Conventional Steam Power Plant Overview

전통적인 증기 발전소는 화석 연료(석탄, 석유, 천연가스)를 연소시켜 증기를 생성하고 이를 통해 터빈을 회전시켜 전기를 생산하는 시스템입니다.

이글에서는 전통적인 증기 발전소의 주요 구성 시스템에 대해 간단히 살펴보고 다음 글에서 각 시스템별로 상세하게 설명하도록 하겠습니다.

1. 연료 처리 시스템 (Fuel Handling System)

연료 처리 시스템의 기능

연료 저장 및 이송 연료 처리 시스템은 화석 연료(주로 석탄, 석유 또는 천연가스)를 저장하고 보일러로 이송하는 역할을 합니다.

석탄 발전소의 경우, 석탄은 대부분 Coal Yard에 보관되며, 컨베이어 벨트를 통해 보일러로 운반됩니다. 이 과정에서 석탄은 분쇄기(Pulverizer)를 통해 미세 한 분말로 분쇄되어 연소 효율을 높입니다.

석유나 천연가스를 사용하는 발전소에서는 연료가 저장 탱크에 보관되며, 펌프를 통해 보일러로 이송됩니다.

연료 공급 시스템의 역할

연료 공급 시스템은 연료의 안정적인 공급을 보장하며, 연소 과정의 효율성과 연속성을 유지합니다. 또한, 연료 공급 시스템은 연료의 품질을 유지하고, 이송 과정에서 발생할 수 있는 문제를 최소화합니다.

2. 보일러 시스템 (Boiler System)

보일러의 기능

보일러는 연료를 연소시켜 고온, 고압의 증기를 생성하는 장치입니다. 연소실에서 연료와 공기가 혼합되어 연소가 이루어지며, 이 과정에서 발생한 열이 물을 가열하여 증기를 생성합니다. 보일러는 높은 내구성을 가진 재질로 제작되어, 고온, 고압의 조건에서도 안전하게 운영될 수 있습니다.

보일러의 구성 요소

• 연소실 (Combustion Chamber): 연료와 공기가 혼합되어 연소가 일어나는 공간입니다.
• 보일러 튜브 (Boiler Tubes): 연소 가스의 열을 물에 전달하여 증기를 생성하는 역할을 합니다.
• 보일러 드럼 (Boiler Drum): 생성된 증기를 저장하고, 증기와 물을 분리하는 장치입니다.

3. 증기 터빈 시스템 (Steam Turbine System)

증기 터빈의 역할

보일러에서 생성된 고온, 고압의 증기는 증기 터빈으로 이동하여 터빈의 블레이드를 회전시킵니다. 이 과정에서 증기의 열 에너지가 기계적 에너지로 변환됩니다. 터빈의 회전은 발전기에 연결되어 전기를 생성합니다.

증기 터빈의 구성 요소

• 고압 터빈 (High-pressure Turbine): 고온, 고압의 증기를 처음 받아들여 회전하는 터빈입니다.
• 중압 터빈 (Intermediate-pressure Turbine): 고압 터빈을 거친 증기가 중압 터빈으로 이동하여 추가적으로 에너지를 추출합니다.
• 저압 터빈 (Low-pressure Turbine): 중압 터빈을 거친 후의 증기가 저압 터빈으로 이동하여 남은 에너지를 추출합니다.

4. 발전기 시스템 (Generator System)

발전기의 기능

증기 터빈의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치입니다. 발전기는 자력에 의해 전류를 유도하는 원리를 이용하며, 터빈의 회전 속도와 전력 생산량을 조절할 수 있습니다.

발전기의 구성 요소

• 회전자 (Rotor): 터빈과 연결되어 회전하는 부분입니다.
• 고정자 (Stator): 회전하는 자력에 의해 전류가 유도되는 고정된 부분입니다.

5. 냉각 시스템 (Cooling System)

냉각 시스템의 역할

발전 과정에서 사용된 증기를 다시 물로 응축시키기 위해 사용됩니다. 냉각 시스템은 증기를 냉각하여 물로 변화시키고, 이 물은 다시 보일러로 순환되어 재사용됩니다.

냉각 방식

• 공랭식 냉각 (Air-cooled System) : 대기 중의 공기를 이용하여 증기를 냉각합니다.
• 수랭식 냉각 (Water-cooled System): 대형 냉각탑이나 자연 수역(바다, 강 등)을 이용하여 증기를 냉각합니다.

6. 보조 시스템 (Auxiliary Systems)

1) 연소 공기 시스템 (Combustion Air System)

연소에 필요한 공기를 공급하고, 연소실 내에서 최적의 공기 연료 비율을 유지합니다.

 

2) 배출 가스 처리 시스템 (Flue Gas Treatment System)

연소 과정에서 발생하는 배출 가스를 처리하여 유해 물질을 제거하고, 환경 오염을 최소화합니다. 이 시스템은 탈황 장치, 탈질 장치, 집진 장치 등을 포함합니다.

 

3) 급수 시스템 (Feedwater System)

보일러로 공급되는 물의 품질을 관리하고, 적절한 압력과 온도로 보일러에 공급하는 역할을 합니다.

 

[출처 : Coal for Electricity Generation, Kentucky Geological Survey, University of Kentucky (uky.edu) ]