프리스틴-M: 저수분 석탄 건조 기술로 청정 고효율 연료 생산
저품위 석탄 건조용 프리스틴-M 공정 기술(Pristine-M Process Technology)
저품위 석탄 건조용 프리스틴-M 공정 기술은 Clean Coal Technologies, Inc.(CCTI)에서 개발 중입니다. 원료 저품위 석탄을 더 청정하게 연소하는 고효율 연료로 변환하는 특허 기술. 경제적 수송 가능, 수송 중 안정적, 수분 재흡수 없는 저수분 석탄 니즈 해결. 프리스틴-M은 원료 석탄 방출 휘발분(VM) 이용해 석탄 건조와 안정화를 저렴하게 성공시킨 저비용 석탄 탈수 기술.
프리스틴-M 공정은 저품위 석탄 수분 함량 저감하면서 처리 석탄 안정화/밀봉해 수분 재흡수와 자연 발화 방지. 공정은 저품위 석탄 발열량(CV)을 역청탄 비교 가능한 값으로 증대. 프리스틴-M은 공정 개발 3단계. 다른 두 단계: '프리스틴-SA(Pristine-SA)'와 '프리스틴(Pristine)'.
프리스틴-SA는 공급 원탄 휘발분 100% 제거 목표 개발 단계 기술. 안정 연소 위해 프리스틴-SA 처리탄은 처리 바이오매스나 천연가스와 혼소 필요. 공정 결과 청정 연료, 배가스 탈황 설비(scrubber) 불필요, 유독성 배가스 탈황(FGD) 슬러지 부산물 생산 제거. 프리스틴-SA는 다수 비연료 제품 생산용 다용도 석탄 제품 제공.
CCTI 기존 기술 '프리스틴'은 요건에 따라 수분과 휘발분 제거. VM 저감 결정 요인은 보일러 설계와 석탄 적정 연소 위한 일정 VM 잔존 필요. 최종 제품: 청정 연소 건조 석탄.
CCTI 프리스틴-M 기술은 특허받은 저비용 석탄 탈수 기술. 프리스틴-M 공정은 저품위 석탄에서 액상 형태 휘발분 추출로 시작. 대상 석탄 수분 제거 후 액상 휘발분 '흡착(absorption)' 공정으로 탈수된 석탄 기공 채움. 최종 결과: 투과성 없는 안정적 석탄, 업그레이드된 발열량. 이 안정적 석탄 경제적 수송, 석탄 화력발전소 사용 가능.
프리스틴-M 공정 기술은 수분 함량 높음(30~60%) 석탄 경제적 탈수 시급한 니즈, VM 저감 불필요하거나 발생 시 펄버라이즈드 코알(PC) 보일러 연소 유지 위해 VM 너무 낮아지는 경우 해결 위해 개발. 신기술은 기존 프리스틴 기술 보완. 프리스틴 공정 강화 과학 기반, '증기상 증착(Vapour Phase Deposition)' 독창적 개념 결합.
프리스틴-M 기술은 석탄 분쇄나 펠릿화 없이 수분과 VM 제거 '온화 가스화(mild gasification)' 공정 구성. 석탄은 공정 중 자연 코팅돼 수분 재흡수 높은 저항성. 석탄 업그레이드 공정은 오래된 선광 공정 기반, 기성품(off-the-shelf) 구성품/설비 활용. 공정 석탄 화학 오염물질 최대 90% 제거 가능, 석탄 화력발전소 영향 배출 문제 해결 도움.
CCTI 2015년 12월 미국 오클라호마 시설 설립, 프리스틴-M 기술 검증. 시설 테스트 확인: (i) 석탄 탈수 성공, (ii) 석탄 선광 성공(CV 값 증가), (iii) 석탄 안정화 성공, (iv) 분진 없는 안정적 최종 제품 생산 성공. 테스트 시설 현재 와이오밍 이전. 테스트 시설은 상업 규모 약 0.1배 크기 공정 프로토타입으로 설계/건설.
CCTI 공정 개념은 사용 전 석탄 정제 기반. 프리스틴-M 기술은 사용 전 석탄서 오염물질 제거로 석탄 정제 추구. 이로써 오염물질 순수 미희석 상태 소량 포집 가능, 폐기/타처 재사용. 프리스틴-M 기술은 고비용 연소 후 오염물질 제거 기술(배가스 스크러버, 스크러버 폐기물) 불필요, 탄소 배출 저감.
프리스틴-M 공정은 석탄 건조 관련 3가지 근본 과제 해결: (i) 수분 재흡수 안 하는 건조 석탄 생산, (ii) 파쇄성(friable) 경향 없어 과다 분진 발생 안 해 자연 발화 최소 위험 안전 수송 가능 건조 석탄 생산, (iii) 공정 저렴하고 경제적 실행 가능. 공정 원료 석탄 분쇄 불필요. 처리탄 초기 입도 분포 대부분 유지, 열화 거의 없음. 최종 제품 브리케팅/펠릿화 불필요.
프리스틴-M 공정은 3개 별도 단계 연속 공정: (i) 드라이어(dryer), (ii) 탈휘발기(devolatizer), (iii) 안정화기(stabilizer). 공정 열과 건조 석탄 안정화용 가스 생산 위해 탈휘발기 활용. 공급 원탄 소량(통상 7% 미만)만 탈휘발. 공정 파라미터는 언급 목적 충분 휘발 가스만 생산하도록 최적화. 액상 부산물은 본 공정 바람직하지 않음. 과다 탈휘발 석탄 공정 말단 건조/안정화 석탄과 블렌딩돼 손실 안 함.
3단계 공정 흐름도는 그림 1에.

그림 1 프리스틴-M 공정 흐름도
1단계: 드라이어 - 최소 풋프린트 최적 열교환 유지 기술 사용 드라이어 구성. 건조 약 120℃서 수행, 체류 시간, 베드 깊이, 온도 함수로 수분 제거도(예: 15%, 10%, 5%까지) 결정. 특정 석탄 유형은 건조도 함수로 분진 열화 경향. 이런 경우 수분 제거 감소 또는 건조탄 브리케팅 필요. 공급 석탄 과다 미분(평균 입자 크기 <6mm) 시 미분 별도 처리 또는 공정 열 공급용 연소, 특정 용도 경제적 타당성 높은 옵션 선택.
2단계: 탈휘발기 - 드라이어 탈수분 석탄 슬립 스트림(일반 5~10%) 주흐름서 분리돼 탈휘발기 이송. 탈휘발기 400~450℃ 운전, 석탄 슬립스트림 탈휘발. 진화 가스 모두 3단계(안정화기) 이송, 비응축성 가스 공정 열용 연소. 공정 열과 탈수분 석탄 안정화용 충분 가스/증기만 생산하도록 최적화. 탈휘발기 생성물 희망 시 탈수분/안정화 석탄과 블렌딩 백 가능.
3단계: 안정화/증기상 증착 - VM이 특수 설계 용기 공급돼 1단계 탈수분 석탄 기공 흡착되게 함. 휘발 증기 수분 손실로 비어진 석탄 기공 침투, 석탄 표면 코팅. 이 작용으로 석탄 표면 밀봉, 수분 재흡수, 자연 발화, 분해 경향 방지. 희망 결과 위해 공급 원탄 화학 프로필 기반 안정화 파라미터 설정.
프리스틴-M 공정으로 석탄 불투과성화. 석탄 구조적 무결성 유지, 열값 수분 제거만으로 달성 값 이상 향상 가능. 제품 석탄 하드그로브 연삭성 지수(HGI) 공급탄과 동일. 건조탄 수송 중 파손 경향 없음, 장기 해상/육상 수송과 야외 석탄 야드 장기 보관 견딜 충분 쉘프 라이프. 건조탄 샘플 6개월 이상 야외 무피난 노출에도 수분 재흡수 없이 생존.
프리스틴-M 공정은 모듈식. 50% 수분 공급 원탄 처리량 30톤/시간 설계 상업 모듈, 연산 약 16만 톤 건조탄 생산 능력. 프리스틴-M 공정 기반 연산 100만 톤 플랜트 = 6개 모듈. 공정 연속, 체류 시간 약 15분 추정(수분 제거도, 석탄 고유 수분 의존). 플랜트 1기압 운전.
프리스틴-M 공정 모듈은 독립적 병렬 구성, 개별 모듈 정기/비정기 유지보수나 예기치 못한 고장 시 타 모듈 중단 없이 오프라인 가능. 추가 용량 필요 시 추가 모듈로 제공. 기성품 상용 구성품 채택으로 맞춤 제작 설비 불필요, 플랜트 자본비 절감. 플랜트 정교한 공정 제어 시스템으로 제어/운전.
공급 석탄 현저한 변동(구조적, 화학적, 고유 수분) 시 프리스틴-M 건조 플랜트 다른 석탄들 처리 설계. 플랜트 제어 시스템 제한 범위 내 차이 자동 조정. 상이한 특성 석탄 동시 공정 통과 가능, 별도 모듈 사용해 차이 적절 대응.
프리스틴-M 공정 장점
공정 장점
- 짧은 처리 시간(5~10분)
- 조절 가능한 제품 사양
- 지식 기반 PLC 공정 제어/최적화로 다양한 공급탄 처리 가능
- 공급탄 크기 0~50mm 적합
- 대기압 운전
- 모듈식 확장 가능 설계
제품 장점
- 수분 재흡수 없음
- 제품 석탄 자연 발화 없음
- 크기 열화 없음
- 이상적 가스화기 피드스톡
- 연소 최대화 최적 VM 레벨
- 분진 없는 제품탄으로 수송 중 석탄 분진 오염 감소
- CO₂와 유해 오염물질 저감
- 저자본비와 운전비