가압 순산소 연소 연계 CO₂ 석탄 가스화 공정 해석

Process simulation of CO₂ coal gasification process associated with a pressurized oxy-combustion system

본 연구에서는 연소와 가스화를 위한 복수의 유동층 반응기로 구성된 가압 순산소 연소 기반 복합발전 시스템에 대한 공정해석을 수행하였다. 대상 공정은 가압 순산소 연소로 생성된 고온 연소가스 일부를 가스화제로, 가스화기에서 발생되는 미반응 촤를 연소기 연료로 사용하는 복합공정으로, 두 반응기 사이의 열 및 물질 전달이 매우 중요한 시스템이다. 연소기에서 발생된 배가스 내 고온의 CO₂와 H₂O는 가스화기로 공급되어 각각 Boudouard 반응, 스팀 가스화 반응을 통해 CO와 H₂의 수율에 영향을 준다. 이때 연소 가스는 가스화에 필요한 열원을 공급하는 동시에 가스화제로 이용되므로 가스화기 온도 및 반응물 제어에 큰 영향을 미치며 결과적으로 합성가스의 품질을 좌우한다. 본 연구에서는 상용 공정해석 툴을 활용해 운전인자에 따른 합성가스 생성특성을 파악하고 최적 운전조건 도출을 위한 민감도 분석을 수행하였다. 가스화 운전 제어를 위해 연소가스와 함께 산소를 가스화제로 사용하여 합성가스의 조성 및 발열량을 분석하였으며 연소기로 공급되는 미반응 촤의 순환량에 따른 결과를 분석하여 최적 운전조건을 파악하였다.