기력발전의 열효율 향상대책⁕

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기력발전의 열효율 향상대책

기력발전소의 시간당 연료소비량 B[kg], 연료의 발열량 H[kcal], 발전기의 출력 Pg[kW]일 경우 열효율과 열효율 향상방안을 설명하시오.

기력발전의 열사이클에서 열효율 향상방안에 대하여 설명하시오.

기력발전소의 열사이클과 기력발전소의 종합 열효율에 영향을 미치는 인자 4가지를 설명하시오.

개요

최근에는 대용량화, 고효율화, 친환경화가 조합을 이룬 발전력을 개발하는데 주력하고 있다. 특히 석탄 화력발전은 SOx, NOx, 분진과 같은 환경물질과 CO₂와 같은 온난화 가스를 배출하므로 발전효율을 향상시키는 것은 공해물질과 온난화 가스 저감에 매우 효과적이라 할 수 있다. 더불어 자원빈국인 우리나라에겐 발전효율의 향상은 무엇보다도 중요한 과제라고 할 수 있다.

기력발전의 고효율화 방안

열사이클 효율향상

(1) 사용 증기의 고온·고압화

고온·고압의 과열증기의 사용으로 열효율 향상
초임계압 → 표준화력 500MW 증기압력 246[kg/cm²], 주증기 온도 538[℃]
초초임계압 → 증기압력 246[kg/cm²] 초과 또는 주증기 온도 566[℃] 초과

(2) 복수기의 진공도 향상

열낙차의 증가로 인한 열효율 향상
95% 정도가 적합
습증기 및 냉각수인 바닷물의 온도에 의해서 제한

(3) 재열사이클 채용

마찰손실 경감에 따른 열효율향상
재열기에 의한 증기의 습도감소로 인하여 터빈날개의 부식감소

(4) 재열사이클 채용

복수기에서 잃어버릴 열량의 일부를 유효하게 사용함으로써 열효율을 향상

연료연소법 향상

(1) 가압유동층 연소방식(PFBC) 및 미분탄 연소방식을 채택하여 열효율 향상

(2) 자동제어장치를 설치하여 완전 연소함으로써 효율 향상

(3) 보일러에서는 배기가스가 굴뚝으로 방산하는 열량, 배기가스의 수증기가 가지고 나가는 열량, 불완전연소가스에 의한 손실이 크다.

연도가스 열손실 감소

→ 여열 회수장치

여열회수장치는 연도로 빠져나가는 고온의 배기가스를 열교환기를 통해 그 폐열(미분탄 연소의 경우 150~250℃)을 이용하여 보일러의 열효율을 향상시키는 장치이다.

(1) 절탄기

과열기를 통과한 배기가스의 폐열을 이용하여 보일러에 공급되는 급수를 예열하여 보일러의 열효율을 향상시키는 장치이다.

(2) 공기예열기

절탄기를 통과해 나온 연소가스의 열로 연소용 공기를 예열하여 효율 향상시키는 장치이다.

복합사이클 발전의 채용

증기터빈에 의한 기력 발전방식에 다른 발전방식을 조합시켜 종합적인 열효율 향상을 도모하는 방식이며, 가장 많이 사용되는 것이 가스터빈의 고온의 배기가스를 이용한 증기터빈 방식이다.

복합사이클 발전은 가스터빈의 고온화에 의해서 이뤄졌다고 볼 수 있다. 1,100℃급, 1,300℃급, 1,500℃급이 있다. 1,300℃급에서는 열효율이 50% 수준에 도달한다.

[G/T+S/T 복합발전 구성]

단위기 용량의 증대

[표] 기력발전의 열효율 향상을 위한 종합적인 대책

설비측면의 향상 대책	운영측면의 향상 대책	설계측면의 향상 대책
① 사용증기의 고온·고압화 ② 복수기의 진공도 향상 ③ 연소가스의 열손실 감소 ④ 연료 연소법의 향상 ⑤ 열 사이클의 개선	① 소내 소비전력 절감 ② 기동, 정지 비용 절감 ③ 저부하 운전효율의 향상	① 단위기 용량 증대 ② 복합사이클의 채용 ③ 열이용의 다원화(열병합 발전) ④ 자동제어 도입