초록 ▼

${\cdot}$ 3기의 1~3 톤/일 규모의 석탄 가스화기 Pilot 플랜트 설계, 건설 및 시운전
- SK이노베이션 (SKI)은 저등급 석탄을 대상으로 하는 3톤/일 규모의 $980^{\circ}C$, $8.4\;kg/cm^2(g)$ 운전조건을 갖는 Transport형 가스화기를 도입 건설하고, 그 외 전처리, 집진, 가스정제, 열 교환기 등 연계공정을 선정하고 제작하여 가스화 블록을 구축함. 가스화기 및 단위공정의 기능 및 성능을 평가 후 연계 공정에 대한 시운전

${\cdot}$ 3기의 1~3 톤/일 규모의 석탄 가스화기 Pilot 플랜트 설계, 건설 및 시운전
- SK이노베이션 (SKI)은 저등급 석탄을 대상으로 하는 3톤/일 규모의 $980^{\circ}C$, $8.4\;kg/cm^2(g)$ 운전조건을 갖는 Transport형 가스화기를 도입 건설하고, 그 외 전처리, 집진, 가스정제, 열 교환기 등 연계공정을 선정하고 제작하여 가스화 블록을 구축함. 가스화기 및 단위공정의 기능 및 성능을 평가 후 연계 공정에 대한 시운전을 실시함
- 고등기술연구원 (IAE)은 1,200~$1,400^{\circ}C$, $7\;kg/cm^2(g)$ 운전조건을 갖는 1톤/일 규모의 상부 공급형 이중 선회형 Compact 가스화기를 개발함. 이를 위해 석탄의 균일 분배기와 분사노즐 개발을 수행하고 고온 고압에 적합한 이중 가압 반응기에 대한 설계 기술을 확보하고자 함
- 에너지기술연구원 (KIER)은 850~$950^{\circ}C$, ~30기압의 1톤/일 규모로 가스화기와 연소로가 일체형으로 구성된 분할식 유동층 가스화기를 설계 건설하여 시운전 테스트를 수행하며, 가스화기에 사용될 내화재와 고온 고압 집진 시스템 (Gas Cooler + Ceramic Candle Filter, Moving Granular Bed Filter) 을 평가하고 선정함
- 본 과제로 각 기관별 Pilot 가스화기 설계자료 확보 및 운전제어 Logic 개발을 통해 상용화를 위한 기본설계 기초역량을 확보함
${\cdot}$ 저급탄 사용이 가능한 저비용, 고효율 가스화 및 합성가스 활용기술 개발을 위한 핵심 요소 기술 개발
- 원탄 35%에서 건조탄 7%로 수분 건조율 80%를 갖는 Flash Drying 기술 확보로건조탄 생산 기준 1톤/일 규모의 저급탄 분쇄/분급 및 건조 연계 최적공정을 개발함 (에너지기술연구원)
- 저급탄의 분쇄공정 최적화 (입도분포 제어) 기술 및 고함수 저급탄에 마이크로웨이브 급속 건조 (수분 28%${\rightarrow}$5%) 적용기술 개발 (지질자원연구원)
- 저급탄 대상의 가스화반응 촉진을 위한 알칼리탄산염 및 전이금속를 기반으로 한 촉매(연료첨가제) 기술 개발 (군산대,전북대)
- 기관별 개발된 Pilot 가스화기와 단위설비에 대한 전산 유체역학 (CFD) 해석모델을 구축하여 공정 Parameter에 따른 시뮬레이션 기술 확보와 이를 기반으로 한 설계기술 개발 (KAIST, 한경대, 아주대)
- 소형 Membrane Wall Type 분류층 가스화기용 세라믹 소재 (SiC)를 활용하여 가스화기 내벽 라이닝 및 냉각기술 개발 (KIST)
- 메탄올 Pilot 반응기 (50kg/day) 설치 운전을 통한 설계인자 도출 및 메탄올/DME 반응 촉매 성능개선 연구를 기반으로 한 2톤/일 규모의 MeOH/DME 병산 플랜트 설계 패키지 개발 (화학연구원)

Abstract ▼

${\cdot}$ Design, construction and Commissioning Test of 1~3 TPD pilot plant varying three kinds of gasifiers
- SK innovation (SKI) had introduced and constructed 3 TPD scale transport gasifier with operating conditions of $980^{\circ}C$, $8.4\;kg/cm^2(g)$ targeti

${\cdot}$ Design, construction and Commissioning Test of 1~3 TPD pilot plant varying three kinds of gasifiers
- SK innovation (SKI) had introduced and constructed 3 TPD scale transport gasifier with operating conditions of $980^{\circ}C$, $8.4\;kg/cm^2(g)$ targeting low-rank coal. Other processes such as pre-treatment, particle collector, gas purification and heat exchanger are selected and connected to transport gasifier block. Then the performance and functions of the gasifier and unit processes have been examined and the first operation has been accomplished.
- Institute of Advanced Engineering (IAE) has developed 1TPD top-feeding dual-swirling compact gasifier with operating conditions of 1,200 ~ $1,400^{\circ}C$, $7\;kg/cm^2(g)$). IAE has designed uniform distributor and injection nozzle for coal feeding and established design skill of dual pressurized reactor under high temperature and pressure.
- Korean Institute of Energy Research (KIER) has developed and conducted commissioning test for 1 TPD scale gasifier and combustor by-one as partitioned. fluidized bed gasifier with operating condition of 850~$950^{\circ}C$, below 30 atm. The refractory of the gasifier and high pressure filtration system (Gas cooler + Ceramic candle filter, Moving granular bed filter) have been selected and assessed.
- The tasks of each agency could obtain the design data of pilot gasifier and develop operation control logic. These results are able to assure the basic competencies for basic design of commercial plant.
${\cdot}$ Development of core technology for low-cost, high-efficiency gasification enabled low rank coal and syngas utilization
- Development of 1 TPD scale of the optimal plant between crushing/classifying process and drying process derived from flash drying technology has 80% of dry efficiency from 35% moisture of raw coal to 7% moisture of dried coal (KIER).
- Development of optimized low-rank coal grinding (particle size distribution control) technology and microwave drying (moisture 28%${\rightarrow}$5%) technology (KIGAM).
- Development of catalyst based on alkali carbonate and transition metal technology
for enhanced low-rank coal gasification rate (Kunsan Univ., Chonbuk Univ.).
- CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis model for pilot gasifier and unit facilities developed by each agency. Development of simulation and design technology based on gasification process parameters. (KAIST, Hangyeong Univ., Ajou Univ.).
- Development of ceramic material (SiC) for small membrane wall type entrained gasifer and gasifier wall lineings and coolinig technology (KIST).
- Development of design package for 2 TPD scale MeOH/DME poly-generation plant through installation to operation of pilot methanol reactor (50kg/day) and methanol/DME catalyst performance study (KRICT).

목차 Contents

• 제출문...1
• <기술개발사업 주요 연구성과>...5
• 요약문...20
• SUMMARY...24
• CONTENTS...29
• 목차...30
• 제1장 서론...33
• 제1절 개발기술의 중요성 및 필요성...33
• 제2절 국내${\cdot}$외 관련 기술의 현황...35
• 제3절 기술개발 시 예상되는 기술적${\cdot}$경제적 파급 효과...38
• 제2장 기술개발 내용 및 방법...41
• 제1절 최종 목표 및 평가 방법...41
• 제2절 단계 목표 및 평가 방법...43
• 제3장 결과 및 사업화 계획...50
• 제1절 연구개발 최종 결과...50
• 1. 최종 결과...50
• 2. 무공해 석탄 가스화 기술 개발...56
• 가. 연구개발 추진 일정...56
• 나. 연구개발 추진 실적...56
• 다. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과...61
• 3. 국산 유동층 가스화기용 저급석탄 전처리 시스템 개발...63
• 가. 연구개발 추진 일정...63
• 나. 연구개발 추진 실적...64
• 다. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과...64
• 4. 저급탄 1t/d 국산 유동층 가스화기술개발...66
• 가. 연구개발 추진 일정...66
• 나. 연구개발 추진 실적...66
• 다. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과...72
• 5. 저급 석탄 사용 가능 분류층 컴팩트 석탄가스화기 개발...74
• 가. 연구개발 추진 일정...74
• 나. 연구개발 추진 실적...74
• 다. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과...81
• 6. 합성가스로부터 MeOH 및 DME 병산을 위한 상용 기반기술 개발...83
• 가. 연구개발 추진 일정...83
• 나. 연구개발 추진 실적...84
• 다. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과...86
• 7. 저등급 석탄의 분쇄공정 최적화 및 MW 건조특성연구...89
• 가. 연구개발 추진 일정...89
• 나. 연구개발 추진 실적...90
• 다. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과...93
• 8. 탄종 및 가스화 특성연구...94
• 가. 연구개발 추진 일정...94
• 나. 연구개발 추진 실적...95
• 다. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과...98
• 9. 차세대 분류층 석탄가스화기용 세라믹 liner 소재 기술개발...100
• 가. 연구개발 추진 일정...100
• 나. 연구개발 추진 실적...100
• 다. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과...102
• 10. 저급석탄 사용 가능 컴팩트 분류층 가스화기의 구조설계 기술개발...103
• 가. 연구개발 추진 일정...103
• 나. 연구개발 추진 실적...103
• 다. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과...105
• 제2절 연구개발 추진 체계...105
• 1. 기술개발 추진방법.전략...105
• 2. 기술개발 추진체계...106
• 3. 기술개발팀 편성도...107
• 제3절 시장 현황 및 사업화 전망...108
• 1. 국내 시장현황 및 전망...108
• 2. 해외 시장현황 및 전망...109
• 3. 상업화 전망...111