EN
신규 건설되는 석탄화력발전소의 경우, 다수의 연기 탈황(FGD) 및 비질화 (탈질화, DeNOx) 기술을 사용할 수 있다. 각 옵션은 반응 원리, 효율성, 투자 규모, 운전 안정성, 부산물 활용도 측면에서 서로 다르다. 초저배출 달성과 동시에 합리적인 운영 비용을 유지하기 위해서는 적절한 기술 조합 선택이 필수적이다.
아래에는 가장 널리 사용되는 기술들과 산업 현장의 실제 적용 사례를 개요로 제시한다.
탈황 기술
1. 석회석-석고 습식 탈황(WFGD)
석회석-석고 공정은 현재 전 세계적으로 가장 보편적으로 채택되고 있는 습식 FGD 기술이다. 미세하게 분쇄된 석회석을 물과 혼합하여 슬러리를 만들고, 이를 흡수탑에 분사한다. 연기 내의 SO₂는 이 슬러리와 반응하여 아황산칼슘을 생성하며, 이후 석고 결정으로 산화된다.
주요 특징:
탈황 효율 이상 95%
기술이 성숙하고 신뢰도가 높으며 대규모 발전 설비에 적합함
석고 부산물은 건축 자재로 재사용할 수 있다
시스템 복잡도가 높아 건식 대체 방식에 비해 CAPEX와 OPEX가 더 높다
대표적인 사례로는 미르샤인 환경 산시 석탄 그룹의 창안-이양 발전소를 위한 탈황 및 탈질 프로젝트 완료이다. 총 설치 용량 3.86GW로 후난성에서 가장 큰 석탄화력발전소이다.
2. 암모니아 기반 탈황
암모니아법은 수용성 암모니아를 흡수제로 사용한다. SO₂는 암모니아와 반응하여 아황산암모늄과 황산수소암모늄을 생성하며, 이는 추가 산화 및 처리 과정을 통해 암모늄 수 sulfate 비료 .
장점:
소황을 제거 효율 도달 95–99%
빠른 반응 속도
부산물인 황산암모늄은 높은 경제적 가치를 지닌다
2차 폐수 및 고형 폐기물이 없다
도전 과제:
장비 부식에 대한 민감도가 높음
더 높은 운영 비용
안정적인 암모니아 공급과 하류 비료 소비 채널이 필요함
MirShine Environmental은 첨단 다단계 분리 암모니아 기반 FGD 공정 을 개발하여 에어로졸 형성 및 암모니아 슬립과 같은 오랜 산업 문제를 해결하였습니다. 이 기술은 탈황과 동시에 먼지 제거 기능을 통합하며, 에너지 소비를 크게 줄입니다. 다양한 산업 분야에 적용되어 뚜렷한 환경적·경제적 효과를 달성하였습니다.
탈질 기술
1. 선택적 촉매 환원(SCR)
SCR은 발전용 보일러에 있어 가장 성숙하고 효과적인 DeNOx 기술입니다. 촉매 존재 하에서 280–420°C의 연소 가스에 암모니아를 주입하여 NOₓ를 질소와 물로 전환합니다. 280–420°C 촉매 존재 하에서 280–420°C의 연소 가스에 암모니아를 주입하여 NOₓ를 질소와 물로 전환합니다.
주요 특징:
NOₓ 제거 효율 80–90%
대규모 발전소에서 입증된 성능
안정적인 장기 운전
고려사항:
촉매 비용이 높음
촉매 중독 및 비활성화 관리 필요
높은 유지보수 요구사항
초저 NOₓ 배출을 목표로 하는 발전소의 경우 SCR이 일반적으로 표준 선택 사항입니다.
2. 선택적 비촉매 환원법(SNCR)
SNCR은 암모니아 또는 요소를 보일러의 850–1100°C 온도 구간에 직접 주입합니다. 반응제는 NH₃로 분해되어 NOₓ와 반응합니다.
장점:
단순한 구성과 낮은 투자 비용
촉매 필요 없음
제한 사항:
제거 효율이 낮음 ( 30–60%)
엄격한 온도 범위
더 높은 암모니아 슬립
소규모 설비 또는 배출 기준이 완화된 지역에 더 적합
3. 하이브리드 SNCR + SCR 공정
이 복합 방식에서는 SNCR이 용광로 내에서 일부 NOₓ를 제거하고, 잔여 NOₓ는 하류의 SCR 반응기에서 처리한다. 또한 SNCR에서 발생하는 암모니아 슬립을 SCR 장치에서 활용할 수 있다.
장점:
전체적으로 높은 탈질효율(DeNOx)
촉매 사용량 감소 및 SCR 투자 비용 절감
NOₓ 배출 기준 준수와 동시에 최적화된 비용을 목표로 하는 발전소에 매우 적합
산업 혁신: 미르샤인 환경의 첨단 암모니아 기반 FGD
MirShine Environmental은 암모니아 기반 탈황 기술을 7세대에 걸친 업그레이드를 통해 개선해 왔습니다. 주요 성과로는:
사실상 제로 수준의 암모니아 슬립
에어로졸 형성의 완전한 억제
암모니아 기반 탈황 및 분진 제거 통합
동시 생산 황산암모늄 유기 화합물 비료
이 솔루션은 초저배출을 가능하게 할 뿐만 아니라 발전소 운영자에게 추가적인 수익 창출도 제공합니다. 이 기술을 도입한 많은 기업들이 환경 규제 준수와 예상치 못한 경제적 이익을 동시에 달성했습니다.
결론
현대의 발전소는 용량 크기, 석탄 품질, 배출 요건 및 비용 제약에 따라 각각 다른 장점을 제공하는 다양한 FGD 및 DeNOx 기술 중에서 선택할 수 있다. 습식 석회석-석고 FGD는 여전히 탈황 공법의 주류를 이루고 있는 반면, 암모니아 기반 기술은 높은 효율성과 유용한 부산물 생성 덕분에 점차 확산되고 있다. 탈질 측면에서는 SCR이 고성능 적용 분야의 표준으로 계속 자리 잡고 있다.
산동 민셩 환경(Shandong Mingsheng Environmental)이 개발한 획기적인 암모니아 기반 FGD와 같은 지속적인 혁신을 통해 발전소는 초저배출을 달성함과 동시에 장기적인 경제성도 향상시킬 수 있다.