IGCC 석탄가스화 설계레포트

소개글

IGCC 석탄가스화 설계레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.이 론
1.1.IGCC
1.1.1.IGCC의 역사
1.1.2.IGCC의 장단점
1.1.3.IGCC의 전망과 효율
1.2.석탄가스화 공정
1.2.1.가스화로의 형태와 특징
1.2.1.1.고정층
1.2.1.2.유동층
1.2.1.3.분류층
1.2.2.중요국가의 석탄가스화 공정
1.3.석탄가스화 정제공정
1.3.1.분진
1.3.2.응축성 탄화수소
1.3.3.유황화합물
1.3.4.질소화합물
1.4.가스터빈과 증기터빈
1.4.1.가스터빈
1.4.2.증기터빈

2.Process Flow Sheet(calculation)

3.설계도

4.참고문헌

본문내용

는 열병합 발전(co-generation)을 하게 되면 80%이상 열효율을 얻을 수 있다.
연소기
Figure 9. 가스터빈
1.4.2. 증기터빈
열효율 향상을 위해 두 종류의 열사이클을 조합하여 발전하는 것을 말한다. 1차적으로 가스터빈 사이클인 Brayton Cycle을 이용하여 발전을 하고, 2차적으로 가스터빈으로부터 대기 중으로 배출되는 배기가스(500도씨 이상)에 남아있는 많은 열량의 일부를 회수하기 위한 방안으로 배기가스를 배열회수보일러(HRSG : Heat Recovery Stem Generator)로 보내 증기를 생산하여 증기터빈(Ranking Cycle)을 돌려 발전하는 방식이다. 현재 복합 사이클의 열효율은 50%에 가까우며, 앞으로 60% 정도까지 향상될 전망이다. 복합발전 방식은 가스터빈과 증기터빈을 결합한 것. 이 외에도 석탄가스화 복합발전(IGCC : Intergrated Coal Gasification Com bined Cycle), 연료전지 복합발전, 칼슘터빈 복합발전 등의 연구개발이 추진되고 있다.
2. Process Flow Sheet
179.15 coal ton/day
179.15 H2O ton/day
coal gasfier
202811 m3/day
GPDE
H2:30%
CO:50%
CO2:5%
CH4:3%
H2O:11%
H2S,COS,N2,Ar,NH4CN:1%
1500℃
179,15ton/day
200783m3/day
산소분리장치
O2 feed
Gas terbin 0.45%
N2
N2
262652kw
550℃
110431m3/day
HRSG 90%
520℃
11043m³
500℃
99388m3
Ranking cycle 40%
115567kw
59633m³
Table 6. 단가 및 사용연료
발전단가
1500달러/kw
8천억/day
연료단가
58620원/ton
천만원/day
하루사용연료
-
179.15 ton/day
발생CO2
-
10140.55m3/day
하루당 사용하는 냉각수
-
6.7ton·k
-하루 사용 연료
1kwh = 860kcal
석탄발열량 = 약 6000kcal/kg
IGCC의 발전 효율 = 40%
발전효율이 40%이므로
1kwh 당 cal은 이다.
석탄량으로 환산하면
이다.
총 발전량이 50만kw이므로
따라서 하루당 50만kw를 발전하기 위해서는 179.15ton이 필요하다.
-process flow sheet calculation
위에서 이미 계산을 한 석탄량인 179.15 ton/day를 유입량으로 한다.
Coal Gasfier는 분류층을 사용하였다. 따라서 산소/석탄비와 증기/석탄비를 1로 하여 산소와 증기또한 같은 양으로 유입하였다.
조사 결과에 의하면 가스화 이후 부피퍼센트는 H₂는 30%, CO는 50%, CH₄는 3%, H₂O는 11%, H₂S, COS, N₂, Ar, NH + HCN 1%이다. 이를 이용하여 가스화 이후 유출량을 구해보면 석탄의 발열량은 6000kcal/kg이므로
가스화기의 효율이 25%이므로 위의 kcal 0.2를 곱해주면 268725000kcal이다.
이 양을 부피로 환산 하려면 발생가스의 발열량이 2500kcal/m³이므로
(가정 : 단 석탄은 C로 대부분이 이루어져있다. 그러므로 발생가스에 C의 양만큼 곱해준다)
따라서 발생가스의 부피량은 202811m³이다.
이 유출량은 가스정제기로 들어가는데 이 부분에서는 황산화물, 질소산화물을 정제시켜 소거시키므로 정제기이후 유출량은 산화물을 제외한 99%를 곱해주면 된다.
이다.
이 혼합 가스는 가스터빈으로 산소와 질소와 함께 들어간다. 이 때 산소와 질소의 양을 무시하고 혼합가스만 생각해서 계산하자. 그렇다면 정제한 가스는 정제 전 가스와 큰 차이가 없으므로 발열량을 같다고 놓자. 가스터빈의 효율은 45%이므로
전력량은 262652kW 이 나머지는 배열회수보일러로 들어간다.
여기서 가스터빈은 공기와 연소과정으로 연소가스가 나가는데 이의 정확한 반응을 알기 어려워서 발열량을 2500kcal/m³으로 같다고 가정하였다.
그러므로 배열회수보일러로 들어가는 양은 110431m³이다.
배열회수의 보일러의 효율은 90%이고 이 발열량 또한 위와 같다고 가정하자.
따라서 증기터빈으로 들어가는 양은 99388m³이고 이를 제외한 나머지는
11043m³는 배출된다.
증기터빈의 효율은 40%이므로
115567kw가 생산되고 나머지인
59633m³이 배출된다.
-대기 오염물질 배출
가스정제에서 많은 오염물질이 배출되는데 질소화합물의 경우 5~50ppm으로 환경기준에 만족하고 분진의 경우 가스터빈의 운동시 10mg/Sm³이하로 유지시켜야 하므로 여과기를 통해 이 이하로 만듦으로 20mg/Sm³이하이므로 만족한다. 일산화탄소의 경우 IGCC는 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스가 원료로 이루어지므로 이는 제외한다. 황산화물의 경우 가스화기에서 미량만 배출되므로 100ppm을 만족한다고 볼 것이다.
-발생 CO₂
석탄 중 탄소량 = 65%라 하면
C +1/2 O₂ → CO₂이 반응만 생각한다면
탄소 12g/mol이 이산화탄소 44g/mol을 생성하므로
따라서 발생 CO₂는 426972kg 이다.
- 하루 및 시간당 사용 냉각수
IGCC 공정에서는 냉각수를 사용하지 않는다.
3. 설계도
4. 참고문헌
1. http://blog.naver.com/simkibo6565?Redirect=Log&logNo=20057644968
2. http://www.igcc.or.kr/sub03/sub03_01.php
3. http://blog.naver.com/wngjamij3?Redirect=Log&logNo=130006770406
4. http://cafe.naver.com/jjexceed.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=1132
5. http://blog.naver.com/p111555?Redirect=Log&logNo=70032289135
6. www.cheric.org/ippage/g/ipdata/2001/01/file/ip2001-01.ppt
7. http://w1.siemens.com/entry/cc/en/

키워드

IGCC,   석탄가스화,   복합발전