| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2013년 가을 (11/06 ~ 11/08, 제주롯데호텔) |
| 권호 | 19권 2호 |
| 발표분야 | C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 | 석탄합성가스 정제용 금속필터 개발을 위한 Fe계, Ni계 합금의 부식특성 |
| 초록 | 차세대 고효율/친환경 석탄발전 기술로 알려진 IGCC는 석탄을 고온•고압 조건에서의 가스화 반응을 통해 합성가스를 만든 다음 정제 공정을 거쳐 가스터빈에서 1차 발전, 증기터빈으로 2차 발전하는 고효율의 복합발전 시스템으로 크게 가스화기술, 합성가스 정제기술, 합성가스 전환기술로 구분이 가능하다. 이 중 합성가스 정제기술은 가스화에 의해 제조된 합성가스 중 황화합물(H2S, COS), 분진, 질소화합물(NH3), 할로겐화합물(HCl) 및 수은 등의 불순물을 제거하는 기술을 말하는데, 이중 분진 제거를 위해서는 주로 세라믹 필터와 금속 필터가 사용되고 있다. 하지만 합성가스 중 H2S 성분은 SO2에 비해 금속에 대한 부식 속도가 10~100배 정도 빨라 금속 필터의 부식을 야기 시키며 이로 인해 내구성이 크게 감소되므로 금속 필터를 가스화 공정에 적용하기 위해서는 내부식성이 우수한 금속필터 소재의 개발이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 기 보유하고 있는 Pilot급 석탄가스화 시스템에 Fe계 합금 집진필터를 장착하여 20기압, 250~300℃ 온도에서 장시간 운전시험을 진행한 후 분리하여 부식특성을 살펴보고자 하였다. 또한 최근 고온•고압용 구조재료로 많이 연구되고 있는 Ni계 초내열합금인 Haynes alloy 3종류를 운전 시험 시 집진필터 옆에 장착하여 동일한 분위기에서 부식시켜 부식거동을 살펴보고자 하였다. 그 결과 Fe계 합금인 SUS316L에서는 전체적으로 FeS scale이 형성되어 낮은 내부식성이 나타난 반면, Ni계 초내열합금인 Haynes alloy에서는 표면에 Ni-O, Fe-O, Cr-O 등의 산화물만 생성되고, 황화물은 생성되지 않아 Fe계 합금보다 더 우수한 내부식성을 보였다. 그리고 이는 Ni이 Fe보다 부식속도가 낮아 열역학적으로 안정하며 NiO와 Cr2O3가 보호피막 역할을 하여 산소나 황 이온의 내부 확산속도가 매우 작아졌기 때문으로 판단된다. 본 연구는 한국서부발전(주)에서 지원하는 ‘석탄 합성가스 정제용 내열성, 내부식성 금속필터개발’ 과제의 일환으로 수행되었습니다. 지원에 감사드립니다. |
| 저자 | 김민정, 이지은, 김효식, 정석우 |
| 소속 | 고등기술(연) |
| 키워드 | IGCC; Corrosion; Coal Syngas; Metal Filter; oxidation; sulfidation |
