일반기술

가압 순환유동층에서의 연소 및 가스화를 이용한 복합발전시스템

일반적으로 가압 순환유동층은 상압 순환유동층 및 가압 기포유동층에 비해 한 단계 발전된 형태로서 그 적용 및 응용은 순환유동층 연소로의 공정을 가압 분위기에서 운전함으로써, 증기터빈의 구동은 물론 고압의 배가스를 이용한 가스터빈 구동도 수행함으로써, 대용량 고효율의 복합발전을 행하는 장점을 가지고 있다. 그러나, 가압 순환유동층 연소로를 복합발전에 이용할 경우에는 가스터빈으로 유입되는 배가스의 온도가 유동층 조업 온도인 900℃ 이하로 운전되어야 하고, 연소에 의한 팽창이 없어 가스터빈의 효율을 낮추는 결과를 가져온다. 이러한 문제를 해결하기 위해 보조 연료를 사용하여 가스터빈에서의 온도를 1200℃ 이상으로 유지한다든지, 또는 별도의 가스화 공정을 두어 일부 가스화 생성가스를 이용하여 가스터빈의 효율을 높이는 방법을 도모하고 있다. 본 기술은 가스화 및 연소를 단일시스템에서 비교적 낮은 온도(900℃이하)에서 수행함으로써, 전체 공정의 단순화 및 직접화를 기하고, 이를통해 시스템의 안정화 및 발전 효율을 향상시킬수 있다.본 기술은 연소가스를 정제하는 가스정제장치, 가스정체장치로부터의 정제된 연소가스를 연소시키는 가스터빈연소기, 가스터빈연소기의 연소 및 팽창에 의해 구동되는 고압가스터빈, 고압의 스팀에 의해 구동되는 고압스팀터빈, 저압의 스팀에 의해 구동되는 저압스팀터빈, 및 고압가스터빈에서 배출되는 고온의 가스의 열에 의해 저압의 스팀을 고압의 스팀으로 변화시키는 열교환기를 포함하는 복합발전시스템에, 연료가 공급되면 열분해 및 가스화하여, 생성된 가스화 가스를 상기 가스정제장치로 이동시키는 하강관, 공기가 공급되어 하강관에서 가스화 되지 않은 잔여 촤를 연소시켜, 발생되는 고압의 연소가스는 가스정제장치로 이동시키고, 잔여 촤 중에서 연소되지 않은 잔여 촤는 다시 하강관으로 순환시키는 상승관, 상승관과 하강관 사이에 설치되어, 상승관에서 발생된 배가스가 가스정제장치로 이동하기 위하여 통과하며, 상승관에서 남은 잔여 촤가 하강관으로 순환하기 위해 통과하는 사이클론 및 상승관에서 발생되는 연소열을 이용하여 고온의 스팀을 생성한 후, 고온의 스팀이 고압스팀터빈으로 이동되도록 하고, 고압스팀터빈을 통과한 저압화된 스팀이 열교환기에서 압력이 높아진 후, 저압스팀터빈을 구동하며, 저압스팀터빈으로부터의 저압 스팀이 다시 받아들여지도록 하는 스팀발생수단을 포함하는 구성으로 이루어진다.이와같은 구성으로 이루어진 본 기술은 가압 순환유동층 장치를 이용하여 가스화 및 연소를 반복 순환하게 함으로써 가스화에 필요한 열량공급을 가열된 고체 순환에 의해 단일 장치 내에서 할 수 있다. 그 결과, 가스화 영역 내에서 불필요한 공기 공급을 제한할 수 있어 가스화 생성가스의 열량을 높일 수 있다.