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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 홍종섭, 양원
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2021
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발전 및 에너지 부문에서 이산화탄소 배출량은 지속적으로 증가하고 있는 추세이며 이는 지구온난화를 가속하여 지구의 평균 기온을 상승시키고 있다. 또한 연료의 연소시 발생되는 황산화물과 질소산화물은 미세먼지의 전구물질로 지목되며 배출 규제가 강화되고 있는 추세이다. 이에 따라 대기중으로 방출되는 이산화탄소를 줄이기 위해 이산화탄소를 포집하여 저장하는 CCS 기술의 필요성이 대두되었으며 오염물질 또한 저감시킬 수 있는 고효율의 청정 발전 플랜트가 요구된다.
가압 순산소 연소는 이산화탄소 포집법 중 하나로, 기존 순산소 연소의 CO2 포집시 발전 효율 페널티를 최소화한 고효율 발전 기술이다. 특히, 가압 순산소 연소 시스템의 배기가스 응축기(FGC)는 배기가스 중의 수분을 응축시켜 증발 잠열을 회수하여 공정의 효율을 증가시킬 수 있으며, 물을 이용하여 NOx와 SOx를 동시에 제거할 수 있다. FGC는 직접 접촉식 배기가스 응축기(DCC)와 간접 접촉식 배기가스 응축기(ICC)로 분류된다.
현재 가압 순산소 연소 공정에 관한 연구들은 주로 DCC에 관해서만 진행되고 있으며 ICC에 관한 사례는 충분하지 않다. 또한 ICC를 해석하기 위한 상용 해석 프로그램이 존재하지 않아 열교환기 내부의 수분 응축 및 화학반응을 동시에 고려할 수 있는 모델이 요구된다.
따라서 본 연구에서는 가압 조건에서 응축기 내의 열전달 상호작용과 수분의 응축 및 NOx와 SOx의 제거 화학반응이 적용된 ICC의 1차원 수치해석 모델을 개발하여 이를 실험실 규모의 실험 장치를 통해 검증하였다. 또한 상용 공정 해석 프로그램을 활용하여 가압 순산소 발전 공정을 모델링 하였으며, 간접 접촉식 배기가스 응축기 모델을 이 시스템에 적용하여 그 영향성을 평가하였다. 기존 직접 접촉식 배기가스 응축기 단독 시스템과 간접 접촉식 응축기가 적용된 복합 시스템을 시스템 효율 및 오염물질 제거효율, 물 사용량 측면에서 비교하였으며 전체 시스템의 성능을 분석하였다.
가압 순산소 연소는 이산화탄소 포집법 중 하나로, 기존 순산소 연소의 CO2 포집시 발전 효율 페널티를 최소화한 고효율 발전 기술이다. 특히, 가압 순산소 연소 시스템의 배기가스 응축기(FGC)는 배기가스 중의 수분을 응축시켜 증발 잠열을 회수하여 공정의 효율을 증가시킬 수 있으며, 물을 이용하여 NOx와 SOx를 동시에 제거할 수 있다. FGC는 직접 접촉식 배기가스 응축기(DCC)와 간접 접촉식 배기가스 응축기(ICC)로 분류된다.
현재 가압 순산소 연소 공정에 관한 연구들은 주로 DCC에 관해서만 진행되고 있으며 ICC에 관한 사례는 충분하지 않다. 또한 ICC를 해석하기 위한 상용 해석 프로그램이 존재하지 않아 열교환기 내부의 수분 응축 및 화학반응을 동시에 고려할 수 있는 모델이 요구된다.
따라서 본 연구에서는 가압 조건에서 응축기 내의 열전달 상호작용과 수분의 응축 및 NOx와 SOx의 제거 화학반응이 적용된 ICC의 1차원 수치해석 모델을 개발하여 이를 실험실 규모의 실험 장치를 통해 검증하였다. 또한 상용 공정 해석 프로그램을 활용하여 가압 순산소 발전 공정을 모델링 하였으며, 간접 접촉식 배기가스 응축기 모델을 이 시스템에 적용하여 그 영향성을 평가하였다. 기존 직접 접촉식 배기가스 응축기 단독 시스템과 간접 접촉식 응축기가 적용된 복합 시스템을 시스템 효율 및 오염물질 제거효율, 물 사용량 측면에서 비교하였으며 전체 시스템의 성능을 분석하였다.
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