복합화력발전소 융합탈질설비에서 질소산화물 배출저감에 대한 Fast SCR 실험적 연구

초록

복합화력 발전방식은 1차 발전설비와 2차 발전설비를 조합해서 실행하는 발전방식을 말한다.실제 발전소에서는 1차로에서 대용량화가 가능하고 운영이 용이한 가스터빈을, 2차로에서 증기터빈을 사용해 가스터빈과 증기터빈을 조합한 방식을 주로 채택하고 있다. 가스터빈 내부에서 연료를 연소시켜 고온의 연소가스를 만들고, 이 연소가스로 가스터빈을 돌려 1차로 전기를 생성한 후 배출되는 배기가스에 남아있는 열을 다시 이용, 배열회수 보일러(HRSG: Heat Recovery Steam Generator)에서 물을 가열하여 고온, 고압의 증기를 만들어서 증기터빈을 돌려 2차로 전기를 생산한다. 청정연료인 LNG를 사용하는 복합화력발전소는 황산화물, 분진, 매연 등이 거의 발생하지 않으나 기동 초기 저부하 구간에서 배출되는 질소산화물이 배출허용기준 이상으로 배출되어 향후 법적규제(총량초과과징금, 배출부과금)가 적용되며, 점차 그 기준이 강화됨에 따라 경제적 손실이 불가피하다. 가스터빈에서 발생하는 질소산화물은 연료의 질소성분이 연소과정(1)에서 산소에 의해 산화되어 발생하는 질소산화물(Fuel NOx)이거나, 연소과정 중 화염면에서 발생하는 탄화수소의 라디칼과 질소가 반응하여 생성(Prompt NOx), 또는 고온의 연소반응에서 산화(Thermal NOx)되어 생성된다. 따라서 본 연구에서는 개선책의 하나로 연소 후 제어법 중 선택적 촉매 환원법(2)(SCR : Selective Catalytic Reduciton)을 이용하여 탄화수소계(HC) 환원제와 암모니아계(NH3) 환원제를 배기가스에 분사하여서 NO2와 NO을 1:1로 조절을 통해 Fast SCR 반응을 하는 실험적 연구를 하고자 한다.