IGCC PDU 플랜트에 대한 공정특성과 석탄가스화 플랜트의 가스터빈 씨스템에 대한 연계조건 특성을 파악하고자 100 톤/일급 플랜트에 대해 공정모사를 수행하였다. 역청탄 2종 및 아역청탄 2종 등 모두 4가지 탄종을 대상탄으로 하여 전산해석을 실시하였으며, 가스터빈은 GE사의 M3142(J)와 LM1600PA모델을 선정하여 각각의 모델에 대한 출력 및 효율을 산출하였다. 또한 가스터빈의 설계점 입열량을 기준으로 각각의 가스터빈 모델에 대한 출력과 효율을 계산하였다. 100톤/일급 PDU플랜트를 가동시에 산소 소요량은 하루 약 80톤으로 나타났고, 가스화기에서 생성되는 생성가스의 냉각시 80 톤/일의 포화증기(7기압)가 생성되고 가스터빈에서 배출되는 배기가스로부터 350-450 톤/일의 포화증기가 생성되는 것으로 나타났다. 가스터빈의 출력은 4.5-8.5 MW 범위이고 싸이클 효율은 22-32 % 범위로서 천연가스를 연료로 사용할 때보다 낮게 나타났다. 대상 가스터빈의 설계점 입열량을 기준으로 하였을 경우에 가스화기에서의 석탄요구량은 탄종 및 가스터빈의 종류에 따라 PDU씨스템이 대상으로 하였던 석탄량의 1.5-2.0배 되는 것으로 나타났으며, 이와 비례하여 포화증기의 생성량도 증가하는 것으로 나타났다. 석탄요구량을 대상 가스터빈의 출력에 맞추어 주는 경우의 싸스터빈의 출력과 싸이클 효율은 석탄의 종류에 관계없이 천연가스를 연소시키는 경우와 비슷하거나 약간 높은 것으로 나타났다.

As an approach to evaluate the performance of the IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle) PDU(Process Development Unit) process and to understand the integration conditions between coal gasification plant and gas turbine system, process simulations for 100 ton/day-class IGCC PDU plant have been carried out. Two bituminous and two subbituminous coals were selected for this study. Power output and cycle efficiency have been calculated for two gas turbines, one for M3142(J) and the other for LM1600PA of General Electric company. In addition, the process simulations based on design thermal input of both gas turbines have been conducted to calculate the power output and cycle efficiency. For the 100 ton/day-class PDU plant, simulation results exhibit that about 80 ton/day of oxygen is required while 80 ton/day of saturated steam from the raw gas cooling system and 350-450 ton/day of saturated steam from the flue gas cooling system are produced. The power output and cycle efficiency of gas turbines are 4.5-8.5MW and 22-32 % when coal gas is fried, which are fairly lower than those of natural gas firing cases. On the basis of the design thermal input of the gas turbines, the coal consumption rate is 1.3-1.8 times of the 100 ton/day-class PDU plant and the saturated steam production is increased in this proportion. The power output and efficiency of coal gas firing cycles are similar or slightly higher than those of natural gas firing cases regardless of coal type.

IGCC PDU Coal Gasification Gas Turbine Process Simulation

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