• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.2 no.2
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• pp.74-82
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• 1998

Combined cycle power plant is a system where a gas turbine or a steam turbine is used to produce shaft power to drive a generator for producing electrical power and the steam from the HRSG is expanded in a steam turbine for additional shaft power. The temperature of the exhaust gases from a gas turbine ranges from $400{\sim}650^{\circ}C$, and can be used effectively in a heat recovery steam generator to produce steam. Combined cycle can be classed as a topping and bottoming cycle. The first cycle, to which most of the heat is supplied, is a Brayton gas turbine cycle. The wasted heat it produces is then utilized in a second process which operates at a lower temperature level is a steam turbine cycle. The combined gas and steam turbine power plant have been widely accepted because, first, each separate system has already proven themselves in power plants as an independent cycle, therefore, the development costs are low. Secondly, using the air as a working medium, the operation is relatively non- problematic and inexpensive and can be used in gas turbines at an elevated temperature level over $1000^{\circ}C$. The steam process uses water, which is likewise inexpensive and widely available, but better suited for the medium and low temperature ranges. It therefore, is quite reasonable to use the steam process for the bottoming cycle. Recently gas turbine attained inlet temperature that make it possible to design a highly efficient combined cycle. In the present study, performance analysis of a 3 pressured combined cycle power plant is carried out to investigate the influence of topping cycle to combined cycle performance. Present calculation is compared with acceptance performance test data from SeoInchon combined cycle power plant. Present results is expected to shed some light to design and manufacture 150~200MW class heavy duty gas turbine whose conceptual design is already being undertaken.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1994.05a
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• pp.55-63
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• 1994

국내에서 실제 운전되고 있는 천연가스 복합발전플랜트의 성능 예측에 대한 공정전산 해석을 수행하였다. 가스터빈 사이클은 압축기, 연소기, 터빈 및 터빈 날개의 냉각을 위한 냉각계통으로 구성하였으며, 중기터빈 사이클은 폐열회수보일러, 고압/중압/저압터빈, 펌프 및 부속공정으로 구성하였다. 해석결과는 실제 플랜트의 운전자료와 정성적 및 정량적으로 잘 일치하였으며, 폐열회수보일러의 적절한 설계에 의하여 전체 플랜트의 출력향상을 도모할 수 있음을 제시하였다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.1
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• pp.159-165
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• 1999

복합화력 발전플랜트의 운전에서 특히 하절기의 첨두부하시에 외기온도의 상승으로 인한 가스터빈의 출력 감소를 해결하기 위한 방법으로 LNG 연료가 보유하고 있는 냉열을 이용하여 압축기로 유입되는 공기 온도를 감소시키는 냉각시스템의 개념을 개발하고자 복합화력 발전플랜트에 대한 설계점 및 외기온도 변화에 대한 탈설계점 모델링 연구를 수행하였다. 대상 프랜트는 940 MW 서인천 복합 발전플랜트 모듈의 단위 블록을 선택하였으며 발전플랜트 전용 해석코드인 GateCycle을 이용하여 가스터빈과 증기사이클의 주요 기기 들에 대한 모델을 개발하였다. 개발된 모델의 결과를 대상플랜트의 시운전결과와 비교하여 모델의 적정성을 검증하였다. 출력, 효율, 온도 및 유량 등 주요 설계인자들이 최대 ~1.3%의 상대오차 범위 안에서 만족할 만한 신뢰도를 갖는 것을 확인하였다. 탈설계점 성능해석은 본 논문과 관련한 연구의 주목적인 LNG 냉열에 의한 유입공기 냉각시스템 설계시의 경계변수인 외기온도 증가에 대한 각 사이클의 특성변화를 대상으로 하였다. 종합적으로 외기온도가 증가하면 압축기로 유입되는 공기의 양과 이에 대응하는 소요 연료량이 동시에 감소하므로 연소에 따른 가스터빈의 팽창비가 감소한다. 이로 인하여 외기온도 증가시에 가스터빈 출력감소율은 0.5%/$^{\circ}C$로서 배기가스를 이용하는 증기사이클의 출력감소율 0.2%/$^{\circ}C$에 비해 민감하므로 가스터빈 유입공기의 냉각시스템의 설계는 복합화력발전 플랜트의 효율 향상에 크게 기여할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1993.05a
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• pp.120-125
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• 1993

석탄가스화 복합사이클 발전시스템에서 스팀터빈 발전시스템은 1차 사이클인 가스터빈사이클에서 나오는 폐열을 이용하여 발생하는 증기로 구동되며, 증기의 일부는 가스화기로 들어가서 가스화 반응에 이용된다. 이와 같은 시스템의 설계나 평가를 위해서는, 주어진 시스템에 대한 열 및 물질수지 정산을 구할 수 있는 능력을 갖추는 것이 필요하다. 본 연구에서는 주어진 시스템의 성능을 평가할 수 있는 프로그램을 개발하여 IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle)System의 증기터빈 사이클과 유사한 증기터빈기계의 열 및 물질정사고 성능 해석에 적용하였다. (중략)

• Journal of Energy Engineering
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• v.5 no.1
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• pp.8-18
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• 1996

As a part of comprehensive IGCC process simulation, the thermal performance analysis was performed for coal gas firing combined power plant. The combined cycle analyzed consisted of il Texaco gasifier and a low temperature gas cleanup system for the gasification block and a GE 7FA gas turbine, a HRSG and steam turbine for the power block. A steady state simulator called ASPEN(Advanced System for Process Engineering) code was used to simulate IGCC processes. Composed IGCC configuration included air integration between ASU and gas turbine and steam integration between gasifier, gas clean up and steam turbine. The results showed 20% increase in terms of gas turbine power output(MWe) comparing with natural gas case based on same heat input. The results were compared with other study results which Bechtel Canada Inc. performed for Nova Scotia power plant in 1991 and the consistency was identified within two studies. As a result, the analysing method used in this study is verified as a sound tool for commercial IGCC process evaluation.

• Journal of Energy Engineering
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• v.10 no.3
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• pp.188-194
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• 2001

The process simulations are made on the IGCC power plant using heavy residue oil from refinery process. In order to model combined power block of IGCC, the present study employs the gas turbine of MS7001FA model integrated with ASU (Air Separation Unit), and considers the air extraction from gas turbine and the combustor dilution by returned nitrogen from ASU. The exhaust gas energy of gas turbine is recovered through the bottoming cycle with triple pressure HRSG (Heat Recovery Steam Generator). Clean syngas fuel of the gas turbine is assumed to be produced through Shell gasification of Visbreaker residue oil and Sulfinol-SCOT-Claus gas cleanup processes. The process optimization results show that the best efficiency of IGCC plant is achieved at 20% air extraction condition in the case without nitrogen dilution of gas turbine combustor find at the 40% with nitrogen dilution. Nitrogen dilution of combustor has very favorable and remarkable effect in reducing NOx emission level, while shifting the operation point of gas turbine to near surge point.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11b
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• pp.684-687
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• 2010

본 논문은 복합사이클 발전플랜트의 폐열회수 보일러 최적운전 및 최적설계에 대한 새로운 접근 방법을 도출하기 위해 폐열회수 보일러에서 발생되는 증기로 증기터빈을 구동하는 하부사이클 효율을 검토하였다. 열역학 제1법칙 해석을 통해 하부사이클 에너지 평형을 검토하였고, 열역학 제2법칙을 통해 엑서지 평형을 검토하였다. 하부사이클 효율이 최대가 되는 폐열회수 보일러를 설계하기 위해서는 열역학 제1법칙을 해석할 경우 하부사이클 전체를 해석하여야 함을 알 수 있다. 하지만, 열역학 제2법칙을 통한 엑서지 해석을 행할 경우 하부사이클 효율이 최대가 되는 증발온도와 폐여회수 보일러에서 소모되는 엑서지가 최소가 되는 점이 일치함을 알 수 있었다. 따라서 본 논문을 통해 폐열회수 보일러에서 소모되는 엑서지 해석을 통해 하부사이클 효율이 최대가 되는 폐열회수 보일러 최적화가 가능함을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2001.11a
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• pp.51-56
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• 2001

정유공장으로부터 발생으로 중잔사유를 이용하는 가스화 복합발전 플랜트에 대한 공정모사를 수행하였고, 공기분리장치의 연계공정 최적화를 통해 IGCC 플랜트이 효율을 극대화하였다. 가스화 복합사이클의 발전계통을 모델링하기 위해, 본 연구는 MS7001FA 가스터빈이 공기분리장치와 연계되어 있고, 공기분리장치를 위한 공기 추출과 공기분리장치로 부터의 질소회석이 이루어진다고 가정하였다. 가스터빈의 폐열은 삼중압력의 폐열회수 증기발생장치로부터 회수하였다. 정유공장 중잔사유는 Shell 가스화 및 Sulfinol-SCOT-Claus 공정을 거쳐, 합성가스 연료를 발생시키는 것으로 가정하였다. 공기분리 장치의 연계 공정 최적 결과는 가스화 복합사이클의 효율이, 질소 회석이 없는 경우와 있는 경우에 대해, 공기추출비 20% 또는 40-60%에서 가장 우수함을 보여주었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.9
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• pp.937-944
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• 2012

The thermodynamic characteristics of a trilateral cycle with water as a working fluid have been theoretically investigated for an electric generation system to recover the waste heat of the exhaust gas from a diesel engine used for the propulsion of a large ship. As a result, when a heat source was given, the efficiencies of energy and exergy were maximized by the specific conditions of the pressure and mass flow rate for the working fluid at the turbine(expander) inlet. In this case, as the condensation temperature increased, the volume expansion ratio of the turbine could be reduced properly; however, the exergy loss of the heat source and exergy destruction of the condenser increased. Therefore, in order to recover the waste exergy from the topping cycle, the combined cycle with a bottoming cycle such as an organic Rankine cycle, which is utilized at relatively low temperatures, was found to be useful.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1995.11a
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• pp.107-114
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• 1995

최근 개발 중이거나 개발 예정인 항공기용 가스터빈의 종류, 현황 및 적용 기술 등을 설명하였다. 가스터빈은 군용. 민간용으로 임무 또는 목적에 따라 특성화된 엔진으로 발전되고 있으며 이러한 추세에 따라 복합사이클 엔진, 고속터보프롭엔진, 프롭팬엔진, 덕트 없는 팬엔진(UDF). 초고바이패스(VHPR)엔진, 열재생엔진 및 V/STOL용엔진 등에 대한 개발현황 및 각 주요구성품의 최신요소기술들이 설명되었다. 또한 우리나라 항공용 가스 터빈 엔진 개발 기술의 현황과 발전방향에 대해 간략히 제시하였다.