복합사이클 발전⁕

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복합사이클 발전

복합발전에 대하여 간략히 설명하고, 복합발전의 장점을 기술하시오.

국내·외에서 건설중인 LNG 복합화력 발전소의 특징에 대하여 설명하시오.

개요

복합사이클(Combined Cycle) 발전이란 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.

복합사이클 발전의 효율

복합사이클 발전의 종류

배열의 이용방식(사이클의 구성방식)

(1) 배열회수 방식

가스터빈의 배기가스를 배열회수 열교환기에서 고온을 회수함으로서 증기가 발생시켜 증기터빈을 구동, 발전하는 사이클로 구성된다. 현재 우리나라 복합발전에 주로 채용하는 방식이다.

(2) 배기조연 방식

배열회수 사이클에 조연장치 추가하여 증기조건 향상시켜 배열회수 보일러에 보내는 방식이다.

조연장치에서는 추가로 공급된 연료를 연소하여 배기가스의 온도를 보다 높혀주는 장치이다. 배기가스에는 용존 산소가 많이 포함되어 있어 연소가 가능하다.

(3) 배기재연 방식

배기가스 내 용존 산소가 많이 포함되어 보일러의 연소용 공기로 이용하는 것으로 그만큼 보일러에서의 연료소비량을 경감시킬 수 있다.

(4) 과급보일러 방식

공기압축기의 압축공기로 보일러에서 가압연소하고 그 배기가스로 G/T을 구동한다.

축구성(조합 방법)

가스터빈 발전은 소용량이기 때문에 대용량 Pant를 구성할 경우 여러 개를 조합하여야 한다. 축구성에 따라서 일축형과 다축형으로 구분된다.

(1) 일축형 시스템

G/T 1기에 대해 배열회수 보일러 1기, S/T 1기를 갖춘 시스템이다. 통상 G/T과 S/T의 축은 기계적으로 접속되고, 발전기를 공통으로 함으로서, 건설비 및 설치면적이 절감된다.

정격부하에서 열효율은 S/T이 소형으로 되기 때문에 다축형 시스템에 약간 못미치지만 부분부하에 있어서 계통운용을 행하는 것으로서 다축기에 비교하여 높은 효율을 유지할 수가 있다. 증기터빈의 열용량이 적으므로 발전기 기동시간이 짧고, 축마다의 간섭이 없기 때문에 정기점검을 1축마다 단독으로 실시할 수 있는 장점이 있다.

(2) 다축형 시스템

가스터빈 여러호기에 대해 증기터빈 한호기를 대응시켜 발전소를 구성하여 이용하는 방식이다. 제어장치 구성은 각 호기마다 가스터빈, 배열회수보일러의 개별제어와 이에 대응한 증기터빈 제어장치 및 전체를 하나의 발전기로 통합하는 총괄제어장치로 구성된다.

(3) 일축형과 다축형의 비교

구분	일축형	다축형
부분부하에서 효율저하	적 다	크 다
기 동 정 지	짧 다	길 다
보 수 성	편 리	불 편
용 도	중간 부하용	기저 부하용

복합사이클 발전의 특징

장점(G/T + S/T의 조합)

(1) 열효율이 높다.
(2) 부분 부하에서 열효율 저하가 작다. (소용량의 발전설비의 집합체로 구성되므로, 부분 부하시에 단위기의 대수 제어를 실시함)
(3) 기동 정지시간이 짧고 부하 추종성이 우수(가스터빈의 장점을 살려 쉽게 기동 정지 가능함)
(4) 복수기의 냉각수량 및 온 배수량이 적다.(기력발전에 비해 증기터빈의 발전부담이 감소되므로)
(5) 전력수요의 증가에 맞추어 설비운전 개시시점 조정 가능(먼저 가스터빈만으로 운전하다가 수요가 증대됨에 따라서 증기터빈 추가로 건설하여 대응)

단점

(1) 배기량이 많아 NOx 배기 대책이 필요하다
(2) 소음 대책이 필요하다
(3) 불순물이 적은 양질의 연료가 필요하다.

★발전공학
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수력학의 기본정리
수력발전소의 종류
유량의 변동과 그 표현
낙차(Head)
소수력 발전(Small Hydropower)
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비속도
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–문제1
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기력발전의 열사이클
기력발전의 효율계산
–문제(X)
기력발전의 열효율 향상대책
–가압유동층연소-복합발전-방식
기력발전소의 구성
보일러의 종류
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기력발전소의 환경대책