열력 발전소 또는 열력 발전소
열병합 발전소란?
열병합 발전소 또는 열발전소는 가장 일반적인 전력 공급원입니다. 열병합 발전소는 석탄 열발전소와 증기 터빈 발전소로도 알려져 있습니다.
열병합 발전소가 어떻게 작동하는지 알아보겠습니다.
열병합 발전소의 이론
열병합 발전소의 이론이나 열병합 발전소의 작동 원리는 매우 간단합니다. 발전소는 주로 증기 터빈을 통해 작동하는 교류발전기를 구성하고 있습니다. 증기는 고압 보일러에서 얻어집니다.
일반적으로 인도에서는 비트루민스 석탄, 브라운 석탄, 그리고 피트가 보일러 연료로 사용됩니다. 비트루민스 석탄은 8%에서 33% 사이의 발산물과 5%에서 16% 사이의 재를 포함합니다. 열효율을 높이기 위해 석탄은 분말 형태로 보일러에 사용됩니다.
석탄 열발전소에서 증기는 보일러 가마에서 연료(분쇄된 석탄)를 태워 고압으로 생성됩니다. 이 증기는 슈퍼히터에서 더욱 가열됩니다.
이 슈퍼히팅된 증기는 터빈으로 들어가 터빈 날개를 회전시킵니다. 터빈은 교류발전기와 기계적으로 연결되어 있어 터빈 날개의 회전과 함께 회전합니다.
터빈에 들어가면 증기의 압력이 급격히 떨어지고 대응되는 증기의 부피가 증가합니다.
터빈 로터에 에너지를 제공한 후, 증기는 터빈 날개를 통과하여 응축기에 도달합니다.
응축기에서는 펌프를 이용해 순환되는 냉수가 저압 습기 증기를 응축시킵니다.
이 응축된 물은 저압 수온기로 공급되어 저압 증기가 이 피드 워터의 온도를 높이고, 다시 고압으로 가열됩니다.
더 나은 이해를 위해, 각 단계별로 열병합 발전소의 기능을 다음과 같이 설명합니다,
먼저, 분쇄된 석탄이 증기 보일러의 가마에서 타게 됩니다.
고압 증기는 보일러에서 생성됩니다.
이 증기는 슈퍼히터를 통과하며 더 가열됩니다.
이 슈퍼히팅된 증기는 고속으로 터빈에 들어갑니다.
터빈에서, 이 증기의 힘은 터빈 날개를 회전시킵니다. 즉, 터빈에서 고압 증기의 잠재 에너지는 기계 에너지로 변환됩니다.
발전소의 선도
터빈 날개를 회전시키고 난 후, 증기는 고압을 잃고 터빈 날개를 빠져나와 응축기에 들어갑니다.
응축기에서는 펌프를 이용해 순환되는 냉수가 저압 습기 증기를 응축시킵니다.
이 응축된 물은 저압 수온기로 공급되어 저압 증기가 이 피드 워터의 온도를 높이고, 다시 고압 수온기에서 고압 증기가 가열에 사용됩니다.
열병합 발전소에서 터빈은 교류발전기의 주 동력원 역할을 합니다.
열병합 발전소 개요
일반적인 열병합 발전소는 아래에 표시된 사이클을 따라 작동합니다.
작동 유체는 물과 증기입니다. 이를 피드 워터 및 증기 사이클이라고 합니다. 열병합 발전소의 작동이 가장 가까운 이상적인 열역학적 사이클은 랭킨 사이클입니다.
증기 보일러에서, 연료를 공기 중에서 태워서 물을 가열합니다. 보일러의 기능은 필요한 온도의 건조 슈퍼히팅 증기를 생성하는 것입니다. 이렇게 생성된 증기는 증기 터빈을 구동하는 데 사용됩니다.
이 터빈은 전기를 생성하는 동기 발전기(일반적으로 3상 동기 교류발전기)와 연결되어 있습니다.
터빈에서 배출된 증기는 터빈의 증기 응축기에서 물로 응축되며, 매우 낮은 압력에서 흡입력을 생성하고 증기의 확장을 매우 낮은 압력까지 허용합니다.
응축 작동의 주요 장점은 kg당 증기로부터 추출되는 에너지의 증가와 효율성의 향상, 그리고 보일러로 다시 공급되는 응축수로 신선한 피드 워터의 양을 줄이는 것입니다.
응축수와 일부 신선한 피드 워터는 펌프(보일러 피드 펌프라고 함)를 통해 다시 보일러로 공급됩니다.
응축기에서 증기는 냉각수에 의해 응축됩니다. 냉각수는 냉각탑을 통해 순환됩니다. 이를 냉각수 회로라고 합니다.
대기 공기는 먼지 필터링 후 보일러에 허용됩니다. 또한, 보일러에서 나오는 연기는 스택을 통해 대기로 배출됩니다. 이를 공기 및 연기 회로라고 합니다.
증기 보일러 내부의 공기 유량 및 정압(드래프트라고 함)은 두 개의 팬인 강제 드래프트 (FD) 팬과 유도 드래프트 (ID) 팬에 의해 유지됩니다.
다양한 회로를 포함한 일반적인 열병합 발전소의 전체 방안은 아래에 도시되어 있습니다.
보일러 내부에는 다양한 열교환기, 즉 이코노마이저, 증발기(위 그림에는 표시되지 않았지만, 기본적으로 물관, 즉 다운컴어 라이저 회로), 슈퍼히터(때때로 재열기, 공기 예열기도 존재) 등이 있습니다.
이코노마이저에서 피드 워터는 연기의 잔여 열을 통해 상당히 가열됩니다.
보일러 드럼은 물관을 통해 두 상 혼합물(증기 + 물)의 자연순환을 위한 머리를 유지합니다.
또한, 연기의 열을 받아 증기의 온도를 필요에 따라 높이는 슈퍼히터도 있습니다.
열병합 발전소의 효율
증기 발전소의 전체 효율은 전기 출력의 열 당량과 석탄 연소의 열의 비율로 정의됩니다. 열병합 발전소의 전체 효율은 20%에서 26% 사이이며, 이는 발전소 용량에 따라 달라집니다.
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