게시판 > 질답게시판 > 석탄가스화복합발전(IGCC)에서 질소산화물 발생 관련

Stefano

21-05-11 21:40

(0) 석탄을 직접 연소하여 스팀을 발생시키고 스팀터빈을 돌려서 발전하는 경우에는, 석탄에 함유된 유황성분으로부터 발생되는 SOx, 연소용 공기중 N2의 일부가 고온 연소반응시 NOx로 됨으로써 유발되는 공해, 불완전 연소에 의한 CH4 생성에 따른 온실가스배출량 증가, 그리고 (고체연소, 공기사용 연소 등에 의해) 연료효율이 상대적으로 낮음에 따른 연료사용량 증가로 CO2 배출량이 아주 큽니다.

(1) 이에 반하여, 석탄을 스팀과 순수산소를 사용한 석탄가스화(부분산화반응)으로 CO와 H2를 주성분으로하는 가스화 시키고나서 탈활공정을 거친 후 이를 가스(CO/H2혼합가스) 연소터빈을 사용하여 동력을 얻어 발전기를 구동하고 가스화 반응기와 가스터빈 출구의 고온가스를 냉각하면서 발생하는 스팀으로 스팀터빈을 구동하여 발전하면 단순연소발전에 비해 1.5배 정도의 효율상승이 가능합니다. (그렇다고 해서 온실가스 저감효과가 그 정도 크지는 않다고 전문가들은 지적하고 있습니다.)

효율상승에 의한 온실가스(CO2, CH4, N2O, 등) 배출량 절감과 더불어 공해가스 (SOx, NOx, 미세먼지등) 절감효과에 관해서는 언급을 하지 않고 (특히 고온연소시 많이 발생하는) NOx발생이 절감이 되는 이유만 나열하면 (2)항에서, 그리고 IGCC에서도 NOx 가 발생되는 이유는 (3)항에서 정리배 봅니다.

(2) IGCC가 NOx 발생이 단순연소보다 작은 이유:
i) 고체석탄의 완전연소를 위해 사용하는 공기대신 고순도 산소와 수증기로 부분연소(Partial Oxidation)을 거쳐 가스화 시킴.
--> 고체(석탄)의 고온연소에 사용하는 공기를 순수 산소 사용으로 대체함으로 N2 사용되지 않음.
ii) 가스화 된 부분산화 가스(CO/H2)를 공기분리공장에서 생산되는 저산소농도 공기를 사용하여 가스터빈에서 완전연소--> 고온연소시 NOx 발생량이 많지만 이를 저온연소로 바꿔줌에 따라 줄어듦.

(3) IGCC에서도 NOx 발생하는 이유
i) 석탄성분내에 존재하는 N성분에서 기인함 (석탄내 -NH2, >NH, -N≡N-, Pyridine 구조등의 성분)
ii)가스터빈연소에 사용하는 저산소농도에 존재하는 N2의 연소시 생성

(1) 이에 반하여, 석탄을 스팀과 순수산소를 사용한 석탄가스화(부분산화반응)으로 CO와 H2를 주성분으로하는 가스화 시키고나서 탈활공정을 거친 후 이를 가스(CO/H2혼합가스) 연소터빈을 사용하여 동력을 얻어 발전기를 구동하고 가스화 반응기와 가스터빈 출구의 고온가스를 냉각하면서 발생하는 스팀으로 스팀터빈을 구동하여 발전하면 단순연소발전에 비해 1.5배 정도의 효율상승이 가능합니다.   (그렇다고 해서 온실가스 저감효과가 그 정도 크지는 않다고 전문가들은 지적하고 있습니다.)

효율상승에 의한 온실가스(CO2, CH4, N2O, 등) 배출량 절감과 더불어 공해가스 (SOx, NOx, 미세먼지등) 절감효과에 관해서는 언급을 하지 않고 (특히 고온연소시 많이 발생하는) NOx발생이 절감이 되는 이유만 나열하면 (2)항에서, 그리고  IGCC에서도 NOx 가 발생되는 이유는 (3)항에서 정리배 봅니다.

(2)  IGCC가 NOx 발생이 단순연소보다 작은 이유: 
i) 고체석탄의 완전연소를 위해 사용하는 공기대신 고순도 산소와 수증기로 부분연소(Partial Oxidation)을 거쳐 가스화 시킴. 
 --> 고체(석탄)의 고온연소에 사용하는 공기를 순수 산소 사용으로 대체함으로 N2 사용되지 않음. 
ii) 가스화 된 부분산화 가스(CO/H2)를 공기분리공장에서 생산되는 저산소농도 공기를 사용하여 가스터빈에서 완전연소--> 고온연소시 NOx 발생량이 많지만 이를 저온연소로 바꿔줌에 따라 줄어듦.

(3) IGCC에서도 NOx 발생하는 이유
i) 석탄성분내에 존재하는 N성분에서 기인함 (석탄내 -NH2, >NH, -N≡N-, Pyridine 구조등의 성분) 
ii)가스터빈연소에 사용하는 저산소농도에 존재하는 N2의 연소시 생성

향상심 waterj

21-05-12 13:38

스테파노님! 진심으로 감사드립니다.
화공과 출신이라도 세부전공이나 관심분야가 아니면 모르는 것이 많고
그래서 자료를 찾아보고 주위에 조언도 구해보지만 답을 얻기란 정말 힘이 듭니다.
막막할때마다 이곳에 질문을 남기면 언제나 자세한 설명과 답변을 주셔서 늘 감사히 생각하고 있습니다.

이번에도 큰 도움이 되었습니다!
언젠가는 저도 스테파노님처럼 질문하시는 분들에게 답변을 달 수 있는 날이 오기를 바랍니다.
다시한번 감사드리며 좋은 하루 보내세요!

Stefano

21-05-12 16:04

칭찬 감사합니다. 그러나.. 필자가 운좋게도 화공관련 여러 분야를 접하여 일해오다 보니 다양한 기술에 접할 기회를 가지긴 했지만 일천한 지식으로 답해드리는 것 뿐입니다.