복합발전 | 열병합 발전
복합발전은 열과 전력을 결합한 발전 또는 열과 전력을 결합한 발전이라고도 불립니다. 복합발전의 이름이 나타내는 바와 같이, 이는 하나의 연료 원으로 두 가지 다른 형태의 에너지를 생산하는 개념을 기반으로 합니다. 이 두 형태 중 하나는 열 또는 열 에너지이고, 다른 하나는 전기 또는 기계 에너지입니다.
복합발전은 연료를 사용하는 가장 최적화된, 신뢰성 있는, 깨끗하고 효율적인 방법입니다. 사용되는 연료는 천연가스, 유류, 디젤, 프로판, 나무, 바게트, 석탄 등이 있을 수 있습니다. 이는 매우 간단한 원리로 작동합니다. 즉, 연료는 전기를 생성하는데 사용되며, 이 전기는 열을 발생시키고, 이 열은 증기를 생성하기 위해 물을 끓이는 데, 공간 난방에, 심지어 건물 냉각에도 사용됩니다.
일반적인 발전소에서는 연료가 보일러에서 타서 고압 증기를 생성합니다. 이 고압 증기는 트리뷴을 구동하는데 사용되며, 이 트리뷴은 교류발전기에 연결되어 전기를 생산합니다.
배기 증기는 콘덴서로 보내져 냉각되고 물로 변환되어 다시 보일러로 돌아가 더 많은 전기를 생산합니다. 일반적인 발전소의 효율은 35%에 불과합니다. 복합발전소에서는 터빈에서 나오는 저압 증기가 물로 응축되지 않고, 대신 건물 및 공장의 난방이나 냉각에 사용됩니다. 이는 터빈에서 나오는 저압 증기가 높은 열 에너지를 가지고 있기 때문입니다.
복합발전소의 효율은 약 80-90%입니다. 인도에서는 복합발전소로부터 얻을 수 있는 발전 잠재력이 20,000MW 이상입니다. 최초의 상업용 복합발전소는 1882년 뉴욕에서 토마스 에디슨이 설계하고 건설했습니다.
위 다이어그램에서 보듯이, 일반적인 발전소에서는 연료를 입력하면 전기 에너지와 손실이 출력되지만, 복합발전의 경우 연료를 입력하면 전기 에너지, 열 또는 열 에너지, 그리고 손실이 출력됩니다.
일반적인 발전소에서는 100%의 에너지 입력 중 45%만 사용되고 나머지 55%는 낭비되지만, 복합발전의 경우 총 에너지 사용량은 80%이고 낭비되는 에너지는 20%입니다. 즉, 복합발전은 연료 활용이 더 효율적이고 최적화되어 있어 경제적입니다.
복합발전의 필요성
복합발전은 발전소의 효율성을 개선합니다.
복합발전은 미세먼지, 질소산화물, 황산화물, 수은, 이산화탄소 등의 대기 배출물을 줄여 온실 효과를 방지합니다.
생산 비용을 줄이고 생산성을 향상시킵니다.
복합발전 시스템은 수자원 소모와 수자원 비용을 절약합니다.
복합발전 시스템은 일반적인 발전소보다 경제적입니다.
복합발전 발전소의 종류
일반적인 복합발전 발전소 시스템에는 증기 또는 가스 터빈이 있으며, 이는 증기를 받아 교류발전기를 구동합니다. 복합발전소에는 폐열교환기도 설치되어 있으며, 이를 통해 전기발전기에서 발생하는 과잉 열 또는 배기 가스를 회수하여 증기 또는 뜨거운 물을 생성합니다.
복합발전 발전소는 기본적으로 두 가지 유형이 있습니다:
탑 사이클 발전소
바텀 사이클 발전소
탑 사이클 발전소
이 유형의 복합발전 발전소에서는 먼저 전기를 생성한 후, 폐기 또는 배기 증기를 사용하여 물이나 건물을 가열합니다. 탑 사이클은 기본적으로 네 가지 유형이 있습니다.
복합 사이클 탑 CHP 발전소- 이 유형의 발전소에서는 먼저 연료를 증기 보일러에서 태웁니다. 보일러에서 생성된 증기는 터빈을 구동하고, 이를 통해 교류발전기를 구동하여 전기를 생산합니다. 터빈에서 배출되는 배기는 사용 가능한 열을 제공하거나, 열 회수 시스템으로 보내어 증기를 생성할 수 있으며, 이 증기는 추가로 2차 증기 터빈을 구동할 수 있습니다.
증기 터빈 탑 CHP 발전소- 이 유형에서는 연료를 태워 증기를 생성하고, 이를 통해 전기를 생산합니다. 배기 증기는 저압 공정 증기로 사용되어 다양한 용도로 물을 가열합니다.
수력 터빈 탑 CHP 발전소- 이 유형의 CHP 발전소에서는 냉각수 재킷이 열 회수 시스템을 통과하여 증기 또는 뜨거운 물을 생성하여 공간 난방에 사용됩니다.
가스 터빈 탑 CHP 발전소- 이 탑 사이클 발전소에서는 천연가스를 사용하는 터빈이 교류발전기를 구동하여 전기를 생산합니다. 배기 가스는 열 회수 보일러로 보내어 물을 증기로 변환하거나, 가열 목적으로 사용 가능한 열을 생성합니다.
바텀 사이클 발전소
이름이 나타내는 바와 같이, 바텀 사이클은 탑 사이클과 정반대입니다. 이 유형의 CHP 발전소에서는 제조 공정에서 발생하는 과잉 열을 사용하여 증기를 생성하고, 이를 통해 전기를 생산합니다. 이 사이클에서는 전기를 생산하기 위해 추가적인 연료가 필요하지 않습니다. 이미 제조 공정에서 연료가 타고 있기 때문입니다.
복합발전 발전소의 구성
가스 터빈 복합발전 발전소는 가스 터빈에서 배출되는 배기 가스의 폐열을 사용합니다.
증기 터빈 복합발전 발전소는 증기 터빈의 스팀 컨덴서를 난방 시스템으로 사용합니다.
융융 탄산염 연료전지는 뜨거운 배기 가스를 난방에 적합하게 사용할 수 있습니다.
복합 사이클 발전소는 복합발전을 위해 조정되었습니다.
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