A Study on the Thermal Designs of 300 MW-Class IGCC Plant

IGCC (Integrated Coal Gasification Combined Cycle) is a technology that generates electric power using coal gasification and gasified fuel. Carbon conversion value of IGCC is higher and the influence on the environment is lower than the pulverized coal power plant. Especially, in the nations where the weight of fossil fuel for power generation is remarkably high like in Korea, IGCC stands out as an alternative plan to cope with sudden limitation for the emissions. In this paper, system design study for the commercial IGCC system which the introduction is imminent to Korea was performed. Two cases of entrained gasification process are adapted, one is FHR(full heat recovery) type IGCC system for high efficiency and the other is Quench type IGCC system for low cost. System simulations using common codes like AspenPlus were performed for each system. In the case of Quench system, system option study and sensitivity analysis of the air extraction rate was performed. Thermal performance result for the FHR system is 42.6% (HHV, Net) and for the quench system is 40% (HHV, net) when 75% air is extracted.

300 MW급 IGCC 플랜트의 열 설계 연구

석탄가스화 복합발전(IGCC)은 석탄을 가스화하고 가스화된 연료를 사용하여 전기를 생산하는 기술로 기존의 석탄 전환 기술에 비해 전환율이 높고 환경 영향이 적은 것으로 알려져 있다 특히 우리나라와 같이 전력 생산 분야에서 석탄 화력의 비중이 높은(2001년 6월 기준, 29.6%, 한전통계자료)나라에서 급격히 강화되는 석탄 화력 발전 방식에 대한 오염물 배출량 제한에 대처하기 위해 기존 석탄 화력의 대안으로 석탄가스화 복합발전이 부각되고 있다. 본 연구에서는 국내 도입이 임박한 IGCC상용설비를 대상으로 한 시스템 설계 연구를 수행하였다. 분류층 가스화 공정을 채용한 2가지 종류의 IGCC시스템으로, 고효율 IGCC와 저비용 IGCC에 대해 시스템 연계 최적화를 고려하여 시스템을 설정하였다. 각 시스템에 대해 AspenPlus등을 사용한 시스템 시뮬레이션 모델을 개발하고 성능 계산을 수행하였으며 특히 저비용 IGCC 시스템에 대해서는 시스템 옵션 스터디와 공기 추출율에 따른 민감도 분석을 수행하였다. 열성능 계산 결과 고효율 IGCC 시스템의 효율이 42.6%(HHV, Net)으로, 저비용 IGCC 시스템에 75% 공기 추출율을 적용한 경우 40%(HHV, Net)으로 나타났다.