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발전공학

석탄가스화 복합발전

석탄가스화 복합발전

태안화력, 영남화력발전소를 필두로 기존 폐지계획인 발전소들을 2030까지 화력발전소 10기 이상을 가스화복합발전소(IGCC)로 대체할 계획(제2차 전력수급기본계획)인바, 가스화복합발전 기술이 기존 화력을 대체할 만한 새로운 대안이 가능한지 다음 항목을 중심으로 설명하시오.
[필요성, 원리, 구성, 특징(장단점), 파급효과 및 향후 전망]

개요
(IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle)

석탄가스화 복합발전은 석탄가스화로에서 석탄을 고온, 고압하에서 산소 또는 물과 반응시켜 가연성 가스(CO, H2)로 전환하고 냉각, 정제(탈황 및 집진)한 후 이것을 연소, 가스터빈 및 증기터빈을 구동하고, 그 폐열을 폐열회수 보일러(HRSG: Heat Recovery Stem Generator)에서 증기를 만들어 증기터빈을 구동하여 발전하는 방식으로 열효율 향상을 통해 CO2저감으로 인하여 환경성이 우수하여 국내에서도 많은 연구 중이다. IGCC는 이론적으로 50%(+연료전지)의 발전효율을 달성할 수가 있다.

석탄가스화 복합발전

우리나라에서 약 30%를 차지하는 석탄을 연료로 하는 화력발전은 타 발전원에 비해서 NOx, SOx, CO2를 많이 배출하기 때문에 이에 대한 대안으로 IGCC발전을 통해서 고효율 발전을 통해 환경물질의 저감이 절실한 상황이다.

구 분미분탄 화력발전석탄가스화 복합발전
발전효율37~40%40~45%
환경오염물질SOx: ~150ppm
NOx: ~200ppm
SOx: 5~20ppm
NOx: 15~30ppm
건설비용(300MW 기준)3,500~4,000억원4,500~5,500억원

특징

1) 발전효율이 높다. → 미분탄 방식에 비해 3~5% 향상, 이론상 발전효율 50%

2) 친환경적인 발전이다.

(1) NOx, SOx의 배출량을 현저히 저감시킨다.

→ 미분탄 연소방식에 비해서 SOx는 90% 이상, NOx는 75%이상, CO2는 10% 이상 저감되는 것으로 보고되고 있다.

(2) 이산화탄소의 포집이 용이하다.

→ 이산화 탄소의 포집 및 저장을 적용하면 이론적으로 온실가스를 무배출을 달성하게 될 것으로 전망한다.

(3) 온배수량이 30% 정도 저감된다.

3) 연료로 저질탄 사용이 가능하다.

4) 석탄회 입자가 터빈의 블레이드 침식될 우려가 있다.

5) 블레이드 침식으로 효율저하의 가능성이 있다.

※ 현실적인 상황

미분탄 연소방식의 경우에도 대부분 후처리 방식으로 제거가 원활하게 되는 관계로 친환경성에 크게 효과가 없다고 한다. 또한 CCS(Carbon Capture & Storage)기술이 상용화되는데 20년 이상이 소요될 것으로 전망되고, 초초임계압 화력에 비해서 가격경쟁력이 없어 선진국에서도 IGCC 건설계획을 취소 또는 유보하는 방향이다.

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기력발전소의-구성
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