복합화력발전의 정의, 효율, ST선도, 종류 등

 

복합화력발전의 

정의, 효율, ST선도, 종류 등 

 

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1. 정의

▶ 천연가스나 경유 등의 연료를 사용하여 1차로 가스터빈을 돌려 발전하고, 가스터빈에서 나오는 배기가스열을 다시 보일러에 통과시켜 증기를 생산하여 2차로 증기터빈을 돌려 발전

▶ 복합발전( Combined Cycle Plant ) = 1차 발전설비+2차 발전설비(증기터빈)

▶ 열병합 복합발전( Combined Cycle Co-generation Plant ) = 1차 발전설비+2차 발전설비(증기터빈)+열 공급설비

▶ 계통도

 

2. 효율

▶ G/T 효율이 30% 정도로 기력발전에 비해 낮음

→ G/T 배기가스 온도가 500℃ 이상의 고온상태로 대기 중에 방출할 경우 열효율이 낮음

→ HRSG(Heat Recovery Steam Generator)에서 배기열을 회수 후 추가로 증기터빈을 구동하여 전력을 생산해 열효율 향상

→ 현재 복합발전 열효율은 48~60% 정도

▶ 열효율 향상

→ 복합발전의 열효율 향상은 가스터빈의 열효율에 좌우

→ GT 열효율 향상은 터빈 입구 가스온도의 상승에 좌우

→ 가스터빈 입구 가스온도는 종래의 1,000℃ 정도에서 현재 약 1,500℃까지 시험운전 중임

※ 터빈 입구 가스온도 상승 요인

① 고온부가 연소기에서 터빈 첫 단까지로 한정되어 기술 개발 용이

② 고온부 냉각 기술의 향상

※ 가스터빈 입구가스 온도별 열효율

- 1,100℃급 : 43%(LNG 연소, 고위발열량 기준)정도

- 1,300℃급 : 47%(LNG 연소, 고위발열량 기준)정도

- 1,500℃급 : 50%(LNG 연소, 고위발열량 기준)정도

 

3. ST 선도

 

4. 열정산 비교

▶ 표준 석탄화력/일반화력 열정산도

▶ 복합화력/복합화력싸이클 열정산도

 

5. 종류

1) Gas Turbine과 Steam Turbine의 조합 

2) 석탄 가스화 복합발전 (IGCC)

→ 석탄을 가스화하여 탈황, 정제한 후, 가스터빈의 연료로 사용하며, 가스터빈 배열을 회수, 증기터빈을 구동하는 발전방식

→ IGCC는 석탄을 공기 및 산소(일명 산화제)와 함께, 고온, 고압의 가스화로에 투입하여 석탄가스로 전환 하는 기술

→ 석탄가스화는 건조‧건류‧가스화‧연소 의 4단계를 거쳐 이루어짐

3) 가압 유동층 복합발전 (PFBC-CC)

→ 유동층은 압력에 따라 AFBC과 PFBC / 유동화 속도에 따라 BFBC과 CFBC 로 구분

→ 높은 연소 효율 및 노내 탈황으로 탈황설비 불필요

→ 연소실의 연소가스는 정제된 뒤 GT 유입

→ GT 압력비는 연소실 운전압력에 상응하며, 증기터빈 출력이 전체 출력의 75% 정도를 차지

→ 전체 사이클 효율은 유동층 운전 온도에 의해 제한

4) 연료전지 복합발전

→ 연료전지는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 전기적 에너지로 직접 변환하는 장치

→ 알카리형, 인산염형, 용융탄산염형 등으로 구분

→ 연료전지의 전기화학적 에너지 변환과정에서 열이 발생 이 열을 이용하여 효율 80%이상의 복합, 열 병합 발전

※ 구성요소

- 연료원에서 수소 가스로 변환하는 연료 개질 장치

- 직류 전기, 물 및 열을 발생시키는 연료 전지

- 연료 전지로부터 직류를 교류로 변환시키는 전력 변환 장치

- 기타 반응열 및 폐열 이용장치

5) 칼륨터빈 복합발전

→ 금속 칼륨을 작동유체로 사용하여 칼륨 터빈 운전

→ 칼륨 증기의 배출 열을 이용, 증기를 발생시켜 증기터빈 운전

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출처 : 오래된 내 자료폴더 구석탱이