화력발전 이해

석탄화력발전(미분탄보일러)
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* 발전원리

석탄화력의 발전원리를 간단하게 살펴보면, 보일러에 화석원료를 연소시켜 얻은 에너지로 물을 끓여 증기로 만들고, 그 증기로 터빈을 회전시켜 회전력을 얻은 후 터빈 축에 연결된 발전기로 전기를 얻는 것입니다.

• ① 석탄화력 발전소는 보일러를 기동할 때에는 유류를 사용하고, 정상 운전중에는 유연탄을 사용하도록 되어 있습니다.
• ② 연료인 유연탄은 외국에서 배로 싣고 와서 저탄장에 야적해 두었다가 상탄기에 의해 저탄조로 운반하여 석탄 이송기에 의해 석탄분쇄기에 들어가서 석탄이 분쇄되면, 분쇄된 석탄은 일차통풍기의 공기에 의해 보일러에 들어가게 됩니다.
• ③ 연소에 필요한 공기는 압입통풍기(FD Fan)로 가압하여 공기예열기(A/H)에서 배기가스의 열로 예열시킨 후 보일러에 공급합니다.
  보일러에서 나오는 연소가스는 공기예열기에서 연소용 공기에 열을 전달하고, 전기집진기에서 재가 완전히 제거된 후 탈황설비를 통해 SOx가 제거된 후 유입통풍기에 의해 굴뚝으로 배출됩니다.
• ④ 보일러에 공급된 물은 보일러 벽을 형성하고 있는 수관을 지나면서 연료의 연소 열에 의해 가열되어 물의 전부가 증발되면서 1차, 2차 과열기를 통하면 과열증기로 변환 후 고압 터빈으로 들어갑니다.
• ⑤ 그 주증기는 고압터빈을 돌리고 난 후 보일러 재열기에서 다시 가열되어, 중압터빈 및 저압터빈을 돌린 후 복수기로 들어와서 해수에 의해 냉각되어 보일러 용수로 재 사용됩니다.
• ⑥ 복수기에 들어온 증기를 냉각시키기 위한 해수는 순환수펌프에 의해 복수기에 공급되며, 복수기를 거친 해수는 방수로를 통해 흘러 나갑니다.
• ⑦ 전기는 터빈축에 연결되어 운전되는 발전기에서 22,000[V]로 생산하여 주변압기에서 345,000[V]로 전압을 높여 송전선을 통해 송전됩니다.

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석탄화력발전(유동층보일러)
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* 발전원리

유동층화력에서의 연소는 석회석, 석탄회, 모래 등 불활성 입자군으로 이루어진 층의 하부에서 공기를 불어 넣으면 입자군이 상하로 유동화된 유동층이 만들어지는데, 이러한 유동층내에서 석탄 등 가연성 물질을 연소시키는 연소기술을 말한다.

유동층 연소보일러는 연소되는 연료가 불활성매체에 둘러 쌓여 있으므로 연료의 종류, 화분, 수분함량 등이 변하여도 연소에 영향이 적어 미분탄 연소 등 기존 연소로에 적합하지 않는 저질 연료도 사용이 가능하다. 유동층 연소는 연소실내온도를 750~950 정도로 기존 연소로에 비해 낮게 유지되므로 질소산화물 발생이 억제되며, 고체입자의 유동화로 인하여 회용융에 의한 장해가 거의 없이 깨끗한 전열면의 유지가 가능하고 국부적인 열응력이 발생하지 않는다. 또한 고유황분의 연료를 사용할 경우에는 석회석을 주입하여 연소와 동시에 황산화물을 90% 제거할 수 있다.

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복합화력발전
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* 발전원리

복합발전이란 열효율 향상을 위해 두 종류의 열 사이클을 조합하여 발전하는 것을 말한다. 
복합 사이클 중 가장 대표적인 것은 가스터빈 사이클과 증기터빈 사이클을 결합하여 하나의 발전 플랜트로 운용하는 방식이다.
가스터빈을 주체로 하여 복합 사이클을 형성한 이유는 다음과 같다.

가스터빈 효율은 현재의 30%이며,가스터빈의 열 사이클은 브레이튼 사이클(Brayton Cycle)로 압축기,연소기, 터빈을 통해 이루어진다. 터빈으로 공급되는 연소가스 온도가 1,000 C 이상이고, 대기 중으로 배출되는 배기가스 온도는 500 C 이상으로 배기가스 온도가 높기 때문에 배기가스에 남아 있는 많은 열량이 다른 일을하지 않고 대기 중으로 버려지는 결과로 열효율이 낮다.

가스터빈으로부터 버려지는 열량의 일부를 회수하기 위한 방안으로 배기가스를 배열회수보일러(HRSG:heat Recovery Steam Generator)로 보내 증기를 생산하여 증기터빈을 돌린다. 고온 가스를 이용하여 가스사이클에서 한번 발전한 후 증기 사이클에서 다시 이용하여 총 두 번에 걸쳐 전력을 생산하므로 열효율이 높아진다.