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2010 KEPIC-Week<br />
배연탈황설비 유지ㆍ정비ㆍ운영 지침 개발<br />
2010. 09. 2<br />
박승수, 양 창륭<br />
KEPCO Research Institute / KEPCO E&C
개발 배경(1)<br />
KEPCO / KEPRI<br />
국내 배연탈황설비 설치 현황<br />
총 57개 호기(’10. 6 기준) 운영 중(25,685MW)<br />
55개 호기에서 흡수제로 석회석 이용, 부산물로<br />
석고 제조하는 습식 석회석-석고법 채용<br />
동일 site에 서로 다른 형식의 흡수탑 설치로<br />
운영 최적화에 어려움<br />
탈황설비 운영비<br />
500MW 유연탄 발전소 1개 호기 기준<br />
연간 약 35억<br />
0.9 ~ 0.97원/kWh<br />
탈황설비 최적화<br />
흡수제 + 전력비 ~ 전체 운영비의 70%<br />
운영최적화로 운영비 절감 가능<br />
2/31
국내 발전소에 설치된 흡수탑 형식<br />
KEPCO / KEPRI<br />
Spray Tower<br />
Type of Absorber<br />
No. of Units/<br />
Capacity(MW)<br />
39/20,130<br />
Share(%)<br />
78.4<br />
- Conventional Spray Tower<br />
19/9,530<br />
37.1<br />
- Spray with Perforated Tray<br />
10/5,000<br />
19.5<br />
- Spray with LDR (Liquid distribution ring) 6/3,600<br />
14.0<br />
- DCFS (Double contact flow scrubber) 4/2,000 7.8<br />
KEPAR (한국형 흡수탑) 9/2,275 8.9<br />
Grid Packed Tower 4/2,000 7.8<br />
JBR (Jet Bubbling Reactor) 3/1,200 4.7<br />
Tray tower 2/80 0.3<br />
57/25,685 100<br />
3/31
개발 배경(2)<br />
KEPCO / KEPRI<br />
FGD 운영상의 문제점<br />
기계적 문제<br />
- 설비의 노후화<br />
- 설비의 고장<br />
- 부적절한 운전<br />
탈황설비 유지정비 지침(KEPIC-GGS-1)<br />
• High maintenance equipment에 state-of–the-art 기술 적용<br />
• Maintenance cost 감소<br />
Process 상의 문제<br />
- Mass balance 상의 문제<br />
-pH set point<br />
- 석회석 이용률<br />
- ARP 운전 모드<br />
- 산화용 공기량<br />
- 흡수탑 슬러리 농도(조성)<br />
- Limestone blinding<br />
탈황설비 고장조치 지침 (KEPIC-GGS-2)<br />
• 탈황설비 운전 중 발생할 수 있는 모든 문제점 검토<br />
• 이상징후 발견 시 문제 해결 가능<br />
탈황설비 운영 최적화(KEPIC-GGS-3)<br />
• 탈황설비 운영비용 분석<br />
• 비용절감 전략들의 비용효과 확인 및 운영 최적화 방안 도출<br />
탈황설비 최적화, 운영비 절감<br />
4/31
EPRI의대기규제방향예측<br />
KEPCO / KEPRI<br />
Existing Plants Roadmap Performance Targets<br />
Innovation for existing plants 2005 2010 2015<br />
Emissions<br />
SO 2<br />
, % Removal<br />
90 ~ 95<br />
(emissions. i lbSO 2 /MMBtu)<br />
(0.22~0.04)<br />
0 04)<br />
mg/Nm 3 40 ~ 7<br />
98+<br />
(0.09~0.009) 09 0 009)<br />
16 ~5<br />
99<br />
(0.04~ 04 0.01) 01)<br />
7 ~ 2<br />
EPRI’s Recommendation for FGD system<br />
• Near Zero Emission을 기본 방향으로 설정<br />
• 기술 방향<br />
- 배가스의 분포를 균일하게 하기 위한 CFD 설계 기술의 채택<br />
- 흡수탑에 Wall Ring Design 적용<br />
- Droplet Size를 좀 더 작게 하기 위한 노즐 개발 및 분무 압력 상승(Double or Dual nozzle)<br />
- 효율 높은 M/E 설치<br />
- 추가적인 Spray Bank or Tray 설치<br />
- 석회석의 용해를 촉진하기 위한 유기산(Dibasic acid) 첨가<br />
5/31
배연탈황설비의 최근 기술개발 방향<br />
KEPCO / KEPRI<br />
Single absorber in larger boiler units<br />
- 800MW 이상에 단일 흡수탑 기술 적용<br />
- 주요 단위기기 용량의 대용량화<br />
- Superficial gas velocity를 4~4.5m/s 까지 적용(일반적으로 4m/s 이상에서는 breakthrough 발생)<br />
Design optimization<br />
- Gas-Liquid id 접촉 효율 증대를 위한 내부 구조 개선<br />
-CFD 등 flow model에 대한연구확대<br />
- Inner wall(LDR) design 적용 확대<br />
재질의 다양성<br />
- Spray bank의 재질을 PP 적용<br />
- 습식연돌 재질(FRP 등)의 다양성<br />
- 고 Chloride 농도에 대비한 Concrete wall/acid brick lining 흡수탑 채택<br />
Mist 처리기술<br />
- 습식연돌에 대비한 3단 Mist eliminator 적용<br />
-Wet EP 가능성 검토(PM2.5 및 고농도 SO 3 대비)<br />
다양한 Spray Nozzle 적용<br />
- Bi-directional nozzle, Dual nozzle<br />
- Wide angle nozzle과일반nozzle 병합 적용<br />
6/31
설비 개선 사례(Liquid distribution ring(1) )<br />
KEPCO / KEPRI<br />
- ABB, Alstorm, URS, Marsulex사의 LDR 설치<br />
Sneakage 방지로 L/G비 30% 감소, 동력비 20% 절감<br />
450<br />
400<br />
SO 2<br />
Concentration, ppm<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
Case I<br />
Case 2<br />
Absorber Dia. = 16.5m<br />
50<br />
0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7<br />
Distance from Wall, m<br />
7/31
설비 개선 사례 (LDR(2))<br />
KEPCO / KEPRI<br />
- URS Corporation’s LDR<br />
2003 The Mega Symposium<br />
8/31
KEPCO / KEPRI<br />
설비개선 사례(LDR(3))<br />
◦ 속도분포<br />
-LDR이없을경우, 벽면을 타고 내려오는 Slurry는 Flue gas 와 접촉하지 못하게 되어 Slurry<br />
holdup 감소<br />
-LDR은 벽면을 타고 내려오는 Slurry를 LDR 끝단 부근에서 떨어지게 해 Slurry 유량 증가에<br />
의한<br />
저항이 발생하고 이로 인해 속도 불균일 발생<br />
- 그러나 전체적으로 Slurry holdup을 증가시켜 SO 2 제거율 증가<br />
9/31
KEPCO / KEPRI<br />
설비개선 사례(LDR(4))<br />
◦ Slurry 농도 분포<br />
-LDR이없을경우, Slurry는 FGD의 벽면에서 높은 농도 분포를 보이며<br />
-LDR이있을경우, Slurry는 FGD의 벽면에서 낮은 농도 분포를 보임<br />
☞ LDR에 의한 재 주입효과에 의한 것으로 판단됨.<br />
벽 부근에서 농도차 발생<br />
<br />
10/31
공정 개선사례(DBA)<br />
KEPCO / KEPRI<br />
Kentucky Utilities - Ghent Station<br />
발전소 운영비용의 75%가 연료구입 비용<br />
Spot Market에서 연료 구입<br />
100<br />
연료중의 황함량 변화가 2시간 사이에 ±2lb/Mbtu<br />
96<br />
까지 변화<br />
연간 SO 2 배출량이 7,599톤으로 제한되어<br />
탈황률을 90%에서 95%로 증가시킬 필요성 대두<br />
이에 대한 해결방안으로 DBA 사용 결정<br />
조건에 따라 4 ~ 12% 정도의 탈황율 향상<br />
% SO 2<br />
Remova al<br />
92<br />
88<br />
pH Range<br />
55-5 5.5 5.6NoDBA<br />
5.7-5.8 No DBA<br />
5.9-6.1 No DBA<br />
5.4-6.2 DBA<br />
84<br />
3 4 5 6 7 8<br />
Inlet SO 2<br />
, lb /MBtu<br />
11/31
설비개선 사례(Dual Tray)<br />
KEPCO / KEPRI<br />
12/31
KEPCO / KEPRI<br />
설비개선 사례(Dual nozzle, bidirectional nozzle)<br />
13/31
KEPCO / KEPRI<br />
공정 개선 사례(Kentucky Utilities’ Ghent Station #3)<br />
• Bidirectional nozzle<br />
• Wall ring<br />
• High efficiency M/E<br />
14/31
공정 개선 사례(Bi-directional Nozzle)<br />
KEPCO / KEPRI<br />
• 탈황율에 영향을 미치는 인자<br />
• Absorber geometry (including spray zone design)<br />
• Liquid-to-gas ratio<br />
• Reagent utilization or stoichiometry (which effects the pH of the slurry)<br />
• Inlet sulfur loading<br />
15/31
KEPCO / KEPRI<br />
KEPIC 개발 내용<br />
탈황설비 고장조치 지침(KEPIC-GGS-2)<br />
국내 배연탈황공정에서 자주 발생하였던 문제점들과 개선사례들을 조사<br />
탈황설비 운영 중 발생할 수 있는 모든 화학적인 문제점을 검토<br />
이들 문제점들이 공정에 미치는 영향을 분석 및 체계화<br />
탈황설비에 이상 징후가 발생한 경우 운전원들이 매뉴얼을 참고하여 문제의 원인을 찾아내고 이를<br />
토대로 문제를 해결<br />
탈황설비 운영 최적화(KEPIC-GGS-3)<br />
탈황설비 운영비용의 분석, 비용 벤치마킹, 탈황설비 운영비용절감의 전략 확인<br />
그 전략을 시스템에 적용했을 경우에 비용 효과 산출<br />
탈황설비 최적운영을 위한 방법론 개발<br />
탈황설비 유지정비 지침(KEPIC-GGS-1)<br />
세심한 관리가 필요한(high-maintenance) 기기에 최신의 solutions 을 적용<br />
Maintenance cost를 낮추기 위함<br />
☞<br />
개발자 : 전력연구원 박승수, 두산중공업 김성원, 한전기술㈜ 양창륭, KC Cottrell 유세기<br />
16/31
KEPCO / KEPRI<br />
탈황설비 고장조치 지침 (KEPIC-GGS-2)<br />
목차<br />
1. 서론<br />
2. 매뉴얼의 이용 방법 및 범위<br />
3. 운전 중 발생할 수 있는 문제점과 잠재원인<br />
31SO 3.1 2 제거율 감소<br />
3.2 흡수탑 차압(ΔP) 증가<br />
33Mi 3.3 Misteliminator(M/E) i t 차압 증가<br />
3.4 GGH 차압증가(GGH 스케일 발생)<br />
35석회석 3.5 이용율 저하<br />
4. FGD 화학반응(FGD chemistry)<br />
• 석고 순도 저하<br />
• 석고 함수율증가<br />
• OAB 토출압 증가<br />
• VBF 진공도 증가<br />
• 석회석 과다 주입<br />
• ARP 전류값 증가<br />
• 흡수탑 pH Control 불가<br />
17/31
KEPCO / KEPRI<br />
탈황설비 문제점 잠재원인(1)<br />
번호 증 상 잠재 원인(Check point) 해결 방안<br />
1 SO 2 제거율 감소<br />
2 흡수탑 차압(ΔP) 증가<br />
• 배가스 유량 증가<br />
• GGH 누설율 증가<br />
• 흡수탑 pH<br />
• 산화용 공기 유량 감소<br />
• 산화용 공기 분배관 일부 막힘에 의한 흡수탑 수위 불균형<br />
• Limestone blinding<br />
• 흡수액 슬러리 중 Cl 농도 증가<br />
• 석회석 입도 및 순도<br />
• 입구 SO 2 농도 증가<br />
• 액-기비(L/G ratio) 감소<br />
• 배가스 유량 증가<br />
• Upper deck 슬러리 침적<br />
• Duct pipe내 스케일 발생<br />
• Upper deck 슬러리 Washing nozzle plugging<br />
• 흡수탑 Cl 농도 증가<br />
3.1.1<br />
3.1.2<br />
3.1.3, 3.1<br />
3.1.4, 3.2<br />
3.1.4<br />
3.1.5, 3.3<br />
3.1.6<br />
3.1.7, 3.3<br />
3.1.8, 3.3<br />
3.1.1, 5.1.3<br />
3.2.1<br />
321 3.2.1, 44 4.4<br />
3.2.2<br />
3.1.6<br />
• 흡수탑 슬러리 농도 증가 323 3.2.3<br />
18/31
KEPCO / KEPRI<br />
탈황설비 문제점 잠재원인(2)<br />
번호 증 상 잠재 원인(Check point) 해결 방안<br />
3 M/E 차압 증가<br />
GGH 차압 증가<br />
4<br />
(GGH 스케일 발생)<br />
• 배가스 유량 증가<br />
• M/E washing nozzle 막힘<br />
• 흡수탑 슬러리 내 미세입자 증가<br />
• 흡수탑 슬러리 농도 증가<br />
• H/C 분리 성능 저하<br />
• 석고 과포화도에 의한 영향<br />
• 흡수탑 슬러리 내 미세입자 증가<br />
• 흡수탑 슬러리 농도 증가<br />
• 배가스 유속에 의한 영향<br />
• 배가스중SO 3 에 의한 GGH heating element 부식<br />
• H/C 분리성능 저하<br />
3.1.1<br />
3.3.1<br />
332 3.3.2<br />
3.3.2<br />
351 3.5.1<br />
3.3.2<br />
3.3.2<br />
352 3.5.2<br />
3.5.2<br />
• 석회석 순도 저하 3.1.7<br />
5 석회석 이용율 저하<br />
• 석회석중Dolomite함량증가<br />
• 석회석 평균 입경 증가(석회석 Classifier 이상 발생)<br />
• 흡수탑 pH 증가<br />
3.5.1<br />
3.1.7<br />
3.1.3<br />
19/31
KEPCO / KEPRI<br />
탈황설비 문제점 잠재원인(3)<br />
번호 증 상 잠재 원인(Check point) 해결 방안<br />
7 석고 함수율증가<br />
• 석고슬러리 H/C vortex finder and/or apex nozzle 이상 3.3.2<br />
• 흡수탑 석고 슬러리 중 미세입자 비율 초과<br />
• 석회석중dolomite함량증가<br />
3.3.2<br />
• VBF filter cloth washing nozzle 막힘<br />
3.5.1<br />
8<br />
산화용 공기 분배기 스케일<br />
발생에 의한 산화용 공기<br />
블로어의 토출압 증가<br />
• 산화용 공기 Humidifier 물 공급 중단<br />
• 산화용 공기 노즐 막힘(스케일 발생)<br />
3.1.4<br />
9 VBF 진공도 증가<br />
10 석회석 과다 주입<br />
11 ARP 전류값 증가<br />
• 흡수탑 슬러리 내 미세입자 증가<br />
3.3.2<br />
• 흡수탑 운전 pH 증가<br />
3.1.3<br />
• 석회석중Dolomite함량증가<br />
3.5.1<br />
• Limestone blinding<br />
315 3.1.5, 33 3.3<br />
• 산화용 공기 유량 감소<br />
3.1.4, 3.2<br />
• 흡수탑 운전 pH 증가<br />
3.1.3, 3.1<br />
• 석회석 순도 저하<br />
317 3.1.7<br />
• 석회석 입도 분포<br />
3.1.7<br />
• 흡수탑 슬러리 농도 증가<br />
3.3.2<br />
• 흡수탑 Cl 농도 증가 316 3.1.6<br />
12 흡수탑 pH Control 불가<br />
• Limestone blinding<br />
• 산화용 공기 유량 20/31<br />
감소<br />
3.1.5, 3.3<br />
3.1.4, 3.2
SO 2 제거율 감소 잠재원인(GGH 누설율 증가)<br />
KEPCO / KEPRI<br />
항 목<br />
GGH Leakage<br />
(%)<br />
흡수탑<br />
설계치 (100%NR) 측정치 SO 2<br />
제거율<br />
≤2.0 4.65<br />
≤2.0 3.97<br />
탈황설비<br />
SO 2<br />
제거율<br />
94.2 90<br />
97.2 93<br />
93.6<br />
96.6<br />
90<br />
93<br />
• GGH leakage가 Efficiency 에 미치는 영향<br />
- Absorber efficiency ≠ FGD efficiency<br />
- GGH leakage 1% = FGD Efficiency 0.9%<br />
• 동일 NTU 변화 기준(0.7)<br />
- 80% → 90% = 90% → 95% = 96% → 98% = 98% → 99%<br />
- GGH leakage 3%는 SO 2 제거율 2.7%에 해당<br />
21/31
KEPCO / KEPRI<br />
SO 2 제거율 감소 잠재원인(흡수탑 pH)<br />
• pH = -log[H + ]<br />
• FGD Chemistry<br />
- SO 2 흡수반응<br />
- 산화반응<br />
- 중화반응<br />
- 결정화반응<br />
• SO 2 제거율 증가<br />
• 석회석 이용률 감소 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0<br />
SO2 S Remov val(%)<br />
96.0<br />
94.0<br />
92.0<br />
90.0<br />
88.0<br />
Site specific<br />
98<br />
96<br />
94<br />
92<br />
90<br />
88<br />
86<br />
Lime estone Utiliz zation(%)<br />
• 석고 순도 저하<br />
• 석고 부착수분 증가<br />
50 52 54 56 58 60<br />
Absorber pH<br />
• 탈황설비 운영비 증가<br />
• 미세 입자(미반응 석회석+Inerts)증가에 의한 GGH plugging 가속화<br />
22/31
KEPCO / KEPRI<br />
SO 2 제거율 감소 잠재원인(산화용 공기량)<br />
• Limestone Blinding 발생<br />
-SO2- 3 이온 농도 증가<br />
- 석회석의 활성점에 흡착<br />
- 석회석 용해 차단<br />
- 흡수탑 pH Control 불능<br />
- 석회석 소모량 증가<br />
- 석고 순도 저하<br />
- 석고 탈수 불능<br />
23/31
KEPCO / KEPRI<br />
석회석 이용률 저하 잠재원인<br />
석회석 순도 저하<br />
석회석 중 백운석(Dolomite) 함량 증가<br />
석회석 평균 입경(입도) 증가<br />
석회석 분급기(Classifier) 이상<br />
흡수탑 pH 증가<br />
24/31
KEPCO / KEPRI<br />
석회석 이용률 저하 잠재원인(Dolomite)<br />
• Dolomite는 CaMg(CO 3 ) 2 로 불용해성 Inert 물질, 경도 3.5~4.0(석회석 3.0)<br />
CaCO 3 + MgCO 3<br />
+ CaMg(CO 3 ) 2 + R 2 O 3 + SiO 2 + ∙∙∙∙∙<br />
• 석회석 분석 시 CaO 분석 CaCO 3 로환산<br />
• Dolomite 중의 CaCO 3 도 Total CaO로분석<br />
• 실제 유효 CaCOCO 3 의 양 감소<br />
3<br />
구 분 단위 설계값 환산값 분석 결과<br />
CaCO 3 wt.% ≥ 95 93.0 52.08 as CaO<br />
MgCO 3 wt.% ≤ 4 4.0 1.93 as MgO<br />
SiO 2 wt.% ≤ 2.0 2.0<br />
Al 2 O 3 wt.% ≤ 0.5 1.0<br />
CaMg(CO 3 ) 2<br />
wt.% - 8.8<br />
▪ Erosion 발생<br />
▪ 분쇄비용 증가<br />
Dolomite 중<br />
wt.% - 48 4.8<br />
CaCO 3<br />
유효 CaCO 3 wt.% - 88.2<br />
▪ 석고 순도 저하<br />
▪ 석회석 이용률 감소에 따른 구매비용 증가<br />
▪ 탈황율 저하에 따른 pH 상향 조절<br />
탈황설비 운영비 증가<br />
▪ 비정상 물질수지 유발(GGH clogging 유발 원인)<br />
25/31
석회석 이용률 저하 잠재원인(석회석 입도)<br />
KEPCO / KEPRI<br />
(min.)<br />
% dissolution<br />
Time required to 80<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Reaction conditions<br />
- Absorber pH : 5.0<br />
- Temp. : 50<br />
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24<br />
Diameter of limestone(μm)<br />
• 석회석 평균 입경<br />
• #1호기 :104μm<br />
10.4μm<br />
• #5호기 : 18.7μm<br />
• 체적 차이 약 6배<br />
• 석회석 Classifier 전단 Pump의<br />
Current 조절로 생산 속도 감소 필요<br />
26/31
KEPCO / KEPRI<br />
탈황설비 운영 최적화 (KEPIC-GGS-3)<br />
1. 서론<br />
2. 잠재 절감액 확인하기(5 categories)<br />
• 소내소비 전력<br />
• 흡수제 소비량<br />
• 운전 인력 ….<br />
3. 비용절감 전략(12 strategies)<br />
• 성능개선 첨가제 이용<br />
• M/E wash system 수정/개량<br />
• 흡수탑 슬러리 농도 변경<br />
• pH 설정값 조정<br />
• Packing/Tray 추가 설치 …….<br />
4. 사례연구(3 case studies)<br />
목차<br />
• 성능개선 첨가제 이용하여 소내 소비 전력 및 석회석 사용량 감소<br />
• pH 설정값과 ARP 운전 대수 최적화로 소비 전력 및 석회석 사용량 감소<br />
• 석회석 미분도 향상으로 소비 전력 및 석회석 사용량 감소<br />
27/31
KEPCO / KEPRI<br />
FGD 최적화 절차<br />
잠재 절감액 확인<br />
- 유사한 다른 설비와 비교<br />
• 소내 소비 전력<br />
• 흡수제 소비량<br />
• 운전 인력<br />
• 유지관리 인력 및 재료비<br />
• 부산물 판매 및 처리비<br />
절감 전략<br />
•pH 조절 개선<br />
• pH set point 조절<br />
• 석회석 미분도 향상<br />
• 성능향상 첨가제 사용<br />
• 석회석 용해차단현상 방지<br />
• 대체 석회석 이용<br />
•M/E 세정 시스템 수정/개선<br />
• 흡수탑 슬러리 농도 증가/감소<br />
• 보충수 사용 최적화<br />
• 흡수제 제조 설비 수정<br />
• 액/기비(L/G ratio) 변화<br />
• Tray or Packing 추가 설치<br />
• Pump suction screen 설치<br />
• 각각의 전략을 설비에 적용했을 경우에 대한 비용효과를 산출<br />
• Tradeoff ff관계를 고려하여 최적의 운영 방법 도출<br />
28/31
KEPCO / KEPRI<br />
FGD 최적화 사례1(성능향상 첨가제 사용)<br />
운전 조건<br />
• 설비 용량 : 660MW (부산물 폐기)<br />
• 소내 소비 전력비 : $0.017/kWh017/kWh<br />
• 석회석 순도 및 제조비용 : 91% ($12.5/톤 delivered and ground)<br />
• 유기산 비용 : $0.55/dry kg delivered(Sodium formate)<br />
Options<br />
펌프/<br />
모듈<br />
슬러리<br />
pH<br />
유기산<br />
농도<br />
(mg/L)<br />
SO 2<br />
제거율<br />
(%)<br />
유기산<br />
주입설비<br />
투자비용<br />
($/yr)<br />
유기산<br />
비용<br />
($/yr)<br />
팬동력<br />
절감비용<br />
($/yr)<br />
펌프 동력<br />
절감비용<br />
($/yr)<br />
흡수제<br />
절감비용<br />
($/yr)<br />
폐기물<br />
처리<br />
절감비용<br />
($/yr)<br />
절감비용<br />
총계 ($/yr)<br />
현재 운전 조건 4 5.6 0 85.0 0 0 0 0 - 0 0<br />
OPTION 1<br />
펌프 대수 조절<br />
pH고정<br />
2 5.6 700 85.0 52,000 206,000 (19,000) (305,000) 0 0 (66,000)<br />
3 5.6 125 85.0 40,000 37,000 (9,000) (152,000) 0 0 (84,000)<br />
OPTION 2<br />
펌프 대수 조절<br />
pH 감소<br />
3 5 600 85.0 51,000 176,000 (9,000) (152,000) (136,000) (82,000) (152,000)<br />
4 5 300 85.0 46,000 88,000 0 0 (136,000) (82,000) (84,000)<br />
29/31
KEPCO / KEPRI<br />
FGD 최적화 사례2(ARP 대수 및 슬러리 pH 조절)<br />
운전 조건<br />
• 설비 용량 : 335MW (부산물 폐기)<br />
• 소내 소비 전력비 : $0.017/kWh<br />
• 석회석 순도 및 제조비용 : 91% ($18/톤 delivered and ground)<br />
• 소내 소비 전력비와 석회석 제조비용에 따라<br />
결과가 달라질 수 있음<br />
보일러<br />
석회석<br />
펌프<br />
SO2<br />
팬<br />
펌프<br />
석회석<br />
석회석<br />
부산물<br />
부산물<br />
비용<br />
운전펌프 슬러리<br />
팬동력<br />
부하<br />
이용률<br />
동력 제거량 동력비 동력비 사용량 사용비용 배출량 처리비용 총계<br />
/모듈 pH<br />
(kW)<br />
(Mw)<br />
(%)<br />
(kW) (ton/hr) ($/hr) ($/hr) (ton/hr) ($/hr) (ton/hr) ($/hr) ($/hr)<br />
335 4 5.4 95 2,950 3,050 5.81 50 52 10.5 189 13.3 100 391<br />
335 3 5.7 90 2,700 2,250 5.81 46 38 11.1 200 13.9 104 388<br />
335 2 61 6.1 50 2,500 1,500 581 5.81 43 26 20.00 359 22.8 171 598<br />
235 4 5.2 97 2,000 3,050 4.19 34 52 7.4 133 9.4 71 290<br />
235 3 5.4 96 1,950 2,250 4.19 33 38 7.5 135 9.5 71 278<br />
235 2 5.8 89 1,900 1,500 4.19 32 26 8.1 145 10.1 76 279<br />
105 3 4.9 99 1,350 2,250 2.23 23 38 3.9 70 4.9 37 168<br />
105 2 5.1 98 1,350 1,500 2.23 23 26 3.9 70 5.0 37 156<br />
30/31
KEPCO / KEPRI<br />
FGD 최적화 사례3(석회석 미분도 증가)<br />
운전 조건<br />
• 설비 용량 : 600MW (산화억제방식, 부산물 폐기)<br />
• 소내 소비 전력비 : $0.02/kWh<br />
• 석회석 : $16/톤 delivered and ground<br />
• Option 1<br />
• Ball Mill Throughput 감소로 미분도 증가<br />
• Ball attrition 증가로 톤당 $0.5 비용 증가<br />
• Option 2<br />
• BWI 낮은 석회석 구매선 변경(4.6~14.6kWh/톤)<br />
• 톤당 $2.5 비용 증가<br />
Options<br />
펌프/<br />
모듈<br />
슬러리<br />
pH<br />
석회석<br />
이용률<br />
(%)<br />
분쇄<br />
동력<br />
(kWh/<br />
tons)<br />
팬동력<br />
(kW)<br />
펌프 석회석 부산물<br />
동력 사용량 발생량<br />
(kW) (ton/hr) (ton/hr)<br />
분쇄<br />
동력<br />
비용차<br />
($/yr)<br />
팬동력 펌프동력 석회석 부산물<br />
비용 비용차 비용차 비용차<br />
총<br />
비용차<br />
($/yr) ($/yr) ($/yr) ($/yr) ($/yr)<br />
현 운전상태<br />
(50%,
KEPCO / KEPRI<br />
탈황설비 유지정비 지침 (KEPIC-GGS-1)<br />
1. 서론<br />
2. 설비조사결과<br />
• 유지 항목 순위<br />
• 전화 설문 결과<br />
• 성공 사례<br />
• 설비 보수 인력<br />
• 첨단 설비 보수<br />
3. 슬러리 순환 펌프<br />
4. 슬러리 배관 및 밸브<br />
5. 덕트와 댐퍼<br />
6. 흡수제 취급설비<br />
7. 반응조 교반기<br />
8. 반건식 탈황설비<br />
목차<br />
32/31
KEPCO / KEPRI<br />
탈황설비 유지정비 대상 설비<br />
방문 조사 (9 site/14 Units)<br />
대상 설비<br />
• 설치시기<br />
• (70’s 2기/80’s 6기/90’s 6기)<br />
• 흡수제<br />
• (석회+Mg 2기/석회석 12기)<br />
• 연료 황함량 1)<br />
• (고황 9기/중황 2기/저황 3기)<br />
• 슬러리 순환 펌프<br />
• 슬러리 순환 밸브와 배관<br />
• 덕트와 댐퍼<br />
• 흡수제 취급설비<br />
• 반응조 교반기<br />
• 반건식 탈황설비(회전분무기)<br />
1) 고황>6.965 g SO 2 /(kW-hr), 저황4.5 lb SO 2/ 10 6 Btu heat input, 저황
KEPCO / KEPRI<br />
탈황설비 유지정비 상위 5개 인건비 항목<br />
고황 연료 중황 연료 저황 연료<br />
항목<br />
습식 석회석법<br />
습식 석회/석회석법<br />
습식 석회/석회석법<br />
습식 석회/석회석법<br />
강제 산화<br />
제한/자연 산화<br />
모든 산화 방식<br />
모든 산화 방식<br />
펌프 1 1 1 1<br />
덕트/댐퍼 2 2 3 4<br />
배관/밸브 5 2 2<br />
흡수탑 3<br />
교반기 4 5<br />
볼밀 4 3<br />
송풍기 4<br />
액적제거기 5<br />
반응조 5<br />
재열기 3<br />
34/31
KEPCO / KEPRI<br />
탈황설비 유지정비 상위 5개 재료비 항목<br />
고황 연료 중황 연료 저황 연료<br />
항목<br />
습식 석회석법<br />
습식 석회/석회석법<br />
습식 석회/석회석법<br />
습식 석회/석회석법<br />
강제산화<br />
제한 또는 자연산화<br />
모든 산화 방식<br />
모든 산화 방식<br />
펌프 1 1 1 1<br />
덕트/댐퍼 2 2 3 4<br />
배관/밸브 5 2 2<br />
흡수탑 3<br />
교반기 5<br />
볼밀 4 3 5 3<br />
송풍기 4<br />
액적제거기 4<br />
반응조 5<br />
35/31
KEPCO / KEPRI<br />
결언<br />
국내 탈황설비는 지난 10여 년간의 운영 경험으로 Mechanical Trouble은<br />
교체/보수 등 비교적 용이하게 처리되고 있으나,<br />
Chemical Trouble (Limestone Blinding, SO 3 에 의한 설비 부식, Mass balance<br />
이상, GGH Clogging 등)에 의한 문제 해결에 취약<br />
향후 탄종의 다양화에 따른 연소조건의 변화로 탈황설비에 대한 운전 조건이<br />
점차 가혹해질 것으로 예상<br />
향후 배출 규제기준 강화에 대비한 설비 개선 및 개량 검토 및 과감한 투자 필요<br />
변화하는 환경에 능동적으로 대처하고 탈황설비의 최적운전 조건 확립을 위하여<br />
각각의 운전변수에 따른 경제성을 고려한 최적 운영 개념 도출 필요<br />
개발된 KEPIC의 지침서가 현장에서 유용하게 사용되기를 희망함<br />
36/31
KEPCO / KEPRI<br />
감사합니다!<br />
37/31