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복합발전이란 열효율 향상을 위해 다른 종류의 발전 방식을 조합하여 하나의 발전설비를 만드는 것을 말한다. 주로 가스터빈과 증기터빈을 결합 한 발전방식을 채용하며 천연가스를 연소시켜 가스터빈으로 1차 발전을 하고, 가스터빈에서 나오는 고온의 배기가스로 배열회수보일러(HRSG)에 서 발생시킨 증기를 이용하여 증기터빈으로 2차 발전하는 방식이다. ...

복합발전이란 열효율 향상을 위해 다른 종류의 발전 방식을 조합하여 하나의 발전설비를 만드는 것을 말한다. 주로 가스터빈과 증기터빈을 결합 한 발전방식을 채용하며 천연가스를 연소시켜 가스터빈으로 1차 발전을 하고, 가스터빈에서 나오는 고온의 배기가스로 배열회수보일러(HRSG)에 서 발생시킨 증기를 이용하여 증기터빈으로 2차 발전하는 방식이다. 배열회수보일러의 내부에는 과열기(SH), 증발기(EVA), 절탄기(ECO), 3압식 증발드럼 및 탈기기(DEA)등으로 구성되며 재열터빈 형식에는 Reheater가 설치된다. 가스터빈과 증기터빈을 조합한 복합발전 방식을 적용하는 이유는 첫째 설비구성이 간단하고 용이하며, 둘째 설비운영 기술 및 운전기술 축적이 쉽고 셋째 설비의 운영경험이 풍부하여 신뢰성이 입증되었기 때문이다. 우리나라 전체 발전설비의 30%를 차지하며, 설비용량은 2,783만kW로 석탄발전과 원자력 등 보다 높다. 전력생산은 복합발전의 주된 역할이나, 열공급설비(New Economizer)의 신설은 사업 영역확대, 즉 발전소 주변의 신도시 개발 또는 산업공단 등에 난방용 열공급 사업을 수행하기 위하여 기존발전 시스템에 추가로 설치한 것이다. 배열회수보일러의 열흡수 변화에 따른 효율변화, 증기발생량의 변화가 터빈 출력에 미치는 영향 그리고 하절기에 난방에서 발전으로 전환했을 때의 출력의 증/감발과 효율의 변화를 알아보았다. 기존의 HRSG 내부에 열공급설비를 추가설치 하였을 때 플랜트에 미치는 영향을 알아보기 위하여 F-Class급 가스터빈과 조합한 1:1방식의 Combined cycle power plant를 모델링 하였다. 시스템 모델링은 상용프로그램인 GateCycle을 활용하였으며, 단일 가스터빈 모델은 프로그램의 내에 포함된 General Electric 사의 PG7241FA+e로 모델링을 통해 정확성을 확보하였다. 배열회수보일러의 시스템 설계를 위하여 Heater, Drum, Evaporator와 추가 설치한 Economizer 등을 설계 조건에 맞추어 각각 모델링 하였다. 스팀터빈은 제작사에서 제시한 입구와 출구의 증기조건인 압력, 온도 등을 반영하였다. 이를 바탕으로 계절별 대기온도에 따른 플랜트의 성능 변화를 예측하였다. 열공급설비 추가에 따른 가스터빈 출구배기가스는 대기온도와 비교 시 1:1.06의 비율로 상승하였고, 추가 열공급설비에서 평균20.3℃ 열 흡수하는 것으로 나타났다. 에너지종합효율 관점에서 전력생산효율과 비교 시 추가 열공급설비의 흡수한 열량이 반영되어 열/출력 효율이 1.8%p 상승하였다. 또한 New Eco에서 나온 열을 난방에서 발전으로 활용했을 때 즉 기존 배열회수보일러의 부가 전열면을 발전사이클로 사용할 경우 열효율 예측결과는 첫째, 배열회수보일러의 열효율이 1.43%p 증가하여 85.62%에서 87.05% 로 향상되는 결과를 보였으며, 둘째로 열흡수량이 가장 많이 증가한 위치는 저압절탄기로서 약 24% 상승 하였다. 추가설치 위치가 저압 절탄기 전단이기 때문인 것으로 판단된다. 셋째로 열공급설비 추가 설치에 따라 가스터빈 배압 증가로 인한 출력감소는 98 kW이며, 전열면 추가에 따른 스팀량 증가로 증기터빈 출력 증가치가 약1,297 kW 로 전체 출력에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 배열회수보일러 내부에 추가로 설치된 열공급설비로 인해 발생하는 유동저항증가에 따른 복합사이클 전체의 성능변화를 연구하였다. 또한 난방에서 발전으로 전환의 최적시기를 결정하는 프로세스를 구축하였으며, 계절별 에너지종합 효율을 산정하여 경제적 플랜트이용을 위한 기반을 마련하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

CCPP is to make a new type power plant to increase efficiency by mixing another power plant. Mainly it is combined with GT and ST type. First Producing a power with burning the NG and then using the flue gas which was burned at the GT heating the steam at the HRSG generates power using GT. HRSG cons...

CCPP is to make a new type power plant to increase efficiency by mixing another power plant. Mainly it is combined with GT and ST type. First Producing a power with burning the NG and then using the flue gas which was burned at the GT heating the steam at the HRSG generates power using GT. HRSG consists of SH, EVA, ECO, Drum, DEA and Reheater would be installed on Reheat Turbine Type. CCPP should combine GT and ST, the first reason is that the composition is very simple, and the second operation and maintenance skill is easily accepted, and the third we have had a lot of operation experience and proving reliability. CCPP portion is the highest as 30% in our country power plants, the capacity is 27.83mil kW that is higher than coal and nuclear. Power generation is the main purpose of CCPP. New economizer(new eco) installation is for expanding business, that is to install additionally to existing power system to carry out heat supply business to the new city, industrial complex. According to installation of new eco, we could see an effect of increasing of GT backpressure. so I studied whole performance change of ccpp. Change of efficiency according to change in heat absorption in HRSG, Effect in turbine output according to change in the steam generation and increasing and decreasing of power output when the mode was changed from heating to electricity in summer season. I would do modeling combined cycle power plant which is combined F-class GT and ST to check the effect on power plant when the new eco was installed in HRSG. We use the model tool of Gatecyle. GT model is PG7241FA+e of GE which is included in program library. so we can get modeling reliability. Rated output is 171.7MW, efficiency 33.91%, under the ISO standard condition, all amount of mass flow is 440.9kg/s, compression ratio 15.4:1, stage of compressor and turbine are 18stages, 3stages respectively. We are modeling heater, drum, evaporator, and new installed new eco respectively to make modeling HRSG in detail. We apply inlet/outlet pressure and temperature which were suggested from the production company to Steam turbine. Based on them we predict a performance change according to seasonal air temp. The graph for change of gas flow at HRSG inlet/outlet and of gas temperature before and after New Economizer installation shows gas turbine outlet temperature increased 1.06 times compare to without New Economizer. And New Economizer absorbs heat corresponding 20.3℃ of flue gas temperature drop and stack. in result of installing New Economizer, whole heat efficiency was increased by 1.8%p. If we use the heat absorbed in New Economizer for power generation instead of district heating, It was predicted that first, heat efficiency of HRSG increase by 1.43%p from 85.62% to 87.05% and second, the most amount of heat absorbtion would be in LP Economizer by 24% increase as additional New Economizer installation location was inlet of LP Economizer. third, Gas Turbine Generator Power decreased by 98kW because of increasing Gas turbine back Pressure by New Economizer installation. but Steam Turbine Generator Power increased by 1,297kW as a result of increasing steam flow toward Steam Turbine by installing the New Economizer. Totally, CCPP(Combined Cycle Power Plant) Output increased by 1,199 kW. The last, We established the process for determining the best time to changing usage of steam for district heating or power generation and We also hardened foundation the system for economical operation of power plant by predicting the seasonal whole plant heat efficiency.

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