KR101309558B1 - 화력발전 시스템과 용융 탄산염 연료전지발전 시스템을 연계한 복합발전 시스템 - Google Patents

화력발전 시스템과 용융 탄산염 연료전지발전 시스템을 연계한 복합발전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화력발전 시스템과 용융 탄산염 연료전지발전 시스템을 연계한 복합발전 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 화력발전 플랜트에서 배출되는 배기가스로부터 이산화탄소를 포집하기 위한 이산화탄소 포집장치를 포함하는 화력발전 시스템과; 포집된 이산화탄소가 공급되는 공기극을 구비한 연료전지 스택을 포함하고, 탄화수소 발생장치에서 발생한 탄화수소를 연료전지 스택의 연료극으로 공급하는 용융 탄산염 연료전지발전 시스템을 포함한다. 또한, 공기극에서는 산소와 이산화탄소가 반응하여 탄산염 이온이 만들어짐으로써, 연료전지 발전과 이산화탄소 저감이 동시에 이루어진다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 화력 발전소의 배기가스로부터 포집된 이산화탄소를 용융 탄산염 연료전지 연료전지의 공기극에 공급하여 연료전지 발전과 이산화탄소 저감을 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

화력발전 시스템과 용융 탄산염 연료전지발전 시스템을 연계한 복합발전 시스템{Combined Power Generation System of Thermal Power Plants with CO2 Capture and Storage Equipments and Molten Carbonate Fuel Cell Power Plants with Hydrocarbon Generation Equipments}
본 발명은 복합발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화력 발전소의 배기가스로부터 포집된 이산화탄소를 용융 탄산염 연료전지의 공기극에 공급하여 연료전지발전과 이산화탄소 저감을 동시에 추구할 수 있는 화력발전 시스템과 용융 탄산염 연료전지발전 시스템을 연계한 복합발전 시스템에 관한 것이다.
연료전지는 탄화수소 연료에 저장된 화학에너지를 전자화학적 반응에 의해 전기에너지로 직접 변환하는 장치이다. 일반적으로, 연료전지는 전기적으로 충전된 이온을 도전시키는 전해질에 의해 분리되는 아노드 및 캐소드를 포함한다. 용융 탄산염 연료전지는 이산화탄소를 포함하는 가스를 산화시킬 동안 아노드를 통해 반응물 연료가스를 통과함으로써 작동되며, 산소는 캐소드를 통과한다.
화력 발전소는 석탄이나 천연가스 등과 같은 화석연료를 연소시켜 에너지를 생성한다. 연소 처리에 의해, 화력 발전소는 대기 방출에 의해 제거되는 연소가스를 발생한다. 그러나, 이러한 방출은 지구온난화 및 대기변화에 기여하는 다량의 이산화탄소를 함유하고 있기 때문에, 환경에 악영향을 끼친다. 따라서, 화력 발전소에서 발생하는 이산화탄소를 포집 및 저장하는 기술에 대해 연구되어 왔다.
종래의 화력 발전소의 이산화탄소 포집 및 저장기술과 용융 탄산염 연료전지 발전기술은 이상에서와 같이 각각 독립적으로 기술개발을 진행하여 왔다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 화력 발전소의 이산화탄소 포집 및 저장 기술과 미래 청정발전기술로 각광받고 있는 용융 탄산염 연료전지 발전기술을 연계한 복합발전 시스템을 이용하여 연료전지 발전과 이산화탄소 저감을 동시에 실현하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 화력발전 플랜트에서 배출되는 배기가스로부터 이산화탄소를 포집하기 위한 이산화탄소 포집장치를 포함하는 화력발전 시스템과; 상기 포집된 이산화탄소가 공급되는 공기극을 구비한 연료전지 스택을 포함하고, 탄화수소 발생장치에서 발생한 탄화수소를 상기 연료전지 스택의 연료극으로 공급하는 용융 탄산염 연료전지발전 시스템을 포함하고, 상기 공기극에서는 산소와 이산화탄소가 반응하여 탄산염 이온이 만들어짐으로써, 연료전지 발전과 이산화탄소 저감이 동시에 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 공기극으로 공급되지 않은 이산화탄소를 저장하기 위한 이산화탄소 저장장치를 더 포함한다.
상기 이산화탄소 포집장치에서 포집된 이산화탄소는 상기 연료극에서 발생한 배기가스와 제 1열교환기에서 열교환되어 승온된 상태로 상기 공기극에 공급됨을 특징으로 한다.
상기 공기극에서의 반응이 끝난 배기가스는 제 2열교환기에서 상기 연료극으로 공급되는 연료가스를 승온시키는 가열원으로 사용되고, 대기로 배출됨을 특징으로 한다.
상기 탄화수소 발생장치에서 발생된 탄화수소는 탄화수소 저장장치 및 기액 분리기를 거쳐 연료가스 공급장치로부터 공급된 연료가스와 혼합된 상태로 상기 제 2열교환기를 거쳐 연료극으로 공급됨을 특징으로 한다.
상기 탄화수소 발생장치로 수소를 공급하기 위한 수소 저장소를 더 포함한다.
탄화수소로 구성된 연료가스는 상기 연료전지 스택 내부에서 발생한 열을 흡수하여 수소가스로 전환되고, 상기 수소가스는 상기 공기극으로부터 전해질을 통해 전달된 탄산염 이온과 하기 반응식과 같이 반응함을 특징으로 한다.
Figure 112010051494479-pat00001
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 화력발전 플랜트에서 배출되는 배기가스로부터 이산화탄소를 포집하기 위한 이산화탄소 포집장치와; 상기 이산화탄소 포집장치에서 포집된 이산화탄소가 공급되는 공기극과, 상기 공기극과 전해질을 사이에 두고 배치되는 연료극을 포함하는 연료전지 스택과; 상기 포집장치에서 포집된 이산화탄소와 상기 연료전지 스택의 연료극에서 배출된 배기가스가 열교환하는 제 1열교환기와; 상기 제 1열교환기를 통과한 배기가스와 수소저장소로부터 공급된 수소로부터 탄화수소를 발생시키는 탄화수소 발생장치와; 상기 탄화수소와 연료가스가 혼합된 후 상기 공기극에서 배출되는 배기가스가 열교환하는 제 2열교환기를 포함하고, 상기 공기극에서는 산소와 이산화탄소가 반응하여 탄산염 이온이 만들어짐으로써, 연료전지 발전과 이산화탄소 저감이 동시에 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 화력 발전소의 배기가스로부터 포집된 이산화탄소를 용융 탄산염 연료전지 연료전지의 공기극에 공급하여 연료전지 발전과 이산화탄소 저감을 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 용융 탄산염 연료전지 측으로 공급되지 않은 이산화탄소는 별도의 저장장치로 보내 저장함으로써 대기 중으로 이산화탄소가 배출되지 않도록 하여 이산화탄소의 제로(Zero)화가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합발전 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 복합발전 시스템에 의해 연료전지 발전량에 따른 이산화탄소 저감량을 보인 그래프.
이하에서는 본 발명에 의한 화력발전 시스템과 용융 탄산염 연료전지발전 시스템을 연계한 복합발전 시스템의 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합발전 시스템의 구성도이다.
이를 참조하면, 먼저, 화력발전 플랜트(10)에서 배출된 배기가스는 연돌(12)로 유입되고, 상기 연돌(12)을 통과한 배기가스는 이산화탄소 포집장치(14)로 공급된다. 연돌(12)을 통과한 배기가스의 주성분은 황산화물(SOX), 질소산화물(NOX), 이산화탄소(CO2), 수분(H2O) 등으로 구성되며 이중 이산화탄소는 약 14% 정도를 차지한다. 여기에서, 배기가스에 포함된 이산화탄소는 포집장치(14)에서 포집되고, 이산화탄소가 제거된 배기가스는 대기 중으로 배출된다.
한편, 상기 포집장치(14)에서 포집된 이산화탄소(16)는 제 1열교환기(17)로 유입된다. 상기 제 1열교환기(17)는 이하에서 설명할 공기극(21)에서의 반응이 원활하게 이루어지도록 하기 위해 구비된 부분이다. 즉, 상기 제 1열교환기(17)를 통해 운전 가능한 온도인 약 550℃ 이상의 온도를 확보할 필요가 있다.
그리고, 상기 제 1열교환기(17)를 통과한 이산화탄소는 공기 공급장치(19)에서 공급되는 공기와 혼합되어 연료전지 스택(20) 쪽으로 공급된다. 즉, 상기 포집장치(14)에서 포집된 이산화탄소(16)는 연료전지 스택(20)의 공기극(21)으로 공급된다. 상기 연료전지 스택(20)은 전해질(22)을 중심으로 양 쪽에 공기극(21)과 연료극(23)으로 이루어진다. 여기에서, 상기 공기극(21)에서는 산소와 이산화탄소가 반응하여 탄산염 이온이 만들어지며 전해질(22)을 경유하여 연료극(23)으로 보내지게 된다. 이 과정에서 전력이 생산되게 되고 결과적으로 탄산염 이온이 생성되는 만큼 이산화탄소가 저감되는 효과를 가져오게 되는 것이다.
하기 반응식은 산소와 이산화탄소가 반응하여 탄산염이온이 만들어지는 과정을 보여주고 있다.
Figure 112010051494479-pat00002
한편, 상기 연료전지 스택(20)의 공기극(21)으로 보내지지 않은 이산화탄소포집장치(14)에서 포집된 이산화탄소(16)는 이산화탄소 저장장치(38)로 공급된다. 이와 같이 용융 탄산염 연료전지 측으로 공급되지 않은 이산화탄소는 별도의 저장장치(38)로 보내 저장함으로써 대기 중으로 이산화탄소가 배출되지 않도록 하여 이산화탄소의 제로(Zero)화가 가능하다.
또한, 상기 연료전지 스택(20)의 공기극(21)에서 배출된 가스는 이하에서 설명할 제 2열교환기(25)에서 열교환을 한 후 대기로 배출된다.
그리고, 상기 연료전지 스택(20)의 연료극(23) 연료가스는 초기에는 연료가스 공급장치(39)로부터 탄화수소와 물이 적절히 혼합된 상태로 공급배관을 통해 제 2열교환기(25)를 거쳐 약 550℃로 승온되어 공급된다. 이때 제 2열교환기(25)의 가열원은 상기 공기극(21)으로부터 배출된 배기가스로 이루어진다.
탄화수소로 구성된 연료가스는 연료전지 스택(20) 내부에서 발생한 열을 흡수하여 화학적 개질반응을 일으켜 수소가스로 전환된다. 이렇게 얻어진 수소가스는 공기극(21)로부터 전해질(22)을 통과해 넘어온 탄산염 이온과 반응하여 물과 이산화탄소 그리고 전자를 발생하게 된다. 이상의 반응에 대한 반응식은 하기와 같다.
Figure 112010051494479-pat00003
이와 같이 본 실시예에서는 화력발전 플랜트(10)에서 발생한 배기가스로부터 포집된 이산화탄소를 용융 탄산염 연료전지의 공기극(21)에 공급하여 연료전지 발전을 함과 동시에 이산화탄소를 저감할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 연료극(23)에서 발생한 배기가스는 상기 제 1열교환기(17)에서 포집장치(14)에서 포집된 이산화탄소와 열교환을 한 후 배관을 통해 탄화수소 발생장치(31)에 공급된다. 또한, 탄화수소 발생장치(31)에서 탄화수소를 발생시키기 위해 필요한 수소는 수소 저장소(29)로부터 공급된다. 즉, 탄화수소 발생장치(31)에는 탄화수소 생성반응을 위해 연료극(23) 배기가스 외에 발전소 해수전해설비 등으로부터 얻은 부생수소가 수소 저장소(29)로부터 배관을 통해 탄화수소 발생장치(31)로 공급된다.
상기 탄화수소발생장치(31)에서 발생한 탄화수소는 탄화수소 저장장치(33)와기액 분리기(35) 그리고 제 2열교환기(25)를 거쳐 550℃로 승온된 후 연료전지 스택(20)의 연료극(23)으로 공급된다. 또한, 상기 기액 분리기(35)에서 배출된 가스는 연료가스 공급장치(39)에서 공급된 연료가스와 혼합되어 제 2열교환기(25)로 공급된다. 이렇게 함으로써 상기 연료극(23)에서 발생한 배기가스는 탄화수소화하여 재활용할 수 있고 외부로부터의 탄화수소의 공급을 줄일 수 있어 결과적으로 발전효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제 2열교환기(25)에서 열교환이 이루어져 550℃로 승온된 연료가스는 연료극(23)으로 공급된다.
한편, 도 2는 본 발명에 의한 복합발전 시스템에 의해 연료전지 발전량에 따른 이산화탄소 저감량을 보인 그래프이다.
이를 참조하면, 기존의 500MW 급 석탄화력 발전소에 100MW 급 용융 탄산염 연료전지발전 시스템을 설치하면 대략 20% 정도의 이산화탄소를 감소할 수가 있어 그만큼 저장비용을 절감할 수 있게 된다. 그리고, 연료전지발전의 용량과 이산화탄소의 저감량이 선형적으로 비례하는 것을 볼 수 있다. 결국, 연료전지발전의 용량이 커질수록 이산화탄소의 저감비율 또한 증가한다는 것을 확인할 수 있다. 또한 이산화탄소 저장장치(38)를 통해서 대기 중으로 배출되는 이산화탄소를 제로(Zero)화 할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 지구온난화의 주범인 대기 중 이산화탄소를 저감하기 위한 기술인 화력발전소 이산화탄소 포집 및 저장기술(CCS, CO2 Capture and Storage)과 미래 청정발전기술로 각광받고 있는 용융 탄산염 연료전지 발전 기술을 연계한 복합발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 화력발전소의 이산화탄소 포집 및 저장기술과 용융 탄산염 연료전지발전 기술은 각각 독립적으로 기술개발을 진행하여 왔으나, 화력발전소 이산화탄소 포집 및 저장기술과 용융 탄산염 연료전지발전 기술을 연계한 복합발전 시스템을 적용할 경우, 화력발전소에서 포집된 이산화탄소를 저장시설로 바로 보내지 않고 연료전지발전에 이용할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 연료전지발전 용량을 증가시킬수록 저장되는 이산화탄소는 비례하여 감소하게 된다. 결과적으로, 대기 중으로 배출되는 이산화탄소의 제로화와 지중 또는 해저에 저장되는 이산화탄소의 제로화를 동시에 구현 할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10 : 화력발전 플랜트 12 : 연돌
14 : 이산화탄소 포집장치 16 : 이산화탄소
17 : 제 1열교환기 19 : 공기 공급장치
20 : 연료전지 스택 21 : 공기극
22 : 전해질 23 : 연료극
25 : 제 2열교환기 29 : 수소 저장소
31 : 탄화수소 발생장치 33 : 탄화수소 저장장치
35 : 기액 분리시 38 : 이산화탄소 저장장치
39 : 연료가스 공급장치

Claims (10)

  1. 화력발전 플랜트에서 배출되는 배기가스로부터 이산화탄소를 포집하기 위한 이산화탄소 포집장치를 포함하는 화력발전 시스템과;
    상기 포집된 이산화탄소가 공급되는 공기극을 구비한 연료전지 스택을 포함하고, 탄화수소 발생장치에서 발생한 탄화수소를 상기 연료전지 스택의 연료극으로 공급하는 용융 탄산염 연료전지발전 시스템과;
    상기 탄화수소 발생장치로 수소를 공급하기 위한 수소 저장소를 포함하고,
    상기 공기극에서는 산소와 이산화탄소가 반응하여 탄산염 이온이 만들어짐으로써, 연료전지 발전과 이산화탄소 저감이 동시에 이루어짐을 특징으로 하는 복합발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기극으로 공급되지 않은 이산화탄소를 저장하기 위한 이산화탄소 저장장치를 더 포함하는 복합발전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 포집장치에서 포집된 이산화탄소는 상기 연료극에서 발생한 배기가스와 제 1열교환기에서 열교환되어 승온된 상태로 상기 공기극에 공급됨을 특징으로 하는 복합발전 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기극에서의 반응이 끝난 배기가스는 제 2열교환기에서 상기 연료극으로 공급되는 연료가스를 승온시키는 가열원으로 사용되고, 대기로 배출됨을 특징으로 하는 복합발전 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탄화수소 발생장치에서 발생된 탄화수소는 탄화수소 저장장치 및 기액 분리기를 거쳐 연료가스 공급장치로부터 공급된 연료가스와 혼합된 상태로 상기 제 2열교환기를 거쳐 연료극으로 공급됨을 특징으로 하는 복합발전 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    탄화수소로 구성된 연료가스는 상기 연료전지 스택 내부에서 발생한 열을 흡수하여 수소가스로 전환되고, 상기 수소가스는 상기 공기극으로부터 전해질을 통해 전달된 탄산염 이온과 하기 반응식과 같이 반응함을 특징으로 하는 복합발전 시스템.
    Figure 112013010215388-pat00004
  8. 화력발전 플랜트에서 배출되는 배기가스로부터 이산화탄소를 포집하기 위한 이산화탄소 포집장치와;
    상기 이산화탄소 포집장치에서 포집된 이산화탄소가 공급되는 공기극과, 상기 공기극과 전해질을 사이에 두고 배치되는 연료극을 포함하는 연료전지 스택과;
    상기 포집장치에서 포집된 이산화탄소와 상기 연료전지 스택의 연료극에서 배출된 배기가스가 열교환하는 제 1열교환기와;
    상기 제 1열교환기를 통과한 배기가스와 수소저장소로부터 공급된 수소로부터 탄화수소를 발생시키는 탄화수소 발생장치와;
    상기 탄화수소와 연료가스가 혼합된 후 상기 공기극에서 배출되는 배기가스가 열교환하는 제 2열교환기를 포함하고,
    상기 공기극에서는 산소와 이산화탄소가 반응하여 탄산염 이온이 만들어짐으로써, 연료전지 발전과 이산화탄소 저감이 동시에 이루어짐을 특징으로 하는 복합발전 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택 공기극으로 공급되지 않은 이산화탄소를 저장하기 위한 저장장치를 더 포함하는 복합발전 시스템.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    탄화수소로 구성된 연료가스는 상기 연료전지 스택 내부에서 발생한 열을 흡수하여 수소가스로 전환되고, 상기 수소가스는 상기 공기극으로부터 전해질을 통해 전달된 탄산염 이온과 하기 반응식과 같이 반응함을 특징으로 하는 복합발전 시스템.
    Figure 112010051494479-pat00005

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160116263A (ko) 2015-03-27 2016-10-07 김지현 마그네틱 플럭스를 이용한 발전장치
KR20170005371A (ko) 2016-12-28 2017-01-12 김지현 마그네틱 플럭스를 이용한 발전장치

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2800188B1 (en) * 2011-12-30 2018-07-18 Doosan Heavy Industries&construction Co., Ltd Combined generation system and method for collecting carbon dioxide for combined generation system
KR101408143B1 (ko) * 2012-12-27 2014-06-16 두산중공업 주식회사 복합발전시스템 및 복합발전시스템의 이산화탄소 포집방법
KR101438109B1 (ko) * 2012-12-27 2014-09-04 두산중공업 주식회사 복합발전시스템 및 복합발전시스템의 이산화탄소 포집방법
KR101461166B1 (ko) * 2012-12-28 2014-11-12 포스코에너지 주식회사 하이브리드 발전 시스템
KR101602232B1 (ko) * 2013-07-23 2016-03-10 두산중공업 주식회사 연료전지, 이를 이용한 발전시스템 및 발전방법
US20180335205A1 (en) * 2017-05-17 2018-11-22 Gas Technology Institute Pressurized fluidized bed combustor with fuel cell co2 capture

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008507113A (ja) * 2004-06-03 2008-03-06 フュエルセル　エナジー，　インコーポレイテッド 二酸化炭素の放出を抑止する、統合された高効率の化石燃料を用いる発電所／燃料電池システム
KR20090124824A (ko) * 2008-05-30 2009-12-03 한국전력공사 외부 개질형 용융탄산염 연료전지 시스템
WO2010058750A1 (ja) 2008-11-18 2010-05-27 東京瓦斯株式会社 水素リサイクル型ｍｃｆｃ発電システム
KR20110029963A (ko) * 2009-09-17 2011-03-23 한국전력공사 탄화수소발생장치를 포함하는 용융탄산염연료전지시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008507113A (ja) * 2004-06-03 2008-03-06 フュエルセル　エナジー，　インコーポレイテッド 二酸化炭素の放出を抑止する、統合された高効率の化石燃料を用いる発電所／燃料電池システム
KR20090124824A (ko) * 2008-05-30 2009-12-03 한국전력공사 외부 개질형 용융탄산염 연료전지 시스템
WO2010058750A1 (ja) 2008-11-18 2010-05-27 東京瓦斯株式会社 水素リサイクル型ｍｃｆｃ発電システム
KR20110029963A (ko) * 2009-09-17 2011-03-23 한국전력공사 탄화수소발생장치를 포함하는 용융탄산염연료전지시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160116263A (ko) 2015-03-27 2016-10-07 김지현 마그네틱 플럭스를 이용한 발전장치
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