기력 발전소 열효율 향상 대책

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기력 발전소의 연료 효율을 높이기 위해 다양한 기술과 방법들이 활용됩니다. 본 글에서는 주로 증기 온도 및 압력 상승, 복수기 진공도 향상, 사이클 최적화와 같은 주요 대책들을 살펴보겠습니다.

1. 사용 증기의 고온·고압화

1. 증기 온도와 압력을 높일수록 발전소의 연료 효율이 향상됩니다. 최근 대형화된 최신 화력 발전소에서는 다음과 같은 조건으로 증기의 온도와 압력을 최적화하고 있습니다:

• 증기 압력: $180 \, \text{kg/cm}^2$
• 증기 온도: $600^\circ \text{C}$

1. 고압·고온의 증기는 터빈 내부에서 맹랭 시 수증기 상태가 되므로, 증기의 온도도 함께 상승하게 되어 효율을 높이는 데 기여합니다.
2. 이를 통해 기본 사이클의 열 원점(1-2-3-4-5-6-1)보다 더 높은 효율을 기대할 수 있으며, 아래의 도표는 추가 압축을 통해 더욱 효율적인 열 변환 과정을 설명합니다.

2. 복수기의 진공도 향상

1. 복수기의 진공도를 높일 경우, 터빈의 열낙차가 증가하여 효율이 향상됩니다. 이를 통해 증기의 유속이 증가하면서 사이클 효율이 높아지게 됩니다.

• 복수기의 진공도는 약 95%가 적당합니다.

1. 복수기의 진공도가 지나치게 높아지면, 터빈의 회전과 증기의 유속이 지나치게 빨라져 배기 손실이 증가하게 되므로 적절한 수준의 진공도를 유지하는 것이 중요합니다.

3. 재열 및 재생 사이클의 채용

1. 각 사이클의 열효율 비교
   아래는 다양한 사이클의 T-S 선도를 통해 열효율을 비교한 것입니다.

• 재열 랭킨 사이클: 증기의 재열 과정을 추가하여 효율을 높이는 방법
• 2단 재생 사이클: 증기를 2단으로 분리하여 재생 효율을 높이는 방식
• 자연 재생 사이클: 자연적으로 발생하는 압력을 이용하여 효율을 증대시키는 방법

1. 이러한 T-S 선도를 비교했을 때, 랭킨 사이클과 재생 사이클을 접목한 (a)~(c) 사이클이 가장 높은 효율을 보입니다.
2. 연료가스의 열손실 감소
   보일러에서 방출되는 가스의 고온 열을 회수하여 연료 효율을 높일 수 있습니다. 보일러의 연소 가스는 높은 온도로 배출되기 때문에, 이를 열회수 장치를 통해 회수하는 방식으로 에너지 손실을 줄일 수 있습니다.

4. 열회수 장치의 설치

1. 정련기: 배기가스의 여열을 보일러 급수로 예열하는 장치
2. 공기 예열기: 배기가스의 여열을 연료 공기로 예열하는 장치
3. 급수 가열기: 재생 사이클에서 보일러 급수를 예열하는 장치로, 보일러 급수를 가열하여 연료 소모량을 줄입니다.

5. 연료 연소법의 향상

1. IGCC (석탄가스화 복합발전): Integrated Coal Gasification Combined Cycle로 석탄을 가스로 변환하여 효율을 극대화하는 방식
2. PFBC (가압 유동층 복합발전): Pressurized Fluidized Bed Combustion로 연소 효율이 높고 환경오염 물질 배출이 적습니다.
3. CFBC (순환 유동층 복합발전): Circulating Fluidized Bed Combustion로 연소 과정에서 배출되는 환경 오염 물질을 최소화하고, 에너지 효율을 높이는 방식입니다.

이와 같은 기력 발전소의 연료 효율 향상 대책은 화석 연료 소비를 줄이고 환경 오염을 최소화하는 데 기여할 수 있습니다. 발전소는 고효율 설비의 도입을 통해 경제적이며 친환경적인 에너지 생산을 추구해야 합니다.

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