국내 500 MW 표준석탄화력 발전설비가 준공 후 20년을 경과함에 따라 수명연장 및 성능개선이 요구되고 있다. 1993년 이후 운전연수가 20년이 초과된 보령화력 3-6호기를 포함한 국내 20여기가 여기에 해당한다. 국내 여건상 신규발전소 건설에 따른 송전선로 건설 등 환경민원 등으로 신규 전원 확보가 어렵고, 탄소배출권 거래제 시행에 따른 노후 발전설비의 효율 향상이 필요하기 때문에 성능 개선 및 수명 연장에 대한 수요는 계속될 전망이다. 따라서 노후 발전설비의 성능개선을 수행하기 전에 설비의 정확한 현재 상태를 진단하여 평가하고, 이를 토대로 경제성을 고려한 설비개선 방안을 제시하는 연구는 불필요한 자원낭비를 방지하고 최적의 성능개선을 통한 비용 최소화를 위해 중요하다고 할 수 있다. ...
국내 500 MW 표준석탄화력 발전설비가 준공 후 20년을 경과함에 따라 수명연장 및 성능개선이 요구되고 있다. 1993년 이후 운전연수가 20년이 초과된 보령화력 3-6호기를 포함한 국내 20여기가 여기에 해당한다. 국내 여건상 신규발전소 건설에 따른 송전선로 건설 등 환경민원 등으로 신규 전원 확보가 어렵고, 탄소배출권 거래제 시행에 따른 노후 발전설비의 효율 향상이 필요하기 때문에 성능 개선 및 수명 연장에 대한 수요는 계속될 전망이다. 따라서 노후 발전설비의 성능개선을 수행하기 전에 설비의 정확한 현재 상태를 진단하여 평가하고, 이를 토대로 경제성을 고려한 설비개선 방안을 제시하는 연구는 불필요한 자원낭비를 방지하고 최적의 성능개선을 통한 비용 최소화를 위해 중요하다고 할 수 있다. 랭킨사이클로 구성된 증기터빈의 효율향상 방안으로 터빈의 단수 증가, 증기유로의 직경, 밀봉 직경 최적화 등을 통한 내부효율향상과 증기입구압력과 증기입구온도, 배기압력 등 설계 파라미터 변경에 따른 효율향상 방안이 있으며 증기조건 등 설계 파라미터 변경 없이 증기터빈 내부개선을 통한 효율향상에는 한계가 있어 최신 기술이 적용된 증기터빈에 증기조건을 변경하여 최고의 효율을 가능하도록 수명연장을 추진하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 500 MW 표준석탄화력의 수명연장을 위한 증기조건 선정 절차에 대하여 연구하였다. 보령화력 3호기를 대상으로 현재의 주증기 및 재열증기 온도를 단계별로 상승하면서 출력, 열효율이 어떻게 변화하는지에 대하여 프로세스 모델링 상용프로그램인 Gate Cycle을 사용하여 확인하였다. 주증기 온도가 10℃ 상승 할 때 마다 플랜트 효율은 0.170%p, 재열증기 온도 10℃ 상승시마다 0.107%p 상승하였고 현행 주증기/재열증기 온도를 538℃/538℃에서 610℃/620℃로 상승시킬 경우 플랜트 효율은 41.13%에서 43.34%로, 발전기 출력은 500 MW에서 581 MW로 상승하였다. 주증기 및 재열증기 온도 상승에 따른 설비 교체 공사비, 교체기간 중 전력거래 손실비용 등 Cost와 효율향상에 따른 연료비 절감 및 이산화탄소 배출권 확보, 이용률 증대 및 발전기 출력 향상에 따른 전력거래 수익 등 Benefit을 산출 후 종합경제성을 검토하여 수명연장에 따른 최적의 주증기 및 재열증기 온도 설정이 되어야 한다.
국내 500 MW 표준석탄화력 발전설비가 준공 후 20년을 경과함에 따라 수명연장 및 성능개선이 요구되고 있다. 1993년 이후 운전연수가 20년이 초과된 보령화력 3-6호기를 포함한 국내 20여기가 여기에 해당한다. 국내 여건상 신규발전소 건설에 따른 송전선로 건설 등 환경민원 등으로 신규 전원 확보가 어렵고, 탄소배출권 거래제 시행에 따른 노후 발전설비의 효율 향상이 필요하기 때문에 성능 개선 및 수명 연장에 대한 수요는 계속될 전망이다. 따라서 노후 발전설비의 성능개선을 수행하기 전에 설비의 정확한 현재 상태를 진단하여 평가하고, 이를 토대로 경제성을 고려한 설비개선 방안을 제시하는 연구는 불필요한 자원낭비를 방지하고 최적의 성능개선을 통한 비용 최소화를 위해 중요하다고 할 수 있다. 랭킨사이클로 구성된 증기터빈의 효율향상 방안으로 터빈의 단수 증가, 증기유로의 직경, 밀봉 직경 최적화 등을 통한 내부효율향상과 증기입구압력과 증기입구온도, 배기압력 등 설계 파라미터 변경에 따른 효율향상 방안이 있으며 증기조건 등 설계 파라미터 변경 없이 증기터빈 내부개선을 통한 효율향상에는 한계가 있어 최신 기술이 적용된 증기터빈에 증기조건을 변경하여 최고의 효율을 가능하도록 수명연장을 추진하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 500 MW 표준석탄화력의 수명연장을 위한 증기조건 선정 절차에 대하여 연구하였다. 보령화력 3호기를 대상으로 현재의 주증기 및 재열증기 온도를 단계별로 상승하면서 출력, 열효율이 어떻게 변화하는지에 대하여 프로세스 모델링 상용프로그램인 Gate Cycle을 사용하여 확인하였다. 주증기 온도가 10℃ 상승 할 때 마다 플랜트 효율은 0.170%p, 재열증기 온도 10℃ 상승시마다 0.107%p 상승하였고 현행 주증기/재열증기 온도를 538℃/538℃에서 610℃/620℃로 상승시킬 경우 플랜트 효율은 41.13%에서 43.34%로, 발전기 출력은 500 MW에서 581 MW로 상승하였다. 주증기 및 재열증기 온도 상승에 따른 설비 교체 공사비, 교체기간 중 전력거래 손실비용 등 Cost와 효율향상에 따른 연료비 절감 및 이산화탄소 배출권 확보, 이용률 증대 및 발전기 출력 향상에 따른 전력거래 수익 등 Benefit을 산출 후 종합경제성을 검토하여 수명연장에 따른 최적의 주증기 및 재열증기 온도 설정이 되어야 한다.
500 MW power plant's operating period is over 20 years in domestic, as well as recently new construction of power plant is very difficult because of environmental civil complain, cetified emission reduction, etc. Therefore, demanding of 20 domestic power plants life extension and retrofit is increas...
500 MW power plant's operating period is over 20 years in domestic, as well as recently new construction of power plant is very difficult because of environmental civil complain, cetified emission reduction, etc. Therefore, demanding of 20 domestic power plants life extension and retrofit is increasing. Before implementing the retrofit of old power plants, we have to optimize the cost and to prevent the unnecessary waste by accurate diagnosis and simulations. Steam condition change is the key point of Rankin Cycle steam turbine's efficiency improvement methods. This study is concerning the selection of the best steam condition for 500 MW power plant retrofit. Increasing the steam temperature step by step base on the present main steam and reheat steam, observing the change of MW and heat efficiency using the Gate Cycle Program. Result of this study, Plant efficiency increases 0.170%p, 0.107%p by main steam and reheat steam temperature 10℃ rise. If main/reheat steam increase 538℃/538℃→610℃/620℃, plant efficiency increase 41.13%→43.34%, output 500 MW→581 MW. To determine the best condition of steam, economic feasibility has to be performed closely including the Cost(construction, outage loss, etc) and the Benefit(reduction of fuel cost by efficiency improvement, utilization factor and output rise, carbon emission decrease, etc.)
500 MW power plant's operating period is over 20 years in domestic, as well as recently new construction of power plant is very difficult because of environmental civil complain, cetified emission reduction, etc. Therefore, demanding of 20 domestic power plants life extension and retrofit is increasing. Before implementing the retrofit of old power plants, we have to optimize the cost and to prevent the unnecessary waste by accurate diagnosis and simulations. Steam condition change is the key point of Rankin Cycle steam turbine's efficiency improvement methods. This study is concerning the selection of the best steam condition for 500 MW power plant retrofit. Increasing the steam temperature step by step base on the present main steam and reheat steam, observing the change of MW and heat efficiency using the Gate Cycle Program. Result of this study, Plant efficiency increases 0.170%p, 0.107%p by main steam and reheat steam temperature 10℃ rise. If main/reheat steam increase 538℃/538℃→610℃/620℃, plant efficiency increase 41.13%→43.34%, output 500 MW→581 MW. To determine the best condition of steam, economic feasibility has to be performed closely including the Cost(construction, outage loss, etc) and the Benefit(reduction of fuel cost by efficiency improvement, utilization factor and output rise, carbon emission decrease, etc.)
Keyword
#표준석탄화력 비용최적화 수명연장 500 MW power plant cost optimization life extension
학위논문 정보
저자
안성규
학위수여기관
연세대학교 공학대학원
학위구분
국내석사
학과
신발전공학과
지도교수
조형희
발행연도
2015
총페이지
ix, 103 p.
키워드
표준석탄화력 비용최적화 수명연장 500 MW power plant cost optimization life extension
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