가스터빈 출력 개선을 위한 압축기 세정 주기의 조정

Abstract

복합발전은 다른 에너지원 대비 친환경적, 짧은 건설기간, 낮은 건설투자비 및 높은 운영 효용성의 장점을 보유하고 있어 지속적으로 그 발전량이 증가하고 있는 추세이다. 변동비반영 전력시장에서 첨두부하를 담당하고 있는 복합발전기는 최근 전력수요 증가, 전력예비율 감소로 경제급전의 원칙상 기동정지횟수가 증가하여 설비의 열화가 가속화되고 있다. 계통운영의 안정성확보 및 발전경쟁 시장구조에서 전력생산량 증가는 발전사들의 수익 증대를 가져오지만, 가스터빈의 성능을 고려한 발전 설비의 적절한 운영방안 또한 필요한 시기이다. 특히, 가스터빈 엔진 선단에 위치해 구조적으로 여러 가지 오염원에 노출된 축류형 압축기의 성능관리는 설비를 효율적으로 관리하기 위한 필수적인 요소이다. 이에 가스터빈 성능저하의 70~80% 영향을 미치며, 가스터빈 전기출력의 60~70%를 사용하는 압축기의 오염에 대한 일반적인 대책으로 세정이 추천되지만, 그 중요성이 간과되고 있는 상황이다. 기존의 연구들은 압축기 세정 효과에 관한 것으로서 실제 가스터빈 발전기 운영에 따른 장기적인 압축기 세정 지연에 따른 출력 영향에 대한 내용은 없었다. 본 논문에서는 W501F 기종 울산복합화력발전소 가스터빈 4개호기의 압축기 세정지연이 가스터빈 출력에 미치는 영향을 운전 데이터로 분석한 결과 호기당 연간 세정횟수가 1회일 때, 4 MW/년 출력 손실이 있었다. 이를 통해 출력저하 손실과 세정 소요비용이 최소가 되는 주기가 7개월로 분석되었다. 가스터빈 계획정비 및 내시경검사주기와 세정주기를 통합 관리하면, 세정을 최소 6개월로 단축시킬 수 있다. 세정 1회당 2 MW 출력 개선이 가능하므로, 정격출력 160 MW 대비 1.25%를 향상시킬 수 있다.|Combined-cycle power generation system among the fossil-fired power plants is more eco-friendly, shorter construction time, relatively lower investment costs and operational flexibility. It is being installed in increasing numbers round the world. Until recently, gas turbine power generators is starts and stops frequently even though being designed for peak load plant because decrease of reserve margin and considering the effects of economic dispatch. Benefits of electric power systems stability and revenue from electricity sales whereas gas turbine performance depends on ambient conditions is essential to be maintained with optimal operation. 70 to 80 percent performance degradation of gas turbine and 60 to 70 percent power losses are mainly affected by compressor fouling. Off-line washing is one of the best methods to recover performance recovery but it tends to be overlooked in the field. Many technical studies have been published about washing optimization or its effects in general. In this study, it is analyzed the effects of non periodic compressor off-line washing on power output with W501F 4 gas turbines at Ulsan. It is estimated that 4 MW per year of the power output losses are identified. Both power output reducing costs of gas turbine and its washing costs are minimized to 7 months as washing interval. Being integration to washing period with maintenance and borescope inspection can save the power trading cost. It is suggested that washing interval is shorten to 6 months. It can improve 2 MW per washing as 1.25% power output.; Combined-cycle power generation system among the fossil-fired power plants is more eco-friendly, shorter construction time, relatively lower investment costs and operational flexibility. It is being installed in increasing numbers round the world. Until recently, gas turbine power generators is starts and stops frequently even though being designed for peak load plant because decrease of reserve margin and considering the effects of economic dispatch. Benefits of electric power systems stability and revenue from electricity sales whereas gas turbine performance depends on ambient conditions is essential to be maintained with optimal operation. 70 to 80 percent performance degradation of gas turbine and 60 to 70 percent power losses are mainly affected by compressor fouling. Off-line washing is one of the best methods to recover performance recovery but it tends to be overlooked in the field. Many technical studies have been published about washing optimization or its effects in general. In this study, it is analyzed the effects of non periodic compressor off-line washing on power output with W501F 4 gas turbines at Ulsan. It is estimated that 4 MW per year of the power output losses are identified. Both power output reducing costs of gas turbine and its washing costs are minimized to 7 months as washing interval. Being integration to washing period with maintenance and borescope inspection can save the power trading cost. It is suggested that washing interval is shorten to 6 months. It can improve 2 MW per washing as 1.25% power output.