Performance Evaluation of IGCC Plants with Variation in Coal Rank and Coal Feeding System

탄종 및 석탄공급방식 변화에 따른 석탄가스화 복합발전 플랜트의 성능 평가

As a way to evaluate the performance of IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) processes, heating values of coal gas as well as plant efficiency were compared for different rank coals and coal feeding methods by employing the static process simulation technique. Performance of the process was compared with coal rank that was varied by three assorted bituminous coals and also by three subbituminous coals, in addition to the two types of feeding techniques, i.e., dry-feeding and slurry-feeding, that are utilized in entrained-bed coal gasifiers. For the verification of the simulation technique, simulated results were compared first with the actual pilot plant data published from Shell and Texaco. The simulation technique was, then, applied to other coals. Result from tests varying coal rank exhibits the trend of improving both heating content of the product gas and plant efficiency with increasing carbon content in coal. The effect of coal rank is more sensitive in slurry-feeding cases compared to the dry-feeding cases. In particular, considering notably lower values in gas heating value and plant efficiency calculated in the slurry-feeding case that uses a subbituminous coal, limited utilization of the slurry-feeding method for subbituminous coals can be expected. From the plant efficiency point of view, dry-feeding method resulted in higher simulated efficiency values by maximum 3% for subbituminous coals and ca. l% for bituminous coals.

석탄가스화 복합발전시스템의 성능을 평가하기 위한 방안의 일환으로, 석탄시료의 탄종과 공급방식을 변경하면서 정적 시스템모사방법을 사용하여 생성 석탄가스의 발열량과 발전효율을 비교하였다. 석탄의 탄종은 유연탄 3종과 아역청탄 3종을 비교하였고 공급방식은 분류층 가스화기에서 사용되는 건식과 습식 두 가지에 대하여 비교하였다. 시스템 모사방법의 검증을 위해서는 모사결과를 Shell사와 Texaco사에서 발표된 같은 석탄시료에 대한 실증자료와 비교하여 사용된 모사방법이 적절함을 입증한 후 다른 시료에 대하여 모사방법을 적용하였다. 탄종에 따른 결과를 보면, 석탄내 탄소분이 많을수록 가스화에 의한 생성가스의 발열량과 발전효율 모두 증가하는 경향을 보이며 습식공급방식이 건식방식에 비해 탄종변화에 민감한 결과를 보였다. 특히, 습식공급 방식으로 아역청탄을 사용하는 경우는 생성가스의 발열량과 발전효율의 측면에서 유연탄에 비해 현저히 낮은 수치를 보여주고 있어 이용에 제한적임을 추정할 수 있었다. 발전효율 측면에서는 건식 석탄주입방식이 아역청탄의 경우 최대 3%, 유연탄의 경우 1% 정도의 효율이 습식방식에 비해 높게 모사 되었다.