화력 발전소란? - 작동 및 구성 요소

화력발전소란?

화력 발전소는 열 에너지를 전기로 변환하는 발전소입니다. 일반적으로 물은 전기 발전기를 구동하는 데 사용되는 증기로 가열됩니다. 터빈을 통과한 증기는 증기 응축기에서 응축되어 가열된 곳으로 재활용됩니다.

이것을 랭킨 사이클이라고 합니다. 화력 발전소 설계의 가장 큰 변화는 열원의 차이로 인해 발생합니다. 화석 연료, 원자력 에너지, 태양 에너지, 바이오 연료 및 폐기물 소각이 모두 사용됩니다.

특정 화력 발전소는 전력 생산 외에도 지역 난방 또는 물의 담수화를 위해 산업용으로 열을 생산하도록 설계되었습니다.

 

화력 발전소 작동원리

화력 발전소에서 고체 연료(대부분 석탄)의 연소에서 얻은 열 에너지는 물을 증기로 변환하는 데 사용되며 이 증기는 고압 및 고온 상태입니다.

이 증기는 발전기에 연결된 터빈 블레이드 터빈 샤프트를 회전시키는 데 사용됩니다. 발전기는 터빈 임펠러의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환합니다.

화력 발전소는 전기를 생산하기 위한 일련의 전체 단계로 구성됩니다.

연료는 기차를 통해 광산에서 발전소의 연료 저장 시설로 운송됩니다. 플랜트로 운송되는 연료는 일반적으로 입자 크기가 더 크며 보일러 용광로에 공급되기 전에 크러셔를 사용하여 더 작은 조각으로 분해됩니다. 그런 다음 연료는 많은 양의 연소열을 발생시키는 보일러에 공급됩니다.

한편, 불순물과 공기가 없는 처리수는 보일러 드럼으로 공급되어 연료의 연소열이 물로 전달되어 고압 및 고온의 증기로 변환됩니다.

일반적으로 보일러 배기 가스의 연도 가스는 고온이며 이 열을 활용하지 않으면 많은 손실이 발생하여 보일러 효율이 감소합니다.

따라서 일반적으로 이 폐열은 연소에 필요한 공기를 가열하거나 보일러에 보내기 전에 물을 예열하여 회수합니다.

그런 다음 연도 가스는 굴뚝을 통해 대기로 보내기 전에 공기 오염을 방지하기 위해 먼지 입자를 포착하기 위해 집진기 또는 백 필터를 통과하도록 허용됩니다.

 

화력 발전소 다이어그램

 

화력 발전소의 구성 요소

1. 연료 저장 및 처리 공장
모든 발전소에서 가장 중요한 것은 연료를 적정량으로 안전하게 저장하여 광산의 연료 공급이 원활하지 않을 때 뿐만 아니라 평상시에도 원활하게 발전소를 가동할 수 있도록 하는 것입니다. 따라서 연료 저장 시설은 적절한 양의 연료를 저장하기 위해 공장에서 정의됩니다.
화력 발전소 공정에서 발전 과정의 첫 번째 단계는 벨트 컨베이어를 통해 연료를 브레이커 하우스로 가져 오는 것입니다. 여기서 가벼운 먼지는 중력의 작용에 의해 회전 기계의 도움으로 분리됩니다. .
더 나아가 파쇄기로 이동하여 약 50mm 정도의 크기로 파쇄합니다.

2. 정수장
화력 발전에서 식물수는 다량으로 사용되며 이 물은 증기로 변환되어 터빈을 회전시키는 데 사용되어 이 물과 증기는 보일러, 보일러 튜브, 보일러 부속품 및 터빈 블레이드와 직접 접촉합니다.
일반 물은 하천에서 취수하며 많은 양의 흙, 부유 입자상 물질(SPM), 용존 미네랄 및 공기와 같은 용존 가스를 포함합니다. 보일러에 공급되는 물을 처리하지 않으면 수명이 단축됩니다. 압력 부품의 과열 및 폭발로 이어질 수 있는 장비의 표면 부식 및 스케일링으로 인한 장비의 효율성.
중력 분리를 통해 수조에 명반을 첨가하여 물에서 부유물을 제거합니다. 명반을 첨가하면 부유 입자가 응고되고 밀도 증가로 인해 중력에 의해 탱크 바닥에 침전됩니다.
중력 분리 후 이온 교환 공정에 의해 연수화됩니다. 경도가 나트륨과 마그네슘의 탄산염과 중탄산염을 통해 나오기 때문에 이러한 염은 물의 음이온 교환 및 양이온 교환 과정에서 제거됩니다.
물에는 또한 용존 산소가 포함되어 있어 접촉 시 보일러 튜브와 표면이 부식되고 오염됩니다. 따라서 물에서 용존 산소를 제거하는 것은 산소 제거제를 추가하고 Deaerator 탱크를 사용하여 수행됩니다.
Deaerator 탱크는 또한 급수를 저장하는 급수 탱크 역할을 합니다. 탈기기 탱크의 급수를 가열하면 물에서 공기의 용해도가 감소하여 물에서 용해된 공기를 제거합니다.

3. 스팀보일러
보일러는 포화 온도에서 고압 증기를 생성하는 데 사용되는 압력 용기입니다. 이 높은 압력과 온도에서 일반적으로 바이 드럼 수관 보일러가 사용됩니다.
수관 보일러는 수관 멤브레인으로 둘러싸인 용광로로 구성됩니다. 분쇄기에서 분쇄된 연료는 화격자 위의 보일러 용광로로 공급됩니다.
강제 통풍(FD) 팬의 뜨거운 공기가 분쇄된 연료와 혼합되어 연료가 연소됩니다.
연료의 연소는 멤브레인 튜브에서 물로 전달되는 많은 복사열을 생성합니다. 연소 중에 생성된 연도 가스는 튜브의 대류 뱅크를 가로질러 고속으로 이동하여 대류 열 전달을 통해 물을 가열합니다. 온수는 급수 펌프를 통해 고압으로 보일러 드럼으로 보내집니다.
저온과 접촉하는 보일러 관은 물을 순환시키는 하강관 역할을 하고 고온과 접촉하는 관은 증기를 운반하는 상승관 역할을 합니다.

4. 터빈
터빈은 증기의 운동 및 압력 에너지를 유용한 일로 변환하는 기계 장치입니다. 과열기에서 증기는 팽창하여 운동 및 압력 에너지를 잃는 터빈으로 이동하고 터빈 블레이드를 회전시켜 블레이드에 연결된 터빈 샤프트를 회전시킵니다.
그런 다음 샤프트는 이 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기를 회전시킵니다.

 

화력발전소의 장점

▷ 화력 발전소에서 에너지를 만드는 것은 쉽습니다.
▷ 사용연료(석탄)가 저렴하다.
▷ 화력발전소는 연료 및 물 공급이 가능한 곳이면 어디든지 설치할 수 있습니다.
▷ 수력 발전소에 비해 공간이 덜 필요합니다.

 

화력발전소의 단점

▷ 화력 발전소는 화석 연료를 사용하여 전기를 생산하고 이러한 화석 연료는 환경을 오염시킵니다.
▷ 물을 증기로 전환하려면 많은 수원이 필요합니다.
▷ 전반적인 효율성이 낮습니다.
▷ 유지 비용이 높다.