대기온도에 따른 300 MW 석탄가스화복합발전 성능특성

Abstract

석탄을 가스화하여 복합발전의 연료로 사용하는 친환경 차세대 기술인 석탄가스화복합발전이 국내 처음으로 태안에 설치되어 2016년부터 가동 중에 있다. 일반적으로 천연가스복합발전은 대기온도에 따라 성능이 크게 변화하는 것으로 알려져 있는 반면 석탄가스화복합발전의 실제 성능특성은 잘 알려져 있지 않다. 제작사의 기본설계자료와 대기온도별 성능보정계수를 이용하여 대기온도에 따른 출력 및 열효율 변화를 계산하였으며, 이렇게 계산된 출력 및 열효율을 실제 발전소 성능으로 사용하는데 있어 신뢰성과 타당성을 확보하기 위해 하계와 동계 대표온도 지점에서 ASME-PTC 47 기준에 따라 성능시험을 실시하고 입열량, 발전출력, 열효율을 측정하여 비교 검증하였다. 석탄가스화복합발전의 열효율은 대기온도 15 ℃ 부근에서 가장 높고 이보다 저온이나 고온에서는 낮아지는데 이는 일반천연가스복합발전과 유사하였으나, 상대적으로 고온구간에서는 공기분리장치의 소비동력증가로 열효율이 급격히 하강하였다. 또한 출력은 5∼15℃ 구간에서 가장 높고 5℃ 이하에서는 거의 일정하게 유지되며 15 ℃ 이상에서는 하락한다. 저온에서 출력이 증가하지 않는 이유는 가스터빈 연소기 질소주입에 따른 유량 증가로 축의 토크 제한이 작동하기 때문이다. 향후 석탄가스화복합발전의 성능향상을 위해서는 하계기간동안 발전출력향상 및 공기분리장치 소비동력 저감 등의 노력이 필요하다.