발전소 취업 준비생들의 상식, 열병합 발전소(CHP) 원리 이해하기

오늘은 열병합 발전소 원리에 대해

알아보겠습니다.

CHP는 Combined Heat

and Power Plant의 약자로

열병합 발전소라고 합니다.

동일한 에너지원에서 전기와

유용한 열 에너지를 동시에

생성하도록 설계되었습니다.

CHP 플랜트의 원리는 난방,

온수 또는 산업 공정과 같은

난방 목적으로 전기 생산에서

발생하는 폐열을 활용하여

에너지 사용의 전반적인

효율성을 높이는 것입니다.

​

CHP 발전소는 천연 가스,

석탄, 바이오매스, 바이오가스,

심지어 폐기물 연료와 같은

다양한 연료를

사용할 수 있습니다.

천연 가스는 가용성과

낮은 탄소 배출량으로 인해

현대적인 CHP 발전소에서

가장 일반적인 연료입니다.

그림과 같이 연료를 석탄으로

사용한다고 가정했을 때

연료는 연소실이나 보일러에

주입되어 공기와 혼합됩니다.

연료는 연소를 거치는데,

이는 연료와 공기 중의

산소 사이의

화학 반응으로 열 에너지를

방출합니다.

연료가 연소되면 연소로부터

생성되는 열로

시스템 설계에 따라

뜨거운 가스나 증기를 생성합니다.

고온 가스(가스 터빈 등)를 사용하는

시스템에서는 고온 가스가

터빈을 직접 구동합니다.

 

증기를 사용하는 시스템

(증기 터빈과 같이)에서

연소열은 배열회수

증기 발생기(HRSG)에서

증기를 생성하는 데

사용됩니다.

그런 다음 고압 증기가

터빈을 구동합니다.

터빈은 발전기와 같은

샤프트에 연결되어 있습니다.

터빈이 팽창하는 가스나

증기의 힘으로

회전하면서 발전기

샤프트가 회전합니다.

발전기 내부에서 자기장은

와이어 코일에 대해

상대적으로 움직이며,

이는 패러데이의 전자기

유도 법칙에 따라

전류를 유도합니다.

그런 다음 이 전류는

사용 가능한 전기로 변환됩니다.

터빈을 거친 후, 배기가스나

저압 증기에는

여전히 상당량의

열에너지가

포함되어 있습니다.

전통적인 발전소에서는

이 열이 낭비될 것입니다.

그러나 CHP 시스템에서는

이 폐열이 포집되어

난방 목적으로 재활용됩니다.

배기 가스나 저압 증기는

열교환기를

통과하면서 열을 물이나

다른 유체로 전달합니다.

가열된 물이나 유체는

지역 난방 네트워크를 통해

인근 택지지구나

산업 시설로 분배됩니다.

열병합 발전소 원리에

대해 간략히 알아보았습니다.

추가로 복합화력발전소와

열병합발전소의 차이에 대해

궁금해하시는 분들이 계시는데

간단히 설명하고 마치겠습니다

​

열병합발전소 CHP는

앞에서도 설명드렸지만

발전용 터빈을 구동하여

생산한 전력을 자체

사용하거나 역송하여 판매하고,

폐열은 고압증기와 온수를

생산하는 데 이용하는

시스템이고,

추가로 증기터빈에서

추출한 증기를 지역난방용

열교환기를 가동해

온수를 생산하여

택지지구 아파트 등에

공급하여 지역 난방을 하는

발전 방식입니다.

​

복합화력발전소 CCPP

(Combined Cycle

Power Plant)는

천연가스를 원료로 하는

액체 또는 액체연료를 연소하여

Steam 과 Gas 를 복합

적용하여 전기를 발생하는

발전 시스템입니다.

1차로 가스 터빈을 돌려

발전하고 배출되는

온도가 높은 배가스를

배열회수보일러에서

물을 끓여 생산된

고온 고압의 증기로

스팀터빈을 돌려

발전을 하는 방식으로

가스 터빈과

증기터빈을 가동하여

전기를 생산하는

발전소를 말합니다.

 

 

스팀터빈은 터빈 내의

블레이드를 통해 확장되는

증기 에너지를 사용하고

가스 터빈은 가스 에너지가

팽창할 때 발생하는

에너지를 사용합니다.

LNG를 활용해서

GT(Gas Turbine) 를 돌려

전기를 생산하고,

보일러에서 생산되는

수증기를 활용해서

ST (Steam Turbine)를 돌려

2차적으로 전기를 생산합니다.

​국내에서는 복합 화력이라고

호칭하고, 국내외적으로

CCPP 라고 표기, 호칭합니다.

가스 터빈에서 방출되는

고온의 배기가스로부터

에너지를 회수함으로써

가스터빈 단독 운전만으로는

도달할 수 없는 높은

발전 효율을

달성할 수 있기 때문에

기존의 가스터빈 발전

시스템보다 훨씬

효율이 좋습니다.

​

주요 차이점을 정리해 보면

첫 번째로 CCPP는

높은 효율로 전기 출력을

극대화하는 데 중점을

두는 반면,

CHP 발전소는 인근

택지지구에 전기와

냉난방을 모두

공급하는 것을

목표로 합니다.

두 번째로 CHP는 에너지를

이중으로 사용하기 때문에

전반적으로 효율성이

더 높지만, CCPP는 순수한

발전 전력 생산에

매우 효율적입니다

세 번째로 CCPP는 대규모

발전에 일반적이지만,

CHP 플랜트는 전력과

열 에너지에 대한

수요가 있는 곳,

특히 도시나 산업

중심지 근처에

더 일반적입니다.

그래서 열병합 발전소가

대부분 신규 택지지구

개발 시기에 발전소가 미리

설계되어 있는 게 일반적입니다.

​

오늘 준비한 자료는 여기까지입니다.

여러분의 발전소 취업을 응원합니다.

May the Force be with you.