부분부하 운전 시 가스터빈 입구가이드베인 개도에 따른 열병합발전 성능변화

Abstract

현재 국내에서 운전 중인 열병합발전소의 경우, 국내 전력 수요에 맞추어 기저부하 뿐만 아니라 80∼90% 부분 부하 영역에서 빈번하게 운전된다. 부분부하 운전은 연소온도 및 배기가스온도 감소를 야기하고, 전체 출력 및 효율을 감소시킨다. 이러한 상황에서 열병합 발전의 부분부하 운전 시 입구가이드베인 개도 따른 운전데이터 변화를 알아보았고, 출력 및 효율 향상을 할 수 있었다. Gatecycle 프로그램을 이용하여, 설계 기준 열정산도과 운전데이터를 활용하여 모델링 후 시뮬레이션을 실시하여 실제 데이터와 비교분석하였다. 가스터빈 부분부하 80%시 시뮬레이션 한 결과 입구가이드베인을 최대 24% 추가로 닫을 수 있었고, 배기가스 온도는 52℃ 상승시킬 수 있었다. 부분부하 90%는 입구가이드베인을 최대 12% 추가로 닫을 수 있었고, 배기가스 온도는 23℃ 상승 시킬 수 있었다. 열부하 추종운전 시 입구가이드베인 개도를 닫아서, 부분부하 80%에서는 출력을 최대 5.68 MW 상승, 복합발전 효율을 0.73% 상승, 열병합발전 효율을 1.81% 상승 시킬 수 있었고, 부분부하 90%에서는 출력을 최대 2.55 MW 상승, 복합발전 효율을 0.32% 상승, 열병합발전 효율을 0.72% 상승 시킬 수 있었다. 전기부하 추종운전 시 입구가이드베인 개도를 닫아서, 부분부하 80%에서는 출력을 최대 8.46 MW 상승, 복합발전 효율을 1.15% 상승 시킬 수 있고, 부분부하 90%에서는 출력을 최대 4.20 MW 상승, 복합발전 효율을 0.57% 상승 시킬 수 있었다. 화염역화, 연소동압 등을 고려하면 실제 입구가이드베인 개도 변화 폭은 시뮬레이션결과 보다 더 좁을 것을 예상되지만, 동절기 열부하 추종운전 부분부하 시 활용가능성이 높을 것으로 예상 된다.