300 MW IGCC 석탄 가스화기 내 합성가스 및 슬래그 층의 동적 해석 모델 개발

• 영문명: Development of dynamic simulation model for syngas and slag layer in a 300 MW IGCC coal gasifier
• 발행기관: 한국환경에너지공학회
• 저자명: 김무경(Mukyeong Kim) 예인수(Insoo Ye) 김봉근(Bongkeun Kim) 류창국(Changkook Ryu)
• 간행물 정보: 『한국환경에너지공학회 학술대회지』2019년 춘계학술발표회, 76~76쪽, 전체 1쪽
• 주제분류: 공학 > 환경공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2019.06.20

국문 초록

석탄 가스화는 고체연료인 석탄을 희박산화제와 반응시켜 H2, CO가 주 성분인 합성가스를 만들어내는 기술이다. 합성된 기체연료는 석탄 내 오염원(N, S)을 제거함으로써 친환경 발전이 가능할 뿐만 아니라 개질을 통해 화학물질 합성에도 이용할 수 있다. 석탄 가스화기의 안정적인 운영 및 효율 개선을 위해 운전 상황 파악이 필요하지만 상용 가스화기의 대부분이 고압, 고온에서 운전되어 반응기 내부 계측이 불가능한 상황이다. 본 연구에서는 AP 석탄 가스화기와 벽면 슬래그 층의 동적 수치해석 모델(Reduced Order Model, ROM)을 개발하였다. 해당 모델은 반응기의 입자 및 유동 특성을 고려하여 내부/외부 유로가 나뉜 격자구조를 갖는다. 슬래그 층의 형성은 벽면 열전달과 회분 배출에 중요한 요소이므로, 개선된 슬래그 층 모델을 개발하여 가스화기 벽면 조건으로 적용하였다. ROM은 운전 제어 프로그램과 맞물려 실시간 계산이 가능할 만큼 빠르면서도 해석 결과가 CFD 해석 및 실제 운전 결과와 5% 미만의 오차를 지녀 매우 합리적이다. ROM 해석 결과 분석을 통해 출구 가스온도는 운전조건의 변경을 즉각적으로 따라가지만, 벽면 열전달은 느리게, 바닥 슬래그 층의 두께는 매우 느리게 변화하는 것을 확인하였다.

키워드

석탄 가스화 분류층 슬래깅 전산해석