소형가스터빈열병합발전

소개글

소형가스터빈열병합발전에 대한 보고서 자료입니다.

목차

※ 열병합발전
1. 정 의
2. 전형적인 열병합시스템의 구성
3. 열병합발전에 사용되는 터빈형식

※ 가스터빈
1. 가스터빈의 정의
2. 터빈과 압축기의 비교
3. 가스터빈의 분류 및 특징
4. 가스터빈엔진
5. 가스터빈엔진의 열역학적 사이클
6. 가스터빈엔진의 종류
7. 발전용 가스터빈엔진
8. 가스터빈 블레이드의 냉각
9. 앞으로의 동향

※ 가스열병합발전
1. 정의
2. 가스 열병합발전 형식
3. 가스 열병합발전 구조
4. 가스 열병합발전시스템의 장 ․ 단점
5. 에너지절감 효과

※ 소형가스터빈 열병합발전
1. 정의
2. 소형열병합발전의 도입필요성
3. 가스터빈 열병합 시스템의 특징

본문내용

하기 위해서 블레이드 냉각통로에 핀을 설치하기도 한다. Impingement cooling은 냉각공기의 흐름을 블레이드 내부 벽에 충돌시켜서 블레이드로부터 열을 흡수하는 것으로서 일반적인 Convection cooling보다 더 효율적인 냉각 방법이지만, 블레이드의 앞전 내부와 같이 공간이 제한된 부분에 주로 사용된다.
Film cooling에 있어서는 냉각공기가 브레이드 벽에 뚫린 구멍이나 틈을 통해서 흘러나와 고온의 가스에 접해 있는 블레이드의 외부벽에 비교적 저온의 얇은 막을 형성하여 블레이드를 고온가스로부터 보호하고, 동실에 블레이드에서 열을 흡수하여 냉각시킨다. 이 방법은 아주 효과적이기는 하나 저온의 공기막은 고온고속의 가스 때문에 곧 블레이드 벽으로부터 확산분리되어 그 기능을 상실하기 때문에 국부적인 냉각밖에 하지 못한다. 따라서 많은 면적을 이 방법으로 냉각시키려면 블레이드 표면에 여러개의 구멍이나 틈을 마련해서 저온의 공기막을 계속해서 형성해 주어야 한다. Transpiration cooling방식은 가는 그물과 같이 적은 구멍이 많이 뚫린 재질로 블레이드의 벽을 만들고, 이를 통해서 냉각공기를 내보내서 블레이드 외벽에 계속적인 저온의 공기막을 형성하는 것으로서 냉각이라는 면에서는 위의 네 가지 방법 중에서 가장 효율적이기는 하나, 널리 응용되고 있지는 않다.
그러나 이렇게 압축기에서 뽑아낸 공기로 터빈의 블레이드를 냉각시키는데 있어서 생기는 손실이 있을 수 있다. 이러한 손실은 터빈효율을 저하시키는데, 터빈에 따라 다르지만 대게 총효율의 1 - 3 % 정도인 것으로 알려져 있다. 현재의 기술수준까지 와 있는 터빈에서 효율을 1 - 3 % 올리기 위해서는 막대한 투자와 연구를 필요로 한다는 것을 고려할 때에 이러한 효율저하는 대단히 큰 손실이기는 하지만, 사이클 전체로 볼 때는 터빈의 냉각에서 생기는 손실보다 성능의 향상이 더 크기 때문에 근래에 고성능 엔진은 거의다가 터빈냉각 방식을 사용하고 있다.
9. 앞으로의 동향
이처럼 가스터빈엔진은 항공기용의 거의 전부와 그 외 산업용으로 널리 사용되고 있다. 가스터빈에서 발생할 수 있는 터빈의 여러 문제들 - 고온고압의 연소가스로 인한 블레이드의 열응력 발생 및 터빈 블레이드의 냉각문제, 블레이드의 재료선정 및 새로운 재료의 개발, 소음 및 진동문제, 엔진의 경량화 문제 -을 조금씩 해결해 나가면서 계속적인 발전을 해오고 있으며 앞으로도 많은 발전이 있을 것이다.
※ 가스열병합발전
1. 정의
주로 청정연료인 천연가스(LNG)를 이용하여 전기와 열을 동시에 생산·이용하는 종합에너지 시스템으로 에너지효율을 극대화시킨 고효율 에너지절약 시스템이다.
통상 발전용량 10MW이하의 가스엔진이나 터빈을 이용한 열병합발전 시스템을 말한다.
2. 가스 열병합발전 형식
소형열병합발전 형식에는 가스터빈, 가스엔진, 연료전지가 있다. 연료전지의 경우 경제성 부족으로 보급실적이 미흡하다.
3. 가스 열병합발전 구조
(1) 가스터빈
가스터빈 구동으로 발전하고, 배기가스 회수용 폐열보일러(열교환기)를 설치하여 증기 또는 온수를 생산한다.
(2) 가스엔진
가스엔진 구동으로 발전하고, 엔진 자켓 냉각수 및 배기가스와 열교환하여 주로 온수를 생산한다.
4. 가스 열병합발전시스템의 장 단점
장 점
단 점
고효율 에너지 시스템
- 종합효율 75_90%(화력발전 40%이하)
환경친화적인 시스템
- 천연가스이용, CO2, NOx, SOx 감소 (CO2 경우 20~50%감소)
분산형전원, 비상발전
- 자체적으로 열과 전기를 동시 생산
- 발전소 및 가스저장시설 비용 회피
- 송전손실 감소
초기 투자비 과다
- 규모의 비 경제성 위험
- 설비수입으로 설치비용과대
투자비 회수 위험
- 열전비 및 열전수요 부적절시
유지비용 크고 보수곤란
- 국내 기술부족 및 외산 자재 확보의 어려움 으로 비용이 크고 장기간 소요
5. 에너지절감 효과
에너지절감율 : 32%
CO2 배출감소율 : 25%
(산출기준 - CO2 배출계수 : LNG 0.637 tC/toe, 전기 0.1319 tC/MWh
- 국내발전효율 : 38%, 가스열병합발전시스템효율 : 88%)
※ 소형가스터빈 열병합발전
1. 정의
소형 가스터빈 열병합발전이란 가스를 연료로 하는 가스터빈을 이용한 소규모 열병합시스템을 말하며, 통상 10MW이하의 발전용량을 갖춘 설비를 의미한다. 이것은 폐열을 회수하여 이용함으로서 에너지 이용효율이 높다.
중대형 가스터빈은 분산발전용 소형 열병합발전에는 부적합하여 소형 가스터빈을 주로 사용한다.
2. 소형열병합발전의 도입필요성
(1) 에너지 이용효율 증대 및 수요관리에 크게 기여
열과 전기를 동시에 생산·이용하므로 발전전용에 비해 약 30~40%의 에너지절감 효과를 보이며, 하절기 피크부하 감소로 발전소 및 송·배전 선로 건설비용 저감과 하절기 가스냉방수요 창출로 계절별 에너지 수급불균형 개선이 가능하다.
(2) 분산형전원으로 안정적 전력수급에 기여
대규모 발전소 투자부담 경감시키며, 에너지 사용처 근접지역에 소규모 발전소 설치로 수요에 대한 즉각적 대응, 발전소 건설 부지난 해소, 송전손실 감소된다.
(3) 국제적 환경규제에 효과적으로 대응
에너지 이용효율향상 및 주 연료로 청정연료인 LNG 사용으로 기존방식 대비 CO2 30~40 % 배출 감소된다.
3. 가스터빈 열병합 시스템의 특징
① 공냉식이므로 냉각수가 필요없다
② 운전음의 주체가 고주파이므로 방음이 쉽다
③ 고온의 배가스를 이용하여 증기를 회수할 수 있으며 회수된 증기를 프로세스 증기 또는 2중 효율 흡수식 냉동기의 열원으로 사용이 가능하다
④ 발전 규모는 500㎾급 이상의 수요에 대응이 가능하다.
가스터빈 열병합 시스템은 가스엔진 열병합 시스템에 비하여 열전비가 크기 때문에 열에너지가 수요가 상대적으로 큰 수요처에 적합하다. 그리고 열병합 시스템의 효율성은 전력 및 열에너지를 어느 정도 사용하느냐에 관계하므로 수요처의 열전비와 시스템의 열전비를 ?추는 것이 대단히 중요하다. 그러므로 시스템을 도입하기 전에 수요처의 제약 조건을 충분히 검토하여 시스템을 선정하여야 한다.

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