복합사이클 발전플랜트의 폐열회수 보일러 최적화

Abstract

본 논문은 복합사이클 발전 플랜트에서, 하부 사이클에 대한 별도의 해석 없이 하부 사이클의 효율을 극대화하기 위한 폐열회수 보일러의 최적 운전 조건 및 설계 변수를 찾는 새로운 접근 방법을 제시한다. 이러한 접근 방법은 폐열회수 보일러 시스템의 열전달 과정에서 발생하는 비유용엑서지(파괴 및 유실 엑서지의 합)를 최소화함에 의해서 얻어질 수 있다. 현재의 접근 방법은 시스템 최적화를 위한 하부 사이클 해석을 수행할 경우 발생하는 반복 계산 방법을 피할 수 있으므로 상대적으로 단순하고 해석적이다. 현재의 방법에 대한 유용성을 전개하기 위하여 단압 폐열회수 보일러 시스템이 선정되었고, 폐열회수 보일러 시스템의 입구 측에서의 물 및 가스 조건이 주어진 경우 최대의 유용일을 추출할 수 있는 최적의 증발온도를 찾았다. 연구 결과로부터 하부 사이클 해석을 통해 얻어진 최적의 증발온도는 현재의 접근 방법을 이용한 폐열회수 보일러의 엑서지 분석을 통해 얻어질 수 있음을 알 수 있다. 또한 건설비가 운전비와 더불어 고려될 경우 최적 조건을 결정하는 데 중요한 요소인 전달단위수에 대한 증발온도의 영향이 제시된다. 시스템의 크기가 한정된 경우, 각 구성 요소(과열기, 증발기, 절탄기)의 전달단위수 비율은 최적의 조건을 결정하는 데 중요한 요소임이 확인되었다. 현재의 접근 방법은 단압 폐열회수 보일러 시스템의 최적화를 위한 아주 유용한 방법임이 확인되었다. 그리고 다압 시스템에 쉽게 확장될 수 있다.