[논문]초임계 오일 연소 보일러의 동특성 예측 연구 - 650MWe급 화력발전소의 Load Runback 모사

양종인; 김정래

초임계 오일 연소 보일러의 동특성 예측 연구 - 650MWe급 화력발전소의 Load Runback 모사
Dynamic performance prediction of a Supercritical oil firing boiler - Load Runback simulation in a 650MWe thermal power plant 원문보기

양종인 (현대중공업 기반기술연구소) , 김정래 (현대중공업 기반기술연구소)

Boiler design should be desinged to maximize thermal efficiency of the system under imposed load requirement and a boiler should be validated for transient operation. If a proper prediction is possible on the transient behavior and transient characteristics of a boiler, one may asses the performance of boiler component, control logics and operation procedures. In this work, dynamic modeling method of boiler is presented and dynamic simulation of load runback scenario was carried out on suprecritical oil-firing boiler.

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문제 정의

Load runback이 잘 갖추어져 있는지 확인이 되지 않는다면 운전의 신뢰성을 보장할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 Load runback 상황 시 플랜트가 적절히 대처 할 수 있는지 여부를 확인하고 이를 예측할 수 있는 모델을 개발하는 것을 목표로 하고 있다.
개발된 모델로부터 650MWe급 오일 연소 초임계 보일러에 대한 동적 성능 예측이 수행되었다. 본 해석에서는 ID Fan의 급정지가 발생하였을 경우에 대해 다음과 같은 시나리오로 해석이 진행되었다.

제안 방법

동적 시스템 모델링은 ProTRAX 상용툴을 이용하여 진행되었다. 모델은 Fig.1과 같이 크게 수순환부, 연료 공기 공급라인, 연소로, 열교환기를 포함하고 있는 보일러 파트와 터빈, 복수기, 급수가열기, 탈기기, 급수 펌프 등을 모사하고 있는 터빈 파트의 두 가지 프로세스 모델링으로 구성되어 있으며 이들의 원활한 운전을 위한 단순 제어 로직을 함께 모사하였다.

데이터처리

동적 시스템 모델링은 ProTRAX 상용툴을 이용하여 진행되었다. 모델은 Fig.

후속연구

2-(a)에서와 같이 40% 부하까지 요구되는 부하(Demand MW)가 설정된 기울기로 감소되는 것을 볼 수 있으며, 이에 따라 연료, 급수, 공기량이 제어 되어 함께 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 본 해석 결과는 용량을 갖는 플랜트와 결과를 비교해볼 때 유사한 경향을 갖는 것을 확인할 수 있으나, 정확한 응답 속도 예측에 대한 검토가 추가적으로 요구된다.
본 해석 결과는 향후 실제 공사에 활용되어 Load Runback 에 대한 타당성 검토를 수행하고, 신뢰성을 검증할 예정이다. 현재까지는 단순 제어 로직이 반영되어 있어 실제와 다소 오차가 발생 할 수 있으나, 향후 검증 과정을 수행하면서 이에 대비하고 다른 플랜트의 Load runback 시험 자료와도 계속 비교 검토하여 계속 모델을 개선하는 연구가 진행될 것이다.
본 해석 결과는 향후 실제 공사에 활용되어 Load Runback 에 대한 타당성 검토를 수행하고, 신뢰성을 검증할 예정이다. 현재까지는 단순 제어 로직이 반영되어 있어 실제와 다소 오차가 발생 할 수 있으나, 향후 검증 과정을 수행하면서 이에 대비하고 다른 플랜트의 Load runback 시험 자료와도 계속 비교 검토하여 계속 모델을 개선하는 연구가 진행될 것이다.

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