복합화력 배열회수보일러(HRSG ; Heat Recovery Steam Generator)의 성능향상을 위한 설비개선에 대해 열배관 형상 변화에 따른 배기가스 측 유동해석과 복수예열기(Condensate Pre-Heater)의 열전달 계수 ...
복합화력 배열회수보일러(HRSG ; Heat Recovery Steam Generator)의 성능향상을 위한 설비개선에 대해 열배관 형상 변화에 따른 배기가스 측 유동해석과 복수예열기(Condensate Pre-Heater)의 열전달 계수수치해석을 통해 유사한 설계에 활용하는데 본 연구의 목적이 있다. 연구대상 발전소는 개선공사에 앞서, 성능개선 타당성 조사를 위해 제작사 전용 해석프로그램을 통하여 배열회수보일러 재설계 해석을 하였고 현장설비의 운전상태 점검, 설비진단과 기술검토를 통하여 증기유량 증가방안과 발전출력 향상방안을 강구하여 성능개선 공사를 하였다. 하지만 제작사에서 열배관 설비개선에 대한 유동해석과 열전달 수치해석에 대한 자료를 제시하지 않고 개선공사 방법과 예상 결과값 만을 제공함으로써 설계변경에 대한 해석적 근거가 부족하여 본 연구를 통해 유사성능개선 설계에 활용하려고 한다. 개선공사 전(2013년) 성능진단을 수행한 후 개선안을 제시하였고, 개선공사 후(2014년) 성능시험을 통해 결과를 산출하였다. 성능진단과 성능시험 등에서 얻은 결과들을 이용하여 성능개선공사 전, 후의 배열회수보일러 배기가스 측 유동해석과 복수예열기의 열전달 특성에 대해 비교, 분석하였다. 개선 전, 후 튜브 배열은 마지막 2열의 미세한 간격 차이만 있어 CFD 해석의 편의를 위해 배기가스 측 유동해석은 개선 전, 후 비교 없이 전체 복수예열기 16 배관 배열 중 절반인 8 배관 배열에 대해서 해석하였다. 복수예열기는 복수기를 나온 급수를 배기가스 잔열로 예열하여 LP Drum으로 보내는 역할을 하며 전체 배관이 하나의 유로를 통해 물성 변화 없이 약 50℃에서 150℃로 열교환이 이루어진다. 열전달 해석은 복수예열기 좌, 우 2개의 모듈 중 한 모듈의 절반(좌우대칭으로 절개 해석가능)에 대해서 모델링하고 해석하였다. 설비개선을 통해 급수 이동속도의 증가로 열전달 성능을 향상시킴으로써 실제적으로 출력증가(4MW 이상)의 효과가 있었으며 복수예열기 열전달 해석에서도 25.3%의 성능향상이 있는 것으로 분석되었다. 또한 제한된 공간에서의 열전달 향상을 위한 열배관 개선에 대한 Case Study를 하였다. 본 연구로 복합화력 발전소의 배열회수보일러 출력증대를 위한 유사 성능개선 설계에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
복합화력 배열회수보일러(HRSG ; Heat Recovery Steam Generator)의 성능향상을 위한 설비개선에 대해 열배관 형상 변화에 따른 배기가스 측 유동해석과 복수예열기(Condensate Pre-Heater)의 열전달 계수 수치해석을 통해 유사한 설계에 활용하는데 본 연구의 목적이 있다. 연구대상 발전소는 개선공사에 앞서, 성능개선 타당성 조사를 위해 제작사 전용 해석프로그램을 통하여 배열회수보일러 재설계 해석을 하였고 현장설비의 운전상태 점검, 설비진단과 기술검토를 통하여 증기유량 증가방안과 발전출력 향상방안을 강구하여 성능개선 공사를 하였다. 하지만 제작사에서 열배관 설비개선에 대한 유동해석과 열전달 수치해석에 대한 자료를 제시하지 않고 개선공사 방법과 예상 결과값 만을 제공함으로써 설계변경에 대한 해석적 근거가 부족하여 본 연구를 통해 유사성능개선 설계에 활용하려고 한다. 개선공사 전(2013년) 성능진단을 수행한 후 개선안을 제시하였고, 개선공사 후(2014년) 성능시험을 통해 결과를 산출하였다. 성능진단과 성능시험 등에서 얻은 결과들을 이용하여 성능개선공사 전, 후의 배열회수보일러 배기가스 측 유동해석과 복수예열기의 열전달 특성에 대해 비교, 분석하였다. 개선 전, 후 튜브 배열은 마지막 2열의 미세한 간격 차이만 있어 CFD 해석의 편의를 위해 배기가스 측 유동해석은 개선 전, 후 비교 없이 전체 복수예열기 16 배관 배열 중 절반인 8 배관 배열에 대해서 해석하였다. 복수예열기는 복수기를 나온 급수를 배기가스 잔열로 예열하여 LP Drum으로 보내는 역할을 하며 전체 배관이 하나의 유로를 통해 물성 변화 없이 약 50℃에서 150℃로 열교환이 이루어진다. 열전달 해석은 복수예열기 좌, 우 2개의 모듈 중 한 모듈의 절반(좌우대칭으로 절개 해석가능)에 대해서 모델링하고 해석하였다. 설비개선을 통해 급수 이동속도의 증가로 열전달 성능을 향상시킴으로써 실제적으로 출력증가(4MW 이상)의 효과가 있었으며 복수예열기 열전달 해석에서도 25.3%의 성능향상이 있는 것으로 분석되었다. 또한 제한된 공간에서의 열전달 향상을 위한 열배관 개선에 대한 Case Study를 하였다. 본 연구로 복합화력 발전소의 배열회수보일러 출력증대를 위한 유사 성능개선 설계에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
The equipment improvement for the improvement of the performance of the Combined Cycle Power Plant HRSG(Heat Recovery Steam Generator) is simulated by numerical analysis of the heat transfer coefficient and exhaust gas side flow analysis of the condensate pre-heater according to the heat pipe shape ...
The equipment improvement for the improvement of the performance of the Combined Cycle Power Plant HRSG(Heat Recovery Steam Generator) is simulated by numerical analysis of the heat transfer coefficient and exhaust gas side flow analysis of the condensate pre-heater according to the heat pipe shape change. The purpose of this study is to utilize it for design. Prior to the improvement work, the power plants under study were redesigned for HRSG through a performance analysis program for proprietors for performance improvement feasibility study. Through the inspection of the operation status of the on-site facilities, the diagnosis of the facilities and the technical review, The improvement of the steam flow rate and the power output were investigated. However, the manufacturer does not provide sufficient data on the flow analysis and heat transfer coefficient for the improvement of the heat pipe facility and only provide the construction methods and the results. This study aims to establish the basic concept through the improvement of the construction methods and the result of the analysis. After the performance diagnosis in 2013, the improvement plan was proposed. After the renovation in 2014, The results were obtained through performance tests. Using the results obtained from performance diagnosis and performance test, It was compared and analyzed on the heat transfer coefficient and exhaust gas side flow analysis of HRSG before and after renovation. The tube arrays before and after the improvement had only the slightest difference in the last two rows. and For the convenience of CFD analysis, The flow analysis on the exhaust gas side was analyzed without comparison before and after renovation. I have analyzed 8 arrays, half of all 16 pre-heaters. The Condensate pre-heater is responsible for preheating the feed water from the condenser by remaining warmth of the exhaust gas and sending it to LP Drum. The entire piping is heat exchanged from about 50 ℃ to 150 ℃ through one flow path without changing the physical properties. The heat transfer analysis was modeled and analyzed for half of the modules (Can analyze the incision symmetrically) of the two modules of the left and right of the pre-heater. Improving the facility improves the heat transfer performance by increasing the feed rate, Actually, the output increase (more than 4MW) was effective, and it was analyzed that there is a 25.3% improvement in the heat transfer analysis of the pre-heater. Also, a case study on the improvement of heat pipe to improve heat transfer in a limited space was performed. This study is expected to be applied to the similar performance improvement design for increasing the output of combined cycle power plant HRSG.
The equipment improvement for the improvement of the performance of the Combined Cycle Power Plant HRSG(Heat Recovery Steam Generator) is simulated by numerical analysis of the heat transfer coefficient and exhaust gas side flow analysis of the condensate pre-heater according to the heat pipe shape change. The purpose of this study is to utilize it for design. Prior to the improvement work, the power plants under study were redesigned for HRSG through a performance analysis program for proprietors for performance improvement feasibility study. Through the inspection of the operation status of the on-site facilities, the diagnosis of the facilities and the technical review, The improvement of the steam flow rate and the power output were investigated. However, the manufacturer does not provide sufficient data on the flow analysis and heat transfer coefficient for the improvement of the heat pipe facility and only provide the construction methods and the results. This study aims to establish the basic concept through the improvement of the construction methods and the result of the analysis. After the performance diagnosis in 2013, the improvement plan was proposed. After the renovation in 2014, The results were obtained through performance tests. Using the results obtained from performance diagnosis and performance test, It was compared and analyzed on the heat transfer coefficient and exhaust gas side flow analysis of HRSG before and after renovation. The tube arrays before and after the improvement had only the slightest difference in the last two rows. and For the convenience of CFD analysis, The flow analysis on the exhaust gas side was analyzed without comparison before and after renovation. I have analyzed 8 arrays, half of all 16 pre-heaters. The Condensate pre-heater is responsible for preheating the feed water from the condenser by remaining warmth of the exhaust gas and sending it to LP Drum. The entire piping is heat exchanged from about 50 ℃ to 150 ℃ through one flow path without changing the physical properties. The heat transfer analysis was modeled and analyzed for half of the modules (Can analyze the incision symmetrically) of the two modules of the left and right of the pre-heater. Improving the facility improves the heat transfer performance by increasing the feed rate, Actually, the output increase (more than 4MW) was effective, and it was analyzed that there is a 25.3% improvement in the heat transfer analysis of the pre-heater. Also, a case study on the improvement of heat pipe to improve heat transfer in a limited space was performed. This study is expected to be applied to the similar performance improvement design for increasing the output of combined cycle power plant HRSG.
주제어
#복합화력 배열회수보일러 복수예열기 열배관 열전달 튜브 번들 가스 유동 combined cycle power plant heat recovery steam generator condensate pre-heater heat pipe heat transfer tube bundle gas flow
학위논문 정보
저자
권혁중
학위수여기관
연세대학교 공학대학원
학위구분
국내석사
학과
신발전공학과
지도교수
이영국
발행연도
2017
총페이지
ix, 54장
키워드
복합화력 배열회수보일러 복수예열기 열배관 열전달 튜브 번들 가스 유동 combined cycle power plant heat recovery steam generator condensate pre-heater heat pipe heat transfer tube bundle gas flow
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