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- 저자 : 최현록(Hyeon rok Choi) (검색결과 1 건)
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가압순산소 연소 발전 시스템에서 습식 및 건식 재순환에 따른 영향 평가
이호수(Hosoo Lee),이용운(Yong woon Lee),채태영(Tae young Chae),이재욱(Jae wook Lee),최현록(Hyeon rok Choi),양원(Won Yang),김성일(Seong-il Kim),홍종섭(Jongsup Hong) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
순산소 연소는 이산화탄소를 포집하는 CCS (Carbon capture and storage) 기술 중 하나로, 산화제로 공기대신 고순도의 산소를 사용하여 연료를 연소하는 기술이다. 연소 전 공기 분리 장치에서 질소가 분리되기 때문에 연소 후 생성된 배기가스의 대부분이 이산화탄소와 수증기로 이루어지며, 이 과정에서 배기가스 내의 수증기를 응축시키면 비교적 용이하게 이산화탄소의 포집이 가능하다. 하지만 순산소 연소의 경우 산소의 생산과 이산화탄소의 압축 및 정제로 인한 손실 때문에 일반 공기 연소에 비해 약 10%의 플랜트 효율이 낮은 것으로 보고되고 있다. 이에 따라 순산소 연소의 낮은 효율을 보완하고자 가압 순산소 연소 기술이 대두되었다. 가압 순산소 연소 기술은 순산소 연소를 가압 조건으로 운전하는 새로운 시스템으로 순산소 연소의 장점과 함께 다음과 같은 이점을 가진다. 먼저 배기가스의 밀도 상승으로 배기가스의 부피가 줄어들며 대류 열전단계수가 높아 시스템의 소형화가 가능하다. 또한 배기가스의 상승된 압력으로 이산화탄소 포집 시 후단에서의 압축으로 인한 동력 손실을 최소화할 수 있다. 특히, 배기가스 응축기(FGC, Flue gas condenser)에서 가압으로 인해 더 많은 증발 잠열을 회수할 수 있으며 NOx 및 SOx의 동시 저감이 가능하다. 따라서 가압 순산소 연소 시스템은 기존 상압 순산소 시스템보다 높은 효율을 지니고 오염물질 배출을 저감시킬 수 있는 차세대 발전 시스템으로 간주되었다. 하지만 가압 순산소 연소는 순산소의 연소로 인해 연소실의 단열 화염온도가 매우 높아지며 이에 따라 일반 공기 연소의 연소실 조건과 유사한 환경을 조성하기 위해 배기가스 재순환(FGR, Flue gas recirculation)이 필요하다. 배기가스를 재순환 함으로써 FGR 팬의 동력 소모와 엑서지 측면에서 손실이 발생하여 발전 효율이 감소한다. 이에 따라, 공정의 효율 저하를 최소화하기 위한 공정의 구축 및 최적화가 필요하며 배기가스의 재순환으로 인한 손실을 최소화하기 위해 재순환 방법과 재순환 양에 대한 해석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존에 보고된 가압 순산소 연소 시스템보다 용량이 증대된 새로운 1 GWe 초초임계압 가압 순산소 연소 기반 플랜트 시스템을 제시하였다. 또한 본 연구에서는 FGC 후단에서 잠열이 회수된 배기가스를 재순환시키는 Dry FGR과 FGC 전단에서 배기가스를 재순환시키는 Wet FGR에 따른 효율을 비교하고, FGR에 따른 가압 순산소 플랜트 시스템의 거동과 효율을 도출하였다. 또한, 본 연구에서는 가압 시스템의 장점인 FGC에서 잠열 회수량과 de-SOx와 de-NOx에 대한 결과를 제시하였다. 최종적으로 최적의 FGR의 조건을 제시하고, 본 연구에서 제시한 초초임계압 가압 순산소 연소 기반 플랜트 효율을 기존 공기연소 및 상압 연소와의 효율을 비교하였다.
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