수도권지역 사업장 열병합발전소 대기오염물질 저감사례

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1 수도권지역 사업장 열병합발전소 대기오염물질 저감사례
안녕하십니까? 기술지원팀에서 근무하는 정현웅입니다. 지금부터 2008년도 GS칼텍스 환경안전경진대회 참가자료를 발표토록 하겠습니다. 1

2 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ GS파워 소개 대기환경개선 사례 대기오염물질 저감 실적 온실가스 감축활동 현황
소개드릴 순서로는 우리회사의 일반현황, 2007년도 환경안전 목표, 그리고 우리회사에서 시행하고 있는 환경안전프로그램과 2007년도에 시행된 환경안전 개선사례에 대해 말씀 드리겠습니다. 온실가스 감축활동 현황 Ⅳ 2

3 Ⅰ.GS파워 소개 - 사업장 현황 ▣사업장 명칭 : GS파워㈜ 부천사업소
▣ 소 재 지 : 경기도 부천시 오정구 상오정길 13(삼정동 363-3번지) ▣ 자 본 금 : 1,792억원 ▣ 부 지 면 적 : 108,306 ㎡(32,763평) ▣ 생 산 제 품 : 전기, 열 ▣ 생 산 능 력 : 전기 450MW, 열 754Gcal/h(최대) ▣ 종 별 : 수질 1종, 대기 1종

4 - 발전설비현황 안양사업소 시설용량 ☞ 450MW 부천사업소 시설용량 ☞ 450MW
Ⅰ.GS파워 소개 - 발전설비현황 ☞ 안양사업소 시설용량 ☞ 450MW 가스 터빈 : MW × 4대 (300 MW) 증기 터빈 : 150 MW × 1대 (150 MW) 시설용량 900 MW ☜ 부천사업소 시설용량 ☞ 450MW 가스 터빈 : 100 MW × 3대 (300 MW) 증기 터빈 : 150 MW × 1대 (150 MW)

5 - 난방설비현황 안양사업소 공급용량 ☞ 760 Gcal/h 부천사업소 공급용량 ☞ 819 Gcal/h
Ⅰ.GS파워 소개 - 난방설비현황 공급 세대수 : 131,418 가구 파이프라인 총 길이 : 374 ㎞ 안양사업소 공급용량 ☞ 760 Gcal/h 1Gcal 32평 아파트 250세대 공급 총공급용량 1,439 Gcal/h 공급 세대수 : 130,699 가구 파이프라인 총 길이 : 290 ㎞ 부천사업소 공급용량 ☞ 819 Gcal/h

6 Ⅰ.GS파워 소개 - 발전 및 열공급 계통도

7 Ⅰ.GS파워 소개 - 환경안전 주요연혁 2008. 01 부천 환경친화기업 지정 (환경부) 2007. 12 2007. 07
월 세계 환경의 날 기념 환경우수상 (환경부) 월 무재해운동 추진 성공사례 우수상 (노동부) 월 EHSQ 통합인증 획득 월 굴뚝 Clean SYS 운영 우수사업장 (환경관리공단) 월 온실가스 감축실적 우수사업장 (에너지관리공단) 월 산업안전보건위원회 우수사례 은상 (노동부) 월 환경친화기업 환경개선 우수사업장 (환경부) 월 무재해 6배수(2,400일) 달성 – 부천 월 온실가스배출 감축실적 국내 최초 인증 (산자부) 월 한국경제신문 주최 친환경경영대상 수상 월 대한민국 에너지 절약 대상 대통령상 수상 부천 환경친화기업 지정 (환경부) 온실가스 감축실적 국내 최초판매 [산자부] 안양 환경친화기업 재지정(환경부) 부천 가스터빈 저 NOx 버너 설치 자율환경관리 협약 체결(경기도) PSM(Process Safety Management) “P” 등급획득(노동부) EHSQ 통합인증 획득 (BSI, 한국산업안전공단) (ISO 9001&14001, OHSAS & KOSHA 18001) 온실가스 배출감소 자발적 협약 체결(산자부) PLB(Peak Load BLR) 저 NOx 버너 설치 GS파워주식회사 설립

8 Ⅰ.GS파워 소개 - 환경친화기업 지정

9 Ⅰ.GS파워 소개 - 환경설비현황 [ 대기분야 ] 액화천연가스(LNG) 사용
대기환경 자동감시체제(CleanSYS) 운영(24시간 감시) 저녹스 버너(DLNB) 설치운영 첨두부하용보일러에 전기집진기(E.P) 설치 운영 전용회선 자체관리시스템 사업장측정기 FEP Data Logger 무선통신 경기도청 환경관리공단 굴뚝자동측정체제(TMS) 구성 저녹스버너 (DLNB) 열전용보일러 전기집진기

10 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - DLNB 설치 개선내용 DLNB(저 NOx 버너)설치 투자위치 가스터빈 투자금액 312 억원
개선전 문제점 개선 내용 ▶ 기존연소방식(Diffusion Flame)은 화염온도가 높아 NOx 다량 배출(260ppm) ▶ DLNB(Premixed Flame)는 연료와 공기가 연소전에 혼 합 되어 연소가 다발적으로 분포되면서 화염온도가 낮아져 NOx 배출량 감소(50ppm) 투자 효과 1. NOx 배출농도 저감 : 개선전 대비 약 81 % 저감(260 ppm → 50 ppm) 2. 대기오염물질(NOx) 배출량 저감 : NOx 배출량 7,993톤/년 저감 3. #3 GT 는 1년6개월 조기 개선하여 NOx 배출량 저감

11 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - DLNB 설치 최대배출 허용농도 조례적용 시점 조례적용 유예기간 1. 추진개요 및 배경
1. 추진개요 및 배경 『경기도환경기본조례』및『수도권대기환경개선에관한특별법』등 점점 강화되고 있는 환경규제에 능동적으로 대응하고자 가스터빈 질소산화물 배출농도를 저감 시킬 수 있는 최적의 방지시설을 설치하여 질소산화물 배출농도를 크게 감축한 사례임. 환경규제의 강화 최대배출 허용농도 조례적용 시점 조례적용 유예기간 경기도 : 500 → 100 ppm (정 부 : 500 → 300 ppm) NOx 배출 허용기준 ( 시행) #1 GT : #2 GT : #3 GT : 환경규제의 주요 Target - 대량의 천연자원(연료) 소비처 - 대량의 오염물질(NOx, SOx …) 발생처 ※ GS파워 발전소 특성 어떻게 해야 하나 ? 기존 NOx 발생량 260 ppm/호기

12 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - DLNB 설치 2. DLNB 원리 As the flame temperature increases, NOx emissions tend to increase as well. At DLNB system, fuel and air are pre-mixed. This make lower fuel/air ratio at a flame zone and decrease flame temperature. Finally NOx emissions decrease by lowered flame temperature NOx DESIGN GOAL FUEL/AIR RATIO NOx LEVEL Flame at a conventional system Flame at a DLNB system Nox emissions level was about 260ppm but it is below 50ppm now after DLNB conversion.

13 연소용 Fuel & Water 공급기기 및 배관 교체
Ⅱ. 대기환경개선 사례 - DLNB 설치 3. 주요 개선내용 설 비 명 변 경 전 변 경 후 비 고 NG 계통 Standard 4stage ( Pilot, A, B, C ) 1,3호기 : Dual type ( NG, DO ) 2 호 기 : Single type ( NG ) 1호기 : 설치완료 2호기 : 설치완료 3호기 : 설치완료 　 DO 계통 3stage ( Pilot, A, B ) Control 방식 공 기 압 유 압 ( HPU ) GT 제어설비 WDPF T-3000 기 타 연소용 Fuel & Water 공급기기 및 배관 교체　 가스터빈 내부구조 및 교체부품(14조/호기) Fuel Nozzle Transition Piece Combustor Basket Basket Transition Fuel Nozzle

14 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - DLNB 설치 전후 비교 □ Fuel Nozzle 표준형 DLNB

15 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - DLNB 설치 전후 비교 □ Combustor Basket 표준형 DLNB

16 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - DLNB 설치 전후 비교 □ Transition Piece 표준형 DLNB

17 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - DLNB 설치 전후 비교 □ Electrical Package 표준형 DLNB

18 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - DLNB 설치 전후 비교 □ NG & D.O Line Skid 표준형 DLNB

19 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - DLNB 설치 전후 비교 □ NG & D.O Interconnecting Line 표준형 DLNB

20 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - DLNB 설치 Combustor Internal

21 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - DLNB 설치 4. 추진과정에서 발생한 애로점
▣ 조례 제정시 경기도는 사업장별 특성을 고려치 않고 일괄적인 조례적용을 주장했으나 한전과의 전력 수급 계약관계, 구형설비에 Nox 저감설비를 설치해야 하는 기술적인 문제, 재원확보 및 계약관계 등 을 고려하여 조례적용을 최대한 늦추어 줄 것을 경기도와 협의(2년 연기를 조례제정시 반영) ▣ 세계적으로 현재의 구형가스터빈에 신형연소기를 부착하여 성공적으로 운전한 실적이 없음 - Base Load 운전시 역화(Flashback)가 발생하여 수차례 시행착오를 통하여 Basket 설계 개선 - 가스 Manifold에서 Gas Leak되어 연결부위를 Gasket방식에서 Fitting 방식으로 설비개선 - 신형 연소기와 기존 가스터빈의 전산/제어시스템 불일치 : 제어방식 전면교체 - 저출력시 황색매연 발생으로 한전측과 저출력 운전을 지양토록 한전과 협의 관철 Cooling Hole 추가 Seal Ring 보강 Mini-Manifold의 C-stage Hole

22 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - DLNB 설치 5. 개선효과 81% 감축
질소산화물(NOx)의 배출 농도를 개선 전 대비 약 81% 낮춤으로서 법규준수는 물론 연 최대 7,993톤 NOx 배출량을 감소시켜 주변지역의 대기질 개선에 크게 기여함. 260 ppm 81% 감축 경기도 환경 법적 규제치를 충족시킴으로써 정상적인 발전소 운영에 기여 대기총량제 대비 질소산화물 배출 할당량 준수에도 크게 기여 노후 기계 및 제어설비 업그레이드에 따라 설비안전에 기여 100 ppm 50 ppm 개선 전 규제치 개선 후 ☞ 연 최대7,993 ton NOx 발생 저감

23 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - HRSG 폐열회수 개선내용 배열회수보일러(HRSG) 폐열회수 투자위치 투자금액 34 억원
개선전 문제점 개선 내용 ▶ 발전소 운전중 굴뚝으로 배출되는 배기가스 온도가 약 110 ℃ 의 고온으로 배출되어 에너지가 낭비되고 대기오염 물질 배출이 증가 ▶ 배출되는 배가스의 열량에 대한 폐열을 회수하여 연료 사용 이 LNG 11,775톤/년 감소 투자 효과 1. LNG 사용량 절감 : 개선전 대비 약 11,775톤/년 절감(100억원/년 연료비 절감) 2. 대기오염물질(NOx) 배출량 저감 : 53,937㎏/년 저감 (LNG 배출계수 3.7적용) 3. 온실가스(CO2) 배출량 저감 : 35,361톤/년 저감

24 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - HRSG 폐열회수 폐열회수 설비

25 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - HRSG 폐열회수설비 열교환기 설치 열교환기 외부 난방수 승압펌프 설치 지역난방수 IN/OUT 배관

26 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - 기동폐열 회수 1. 기동폐열 회수 개선 계통도 Steam 배출 (17 ton/일)
신규설치 대기방출 (현재) Steam 배출 (17 ton/일) HP Blow down SH Drain HP Steam Drain Flush Tank Flash Vessel (Φ600 * 1,000H) 기동폐열 회수 DH Return DH Supply 응축수 재활용 ( 100 ℃) Heat Exchanger ( 20 Gcal/hr) HRSG H/E DH Booster Pump

27 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - 기동폐열 회수설비 Booster Pump Flash Vessel Flush Tank 열교환기 설치

28 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - 기동폐열 회수 2. 추진개요 및 배경
2007년 GB Project [발전소 기동폐열 회수를 통한 열 생산 증대] 방안의 수행결과 열교환기를 이용한 열 회수 방법이 개선 과제로 도출되어 이의 실행방안 및 경제성을 검토함. ▣ 현재 Steam Turbine 기동시 정상 운전압력 및 온도 상승 전까지 HRSG 및 배관에서 고온의 Steam이 대기로 배출되고 있으므로 이 폐열을 회수(2,495 Gcal/년) 하여 연간 약 1.9 억원의 열생산 원가 절감 효과가 예상되고 ▣ DH Booster Pump 1대를 추가 설치 함으로써 HRSG 폐열회수설비의 최대 열 생산의 안정적인 운영에 기여함.

29 Ⅱ. 대기환경개선 사례 - 기동폐열 회수 3. 투자 효과 구 분 투자비(억원) LNG절감량(톤/년) 예상수익(억원/년) 비 고
구 분 투자비(억원) LNG절감량(톤/년) 예상수익(억원/년) 비 고 기동열 회수 4.6 225 1.91 세부산출내역 ▣ HRSG IBD 열회수량 - 3,048 kg/day (재증발 증기량) * / 106 = 1.71 Gcal/day ▣ HRSG SH 및 ST STM Drain 열회수량 : - 10,000 kg/day (증기량) * / 106 = 5.68 Gcal/day ▣ 기타 Steam Drain 열회수량 - 4,557 kg/day (증기량) * / 106 = 2.59 Gcal/day ※ 공급열량 : 6kg/cm2 응축수 회수온도 100 ℃ 기준, 잠열(493.8) + 현열(65.8) : kcal/kg 대기오염물질 저감량 ▣ LNG 사용량 절감 : 개선전 대비 약 225 톤/년 절감(1.9억원/년 연료비 절감) ▣ 대기오염물질(NOx) 배출량 저감 : 1,030 ㎏/년 저감 (LNG 배출계수 3.7적용) ▣ 온실가스(CO2) 배출량 저감 : 676 톤/년 저감

30 Ⅲ. 대기오염물질 저감 실적 - 개선 사례별 NOx 저감량 - 총량 대비 추진 실적 개선 사례 투자비(억원)
2008년도 개선 사례 투자비(억원) NOx 발생량 (㎏/년) NOx 저감량 (㎏/년) 개 선 전 개 선 후 DLNB설치 312 5,206,738 798,512 4,408,226 HRSG 폐열회수 34 - 56,028 기동 폐열회수 4.6 62 계 350.6 4,464,316 ※ DLNB 설치 저감량은 2008년도 1 ~11월 발전운영 실적과 12월 계획량 반영 - 총량 대비 추진 실적 2008년도 구 분 할당 총량 (㎏/년) 배출량 실적 (㎏/년) 총량 대비 배출율(%) 질소산화물(NOx) 4,135,093 892,217 21.5 황산화물(SOx) 127,321 343 2.7 ※ 배출량 중 2008년도 1 ~11월은 실적, 12월은 계획량 반영

31 Ⅲ. 대기오염물질 저감 실적 - NOx 할당량과 예상배출량 단위 : kg

32 Ⅳ. 온실가스 감축활동 현황 5 등 록 사 업 배열회수보일러 폐열을 활용한 온실가스 감축
광명 소각장 소각열을 활용한 온실가스 감축 대장동 소각장 소각열을 활용한 온실가스 감축 에보닉카본블랙코리아 부생열을 활용한 감축 과천 소각장 소각열을 활용한 온실가스 감축 온실가스 인증실적 2007년 감축실적 인증량 : 66,879 톤CO2 2008년 감축실적 인증량 : 92,507 톤CO2

33 Ⅳ. 온실가스 감축활동 현황 감축실적 3건 추가포함 총 8건 등록예정 2007년~2015년간 CO2 총 감축 예상량 250
222 156 161 142 138 111 30 안양 HRSG 폐열회수설비 광명소각장 부천 대장동 소 각 장 에보닉카본 블랙코리아 과 천 소각장 부천 HRSG 폐열회수설비 안양 HRSG 추가폐열회수 안양가스터빈 성 능 개 선 ※ HRSG : Heat Recovery Steam Generator

34 Ⅳ. 온실가스 감축활동 현황 온실가스 배출 감축실적 국내 첫 공식 인증

35 Ⅳ. 온실가스 감축활동 현황 - 우수사업장 방영 방영 : 2008.9.17일 매일경제 mbn- TV [Ch 23]
KDI와 함께하는 알기 쉬운 나라경제『플러스정책돋보기』 주요 방영내용 (약 15분간 방영) 지난 해 온실가스 감축 최초 인증을 부여 받고, 올 해 친환경경영대상에서 기업부문 대상을 수상하는 등 친환경 기업의 선두주자로 발돋움 한 클린 에너지 기업 탐방

36 2008 한국경제신문 주최 친환경경영대상 기업부문 대상수상
Ⅳ. 온실가스 감축활동 현황 - 친환경경영대상 수상 2008 한국경제신문 주최 친환경경영대상 기업부문 대상수상

37 Ⅳ. 온실가스 감축활동 현황 - 대통령상 수상 대한민국 에너지절약 대상 대통령상 수상

38 환경과 경제를 생각하는 지역난방사업은 지속가능 사회의 기본입니다.
쾌적한 환경보전! 이것은 우리만의 바람뿐만 아니라 이 시대에 살고 있는 전 인류의 소망이기도 합니다. 우리 GS파워 전 임직원은 주변환경보전에 최선을 다하겠습니다. 환경과 경제를 생각하는 지역난방사업은 지속가능 사회의 기본입니다.