석탄가스화 장치에서 석탄입자 분포에 따른 가스화 영향 연구

신미수,이용국,김용주,장동순 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2014 No.2

석탄가스화 복합발전(IGCC)은 석탄을 고온 고압의 조건에서 산화제(산소 또는 공기) 또는 수증기와 반응시켜 합성가스(CO + H₂)로 전환시키는 공정과 유해가스 정제공정 그리고 전력을 생산하는 발전 공정 등의 싸이클이 결합된 복합 시스템이다. 이러한 IGCC 발전방식에 의한 효율향상은 기존의 미분탄 발전방식에 비해 CO₂ 와 SOx와 NOx 발생을 현실적으로 저감시킬 수 있는 방법이며 기타 바이오매스나 폐기물 연료에도 적용이 가능한 기술로서 이에 대한 일련의 연구가 지속적으로 수행되어오고 있다. 분류층 가스화기는 고정층 가스화기와 같이 뚜렷하지는 않지만 일반적으로 열분해와 휘발화 물질 연소영역, 가스화와 연소가 동시에 발생하는 영역 그리고 순수한 가스화 영역 등 3개의 특성을 가진 영역으로 구분된다. 이렇게 다른 영역에서 석탄 입자나 검댕이 그리고 수증기를 포함하는 가스화기내의 온도분포는 당연히 다양한 입자 구성 매질특성 때문에 복사열전달에 큰 영향을 받는다. 이러한 복사 열전달의 효과는 본격적으로 온도가 상승하지 않은 미연지역보다는 온도가 높으며 검댕이(soot)와 CO₂ 나 H₂O 와 같이 복사에 관여하는 물질이 많은 화염대 후류 영역에서 복사열전달이 더욱 중요한 인자가 되는 것으로 나타나고 있다. 본 연구에서는 습식 석탄 가스화 장치에서 석탄입자의 크기분포에 따른 내부 열유동 분포 변화와 가스화 효율에 미치는 영향에 대한 상관관계를 살펴보았다. 석탄 가스화를 위한 수치해석은 가스와 입자의 2상 반응유동에 대한 많은 물리적인 모델들을 포함하고 있으며 모델검증에 필요한 석탄의 반응성과 실제 가스화기의 운전결과와 같은 방대한 실험적인 자료를 필요로 한다. 본 연구에서는 1.0 ton/day 용량의 가스화기를 대상으로 석탄의 입도분포에 따른 전산해석을 수행하였다. 계산결과는 물리적으로 의미 있는 결과를 나타내었으며 특히 평균입도보다 큰 입자의 존재는 그 질량 분율이 크게 많지 않은 경우에도 가스화의 성능에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타나고 있다.

석탄 간접액화 공정의 경제성 분석

김학주(Kim, Hak-Joo),정헌(Jung, Heon),이호태(Lee, Ho-Tae),양정일(Yang, Jung-Il),천동현(Chun, Dong-Hyun),양정훈(Yang, Jung-Hoon),박지찬(Park, Ji-Chan),김병권(Kim, Byung-Kwon) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05

석탄으로부터 합성석유를 생산하는 상용기술을 도입하여 건설하고 이와 더불어 원천기술 개발을 위한 국산화 기술 개발을 병행하여 향후 고유가 시대를 대비한 국가 에너지 안보 확립과 국내 기술 개발의 가속화를 추구해야 할 필요성이 대두되고 있다. 본 타당성 조사는 3종류의 석탄(호주 Wyong탄, 인도네시아 NTC탄, 인도네시아 KBB탄)으로부터 가스화에 의하여 합성석유스를 생산하는 공정에 대한 타당성 조사(Feasibility Study, FS)를 Class 5(하한 -50~-20%, 상한 30~100%)의 정확도로 수행하는 것을 내용으로 하고 있다. 플랜트의 규모는 합성석유 기준으로 20,000배럴/일이다. 플랜트의 건설을 위해서 광양제철소 슬래그처리장 내 12만평 부지에 조성 중인 포스코 SNG 생산공장 부지의 일부를 사용하는 것을 기준으로 하였다. 일반적으로 석탄의 종류에 따라서 가스화기의 종류 및 성능이 결정된다. 본 타당성 조사 연구에서 선정된 3종류의 석탄의 조성, 발열량, 회분 함량 등의 특성을 고려하여 각각의 석탄에 적합한 현존하는 상용급 가스화기를 선정하였다. 해당 석탄이 가스화기 종류에 따라 적절한 전처리 과정(건조, 분쇄, 슬러리화)을 거친 후 가스화기에 공급되는 것을 가정하여 석탄의 원소분석 조성, 발열량, 회분함량, 회분조성, 회 용융점 등의 변수에 따라서 각각 해당 가스화기에서 가스화되었을 때의 생성되는 합성가스의 조건을 시뮬레이션을 통하여 얻었다. 가스화기 시뮬레이션 결과를 토대로 합성석유 및 합성천연가스 생산을 위한 공정의 물질수지식 및 에너지수지식이 계산되었으며 이로부터 각 공정에서 발생되는 부생성물과 폐기물에 대한 양이 결정되고 이를 처리하는 방안 등도 제시되었다. 실증시설은 20,000배럴/일 규모의 CTL 및 전기 병산 시설이 적합하다. 더 큰 규모 공장은 투자비가 너무 커서 유가 또는 석탄가 변동에 따라 사업의 수익성이 크게 변하여 위험도가 큰 단점이 있기 때문이다. CTL 공장에 전기 병산이 추천되는 이유는 산소생산공장(APU), 압축 등 석탄전환공장에는 자체적인 전기수요가 막대하여 따로 스팀터빈용 발전소를 운영하므로 이를 효율적으로 대체하고자 하기 때문이다. 즉, 석탄가스화에 의해 기름을 최대한 만들고 미반응가스는 가스터빈 및 스팀터빈의 복합발전에 의해 고효율로 전기를 생산하면 최소의 비용으로 최대한 전기를 생산하여 자체소비 전력을 충당하고 남는 전기는 판매하여 수익률을 높일 수 있다.

Bench Scale급 석탄가스화기 시스템내의 고체시료 특성

정봉진(Jung, Bongjin),이나연(Lee, Na-Yeon),이찬(Lee, Chan),남원준(Nam, Wonjun),김경훈(Kim, Kyoung-Hoon),윤용승(Yoon, Young-Seung) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05

석탄가스화 복합발전(IGCC) 시스템은 고온 고압으로 운전되는 가스화기에서 미분탄을 산소와 함께 가스화하여 주로 CO 및 H₂를 생성하고 이때 발생되는 먼지 및 황성분은 각각 집진기 및 탈황장치에서 제거되며, 석탄 회분은 고온에서 용융되어 슬래그의 형태로 배출되는 방식을 사용하고 있다. 본 연구에서는 석탄가스화 복합발전시스템 설계에 필요한 기본자료를 파악하기 위해서, 고온 고압의 운전조건에서 1일 3톤의 석탄을 처리할 수 있는 Bench Scale급 석탄가스화기를 이용하여 가스화에 사용된 원탄 및 가스화기 설비의 각 지점에서 샘플링한 고체 시료를 중심으로 열화학적 특성을 살펴보았다. 가스화 실험은 아역청탄 계열의 ABK 석탄을 대상으로 가스화기 내부의 온도와 압력을 1400{sim}1450?C, 7.5{sim}7.6Kg/cm²로 유지시키면서 실시하였다. 실험에 사용된 석탄 시료의 기본적인 물성치를 조사하기 위하여 표준방법에 따라 석탄의 공업분석, 원소분석, 발열량분석 등을 실시하였다. 석탄가스화기에서 배출된 슬래그와 대상 석탄 회분의 특성을 파악하기 위해서 XRF를 이용한 회분의 성분분석, Heating Microscope를 이용한 회분의 용융점 분석, XRD를 이용한 회분과 슬래그내의 화합물의 형태 및 결정구조 파악, SEM을 이용한 슬래그의 형상 등을 분석하였다. 또한 석탄가스화기 시스템을 구성하는 각 설비의 특성을 파악하기 위해서 관련 설비의 특정 지점에서 채취한 시료의 입도분석, 원소분석, 촤 회분 무게비, 슬래그중의 잔존탄소함량, 슬래그와 슬래그로부터 제조된 용출수내의 중금속 함량분석 등을 실시하였다.

석탄가스화 장치에서 석탄입자 분포에 따른 가스화 영향 연구

신미수,이용국,김용주,장동순 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

석탄가스화 복합발전(IGCC)은 석탄을 고온 고압의 조건에서 산화제(산소 또는 공기) 또는 수증기와 반응시켜 합성가스(CO + H₂)로 전환시키는 공정과 유해가스 정제공정 그리고 전력을 생산하는 발전 공정 등의 싸이클이 결합된 복합 시스템이다. 이러한 IGCC 발전방식에 의한 효율향상은 기존의 미분탄 발전방식에 비해 CO₂ 와 SOx와 NOx 발생을 현실적으로 저감시킬 수 있는 방법이며 기타 바이오매스나 폐기물 연료에도 적용이 가능한 기술로서 이에 대한 일련의 연구가 지속적으로 수행되어오고 있다. 분류층 가스화기는 고정층 가스화기와 같이 뚜렷하지는 않지만 일반적으로 열분해와 휘발화 물질 연소영역, 가스화와 연소가 동시에 발생하는 영역 그리고 순수한 가스화 영역 등 3개의 특성을 가진 영역으로 구분된다. 이렇게 다른 영역에서 석탄 입자나 검댕이 그리고 수증기를 포함하는 가스화기내의 온도분포는 당연히 다양한 입자 구성 매질특성 때문에 복사열전달에 큰 영향을 받는다. 이러한 복사 열전달의 효과는 본격적으로 온도가 상승하지 않은 미연지역보다는 온도가 높으며 검댕이(soot)와 CO₂나 H₂O와 같이 복사에 관여하는 물질이 많은 화염대 후류 영역에서 복사열전달이 더욱 중요한 인자가 되는 것으로 나타나고 있다. 본 연구에서는 습식 석탄가스화 장치에서 석탄입자의 크기분포에 따른 내부 열유동 분포 변화와 가스화 효율에 미치는 영향에 대한 상관관계를 살펴보았다. 석탄 가스화를 위한 수치해석은 가스와 입자의 2상 반응유동에 대한 많은 물리적인 모델들을 포함하고 있으며 모델검증에 필요한 석탄의 반응성과 실제 가스화기의 운전결과와 같은 방대한 실험적인 자료를 필요로 한다. 본 연구에서는 1.0ton/day 용량의 가스화기를 대상으로 석탄의 입도분포에 따른 전산해석을 수행하였다. 계산결과는 물리적으로 의미 있는 결과를 나타내었으며 특히 평균입도보다 큰 입자의 존재는 그 질량 분율이 크게 많지 않은 경우에도 가스화의 성능에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타나고 있다. 사사: 본 연구는 한국 연구재단의 일반연구자(기본연구) 지원사업(NRF-2013R1A1A2005127)과 환경부의 폐기물에너지화자원화 전문인력 양성사업에 의해 지원되었으며 이에 감사드립니다.

석탄가스화 장치에서 석탄입자 분포에 따른 가스화 영향 연구

신미수,이용국,김용주,장동순 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2014 No.11

석탄가스화 복합발전(IGCC)은 석탄을 고온 고압의 조건에서 산화제(산소 또는 공기) 또는 수증기와 반응시켜 합성가스(CO + H2)로 전환시키는 공정과 유해가스 정제공정 그리고 전력을 생산하는 발전 공정 등의 싸이클이 결합된 복합 시스템이다. 이러한 IGCC 발전방식에 의한 효율향상은 기존의 미분탄 발전방식에 비해 CO2 와 SOx와 NOx 발생을 현실적으로 저감시킬 수 있는 방법이며 기타 바이오매스나 폐기물 연료에도 적용이 가능한 기술로서 이에 대한 일련의 연구가 지속적으로 수행되어오고 있다. 분류층 가스화기는 고정층 가스화기와 같이 뚜렷하지는 않지만 일반적으로 열분해와 휘발화 물질 연소영역, 가스화와 연소가 동시에 발생하는 영역 그리고 순수한 가스화 영역 등 3개의 특성을 가진 영역으로 구분된다. 이렇게 다른 영역에서 석탄 입자나 검댕이 그리고 수증기를 포함하는 가스화기내의 온도분포는 당연히 다양한 입자 구성 매질특성 때문에 복사열전달에 큰 영향을 받는다. 이러한 복사 열전달의 효과는 본격적으로 온도가 상승하지 않은 미연지역보다는 온도가 높으며 검댕이(soot)와 CO2나 H2O와 같이 복사에 관여하는 물질이 많은 화염대 후류 영역에서 복사열전달이 더욱 중요한 인자가 되는 것으로 나타나고 있다. 본 연구에서는 습식 석탄가스화 장치에서 석탄입자의 크기분포에 따른 내부 열유동 분포 변화와 가스화 효율에 미치는 영향에 대한 상관관계를 살펴보았다. 석탄 가스화를 위한 수치해석은 가스와 입자의 2상 반응유동에 대한 많은 물리적인 모델들을 포함하고 있으며 모델검증에 필요한 석탄의 반응성과 실제 가스화기의 운전결과와 같은 방대한 실험적인 자료를 필요로 한다. 본 연구에서는 1.0ton/day 용량의 가스화기를 대상으로 석탄의 입도분포에 따른 전산해석을 수행하였다. 계산결과는 물리적으로 의미 있는 결과를 나타내었으며 특히 평균입도보다 큰 입자의 존재는 그 질량 분율이 크게 많지 않은 경우에도 가스화의 성능에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타나고 있다.

IGCC 플랜트에 적용할 가스화기부의 모델링

박진후(Park, Jin-Hoo),김태현(Kim, Tae-Hyun),고영건(Go, Young-Gun),최상민(Choi, Sang-Min) 한국신재생에너지학회 2007 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.11

석탄가스화 복합발전(IGCC)에서 석탄 가스화 기술이 전 공정의 성능에 큰 영향을 미치는 중요한 요소이다. 연료 및 산화제의 공급방식, 가스화기의 기본 구조, 벽면의 구성 방식, 용융 슬랙 및 생산되는 합성가스 배출 방식 등에 따라 가스화의 성능이 영향을 받는다. IGCC plant의 정확한 성능 해석을 위해서는 석탄가스화기 공정 모델의 정밀도를 높일 필요성이 있다. 기존의 열병합 발전 사이클 해석에서 적용되었던 열 및 물질정산과 평형계산 방식을 통하여 석탄가스화기 공정을 해석하는 방법을 확인, 정리하고 이를 개선하기 위한 절차 및 방안을 제시하고자 한다. 가스화기 내부 공정을 크게 탈휘발과 가스화의 단계로 구분하여 가스화기 출구조건을 예측하였으며, ASPEN PLUS를 이용한 공정해석을 실시하였다. 가스화기 출구에서의 합성가스는 주생성가스인 CO, H₂를 위주로 하여 조성을 얻을 수 있고, 그 결과들을 선행연구들과의 비교를 통하여 가스화기 모델의 분석을 실시한다. 그리고 가스화기 해석의 정밀도를 높이기 위한 향후 고려될 가스화기 모델에 관하여 논의한다.

석탄가스화의 새로운 방법

김현영 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

재래식 석탄가스화 방법인, 부분 산화 가스화(파쇄된 석탄의 부분 산화(연소)) 방법은 최근 잦은 폭발에 의해 전면 중단되고 있다. 원인은 간단하다. 부분산화 방식에서 산소를 주입하여 석탄을 연소한 후 연소열에서 온도가 올라가면 고온의 증기(hot steam)를 주입하여 Lurgi의 coal gas(C+H₂O ↔ CO+H₂) 환원/흡열반응을 유도한다. 그러다보니 산화반응과 환원반응이 같은 반응로 안에서 일어나고 산화 cycle에서는 연소열에 의해서 로 온도를 상승시키고 steam cycle에서는 환원반응, 즉 개질반응에 의해서 로 온도가 내려간다. 개질반응이 전혀 없다고 해도, 로 자체의 열손실이 상당하기 때문에 주로 1000~1100℃ 에서 운영되었고, 2~3% 정도의 탄소가 개질되었다고 본다. 이 온도에서는 Lurgi의 석탄 가스 반응 외에 여러 가지 다른 가스 반응이 일어나고 2~3% 정도의 탄소개질은 Lurgi의 반응이 아닐 수도 있다. 저자가 2000년도에 실험으로 Lurgi의 석탄가스화 반응은 1200℃ 이상에서 일어나지 그 이하의 온도에서는 일어나지 않는다는 것을 보여주었다. 따라서 고온개질기를 구성하여 석탄뿐만 아니라, 모든 탄화물질은 1200℃이상의 로에서 탄소개질반응이 빨리 일어난다는 것을 증명하였다. 그 후 많은 Lurgi 가스화기를 연구하는 분들이 석탄산화 cycle에서 로 온도를 1200℃ 까지 올리려고 산소가스를 과잉 주입하곤 하였다. 과다한 산소가스 주입은 많은 산소가스를 가스화 시스템 전체에 스며들게 한다. 결과적으로 소형/부분적 폭발이 더러 발생하더니, 최근에 와서 Lurgi의 재래식 가스화 R/D는 주춤한 상태이다. 그렇다고 해서 석탄과 같은 편리한 에너지원을 인간이 그냥 포기하겠는가? 당연히 더 안전한 방법을 찾는데 R/D를 강화할 것이다. 석탄가스화 기술에 새로운 패러다임을 소개하고자 한다. 첫째, 석탄을 사소가스로 태워서는 안된다. 열분해하여 Flue gas, Oil, Tar와 Cokes로 분리한다. Flue gas 일부는 열분해 과정에서 소모되고, 오일 Oil, Tar와 Cokes는 가루 형태로 Kim reformer (Wikipedia)를 통해서 100% 개질된다. 여태까지 알려진 어느 방법 보다 탄소→합성가스 전환율이 높다고 하겠다. 이 방법은 안전하고, 초기 투자비가 저렴하고, 합성가스의 새로운 시대를 열 것으로 본다. 이 방법에서는 Biomass와 Wastes가 자연스럽게 가스화 된다.

무공해 석탄에너지 현황 및 계획

정헌(Jung, Heon) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06

석유 및 천연가스를 대체하는 자원으로 석탄이 유망하다고 전망하고 있다. 미국에서는 6대 파괴력이 있는 기술로 청정석탄기술이 선정되었고, 한국에서도 15대 그린에너지 중 하나인 청정연료에 석탄전환기술이 포함되어 전략로드맵이 작성되고 있다. 국내에서 추진되고 있는 석탄기술은 석탄가스화를 기반으로 하고 있다. 석탄가스화는 고체연료인 석탄을 1000?C 이상의 고온에서 산소와 반응시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스로 전환하는 기술이다. 석탄을 가스화하면 석탄에 포함된 불순물을 쉽고 완벽하게 제거할 수 있으며 특히 co₂ 제거를 값싸게 할 수 있어 청정화가 가능하다. 최근 고유가를 겪으면서 열량이 높은 고급탄의 확보가 어려워지면서 가격이 낮고 수급이 용이한 저급탄을 활용하는 기술의 수요가 발생되어 국내에서 기업을 중심으로 저급탄을 고효율로 가스화하는 기술 개발이 시도되고 있다. 정제된 석탄가스는 성분을 조절하여 촉매에 의해 메탄으로 전환시킬 수 있고, 이렇게 제조된 가스를 합성천연가스(SNG)라 한다. 값싼 저급탄을 사용하면 SNG를 천연가스보다 저렴하게 생산할 수 있다. 국내 기업이 SNG 제조 실증시설을 도입하고, 동시에 핵심기술인 SNG 합성반응공정을 개발하는 사업을 추진하고 있다. 석탄가스를 촉매반응에 의해 디젤 및 ?F싸로 전환하는 석탄간접액화기술은 현재 남아공 Sasol사에서 상업적으로 운전되고 있는 기술이나 국내로의 기술이전이 거의 불가능하다. 철을 기반으로 하는 고유 촉매와 scale-up이 가능한 반응기가 핵심인 기술로 국내에서 세미-파일럿급 액화공정 기술개발이 진행중이다. 전세계적으로 석탄액화공장의 수요가 현재의 15만배럴/일에서 2030년 240만배럴/일로 증가한다고 예측된다. 따라서 200조원 이상의 플랜트 시장이 기대되며 국산 가스화, SNG 및 액화기술로 상당부분의 시장을 장악하고자 한다.

분류층 반응기에서의 석탄가스화 모델링 연구

주지선(Ju, Jisun),지준화(Chi, Junhwa),정재화(Chung, Jaehwa) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06

석탄가스화기술은 매장량이 풍부하여 안정적인 공급이 보장되는 석탄을 이용함과 동시에 환경오염물질 감소라는 사회적 요구조건을 충족시키면서 화학제품, 석탄-가스화, 석탄-디젤화, 연료전지, 복합발전 등 다양한 분야에 응용이 가능한 장점이 있다. 특히 석탄가스화복합기술(Intergrated Coal Gasification Combined Cycle, IGCC)은 석탄을 고온, 고압하에서 가스화시켜 일산화탄소(CO), 수소(H₂)가 주성분인 합성가스를 제조, 정제 후 가스터빈 및 증기터빈을 복합으로 구동하여 전기를 생산하는 친환경 차세대 발전기술로 주목을 받고 있다. 현재 IGCC 기술은 세계적으로 볼 때 상용화단계에 있고, 우리나라의 경우 한국형 IGCC 기술의 확보를 위한 연구사업이 진행중에 있다. 본 연구는 IGCC 발전플랜트의 발전효율을 결정하는 가장 중요한 부분이라 할 수 있는 가스화반응기의 모델링 기술을 개발하는 목적으로 진행되었다. 본 연구에서는 석탄가스화 반응기에서 발생하는 석탄의 휘발화와 Char의 표면반응 그리고 기상에서의 가스화반응등의 현상을 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)을 이용하여 모델링하는 방법론이 연구되었다. 해석을 위한 형상은 해석에 소요되는 시간을 줄이고, 형상이 해석결과에 미치는 영향을 줄이고자 2차원으로 구성하였다. 해석을 위한 수학적모델으로는 난류모델, 가스화반응모델, Lagrangian particle tracking, Char reaction 등을 포함하였고, 해석을 위한 Solver는 Fluent를 이용하였다. 모델링결과에 의해 예측되는 합성가스의 조성을 상용급 IGCC 가스화기의 운전결과와 비교해 본 결과 본 연구에서 설정한 모델로 예측되는 온도 및 가스농도가 실험치와 유사하게 나타남을 알 수 있었고 이를 통하여 본 연구에서 설정한 모델링방법이 적절함을 알 수 있었다.

석탄가스화기 용융슬랙의 고형화 방지를 위한 슬랙탭 버너시스템 설계 및 시험

정석우(Chung, Seokwoo),정기진(Jung, Kijin),이선기(Lee, Sunki),변용수(Byun, Yongsu),라호원(Ra, Howon),최영찬(Choi, Youngchan) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11

석탄가스화 기술은 고온, 고압 조건에서 석탄과 산소의 불완전연소 및 가스화 반응을 통해 일산화탄소(CO)와 수소(H₂)가 주성분인 합성가스를 제조하여 이용하는 현실적인 에너지원의 확보를 위한 방법인 동시에 이산화탄소를 저감할 수 있는 기술이다. 석탄가스화기 공급되는 석탄은 산소와의 부분 산화, 수증기 및 CO₂와의 반응에 의하여 합성가스로 전환되는데, 일반적으로 슬래깅 방식 석탄가스화기의 정상운전 중에 가스화기 내부 온도는 1,400{sim}1,600?C 정도의 고온이며, 운전압력은 20~60 기압으로 매우 고압 상태에서 운전이 이루어지는데, 공급되는 석탄 시료의 성분들 중 가연성 물질의 99% 이상이 합성가스로 전환되는 반면, 회분에 해당되는 무기물의 대부분은 용융 슬랙 형태로 가스화기의 벽을 타고 흘러내리다가 슬랙탭을 통해 하부의 냉각조로 떨어지면서 급냉이 이루어지게 된다. 그러므로, 석탄가스화기 정상운전중 슬랙탭 주변의 온도를 고온으로 유지함으로써 용융슬랙의 고형화를 방지하는 것은 석탄가스화기의 안정적인 연속운전을 위하여 중요한 기술 중의 하나라고 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 저급탄 가스화를 위한 1 톤/일급 고온, 고압 습식 석탄가스화기의 정상운전중 슬랙탭 부근에서 용융슬랙의 고형화를 방지하기 위한 슬랙탭 버너시스템의 설계를 진행하였으며, 안정적인 운전조건 도출을 위하여 보조연료(CNG)와 산소의 공급비율에 따른 화염특성 시험을 진행하였다.