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[국내논문] 가스화 복합화력발전 플랜트에서 CO2제거가 성능에 미치는 영향 해석
Analysis of the Influence of CO2 Capture on the Performance of IGCC Plants 원문보기

유체기계저널 = Journal of fluid machinery, v.13 no.1 = no.58, 2010년, pp.9 - 16  

차규상 (인하대학교 대학원 기계공학과) ,  김영식 (인하대학교 대학원 기계공학과) ,  이종준 (인하대학교 대학원 기계공학과) ,  김동섭 (인하대학교 기계공학부) ,  손정락 (서울대학교 항공우주공학부) ,  주용진 (한국 전력연구원)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the power generation industry, various efforts are needed to cope with tightening regulation on carbon dioxide emission. Integrated gasification combined cycle (IGCC) is a relatively environmentally friendly power generation method using coal. Moreover, pre-combustion $CO_2$ capture is...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문은 지식경제부에서 시행한 신재생 에너지 기술 개발사업을 통한 연구 결과이다.
  • 점점 강화되고 있는 대기 환경 규제와 세계적인 경향을 볼 때, IGCC 플랜트에서의 C6 제거는 앞으로 반드시 적용될 기술로 판단된다. 이에 본 연구에서는 C02 제거가 가스터빈 및 전체 복합화력 플랜트의 성능 특성에 미치는 영향, 특히 일반 IGCC 성능으로부터 출력 및 효율 변화를 중점적으로 살피고자 한다.

가설 설정

  • a》가스화기에서 반응이 일어난 후 밖으로 배출되는 가스의 온도는 1000°C 내외인데, 이러한 고온의 합성가스는 열교환기를 통해 스팀터빈 사이클에 열에너지를 공급한 다음에 가스터빈의 연소기로 들어가게 된다. 본 논문에서는 가스화기 작동 온도는 1500°C로 가정하였고, 작동 압력은 일반적인 압력 범위의 중간 압력인 50 bar로 설정하였다. 다음은 문헌을 참고하여 가스화기에서 사용한 연소 반응과 개질 반응의 반응식이다.
  • 2와 같이 압축하여 밀도를 높이는 처리 공정을 고려하였다. 압축 압력은 충분히 높은 HO bar를 가정하였다. 먼저 1단 압축을 한다고 가정할 경우에 C6압축하기 위한 소모 동력은 약 48 MW로 계산 되었다.
  • 펌프의 동력을 포함한다. 이외에도 C02를 밀도가 높은 상태로 처리(이송 포함)하기 위하여 별도의 동력이 소모되는데, C02 처리과정 자체가 여러 가지 방법이 가능하기 때문에, 그 부분 최적 설계가 그 자체로서 하나의 연구 주제이므로 본 연구에서는 플랜트의 성능 분석 시 C6 압축 소모 동력을 고려하지 않았다. 다만, Fig.
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참고문헌 (18)

  1. Sander, F. and Span, R, 2008, "Model of a Coal Fired IGCC Process with Hydrogen Membrane Reactor and Capture of CO2," ASME paper 2008-50913. 

  2. Hoffmann, S., Bartlett, M., Finkenrath, M., Evulet. A. and Ursin, T. P., 2008, "Performance and Cost Analysis of Advanced Gas Turbine Cycles with Pre-Combustion CO2 Capture," ASME paper 2008-51027. 

  3. Dennis, R. A. and. Harp, R., 2007, "Overview of the U.S. Department of Energy's Office of Fossil Energy Advanced Turbine Program for Coal Based Power Systems with Carbon Capture," ASME paper 2007-28338. 

  4. Bancalari., E., Chan, P. and Diakunchak, I. S., 2007, "Advanced Hydrogen Gas Turbine Development Program," ASME paper 2007-21869. 

  5. Oluyede, E. O. and Phillips, J. N., 2007, "Fundamental Impact of Firing Syngas in Gas Turbines," ASME paper 2007- 21385. 

  6. Lee, C, Lee, S. J. and Yun, Y, 2007, "Effect of Air Separation Unit Integration on Integrated Gasification Combined Cycle Performance and NOx Emission Characteristics," Korean J Chem. Eng., Vol. 24, No.2, pp. 368-373. 

  7. 이종준, 차규상, 손정락, 김동섭, 주용진, 2008, " Syngas를 연료로 사용하는 발전용 가스터빈의 성능해석," 대한기계학회논문집 B권, 제32권, 제 1호, pp. 54-61. 

  8. 김영식, 이종준, 김동섭, 손정락, 주용진, 2008, "플랜트의 구성을 고려한 IGCC용 가스터빈의 성능해석," 대한기계학회논문집 B권, 제 32권, 제 9호, pp. 704-711. 

  9. Lee, J. J, Kim, Y. S., Cha, K. S., Kim, T. S., Sohn, J. L and joo, Y. J., 2009, "Influence of system integration options on the performance of an integrated gasification combined cycle power plant," Applied Energy, Vol. 86, pp. 1788- 1796. 

  10. Aspen Technology Incorporate, 2006, Aspen One HYSYS, ver. 2006. 05. 

  11. GE Power-Enter Software, 2006, GateCycle, ver. 6.0. 

  12. Shelton, J. and Lyons, J, 2000, Texaco Gasifier IGCC Base Cases, A Report to NETL, PED-IGCC-98-001, New York, pp. 1-33. 

  13. Higman, C., Van Der Bugt M., 2003, Gasification, New York, Gulf Professional Publishing. 

  14. 오광증, 이상섭, 최원준, 이재정, 손병현., 2003, "MEA & AMP 혼합 흡수제를 이용한 이산화탄소 흡수 및 재생 특성" 대한환경공학회지, 제 25권, 제 5호, pp. 609-615. 

  15. 심재구, 김준환, 장경룡, 임희문, 2003, "Pilot Plant를 이용한 화력발전소 배기가스 중 CO2와 MEA의 흡수 특성," 대한환경공학회지, 제 25권, 제 12호, pp. 1557 - 1563. 

  16. Zachary, I. and Titus, S., 2008, "CO2 Capture And Sequestration Options: Impact on Turbo-machinery Design," ASME Paper GT2008-50642. 

  17. Dennis, R. A., Shelton, W. W. and Le, P., 2007, "Development of Baseline Performance Values for Turbines in Existing IGCC Applications," ASME Paper GT 2007-28096. 

  18. 이봉렬, 김동섭, 노승탁, 신흥태, 전용준., 2002, "삼중압 열회수 증기발생기와 증기터빈 시스템의 열설계 해석" 대한 기계학회 논문집 B권, 제 26권, 제 3호, pp. 507-514. 

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