초록 ▼

최종목표
3톤/일 급 저급탄 가스화 Pilot Plant 최적화 및 성능혁신을 위한 요소기술 개발을 통한 100톤/일 급 실증플랜트 설계 패키지(Process Design Package) 개발
저렴하며 원료확보가 용이한 저급탄의 100% 처리가 가능하고, 온실가스인 CO₂ 배출량을 최소화하며, 시스템효율 증대 기술을 적용하여 가스화기 건설 시, 투자비가 낮은 저비용, 고효율, 친환경 가스화 기술개발이 본 과제의 최종 목표임.
개발내용 및 결과
스마트프로젝트로 2010년 건설된 저급탄 가스화에

최종목표
3톤/일 급 저급탄 가스화 Pilot Plant 최적화 및 성능혁신을 위한 요소기술 개발을 통한 100톤/일 급 실증플랜트 설계 패키지(Process Design Package) 개발
저렴하며 원료확보가 용이한 저급탄의 100% 처리가 가능하고, 온실가스인 CO₂ 배출량을 최소화하며, 시스템효율 증대 기술을 적용하여 가스화기 건설 시, 투자비가 낮은 저비용, 고효율, 친환경 가스화 기술개발이 본 과제의 최종 목표임.
개발내용 및 결과
스마트프로젝트로 2010년 건설된 저급탄 가스화에 유리하고 기술 향상의 여지가 많은 고속 순환유동층 가스화기 Pilot Plant를 활용하여, 가스화 반응기의 운전 안정화 기술을 비롯하여 합성가스 재순환, 통합 건조시스템 적용, 촉매가스화, 원료석탄의 고압 이송 및 고효율 미분탄/회재처리, 미세 입자의 집진효율 향상 기술 등 혁신 요소기술개발 및 통합을 통하여 세계 일류 수준의 가스화 공정기술을 개발하였으며, 이 결과로부터 정부의 그린에너지 전략로드맵에 입각한 석탄처리량 기준 100톤/일 급 실증플랜트에 대한 공정설계 패키지를 완성하였음.
기술개발 배경
석유 대체에너지 원으로서 석유 대비 3배 이상의 매장량을 가진 저가의 석탄으로부터 청정연료나 화학원료를 생산하기 위한 석탄가스화 기술이 전세계적으로 널리 적용되고 있는데, 기존 고급탄 석탄가스화 기술의 문제점으로 알려져 있는 고가의 설비 투자비와 CO₂ 과다 배출 등으로 인하여 이에 대한 개선이 요구됨. 또한 전세계 석탄매장량의 50% 이상을 차지하는 저가 저급탄의 고효율 처리를 통하여 투자비와 CO₂를 획기적으로 저감시키는 Breakthrough 기술의 전략적 중요성이 증대되고 있음.
핵심개발 기술의 의의
저급탄을 원료로 하여 고효율화, CO₂ 배출 감소, 투자비 절감 및 가동률 증가를 동시에 해결할 수 있도록 운전 온도와 운전 압력이 분류층 대비 상대적으로 낮은 유동층 가스화 기술을 적용하면서도 탄소전환율 및 냉가스효율을 증대시킬 수 있는 최적화 된 기술을 개발함으로써, 향후 해외 석탄자원 확보를 위한 거점기술로서의 역할 뿐 아니라, 시장이 크게 확대될 것으로 전망되는 화학원료, 청정연료 등의 시장과 플랜트 시장에 동시에 진출하여 주력 수출산업으로의 육성이 가능케함.
적용 분야
저급탄을 원료로 하여 수소/암모니아/메탄올/올레핀/초산/합성수지 등 기초화학 원료 생산(CTC)과 수송용 합성석유(CTL), 합성천연가스(CTG), 전기 및 스팀(IGCC) 등 청정연료 및 유틸리티 생산 분야에 적용 가능하며, 기타 바이오매스 및 탄소함유 고체 폐기물을 원료로 한 분야에 적용 가능함.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 2
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 5
• 목차 ... 17
• 제 1 장 서론 ... 19
• 제 1 절 기술개발의 필요성 ... 19
• 제 2 절 과제의 개요 ... 20
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 (기술개발 내용 및 방법) ... 22
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 22
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 24
• 제 3 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 25
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 29
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 29
• 1. 연구개발 추진 일정 및 추진 실적 ... 29
• 2. 정량적 기술 목표 항목별 평가 결과 ... 31
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 및 결과 ... 35
• 1. 각 기관/기업별 역할 ... 35
• 2. Pilot Plant 최적화 ... 36
• 3. 통합건조시스템 개발 ... 45
• 4. 촉매가스화 연구 ... 54
• 5. 고수분 저급탄 고압이송 기술개발 및 잔류미분탄/비산재 처리 연구 ... 65
• 6. 저급탄 가스화 공정에서 미세석탄입자의 회수율 향상기술 개발 ... 76
• 7. 일 100톤급 실증 플랜트 설계 패키지 개발 ... 84
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 93
• 1. 시장 현황 ... 93
• 2. 사업화 전망 ... 94
• 3. 중장기 매출 및 고용 창출 효과 ... 96
• 제 4 장 결론 ... 97
• 제 5 장 자체보안관리진단표 ... 98
• APPENDIX 1 저급탄 고효율 가스화 기술 개발 ... 100
• APPENDIX 2 고수분 저급탄의 고압 이송 기술 개발 및 잔류미분탄/비산재 처리 기술 개발 ... 204
• APPENDIX 3 저급탄 가스화공정에서 미세 석탄입자의 회수율 향상기술 개발 ... 356
• APPENDIX 4 일 100톤급 실증 플랜트 설계패키지 개발 ... 409
• APPENDIX 5 고속순환유동층 가스화기 내 내화물의 특성 평가 및 향상 기술 연구 ... 615
• APPENDIX 6 저급탄 촉매가스화 반응속도론 해석연구 ... 661
• APPENDIX 7 저급탄 고압 이송 전산해석 기술 개발 ... 740
• APPENDIX 8 고속순환유동층 가스화 공정의 저급탄 Ash 융착 현상 규명 및 제어 기술 개발 ... 764
• 끝페이지 ... 862