Status and Perspective of Biomass Co-firing to Pulverized Coal Power Plants

Biomass co-firing to existing thermal power plants is one of the most economical and efficient way to reduce $CO_2$ emission from the plant. There are several methods of co-firing and it can be categorized into (1) Parallel co-firing, (2) Indirect co-firing, and (3) Direct co-firing. Parallel co-firing is the most expensive way to high-ratio co-firing because it requires biomass dedicated boiler. Direct co-firing is widely used because it does not need high capital cost compared with the other two methods. Regarding the direct co-firing, it can be classified into three methods- Method 1 does not need retrofit of the facilities because it uses existing coal mills for pulverizing biomass fuels. In this case high-ratio co-firing cannot be achieved because of poor grindability of biomass fuels. Method 2 needs biomass-dedicated mills and revision of fuel streams for the combustion system, and Method 3 needs additional retrofit of the boiler as well as biomass mills. It can achieve highest share of the biomass co-firing compared with other two methods. In Korea, many coal power plants have been adopting Method 1 for coping with RPS(Renewable portfolio standards). Higher co-firing ratio (> 5% thermal share) has not been considered in Korean power plants due to policy of limitation in biomass co-firing for securing REC(Renewable Energy Certificate). On the other hand, higher-share co-firing of biomass is widely used in Europe and US using biomass dedicated mills, following their policy to enhance utilization of renewable energy in those countries. Technical problems which can be caused by increasing share of the biomass in coal power plants are summarized and discussed in this report. $CO_2$ abatement will become more and more critical issues for coal power plants since Paris agreement(2015) and demand of higher share of biomass in the coal power plants will be rapidly increased in Korea as well. Torrefaction of the biomass can be one of the best options because torrefied biomass has higher heating value and grindability than other biomass fuels. Perspective of the biomass torrefaction for co-firing is discussed, and economic feasibility of biomass torrefaction will be crucial for implementation of this technology.

미분탄 석탄화력발전에서의 바이오매스 혼소 동향 및 전망

바이오매스 혼소는 신재생 에너지의 비중을 늘리면서 석탄화력발전에서의 $CO_2$ 배출을 저감할 수 있는 단중기적으로 가장 효과적인 방법이다. 본 논문에서는 이 중 기존 화력발전소에 가장 적은 초기투자비로 적용할 수 있는 직접 혼소법에 대하여 주로 고찰을 수행하고, 국내외 현황 및 전망에 대해 기술하였다. 직접 혼소법은 바이오매스 전용 미분기를 사용하여 혼소율을 늘리는 방법과 저 혼소율에서 초기투자비를 최소화하는 기존 석탄 미분기 사용 바이오매스 혼소법으로 나눌 수 있다. 유럽 및 미국에서는 혼소율을 높이기 위해 많은 상용발전소에서 바이오매스 전용 미분기를 사용하여 10~20% 가량의 혼소율(열량 기준)로 운전을 수행하고 있으나, 국내의 경우에는 RPS 대응을 위해 3~5% 가량의 혼소율에서 기존 석탄 미분기를 그대로 사용하여 바이오매스 혼소를 수행하고 있다. 신기후체제가 시작되고 석탄화력발전에서의 $CO_2$ 저감 요구가 점점 더 증대될 것으로 예상되는 바, 향후 바이오매스 고혼소율이 수행될 수 있는 기술적/저책적 방안이 모색되어야 하며, 이 경우 발생할 수 있는 설비에의 악영향을 면밀히 고려한 연료 표준화 및 전처리 기술이 개발되어야 한다.