[표지]

발간사 / 박진원

목차

서문[序文] 30

chapter 1. 전기 및 증기 생산업 개요 36

1.1. 산업 여건 38

1.2. 국내 현황 41

1.3. 연료특성 46

1.3.1. 석탄 46

1.3.2. 고형연료제품 54

1.3.3. 바이오매스 연료 55

1.3.4. 액체연료 59

1.3.5. 천연가스 61

1.3.6. 철강공정가스 63

1.4. 주요 환경 문제 68

1.4.1. 효율 70

1.4.2. 대기배출 71

1.4.3. 악취 80

1.4.4. 물 배출 80

1.4.5. 수질 비점오염 및 토양오염 82

1.4.6. 연소 잔류물 및 부산물 82

1.4.7. 소음 및 진동 85

1.5. 환경관리 여건 87

1.5.1. 환경 영향 감소 87

1.5.2. 통합적 접근 87

1.5.3. 자료 수집 및 조사 88

chapter 2. 주요 공정 및 시설 90

2.1. 연료와 첨가제의 하역, 보관 및 취급 92

2.1.1. 고체연료 및 첨가제 92

2.1.2. 액체연료의 하역, 보관 및 취급 95

2.1.3. 기체연료의 하역, 보관 및 취급 97

2.2. 연료 전처리 및 준비 99

2.2.1. 석탄 전처리 및 준비 99

2.2.2. 액체연료 전처리 및 준비 105

2.2.3. 혼합연료 전처리 및 준비 106

2.3. 연소설비 107

2.3.1. 분쇄 및 분무 연소 107

2.3.2. 유동층 연소(FBC, Fluidized Bed Combustion) 110

2.3.3. 고체연료의 화격자 연소 119

2.4. 에너지의 변환 121

2.4.1. 직접 변환 121

2.4.2. 간접 변환 127

2.5. 열병합발전(CHP, Combined Heat and Power) 135

2.6. 복합 사이클 가스터빈(CCGT, Combined Cycle Gas Turbine) 138

2.7. 가스화 복합발전(IGCC, Integrated Gasification Combined Cycle) 142

2.7.1. 가스화 공정의 개요 143

2.7.2. 석탄 가스화 복합발전 146

2.7.3. 석탄 가스화 복합발전시설의 연계 151

2.7.4. 바이오매스 가스화 시설 155

2.7.5. 기타 연료의 가스화 시설 161

chapter 3. 연소이론과 에너지 효율 162

3.1. 연소 164

3.1.1. 연소이론 164

3.1.2. 일반적인 연료의 열 변환 166

3.2. 에너지 효율 167

3.2.1. 카르노 효율 168

3.2.2. 열효율 169

3.2.3. 발전효율 171

3.2.4. 연간 에너지 효율 174

3.2.5. 총 연료 이용률 174

3.2.6. 증기 회수 단위효율 175

3.2.7. 기계적 효율 175

3.3. 에너지 효율과 환경이슈 179

3.3.1. 에너지 효율과 기후 179

3.3.2. 연소설비의 효율 손실 181

3.3.3. 환경이슈와의 상관성 182

3.4. 에너지 효율 향상 기법 183

3.4.1. 열회수 기법 183

3.4.2. 연소공기 예열 183

3.4.3. 신소재 사용 186

3.4.4. 증기 이중 재열(Steam Double Reheat) 186

3.4.5. 재순환수 가열 187

3.4.6. 연소제어 188

3.4.7. 토핑 사이클(Topping Cycle) 191

3.4.8. 증기터빈 업그레이드 193

3.4.9. (초)초임계(超臨界) 증기 파라미터 194

3.4.10. 배출가스 응축기 197

3.4.11. 냉각탑 배출가스 배출 197

3.4.12. 습식 굴뚝(Wet Stack) 198

3.4.13. 연료 예열/건조 198

chapter 4. 적용가능한 환경관리기법 개요 200

4.1. 환경경영(EMS, Environmental Management System) 202

4.2. 모니터링 205

4.2.1. 배출 구성성분 205

4.2.2. 조건 및 인자 기준 206

4.2.3. 샘플링 위치 206

4.2.4. 모니터링 207

4.3. 연료 선정/변경 211

4.4. 공정 선정/변경 211

4.5. 비산배출 및 토양오염 예방·관리 213

4.5.1. 비산먼지 발생 저감 213

4.5.2. 폐기물 및 부산물의 사일로(Silo) 저장 213

4.5.3. 화학물질 등의 보관 및 관리 214

4.5.4. 부지 정화를 위한 토양 배출 통제기법 215

4.6. 대기오염물질 배출 저감 217

4.6.1. 먼지배출 저감 217

4.6.2. 질소산화물 발생 저감기법(1차 조치) 235

4.6.3. 질소산화물 처리기법(2차 조치) 264

4.6.4. 황산화물 배출 저감 281

4.6.5. 질소산화물 및 황산화물 동시 저감 318

4.6.6. 중금속 324

4.6.7. 일산화탄소 및 미연탄화수소 329

4.6.8. 염화수소 및 불화수소 등 할로겐 물질 330

4.6.9. 온실가스 332

4.7. 수질오염물질 배출 저감 334

4.7.1. 수계 배출 제어시스템 설계시 고려사항 334

4.7.2. 수질오염물질 발생원 및 처리계통 336

4.7.3. 발생원별 폐수의 수질 339

4.7.4. 수질오염 방지 및 제어기법 352

4.8. 비점오염 관리 364

4.8.1. 비점오염 발생원 364

4.8.2. 비점오염원의 관리 364

4.9. 소음·진동 배출 저감 367

4.9.1. 장비, 시설 및 건물위치의 전략적 기획 368

4.9.2. 소음 배출원에서 소음 감소(1차 조치) 369

4.9.3. 소음저감기법(2차 조치) 372

4.10. 비정상조건 373

chapter 5. 시설특성별 환경관리기법 374

5.1. 석탄 연소시설 376

5.1.1. 시설특징 376

5.1.2. 연소시설의 효율 377

5.1.3. 오염물질 배출특성 380

5.1.4. 일반적인 환경관리기법 388

5.1.5. 최적가용기법 후보 기법 405

5.2. 고형연료제품 연소시설 425

5.2.1. 시설특징 431

5.2.2. 시설의 효율 432

5.2.3. 오염물질 배출특성 433

5.2.4. 일반적인 환경관리기법 435

5.2.5. 최적가용기법 후보 기법 436

5.3. 액체연료 연소시설 444

5.3.1. 시설특징 444

5.3.2. 시설의 효율 446

5.3.3. 오염물질 배출특성 447

5.3.4. 일반적인 환경관리기법 453

5.3.5. 최적가용기법 후보 기법 463

5.4. 가스화 연소시설 480

5.4.1. 시설특징 480

5.4.2. 물질소비 및 배출 481

5.4.3. 일반적인 환경관리기법 488

5.5. 천연가스 연소시설 504

5.5.1. 시설특징 504

5.5.2. 시설의 효율 505

5.5.3. 오염물질 배출특성 507

5.5.4. 일반적인 환경관리기법 512

5.5.5. 최적가용기법 후보 기법 518

5.6. 철강 공정가스 연소시설 536

5.6.1. 시설특징 536

5.6.2. 시설의 효율 538

5.6.3. 오염물질 배출특성 538

5.6.4. 일반적인 환경관리기법 541

5.6.5. 최적가용기법 후보 기법 543

5.6.6. 최적가용기법 후보 기법 548

5.7. 연료 혼합연소시설 552

5.7.1. 시설특징 552

5.7.2. 바이오매스 혼합연소화 553

5.7.3. 시설의 효율 554

5.7.4. 일반적인 환경관리기법 558

chapter 6. 최적가용기법 적용시 고려사항 562

6.1. 공통사항 565

6.1.1. 환경경영(EMS) 565

6.1.2. 모니터링 566

6.1.3. 환경 및 연소 성능 567

6.1.4. 에너지 효율성 568

6.1.5. 연료 및 첨가제의 하역, 보관 및 취급 시 확산 배출 569

6.1.6. 수계배출 및 물 소비 571

6.1.7. 폐기물, 부산물 및 잔류물 관리 572

6.1.8. 소음배출 572

6.1.9. 토양 및 지하수 오염 방지 573

6.1.10. 설계 및 해체 574

6.2. 석탄 연소시설 575

6.2.1. 일반적 환경 성능 575

6.2.2. 질소산화물, 암모니아 및 일산화탄소의 대기배출 575

6.2.3. 황산화물, 염화수소, 불화수소의 대기배출 576

6.2.4. 먼지 및 입자결합 중금속의 대기배출 577

6.2.5. 수은의 대기배출 578

6.3. 고형 바이오매스 연소시설 579

6.3.1. 일반적 환경 성능 579

6.3.2. 질소산화물, 암모니아 및 일산화탄소의 대기배출 579

6.3.3. 황산화물, 염화수소 및 불화수소의 대기배출 580

6.3.4. 먼지 및 입자에 결합된 중금속의 대기배출 580

6.3.5. 수은의 대기배출 581

6.4. 액체연료 연소시설 582

6.4.1. 에너지 효율성 582

6.4.2. 질소산화물, 암모니아 및 일산화탄소의 대기배출 582

6.4.3. 황산화물, 염화수소 및 불화수소의 대기배출 583

6.4.4. 먼지 및 입자에 결합된 중금속의 대기배출 583

6.5. 중질유 엔진 584

6.5.1. 에너지 효율성 584

6.5.2. 질소산화물, 암모니아, 일산화탄소 및 미연소 탄소의 대기배출 584

6.5.3. 황산화물, 염화수소 및 불화수소의 대기배출 585

6.5.4. 먼지 및 입자와 결합된 중금속의 대기배출 585

6.6. 경질유 가스터빈 586

6.6.1. 에너지 효율성 586

6.6.2. 질소산화물, 암모니아 및 일산화탄소의 대기배출 586

6.7. 가스화 시설 587

6.7.1. 에너지 효율성 587

6.7.2. 질소산화물 및 일산화탄소의 대기배출 588

6.7.3. 황산화물의 대기배출 589

6.7.4. 먼지, 금속, 암모니아 및 할로겐의 대기배출 589

6.8. 천연가스 연소시설 590

6.8.1. 에너지 효율성 590

6.8.2. 질소산화물, 일산화탄소의 대기배출 590

6.9. 철강 공정가스 연소시설 593

6.9.1. 에너지 효율성 593

6.9.2. 질소산화물 및 일산화탄소의 대기배출 593

6.9.3. 황산화물의 대기배출 595

6.9.4. 먼지의 대기배출 596

6.10. 국내 사업장별 기술적용 현황 597

6.11. 용어설명 598

6.11.1. 일반 기법 598

6.11.2. 에너지 효율성 598

6.11.3. 질소산화물 및 일산화탄소 599

6.11.4. 황산화물, 염화수소 및 불화수소 601

6.11.5. 먼지 및 수은을 포함한 금속 602

6.11.6. 수계배출 603

chapter 7. 최적가용기법 연계배출수준(BAT-AEL) 604

7.1. BAT-AEL 개요 및 설정방법 606

7.1.1. BAT-AEL 설정 시 고려대상 607

7.1.2. BAT-AEL 설정 방법론 608

7.1.3. BAT-AEL 설정 절차 610

7.2. 전기 및 증기 생산시설 최적가용기법 연계배출수준(BAT-AEL) 615

7.2.1. 전기 및 증기 생산시설 최적가용기법 연계배출수준(BAT-AEL) 범위 산정 615

7.2.2. 전기 및 증기 생산시설 최적가용기법 연계배출수준(BAT-AEL) 결정 616

부록 620

용어 해설 622

I. 단위를 나타내는 접두어, 숫자 분리 기호 및 표기법 623

II. 단위 및 측정 지표 624

III. 화학 원소 626

IV. 본 기준서에 공통적으로 사용되는 화학식 628

V. 주요 약어 및 용어 정의 630

주요 약어 633

판권기 636

[표 1.1] 전 세계 발전량 및 용량현황(2010년) 38

[표 1.2] 전력소비량 세계 순위 40

[표 1.3] 국내 발전원별 구성현황 (발전연료 기준) 41

[표 1.4] 국내 발전 설비형식별 구성 현황 42

[표 1.5] 에너지원별 전원 구성비 전망 44

[표 1.6] ASTM에 의한 분류방법(ASTM D388-84) 47

[표 1.7] UN/ECE 국제 분류시스템에 따른 일반 석탄의 분류 예시 48

[표 1.8] 석탄 연소설비의 연료 특징 모니터링 50

[표 1.9] 각 지역별 석탄의 중금속과 미량원소 농도 51

[표 1.10] 유연탄 시험결과(2015년) 52

[표 1.11] BC유 시험결과(2015년) 53

[표 1.12] 국내 및 유럽의 고형연료 품질기준의 비교 55

[표 1.13] 국내 바이오 고형연료제품의 품질기준 56

[표 1.14] 각종 고형 목재 연료의 평균적 특성 57

[표 1.15] 전기·증기 생산시설에서 통상 사용하는 바이오매스 연료, 분쇄 토탄 등 화석연료의 비교 58

[표 1.16] 액체연료의 일반적 특징 59

[표 1.17] 일부 대표적 중질유의 화학적 특성 60

[표 1.18] 오리멀전의 특성 60

[표 1.19] 전기·증기 생산시설에서 사용된 천연가스의 일반적인 특성(유럽) 62

[표 1.20] 정제 COG 특성 64

[표 1.21] 정제 LDG 특성 (연평균 데이터) 65

[표 1.22] 정제 BFG 특성 (연평균 데이터) 66

[표 1.23] 철강 공정 가스를 이용하는 연소설비에서 24시간 기준 가스 용량, 추가 연료 톤수, 열 입력 67

[표 1.24] 연료물질 유형과 물질별 잠재적 배출 경로 69

[표 1.25] 산업부문별 대기배출수준 71

[표 1.26] 연료 내 질소 함량 73

[표 1.27] 전기·증기 생산시설에서 연소되는 주요 연료의 구체적인 이산화탄소 배출 인자 (IPPC 기준) 77

[표 1.28] 화석연료를 연소하는 전기·증기 생산시설의 폐수 80

[표 1.29] 전기·증기생산시설 수질분야 항목 및 배출허용기준 예시 81

[표 1.30] 사업장 분류기준 89

[표 2.1] 순환 유동층 연소 보일러의 특징 및 장점 114

[표 2.2] 보일러의 원리 및 특징과 구조 129

[표 2.3] 전력산업에 적용되는 다양한 냉각시스템의 용량 및 열역학적 특성 예시 134

[표 2.4] 유동층 및 고정층 가스화기에서 합성가스 성분(일반적인 역청탄) 148

[표 2.5] 분류층 석탄 가스화 공정에서의 합성가스 조성(일반적인 역청탄) 150

[표 2.6] BFB 및 CFB 바이오매스 가스화기의 일반적인 성분(범위) 156

[표 3.1] 열전력에 대한 가스터빈의 효율 176

[표 3.2] 다양한 연소설비 유형의 에너지 및 엑서지 효율 예 178

[표 3.3] 다양한 보일러 및 가스화 복합발전시설 유형의 효율성과 비용 비교 196

[표 4.1] 배출량을 조절하기 위한 1차 조치 212

[표 4.2] 집진효율의 파악을 위한 Deuche-Enderson 공식 222

[표 4.3] 전기집진시설의 일반적인 성능 222

[표 4.4] 여과집진시설의 일반적 성능 227

[표 4.5] 여과집진시설에 사용하는 여재의 종류 및 특징 228

[표 4.6] 입자상물질 원심력 집진시설의 일반적 성능 231

[표 4.7] 입자상물질 세정시설의 일반적 성능 234

[표 4.8] 연소기술에 따른 질소산화물 저감률 237

[표 4.9] 공기 다단화 기법의 질소산화물 배출 감소 성능 241

[표 4.10] 배출가스 재순환 기법의 질소산화물 배출 감소 성능 244

[표 4.11] 연료 다단화 기법(재연소)의 질소산화물 배출 감소 성능 247

[표 4.12] 저NOx 버너 기법의 질소산화물 배출 감소 성능 253

[표 4.13] 저NOx 기술의 성능 및 가격 비교 254

[표 4.14] 질소산화물 배출과 효율성의 상관관계 259

[표 4.15] 다양한 종류의 촉매 266

[표 4.16] 가스터빈에 선택적 촉매환원 시스템을 사용했을 때의 운영 데이터 272

[표 4.17] 화력발전소 선택적 촉매환원 설비비용 사례 275

[표 4.18] 울산 사업장 질소산화물 저감장치 운영사례(설계치 기준) 275

[표 4.19] 배출가스의 분량에 따른 선택적 촉매환원 장치의 비용 추정치 276

[표 4.20] 선택적 비촉매환원의 질소산화물 배출 감소 성능 279

[표 4.21] SCR과 SNCR의 비교 280

[표 4.22] 국내 전기·증기 생산시설의 배연탈황설비 설치 현황 283

[표 4.23] 강제적 산화와 자연적 산화 비교 285

[표 4.24] 석회/석회석 세정시설의 황산화물 배출 절감 성능 291

[표 4.25] 해수 세정 공정의 황산화물 배출 감소 성능 293

[표 4.26] 반건식 세정시설의 황산화물 배출 절감 성능] 303

[표 4.27] 반건식 세정시설의 배출가스 처리 시스템(FGD) 적용성 304

[표 4.28] 반건식 세정시설의 배출가스 처리 시스템(FGD) 설치 예 305

[표 4.29] 로 내 흡수제 주입기법의 황산화물 배출감소 성능 309

[표 4.30] 건식 흡수제 주입기법의 황산화물 배출 감소 성능 313

[표 4.31] 하이브리드 흡수제 주입기술의 황산화물 배출 감소 성능 314

[표 4.32] 건식 세정시설의 황산화물 배출 감소 성능 315

[표 4.33] 아황산나트륨/중아황산나트륨 기법의 황산화물 배출 감소 성능 317

[표 4.34] 활성탄 기법의 황산화물/질소산화물 배출 감소 성능 321

[표 4.35] WSA-SNOx 기법의 황산화물/질소산화물 배출 감소 성능 323

[표 4.36] DESONOx 기법의 황산화물/질소산화물 배출 감소 성능 324

[표 4.37] 폐기물 소각 시설에서 사용되는 HCl 스크러버에 대한 설비 데이터 332

[표 4.38] 이산화탄소의 고정화·이용기술 333

[표 4.39] 폐수의 성상별 처리 335

[표 4.40] 원수 전처리설비 폐수의 수질 339

[표 4.41] 순수 제조설비 재생폐수 수질 340

[표 4.42] 복수탈염 장치 재생폐수 수질 341

[표 4.43] 보일러 및 터빈실 폐수 수질 341

[표 4.44] 연소설비에서 물로 배출되는 수준(EU 사례) 342

[표 4.45] 보일러 블로우다운(Blow down)수 수질 343

[표 4.46] 냉각탑 폐수 수질 344

[표 4.47] 배연탈황설비 폐수 수질 345

[표 4.48] 발전소 생활배수 수질 347

[표 4.49] 보일러 기동폐수 수질 348

[표 4.50] 공기예열기 수세폐수 수질 348

[표 4.51] 전기집진시설 수세폐수 수질 349

[표 4.52] 보일러 수세폐수 수질 350

[표 4.53] 화학세정 폐수 수질 350

[표 4.54] 저탄장 폐수 수질 351

[표 4.55] 침전시설 설치기준 수면적부하 355

[표 4.56] 기타 일반적인 폐수처리 기법 359

[표 4.57] 전기·증기 생산시설에서 수질오염을 예방하고 제어하기 위한 기법 360

[표 4.58] 습식 저감기법을 사용하는 시설에서 수질 오염을 예방하고 제어하기 위한 기법 362

[표 4.59] 비점오염저감시설별 저감효율 365

[표 4.60] 발전설비에서의 소음원 373

[표 5.1] 상이한 대형연소 기술의 전형적 전기 순 효율(LHVnet) 378

[표 5.2] 증기의 특징이 각종 기법의 효율에 미치는 영향 379

[표 5.3] 석탄 사용 연소설비의 대기 중 배출 농도 예 381

[표 5.4] 2차 조치를 취하지 않은 기존 시설의 질소산화물 배출수준 382

[표 5.5] 석탄 사용 연소설비의 중금속 경로 382

[표 5.6] 생산지별 석탄 내 수은 함량 383

[표 5.7] 전기집진시설 사용 후 배출가스 내 수은 함량 383

[표 5.8] 상이한 연료의 연소에 따른 다이옥신 및 PAHs의 배출 수준 384

[표 5.9] 석탄 및 일부 연소 잔류물의 중금속 함유량 387

[표 5.10] 석탄 사용 연소설비의 금속 투입 및 산출 387

[표 5.11] 국내 석탄재 발생량 및 재활용량(화력발전) 391

[표 5.12] 건식 배연탈황 공정별 특성 비교 393

[표 5.13] 습식 배연탈황 공정별 특성 비교 394

[표 5.14] 상이한 조합의 기법을 갖춘 미국 석탄 연소설비의 수은 제거효율 403

[표 5.15] 연료/첨가제의 하역, 저장 및 취급 시 발생하는 확산 배출 제어 시 고려해야 할 일반 기법 406

[표 5.16] 석탄연소 설비의 일반적인 환경 성능 개선을 위해 고려해야 할 기법 407

[표 5.17] 효율과 연료 활용 증대 시 고려해야 할 일반 기법 408

[표 5.18] 효율성 증대 시 고려해야 할 일반 기법 409

[표 5.19] 질소산화물 배출 저감 및 제거 시 고려해야 할 1차적 일반 기법 410

[표 5.20] 질소산화물 배출 저감 및 제어 시 고려해야 할 일반적 2차 기법 411

[표 5.21] 황산화물, 염화수소, 불화수소 배출 저감 및 제어 시 검토해야 할 일반 기법 415

[표 5.22] 먼지 및 입자상물질에 결합된 중금속 배출 저감 및 제어를 위해 고려해야 할 일반 기법 422

[표 5.23] 수은 배출의 저감 및 제어를 위해 고려해야 할 일반 기법 423

[표 5.24] 고형연료제품(SRF)의 정의 425

[표 5.25] 일반 고형연료제품(SRF) 품질기준 426

[표 5.26] 바이오 고형연료제품(Bio-SRF) 품질기준 427

[표 5.27] 지역별·제품별 제조시설 현황 428

[표 5.28] 지역별·제품별 사용시설 현황 429

[표 5.29] 바이오매스 사용 연소설비의 배출수준 434

[표 5.30] 연료의 하역, 저장 및 처리 시 확산/비산 대기배출 저감기법 437

[표 5.31] 연소 기법 438

[표 5.32] 효율 증대 기법 439

[표 5.33] 질소산화물, 일산화탄소 및 암모니아 배출 저감 및 제어 기법 441

[표 5.34] 바이오 고형연료제품(Bio-SRF) 연소설비의 황산화물, 염화수소 및 불화수소 배출 저감 및 제어 기법 442

[표 5.35] 먼지 및 중금속 배출 저감 및 제어 기법 443

[표 5.36] 중질유와 경질유 사용 보일러 연소 설비의 대기배출 범위 448

[표 5.37] 수처리 잔류물 449

[표 5.38] 바닥재 분석 450

[표 5.39] 상이한 시설의 비산재 분석 451

[표 5.40] 여과 케이크 분석 452

[표 5.41] 토양 및 지하수 배출 저감 기법 464

[표 5.42] 중질유와 경질유 연소 보일러의 일반적 연소 성능 개선 기법 465

[표 5.43] 중질유 액체연료 연소 보일러의 에너지 효율 증대 기법 466

[표 5.44] 중질유와 경질유 연소 보일러의 질소산화물 저감 및 제어 기법 468

[표 5.45] 중질유와 경질유 연소 보일러의 황산화물, 염화수소, 불화수소 배출 저감 및 제어 기법 469

[표 5.46] 중질유와 경질유 연소 보일러의 먼지와 입자상물질에 결합된 중금속 배출 저감 및 제어 기법 471

[표 5.47] 중질유 액체연료 연소 엔진의 효율 증대 기법 472

[표 5.48] 중질유 연소 엔진의 질소산화물 배출 저감 및 제어 기법 473

[표 5.49] SCR을 갖춘 중질유 및 디젤 엔진 시설의 배출 수준 474

[표 5.50] 중질유 연소 엔진의 질소산화물, 염화수소, 불화수소 배출 저감 및 제어 기법 475

[표 5.51] 중질유 연소 엔진의 먼지와 입자상물질에 결합된 중금속 배출 저감 및 제어 기법 476

[표 5.52] 경질유 연소 가스터빈의 에너지 효율 증대 기법 477

[표 5.53] 질소산화물 배출 저감 및 제어 기법 477

[표 5.54] 경질유 연소 가스터빈의 황산화물 배출 저감 및 제어 기법 478

[표 5.55] 경질유 연소 가스터빈의 먼지와 입자상물질에 결합된 중금속 배출 저감 및 제어 기법 479

[표 5.56] 유럽 IGCC 시설의 효율 및 대기배출에 대한 일반 정보 481

[표 5.57] 100% 석탄 연소(1997) 및 가스화기 가스 및 석탄 혼합 연소(2001)에서 나오는 보일러 가스 배출... 482

[표 5.58] MWh 생산(열 및 전기) 당 배출(2007~2012년) 483

[표 5.59] 폐수 배출(네덜란드 IGCC WAC Buggenum 발전소) 485

[표 5.60] 폐수 배출(스페인 Puertollano의 ELCOGAS IGCC 시설) 486

[표 5.61] 고형물, 잔류물 및 폐기물(네덜란드 IGCC WAC Buggenum 발전소) 487

[표 5.62] 고형물, 잔류물 및 폐기물(스페인 Puertollano의 ELCOGAS IGCC 시설) 487

[표 5.63] 고형물, 잔류물 및 폐기물(핀란드 Kymij rvi I, Lahti) 487

[표 5.64] Tampa IGCC 발전소 운영자료(미국, 플로리다주) 491

[표 5.65] Buggenum의 NUON IGCC 발전소 운영자료(네덜란드) 492

[표 5.66] Wabash IGCC 발전소 운영자료(미국, 인디아나주) 492

[표 5.67] Nakoso의 IGCC 발전소 운영자료(일본) 492

[표 5.68] Puertollano IGCC 발전소 운영자료(스페인) 493

[표 5.69] 정제 잔류물 가스화 IGCC 운영자료(이탈리아) 493

[표 5.70] 천연가스 사용 전기·증기 생산시설의 ISO 효율성 개요 506

[표 5.71] 천연가스 이용 전기·증기 생산시설의 에너지 효율 개요(연평균) 506

[표 5.72] 정상상태의 엔진 전부하 시 질소산화물 배출 509

[표 5.73] 천연가스 이용 연소설비에서 대기 중 배출의 예(2011년) 510

[표 5.74] 가스터빈에 대한 질소산화물 제어 비용 비교(1993년, 1999년 개조 비용은 제외) 515

[표 5.75] 천연가스 이용 보일러 및 터빈의 효율성 증가 기법 519

[표 5.76] 천연가스 사용 보일러에서 질소산화물 및 일산화탄소 배출 저감 및 제어를 위한 기법 525

[표 5.77] 천연가스 사용 터빈에서 질소산화물 및 일산화탄소 배출 저감 및 제어를 위한 기법 526

[표 5.78] 가스터빈에 선택적 촉매환원 적용을 위한 일반적인 비용 구성 527

[표 5.79] 가스터빈에 선택적 촉매환원 적용을 위한 일반적인 비용 수치 528

[표 5.80] 연소기의 종류 및 특징 532

[표 5.81] 천연가스 연소장치 가스엔진에서 질소산화물 및 일산화탄소, 미연소 탄소 배출 방지 제어를 위한 기법 533

[표 5.82] 선택적 촉매환원 설비를 갖춘 가스 엔진 발전소 배출 수준(2개소) 534

[표 5.83] 4,000 h/yr로 운영되는 선택적 촉매환원 설비 가스 엔진 비용(요소 비용 300 EUR/t) 535

[표 5.84] 토양 배출 방지를 위한 기법 535

[표 5.85] 철강 공정 연료를 사용하는 연소설비에 사용된 천연가스 성분 구성 537

[표 5.86] 에너지 효율성 증대 시 고려해야 할 일반기법 548

[표 5.87] 철강 공정가스의 질소산화물, 일산화탄소 저감 및 제어 기법 549

[표 5.88] 철강 공정 가스의 황산화물 저감 및 제어기법 550

[표 5.89] 먼지 및 입자상물질 저감 및 제어 기법 551

[표 5.91] 전기·증기 생산시설 효율성에 대한 혼합소각의 영향의 예 555

[표 5.92] 에너지 효율성 증대 시 고려해야 할 일반기법 558

[표 5.93] 연료 혼합연소시설의 질소산화물, 일산화탄소 저감 및 제어 기법 559

[표 5.94] 연료 혼합연소시설의 황산화물 저감 및 제어기법 560

[표 5.95] 먼지 및 입자상물질 저감 및 제어 기법 561

[표 7.1] 대체코드 예외처리 대상 612

[표 7.2] 먼지 배출농도 범위에 따른 최적가용기법 연계배출수준 616

[표 7.3] 황산화물 배출농도 범위에 따른 최적가용기법 연계배출수준 617

[표 7.4] 질소산화물 배출농도 범위에 따른 최적가용기법 연계배출수준 618

[표 7.5] 수질오염물질에 대한 최적가용기법 연계배출수준 619

[그림 1.1] 전 세계 발전량 및 용량현황 (2010년) 39

[그림 1.2] 주요국가의 에너지원 이용현황 (2013) 39

[그림 1.3] 2035년의 세계 발전량 및 발전설비 용량(누적치) 전망치 40

[그림 1.4] 국내 발전소 위치 현황 43

[그림 1.5] 에너지원별 전원 구성비 전망(정격용량) 44

[그림 1.6] 석탄 품질이 연소설비 성능에 미치는 영향 49

[그림 1.7] 원산지에 따른 중질유(잔사물) 내 황과 질소 함량 61

[그림 1.8] 유럽 및 전 세계 파이프라인 가스 및 LNG의 물리적 특성 62

[그림 1.9] 철강 공정가스와 천연가스의 비교 63

[그림 1.10] 500 ㎿급 표준 화력발전소 (기력) 68

[그림 1.11] 열병합발전시설 주요 공정도 69

[그림 1.12] 석탄연소 시 미량 원소의 반응 75

[그림 1.13] 발전시설 밀폐형 폐기물 저장창고 84

[그림 1.14] 석고 저장시설 85

[그림 2.1] 유연탄 반입 및 저장시설 93

[그림 2.2] 약품 저장시설 94

[그림 2.3] 액체연료 이송시설 95

[그림 2.4] 액체연료 저장시설 96

[그림 2.5] 원추형 및 부상형 지붕방식 96

[그림 2.6] LNG 연료 이송배관 98

[그림 2.7] LNG 연료 반입 및 사용처 공급 98

[그림 2.8] 볼밀 원리 및 볼 석탄분쇄기 (S 화력발전) 101

[그림 2.9] 롤러와 레이스 석탄 분쇄기 102

[그림 2.10] 갈탄 분쇄용 팬 밀 104

[그림 2.11] 다양한 석탄-보일러 구성(주요 시스템) 108

[그림 2.12] 중질유 보일러 109

[그림 2.13] 기포 유동층 보일러(BFBC)와 순환 유동층(CFBC) 보일러의 개념도 112

[그림 2.14] 저황 석탄 연소용 순환 유동층 연소(CFBC) 보일러 113

[그림 2.15] 순환 유동층 연소(CFBC) 보일러 사용연료의 다양성 114

[그림 2.16] 열병합발전분야 사업장 주요 공정도 (CFBC 보일러) 116

[그림 2.17] 열병합발전분야 사업장 주요 공정도 (PC 보일러) 116

[그림 2.18] 기포층 가압 유동층 연소(PFBC) 시스템의 개념도 117

[그림 2.19] 석탄 연소용 이동식 화격자 연소 120

[그림 2.20] 가스터빈 연소 방식의 전 세계 현황 121

[그림 2.21] 대형 가스터빈 전력 발전설비 122

[그림 2.22] 복합사이클 발전설비 열병합 원리 1+1 시스템 (프랑스 Alstom 사) 123

[그림 2.23] 사일로 연소실이 있는 가스터빈 (159 ㎿) 124

[그림 2.24] 터빈 세척 전후의 첫 번째 터빈 날개 열 124

[그림 2.25] 가스터빈 복합 사이클 발전설비(P 복합화력) 125

[그림 2.26] 석탄 연소 발전설비의 최신 증기터빈 (저압터빈) 127

[그림 2.27] 발전설비의 일반적인 개념 128

[그림 2.28] 보일러 구조 131

[그림 2.29] 터빈 날개 132

[그림 2.30] 이상적인 연소 사이클의 개념도 132

[그림 2.31] 열 생산이 열병합 발전소의 이용 효율에 미치는 영향 137

[그림 2.32] 가스터빈 복합 사이클 발전소 139

[그림 2.33] 배열회수 증기발생기의 기본 개념 140

[그림 2.34] 일반적인 IGCC 공정 142

[그림 2.35] 산소 주입식 가스화 복합발전의 주요 특징 147

[그림 2.36] GE 1단 분류층 가스화기 149

[그림 2.37] O₂/석탄 공급비 함수로써의 합성가스 성분 150

[그림 2.38] 가스화 복합발전시설 블록도 및 통합 옵션 152

[그림 2.39] Tampa IGCC의 공정도 153

[그림 2.40] NUON IGCC의 공정도 153

[그림 2.41] Wabash River IGCC Repowering의 공정도 154

[그림 2.42] Elcogas IGCC의 공정도 154

[그림 2.43] 바이오매스 가스화 열병합 복합발전 공정도 155

[그림 2.44] Foster and Wheeler 대기압 CFB 가스화기 157

[그림 2.45] ANDRITZ Carbona 공기 주입 가압 유동층 가스화기 158

[그림 2.46] 보일러에 연결된 CFB/BFB 가스화기의 다른 기본 연결 160

[그림 3.1] 카르노 사이클 168

[그림 3.2] 이상적인(카르노) 효율과 현재 사용되는 연소(열)기법으로 실제 달성되는 효율의 비교 169

[그림 3.3] 복합 사이클 흐름도 및 T-S 선도 170

[그림 3.4] 증기사이클 흐름도 및 T-S 선도 171

[그림 3.5] 효율 정의에 필요한 시스템 경계 172

[그림 3.6] 석탄 연소 발전설비의 부하에 따른 발전효율의 상대 편차 173

[그림 3.7] 엑서지 효율 계산 방법을 보여주는 예 177

[그림 3.8] 최대출력과 대기온도의 관계 180

[그림 3.9] 효율향상이 미치는 영향 182

[그림 3.10] 가스식 공기예열기의 형식 184

[그림 3.11] 증기식 공기예열기의 형식 185

[그림 3.12] 외로11 직화식 공기예열기 185

[그림 3.13] 내로 직화식 공기예열기 186

[그림 3.14] 재생 사이클 급수 가열 187

[그림 3.15] 고급 제어시스템 190

[그림 3.16] 토핑 사이클 복합 발전소 개략도 191

[그림 4.1] 환경경영(EMS) 모델의 지속적 개선 203

[그림 4.2] 발전소의 공정 제어 및 대기배출 모니터링 사례 207

[그림 4.3] 현장에 설치한 이송설비 및 비산재 자루 214

[그림 4.4] 화학물질 보관시설 214

[그림 4.5] 현재 사용되고 있는 집진시설 217

[그림 4.6] 전기집진시설의 개략도 219

[그림 4.7] 습식 전기집진시설(W-ESP) 구성도 221

[그림 4.8] 현장에 설치한 전기집진시설 223

[그림 4.9] 여과집진시설의 일반적인 구성(탈진 주기에 하나의 모듈이 있는 경우) 225

[그림 4.10] 세정방식에 의한 여과집진시설의 구분 226

[그림 4.11] 입자의 포집방법 비교 229

[그림 4.12] 사이클론의 가스흐름 230

[그림 4.13] 멀티사이클론의 배치 230

[그림 4.14] 벤츄리 시스템의 전형적인 흐름도 232

[그림 4.15] 유동층 습식 스크러버 233

[그림 4.16] 질소산화물 배출량을 감소시키기 위한 1차 조치 235

[그림 4.17] 50 MWe 보일러의 다양한 부분에서 나타나는 질소산화물, 일산화탄소,...(이미지참조) 238

[그림 4.18] 다단연소 240

[그림 4.19] 보일러에서 나타나는 배출가스 재순환 243

[그림 4.20] 재연소 공정에서 세 개의 연소구역과 관련 변수 245

[그림 4.21] 재연소 246

[그림 4.22] 재연소 연료로 사용되는 석탄, 석유, 천연가스 비교 246

[그림 4.23] 재연소율에 따른 탈질율 247

[그림 4.24] 초저공해를 실현한 저NOx 버너 249

[그림 4.25] 재래식 공기 다단화 공정 및 신형 공기 다단화 저NOx 버너 비교 250

[그림 4.26] 가스/오일 배출가스 재순환식 저NOx 버너 251

[그림 4.27] 버너의 연료 다단화 252

[그림 4.28] 건식 저NOx 버너 연소실 구성도 256

[그림 4.29] 물/증기 주입에 의한 질소산화물 감소 261

[그림 4.30] 촉매 반응기의 구성요소, 모듈 및 반응층의 구성 267

[그림 4.31] 저감기법의 기존 구성 268

[그림 4.32] 고먼지형 선택적 촉매환원 장치의 예 269

[그림 4.33] 내연기관 연소 설비에 설치된 선택적 촉매환원 시스템 272

[그림 4.34] 연소설비에서 사용되는 선택적 촉매환원 공정의 투자비 274

[그림 4.35] 선택적 촉매환원 설비 설치사례 277

[그림 4.36] 선택적 비촉매환원 공정 278

[그림 4.37] 선택적 비촉매환원 시설 현장사진 281

[그림 4.38] 석회/석회석 세정 공정의 계통도 284

[그림 4.39] 다양한 석회/석회석 세정시설 286

[그림 4.40] 다양한 종류의 세정시설 288

[그림 4.41] 해수 세정공정 292

[그림 4.42] 마그네슘 습식탈황 공정 계략도(K사) 295

[그림 4.43] 암모니아 세정공정 296

[그림 4.44] 반건식 세정시설의 흐름 298

[그림 4.45] 이류체 노즐 300

[그림 4.46] 회전 분무식(NIRO사) 301

[그림 4.47] 상향식 노즐분무형 반건식 세정시설 301

[그림 4.48] 가열로 흡수제 주입기법 307

[그림 4.49] 가열로 흡수제 주입공정의 이산화황 제거반응 307

[그림 4.50] 덕트 흡수제 주입기법 310

[그림 4.51] 개선된 건식 배연탈황 공정 312

[그림 4.52] 클라우스 공정 319

[그림 4.53] 활성탄소 공정 320

[그림 4.54] 활성탄 사용량에 따른 다이옥신 제거효율 321

[그림 4.55] WSA-SNOx 공정(덴마크) 322

[그림 4.56] DESONOx 공정 324

[그림 4.57] 석탄을 연료로 사용하는 연소설비에서 중금속, 불소 및 염소의 물질균형 325

[그림 4.58] 발전시설의 일반적인 폐수처리시설 336

[그림 4.59] 화력발전소 폐수의 분류 337

[그림 4.60] 발전소별 발전량 대비 폐수발생량 337

[그림 4.61] 화력발전소 발생폐수 표준 집수 계통 338

[그림 4.62] 발전소 폐수처리계통 공정도 339

[그림 4.63] 배연탈황공정의 폐수처리시설 346

[그림 4.64] 무방류 시스템의 일반적 구성 347

[그림 5.1] 냉각탑 배출설비를 갖춘 대형 화력발전소 377

[그림 5.2] 6,000시간 전부하 가동 시 용량 450~750 MWe인 석탄 연소 발전소의 연간 생산량 385

[그림 5.3] 석탄연소 생성물 산출(2007년 EU 15개국) 385

[그림 5.4] 석탄연소 생성물의 활용과 처분(2007년도 EU 15개국) 386

[그림 5.5] CCP 활용 및 처분(EU 15개국) 386

[그림 5.6] 바닥재와 비산재 배출 공정 389

[그림 5.7] 활성탄(A/C) 흡착설비 흐름도 395

[그림 5.8] Open Spray Tower (T사업장 1~4/T 5~8/Y사업장 1~4/P 2~4호기) 395

[그림 5.9] Spray/Tray Tower (H사업장 1~6호기/T사업장 1~4호기) 396

[그림 5.10] Packed Tower (B사업장 3~6호기) 396

[그림 5.11] Double Contact Flow Scrubber (D사업장 5~8호기) 397

[그림 5.12] Jet Bubbling (W사업장 4~6호기) 397

[그림 5.13] Jet Bubbling (W사업장 4~6호기) 398

[그림 5.14] Spray Tower형 흡수탑 내부 구조 398

[그림 5.15] 탈황설비(FGD) 전경 (B사업장 7~8호기) 399

[그림 5.16] 밀폐된 석고 저장 시설 404

[그림 5.17] 고체연료사용 1996.7월 이전 설치된 발전설비(증기터빈)의 질소산화물 배출 412

[그림 5.18] 고체연료사용 1996.7~2015.1월 이전 설치된 발전설비(증기터빈)의 질소산화물 배출 413

[그림 5.19] 기체연료사용 2015.1월 이전 설치된 발전설비(가스터빈)의 질소산화물 배출 414

[그림 5.20] 300 ㎿th 이상의 석탄 및 갈탄 사용 기준 연소설비의 SOx 배출(이미지참조) 419

[그림 5.21] 석탄 및 갈탄 연소설비의 염화수소 배출 420

[그림 5.22] 석탄 및 갈탄 연소설비의 불화수소 배출 420

[그림 5.23] 제품별·지역별 제조시설 428

[그림 5.24] 사용시설 종류별·지역별 분포 430

[그림 5.25] 국내 고형연료제품의 제조·판매·사용 현황 430

[그림 5.26] 시설종류별 고형연료 사용량 431

[그림 5.27] 바이오매스 연소용 수냉 진동화격자 시설 432

[그림 5.28] 석회법의 일반적인 공정순서 460

[그림 5.29] 전기 생산기술에 현재 사용가능한 석탄의 황산화물 배출(이산화탄소 포집 없음) 483

[그림 5.30] 전기 생산기술에 현재 사용가능한 석탄의 질소산화물 배출... 484

[그림 5.31] 전기 생산기술에 현재 사용가능한 석탄의 먼지 배출(이산화탄소 포집 없음) 484

[그림 5.32] IGCC 시설의 이용률 통계 494

[그림 5.33] CFB 가스화기(Lahti) 496

[그림 5.34] Skive CHP 계통도 499

[그림 5.35] 배열회수 증기발생기가 있는 가스터빈의 그라스만 다이어그램 505

[그림 5.36] 반응 영역에서 30 ㎳간 체류시간과 다양한 연소온도에서 압력 함수로서 NO 배출 508

[그림 5.37] 배열회수 증기발생기 설계 및 선택적 촉매환원 시설 514

[그림 5.38] 강제순환식 배열회수 증기발생기의 구성요소 515

[그림 5.39] 배열회수 증기발생기의 기본 배치 517

[그림 5.40] 증발 및 흡수 칠러(Chiller) 냉각을 사용한 가스터빈 열효율에 대기 유입 온도의 영향 523

[그림 5.41] 촉매 오염제어 SCONOx 시스템의 도식화 529

[그림 5.42] 2주 동안 보일러에 대한 고로가스(BFG), 코크스 오븐 가스(COG), 중질유(HFO)의... 539

[그림 5.43] 2주 동안 요구된 대로 중질유(HFO)를 추가한 코크스 오븐 가스(COG), 고로가스(BFG)를... 539

[그림 5.44] 혼합 연소를 위해 적용된 다주입 사이클론이 있는 산업용 순환유동층 보일러 552

[그림 5.45] 바이오매스 혼합 연소가 이산화황 배출에 미치는 영향 557

[그림 7.1] BAT-AEL 선정과정 사례 609

[그림 7.2] 이상치의 범위 613

[그림 7.3] BAT-AEL 범위 산정 과정 615