가스터빈(501F) 연소기 튜닝을 통한 배기가스 저감 및 연소 안정도 확보에 관한 연구

Abstract

국내 전력시장에서의 LNG발전 정격용량은 약 32% 및 41.3GW(2020년)이며, 향후 신재생에너지 비중이 확대될 예정임에도 정격용량이 32% 및 55.5GW(2030년)로 지속적으로 늘어날 예정임. 신재생에너지는 기후 조건 등에 따라 발전량 예측이 어려워 전력계통 안정화에 기여하는 바가 낮다. 이러한 여건 속에서 신재생에너지의 백업 발전원으로써 전력계통 안정화를 위한 중요한 역할을 할 것이다. 그렇지만, 대기오염 저감을 위해 가스터빈 배출가스(NOx) 저감이 필요하며, 연소튜닝으로 NOx 배출량을 일정부분 감소시킬 수 있으나 가스터빈 연소 안정도에 영향을 주고 연소진동이 발생할 수 있으며, 연소진동 정도에 따라 가스터빈 고온부품의 수명 감소 및 가스터빈 부품 손상에 대한 방지가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 많이 운영되고 있는 가스터빈(M501F, 501GAC)에 대한 연소튜닝을 수행하고 그 결과를 토대로 가스터빈별 연소튜닝 특성과 연소튜닝 수행 과정에서의 가스터빈에 미치는 영향을 분석하였다. 본 논문에서는 가스터빈 오버홀 종료 후 20MW~Base Load(약 179MW) 시운전 구간 가스터빈 연소튜닝 중 연료제어밸브(Pilot, Bypass)별 개도율 조정에 따른 연소안정도(CPFM Pressure, Acceleration, BPT Spread) 및 NOx 배출량 변화를 분석하고, 연소튜닝 관련 Control Setting 변경사항 적용 후 최종 Load Swing Test를 통한 연소안정도 및 NOx 배출량이 정상범위를 만족하는지 확인하였다.

주요어 : 연료제어밸브, Band, 연소안정도, 연소여유도, NOx