• Journal of Energy Engineering
• /
• v.9 no.3
• /
• pp.157-162
• /
• 2000

기존의 IGCC의 장점인 고효율 플랜트의 특성을 살리기 위해 고온정제를 적용하는 경우 조건변화에 따른 플랜트 성능의 영향을 관찰하고자 본 연구를 수행하였다. IGCC에 고온정제 공정을 적용하여 구성한 모델은 연구 목적에 알맞은 범위의 건전성을 가진 것으로 나타났으며 기타 조건을 동일하게 설정한 경우 저온 정제 공정(MDEA amine) 적용에 비해 플랜트 효율이 약 2.7% 가량 상승하였다. 한편 동일한 고온정제 공정이라도 적용하는 흡수제를 zinc titanate에서 zinc ferrite로 달리 하는 경우 탈황제의 화학 반응상 특성 및 차이점으로 인해 연료가스의 발열량 변화를 유발하므로 결과적으로 약 0.5%의 플랜트 효율 손실이 발생함을 알 수 있었다. 또한 탈황 온도 350~$650^{\circ}C$ 사이의 온도범위에 대해 민감도 분석을 실행하였으며 민감도 분석 결과 전제 온도의 증가와 플랜트 효율은 정비례하지 않으며 50$0^{\circ}C$ 이상의 정제 온도를 적용한 경우는 거의 비슷한 효율을 나타내었다. 이와 같은 결과는 정제 온도를 증가시킴으로 인해 가스터빈에 공급되는 연료가스의 온도는 높아지지만 적용한 가스터빈의 출력 및 연소 온도가 제한되어 있어 고온정제를 적용함으로써 얻어지는 이득을 가스터빈에서 충분히 보상하지 못하고 한편으로 고온정제를 채택함으로써 저온정제 적용시 보다 syngas cooler에서 회수할 수 있는 헌열이 줄어듦으로 인한 증기 터빈 출력의 감소가 커지기 때문으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1999.11a
• /
• pp.47-51
• /
• 1999

차세대 석탄가스화복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle; IGCC)으로써 고온정제(Hot Gas Clean-up; HGCU)는 고온고압의 석탄가스 중에 있는 불순물을 고온고압에서 제거하는 기술이다. 현재 이 기술에 대한 연구가 국내외적으로 활발히 이루어지고 있으며 특히 미국 에너지성에서는 2000년까지 플랜트 효율 45%의 건식 고온정제를 채용한 IGCC 시스템을 개발 중에 있으며 나아가 목표 효율 50% 이상으로 건식 고온 정제뿐 아니라 차세대 가스터빈을 채용한 시스템으로 2010년 개발을 목표로 하고 있다.(중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.11a
• /
• pp.172.2-172.2
• /
• 2011

다양한 저급연료나 폐기물로부터 가스엔진이나 연료전지의 연료로 사용하기위한 연료가스를 얻기 위한 방법으로 가스화 기술을 적용할 수 있다. 폐기물의 가스화를 통해 발생된 합성가스에는 CO, $H_2$, $CO_2$와 같은 주요성분 이외에 황화합물($H_2S$, COS), 염소화합물(HCl), 고형 물질(분진)등의 오염물질이 포함되어 있으므로, 이용목적에 따라 적절한 정제 기술이 필요하게 된다. 현재 가장 널리 알려진 저온 습식 정제공정은 장치운전이 쉽고 오염물질 제거효율이 높은 장점이 있으나, 합성가스 온도를 상온까지 낮추기 때문에 현열 손실이 발생하는 단점을 가지고 있다. 고온 건식 정제공정에 의해 $300^{\circ}C$ 이상의 고온에서 오염물질의 제거가 가능하다면 에너지 이용효율을 높일 수 있고, 습식공정에 의해 발생되는 폐수처리에 따른 비용 절감효과도 얻을 수 있다. 폐기물 합성가스를 최종 적용처에 이용하기위한 고온 정제 공정의 적용을 위해 흡착제를 이용하여 탈황, 탈염 실험을 실시하였고, 실험결과로부터 장치 설계의 기초인자를 도출하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.11a
• /
• pp.132.1-132.1
• /
• 2010

자원고갈과 지구온난화 등으로 재생에너지의 사용 및 보급이 지속적으로 증가할 것으로 예상되지만, 세계적으로 매장량이 풍부한 석탄의 사용량은 2030년 이후에도 지속적으로 증가될 전망이다. 따라서 세계 각국은 기후변화 규제에 대응하면서도 청정하게 석탄을 사용하기 위한 기술의 개발 및 보급을 활발히 진행 중이며, 국내에서도 온실가스 감축과 동시에 국가 성장 동력화를 추진하고 있다. 석탄가스화 기술은 석탄을 가스화하여 생산된 CO, $H_2$가 주성분인 합성가스를 연료로 활용하는 기술로, 이용 효율이 높고 석탄을 천연가스 수준으로 청정하게 사용할 수 있는 차세대 석탄이용 기술이다. 본 연구에서는 pilot급 석탄 가스화기에서 생산된 합성가스에 함유된 산성가스를 고온에서 건식으로 제거하는 시스템을 구축하였으며, 석탄 합성가스를 고온 건식 정제시스템에 공급하기 위한 석탄가스화기의 운전특성을 파악하였다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1999.11a
• /
• pp.61-66
• /
• 1999

화석 연료중 석탄을 가장 경제적이고, 환경친화적으로 이용하는 신발전기술로 석탄가스 복합발전(IGCC)이 있으며, 이러한 신발전 기술의 핵심은 석탄가스화와 석탄가스 중에 있는 불순물을 제거하는 정제 기술이다. 현재 저온정제와 기존의 복합발전 시스템을 이용한 1세대 IGCC는 상용단계에 있으며 열효율은 40% 전후이다. 이런 IGCC의 발전 단가를 줄이고 열효율을 45%이상 증가시켜 타 발전기술과 경쟁력을 갖추기 위해서는 고온고압에서 석탄가스 중에 있는 불순물을 제거하는 고온정제기술(hot gas cleanup)은 필수적이다.(중략)

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1998.05a
• /
• pp.79-84
• /
• 1998

고압 분류층 가스화기는 탄소전환율을 높이기 위해 고온, 즉 Ash Slagging 조건보다 높은 온도에서 운전된다. 따라서 분류층 가스화기에서 생산되어 배출되는 Raw Syngas는 고온의 현열을 보유하고 있다. 고온의 반응과정으로 인하여 타르나 기타 중탄화수소가 생성되지 않으므로 발생열을 회수하기가 용이하며 가스정제 및 불순물 제거과정도 단순해진다. (중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.73.2-73.2
• /
• 2011

석탄 합성가스 중에는 $H_2S$, HCl, $NH_3$와 같은 불순물이 포함되어 있다. 이러한 가스들은 오염가스 배출과 관련한 환경기준 준수와 터빈과 같은 설비의 보호를 위해 제거되어야 한다. 석탄 합성가스 중 HCl 농도는 탄종에 따라 다르기는 하지만 많게는 1000 ppmv 수준까지 존재한다. 합성가스를 이용하여 발전을 하는 경우 가스터빈 보호를 위해 HCl은 <3 ppmv 이하로 정제되어야 하고, 합성가스를 연료전지에 사용하고자 하는 경우에는 HCl을 <0.5 ppmv 수준까지, 화학원료로 사용하고자 하는 경우에는 <10 ppbv 수준까지 정제하여야 한다. 또한 HCl은 고온 탈황공정에 사용되는 흡수제의 활성에도 장기적으로 부정적인 영향을 주기 때문에 고온에서 HCl을 정제할 수 있는 흡수제가 필요하다. 본 연구에서는 알칼리금속을 활성물질로 사용하여 분무건조법으로 제조한 HCl 흡수제에 대해 물성 및 HCl과의 반응성을 살펴보았다. $300-500^{\circ}C$ 영역에서 K-계 및 Na-계 흡수제에 대해 고정층반응기에서 HCl 가스를 함유한 모사 합성가스를 이용하여 상압 조건에서 Cl 흡수능을 측정한 결과 15wt% 이상의 흡수능을 나타내었으며 반응온도가 높을수록 흡수능이 증가함을 알 수 있었다. XRD 분석을 통하여 Cl은 K 및 Na와 반응하여 KCl과 NaCl을 형성하면서 흡수됨을 알 수 있었다. 20 bar 조건에서 실험한 결과에서도 동일한 경향의 반응성을 나타내었으며 반응온도가 낮을수록 흡수능은 감소하지만 Cl을 더 낮은 농도로 정제할 수 있었다. 본 실험에 사용된 Na 및 K계 흡수제는 모두 연소 후 배가스 중 $CO_2$를 제거하기 위한 흡수제로 사용되는 고체 흡수제이다. 석탄화력발전소 배가스에 연계되어 $CO_2$ 회수실험에 사용되었던 사용 후 $CO_2$ 흡수제에 대해 HCl 흡수 실험을 수행한 결과에서도 우수한 HCl 제거 성능을 보여 주었다. 이로부터, 폐 $CO_2$ 흡수제의 HCl 흡수제로서의 활용가능성을 확인 하였다.

• Environmental engineer
• /
• no.6 s.262
• /
• pp.56-59
• /
• 2008

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.11a
• /
• pp.132.2-132.2
• /
• 2010

기후변화협약 등으로 인하여 기존 화력발전기술보다 효율이 높고 온실가스 발생을 줄일 수 있는 고효율 청정석탄 이용기술에 대한 사회적 요구가 높아짐에 따라 석탄 가스화와 관련된 기술 개발이 확대되고 있다. 석탄을 가스화하면 CO와 $H_2$가 주성분으로 구성된 합성가스를 얻을 수 있는데, 이를 청정가스연료로 사용하기 위해서는 합성가스에 포함된 분진의 제거가 필수적이다. 대부분의 석탄가스화 공정에서는 캔들형 필터를 사용한 여과식 집진시스템을 적용하여 합성가스에 포함된 분진을 제거하고 있다. 본 연구에서도 Pilot급 석탄 가스화기에서 제조된 합성가스에 포함된 분진 제거를 위하여 고온/고압 집진시스템을 구축하였으며, 다양한 운전조건과 필터 종류에 따른 집진시스템의 운전특성 파악을 수행하였다. 연구결과 석탄 합성가스를 안정적으로 정제 하기위한 집진시스템의 중요한 운전 기준과 방법을 도출할 수 있었으며, 이렇게 도출된 운전 기준과 방법은 용량이 증대된 집진시스템의 연속운전을 진행하여 향후 실증할 예정이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2005.11a
• /
• pp.436-445
• /
• 2005

석탄가스화는 화석연료인 석탄을 기존의 공해물질 발생을 90% 이상 줄이면서 고효율로 활용할 수 있는 방법이다. 3톤/일급 pilot급 석탄가스화 설비에서 생산된 CO와 수소가 주성분인 합성가스를 소형 LPG 엔진과 중형 천연가스 엔진에 연계시켜 발전시스템을 구성하였으며 전기생산까지 구현하였다. 합성가스의 고온 집진과 탈황을 자체기술로 구현하여 합성가스내 $H_2S$와 COS 성분들을 1 ppm 이하 정제와 99% 이상의 고온집진 효율을 확인하였다. 선진국들의 설비 규모에 비해서는 극히 열세인 국내 현황이지만, 고온고압의 석탄가스화로부터 탈황과 집진, 전기 생산까지 전 과정을 pilot 설비규모에서 실증하는 성과를 얻었으며 향후 전체 시스템의 최적화와 연속운전 기술의 개발로 이어진다면 중소형 석탄가스화 부분에서는 선진국과 차별화된 틈새시장 실용화 기술의 확보가 가능할 것이다.