폐열 회수식 증기-주입 가스-터빈 시스템(Regenerative steam-injection gas-turbine systems)

전문가 제언

□ 이 글은 재래식 가스-터빈시스템에 물이나 증기를 주입하고 또 증기-주입 가스-터빈시스템에는 공급하는 물을 증발시키기 위한 폐열 회수 장치를 추가한 시스템의 효율을 검토한 것이다.

□ 이 시스템은 세 개의 투입 매질이 존재하게 되는데 연료(메탄), 공기와 물이 되며 공기와 연료는 독립되어 가압된다. 이 때 연료는 연소기에서 공기에 의하여 연소되고 고온의 연소 가스는 가스-터빈에 들어가 이를 회전시킴으로 발전하게 된다. 가스-터빈을 나온 배출 가스는 아직도 높은 온도에 있기 때문에 여기서 열을 회수해야 한다. 일반적으로 투입하는 공기와 연료를 예열함으로서 그 폐열을 회수하는 것이 재래식 방법이다.

□ 여기서 재래식 가스-터빈시스템과 다른 점은 물 또는 증기를 시스템에 주입하고 증기-주입인 경우 폐열-회수 시스템을 하나 추가하여 물을 증발시켜 주입-증기를 얻음으로서 열효율을 향상시킨 것이다. 시스템마다 물(가압기 전 또는 후) 또는 증기(연소기 또는 가압기 출구)의 주입 위치를 달리하여 그 효율을 비교하였다.

□ 엑서지(Exergy)는 한 시스템이 주변과 열역학적 평형에 도달할 때까지 연속된 가역과정을 통하여 할 수 있는 최대의 일의 양으로 정의된다. 실제로 인간이 사용할 수 있는 에너지를 엑서지로 정의할 수 있으나 이 엑서지도 ‘평형에 이를 때까지’와 ‘가역적 과정’이라는 인간이 극복할 수 없는 조건이 포함되어 있다. 따라서 이 엑서지도 인간이 완전히 이용한다는 것은 불가능하다. 다만 기기가 전환한 에너지와 이 엑서지에 대한 비로 효율을 표시할 수 있다.

□ 본문은 이 시스템에서 전기와 열을 동시에 생산하는 열병합 발전의 효율도 계산하였다. 연료의 고발열량을 기준으로 할 때 전기만을 생산하는 경우 가장 효율이 낮고 전기/증기의 비가 적정하게 정해야 효율이 높아진다. RSTIG-1의 경우 그 비가 32/44일 때 77%, RSTIG-2의 경우는 36/36으로 전기와 열의 생산이 거의 같을 때 72.8%로 최고의 효율을 보여준다.

저자

Kousuke Nishida , Toshimi Takagi, Shinichi Kinoshita

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2005

권(호)

81

잡지명

Applied Energy

과학기술
표준분류

에너지

페이지

231~246

분석자

김*설

분석물

• 폐열 회수식 증기-주입 가스-터빈 시스템.pdf [160,505 byte]

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