일반기술

산소분리장치의 잉여질소를 이용한 석탄가스화 복합발전시스템

일반적으로 석탄가스화 복합발전은 석탄을 연료로 사용하면서 NOx, SOx 등 오염물 발생 량이 적고 가스터빈을 채용한 복합발전방식으로 효율이 높은 청정에너지 발전방식이다. 석탄가스화 복합발전은 석탄을 가스화 하는 가스화장치와 이 장치에 산소를 공급하는 산소분리장치, 석탄가스를 정제하는 가스정제장치, 그리고 이 가스를 연소하여 발전하는 가스터빈 및 복합사이클로 구성되어 있다.본 기술은 공기연계방법을 개선하여 산소분리장치에서 나온 잉여질소를 가스터빈과 연계시켜 가스터빈의 성능을 향상시키는 방법으로 다단 압축기를 채용한 가스터빈에 적용될 수 있는 기술로서 산소분리장치에서 나온 잉여질소를 종전 방법과 같은 질소압축기가 없이 저압 압축기 출구에 공급하여 압축공기를 중간 냉각시킴과 동시에 유량을 증대시켜 효율과 출력을 향상시키고 연소기에서 NOx 생성을 억제하는 방법이다.본 기술은 대기공기를 극저온으로 냉각하여 비등점의 차이로 산소와 질소를 분리하는 산소분리장치, 대기공기를 1차로 압축시키는 가스터빈 저압 압축기, 산소분리장치로부터 나오는 저온의 잉여질소와 가스터빈 저압압축기의 출구에서 나오는 저압 압축공기을 상호 혼합하므로서 저온의 잉여질소에 의해 저압압축공기의 온도가 냉각되도록 하여 부피를 최소화한 후 다시 고압으로 압축하는 가스터빈 고압 압축기, 가스정제장치로부터 나온 정제된 정제연료가스와 고압 압축기로부터 압축된 공기 및 질소를 이용하여 연소하는 가스터빈 연소기, 가스터빈 연소기로부터 나온 연소가스를 팽창시켜 출력을 발생시키는 가스터빈 팽창기, 가스터빈 팽창기로부터 나온 배기가스의 현열을 이용하여 열을 회수하여 증기터빈을 구동하여 출력을 내도록 하는 구성으로 이루어진다.이와같은 구성으로 이루어진 본 기술은 가스터빈 공기 압축과정에서 저온의 잉여질소와 혼합함으로써 압축공기를 중간 냉각시켜 가스터빈 출력을 증대하고 잉여질소공급에 의한 유량의 증대로 인해 가스터빈 팽창기 출력을 증대시켜 가스터빈 사이클 효율을 향상시키며 연소기로 들어가는 연소용 공기에 포함된 많은 질소에 의해 연소온도가 저하되어 고온에서의 thermal NOx를 저감하는 효과를 얻을 수 있는 것으로 기존 공기연계 방법보다 투자비가 적고 운전제어가 간단하면서도 가스터빈의 성능을 향상시켜 가스터빈 출력 및 효율 향상이 가능하도록 한 것이다.