복합화력발전소에서 연료공급온도가 가스터빈 열효율에 미치는 영향

Abstract

국문요지

본 연구에서는 가스 - 증기터빈 복합발전에서 가스터빈에 공급되는 연료 온도가 시스템 전체 열효율에 미치는 영향을 열역학적인 관점에서 분석하고 온도변화실험을 통하여 그 결과를 확인하였다. 가스 터빈 연소기에서 원활한 연소가 이루어지기 위해서는 점화온도에 도달 하기위한 에너지를 공급해야하는데 본 연구에서는 복합발전시스템의 열회수 증기발생기 내 절탄기에서 추출한 증기를 이용하여 가스터빈에 공급되는 연료 온도를 높임으로써 시스템 전체 열효율이 상승되는 것을 확인하였다. 분당복합화력발전소의 가스터빈 2호기를 대상으로 기존 60℃ 운전온도에서 매 10℃ 단위로 온도를 증가시키면서 온도변화에 따른 가스유량변화와 가스터빈 및 증기터빈 출력변화 등을 측정하여 열효율을 산출한 결과, 가스터빈에 공급되는 가스온도를 상승시킴에 따라 가스 소모량이 줄어들어 시스템 전체 열효율이 향상 되는 것을 확인하였고 저온영역인 60℃에서 70℃로 온도를 높일 때 효율 상승이 가장 크다는 것도 확인하였다. 물론 열회수 증기발생기로부터 증기를 추출하여 가스 연료를 예열할 경우 소모된 증기량에 해당하는 증기터빈 출력이 감소하지만, 시스템 전체 열효율 상승분에 비해 적다는 것을 실험을 통해 입증함으로써 향후 이와 유사한 복합발전 시스템 운영 시 열효율 향상을 위한 가스터빈의 연료 공급온도 조정 방안을 제시하고자 한다.

주요어 : 복합화력발전, 열효율 , 가스터빈, 연료공급온도