료 및 산화제인 공기 또는 산소의 공급형태에 따라 공정설계 및 플랜트효율이 달라진다. 가스화기에 원료공급 형태에 따라 습식 또는 건식가스화기로 칭한다. 산화제로 순 산소 또는 공기를 주입하는데 따라 air-blown, 또는 oxygen- blown으로 칭한다. 석탄에 함유된 회 처리방법에 따라 건식 또는 용융 슬래그 가스화 장치 등으로 다양한 형태로 분류되고 성능이 평가된다.

○ 순 산소-분사식(oxygen blown) 가스화기는 ASU설비는 있으나, 합성가스 중에 질소 가스가 없어 에너지 밀도가 높아 대형 분류상 가스화기는 oxygen blown 형태로 개발되고 있다. ASU 장치가 없어 경제성이 있다고 보는 air blown과 ASU 설비를 가춘 oxygen blown 기술은 그동안 많은 논쟁의 대상이 되어왔다. MHI사가 개발한 원료 2단 주입 air-blown 가스화 IGCC 기술은 oxygen blown IGCC 기술보다 순 발전효율이 1.5% 높은 것으로 평가하고 있다. 이의 주요인은 ASU설비가 없고 syngas cooler에서 50% 더 많은 에너지를 회수 할 수 있기 때문인 것으로 분석하고 있다.

○ Air blown 가스화기는 ASU 설비는 없으나, 합성가스 중에 질소 때문에 합성가스의 질량속도(mass flow)가 증가되어 IGCC 시스템의 장치 및 배관 등의 전체적인 부피가 커지게 된다. 따라서 두 기술의 성능 평가는 기술뿐만 아니라 IGCC 시스템 전체에 대한 경제성 검토가 뒷받침되어야 할 것이다.

저자: Antonio Giufffrida, et al
자료유형: 학술정보