In korea, 500MW standard coal fired power plants were designed and operated for the initial base load, so facility stability was prioritized from facility problem to treatment, but now we needed to research for minimizing greehouse gas emissions at the operation of coal fired power plants. research on various facilities and technologies was actively conducted to reduce environment pollutants was drastically reduced, but research and attempts on coping measures in the event of a reduction facility problem were in sufficient. this study considered investigated ways to minimized pollutants by quickly responding to logic development and application of the load runback concept in case of serious problems with environmental pollutant reduction facilities such as NOx reduction selective catalytic reduction facilities, SOx reduction wet flue gas desulpherisation facilities, and TSP(Total Suspended Particles) collection low temperature electric precipitator.
During thermal power coal-fired boiler operation, it is very important to detect the pulverized coal concentration in the air pipeline for the boiler combustion stability and economic security. Because the current measurement methods used by power plants are often involved with large measurement errors and unable to monitor the pulverized coal concentration in real-time, a new method is needed. In this paper, a new method based on microwave circular waveguide is presented. High Frequency Electromagnetic Simulation (HFSS) software was used to construct a simulation model for measuring pulverized coal concentration in power plant pipeline. Theoretical analysis and simulation experiments were done to find the effective microwave emission frequency, installation angle, the type of antenna probe, antenna installation distance and other important parameters. Finally, field experiment in Jilin Thermal Power Plant proved that with selected parameters, the measuring device accurately reflected the changes in the concentration of pulverized coal.
Even though efficiency of coal-fired power plant is proportional to operating temperature, increasement of operating temperature is limited by a technological level of each power plant components. It is an alternative plan to increase operating pressure up to ultra super critical point for efficiency enhancement. It is difficult to control in that pressure within safety guideline that many unexpected phenomena are happen because that region is highly nonlinear region. In this paper, Advanced process control algorithm, ARX and Fuzzifier, is introduced. Then power plant control logics applied Unit Step Optimizer, which is combination of ARX and Fuzzifier are proposed. Its performance is tested and analyzed with design guide line.
Even though efficiency of coal-fired power plant is proportional to operating temperature, increasement of operating temperature is limited by a technological level of each power plant component. It is an alternative plan to increase operating pressure up to ultra super critical point for efficiency enhancement. It is difficult to control process of power plant in ultra super critical point because that point has highly nonlinear characteristics. In this paper, new control logic, Unit Response Optimizer Controller(URO Controller) which is based on Fuzzy logic and Model Predictive Controller, is introduced for better performance. Then its performance is tested and analyzed with design guideline.
In order to understand the characteristics of fine particles emitted from coal-fired power plant stacks, it is important to analyze the size distribution and components of particles. In this study, particle size distributions were measured using the ejector-porous tube dilution device and an ELPI system at a stack in a coal-fired power plant. Main elemental components of particles in each size interval were also identified through TEM-EDS analysis for the particles collected in each ELPI stage. Particle size distributions based on number and mass were analyzed with component distributions from 0.006 to 10 ㎛. The highest number concentration was about 0.01 ㎛. The main component of the particles consisted of sulfur, which indicated that sulfate aerosols were generated by gas-to-particle conversion of SO2. In a mass size distribution, a mono-modal distribution with a mode diameter of about 2 ㎛ was shown. For the components of PM1.0 (particles less than 1 ㎛), the abundance order was F > Mg > S > Ca, and however, for the components of PM10 (particles less than 10 ㎛), it was in the order of Fe > S > Ca > Mg. The elemental components by particle size were confirmed.
When controling combustion air flow in coal fired power plant the furnace safety must be considered first prior to plant efficiency. therefore it is very important to set air flow demand exactly for safe operation and maintenance. This paper analyze air flow control loop in power plant and introduce the method to improve dynamic response time. Simulation result shows this scheme is adoptable and provide better performance.
Organic Rankine cycle (ORC) is an useful cycle for power generation system with low temperature heat sources ($80{\sim}400^{\circ}C$). Since the boiling point of operating fluid is low, the system is used to recover the low temperature heat source of waste heat energy. In this study, a ORC with R134a is applied to recover the waste energy of condenser of coal fired power plant. A system model is developed via Thermolib$^{(R)}$ under Simulink/MATLAB environment. The model is composed of a refrigerant heat exchanger for heat recovery from coal fired condenser, a drum, turbine, heat exchanger for ORC heat rejection, storage tank, water recirculation pump and water drip pump. System analysis parameters were heat recovery capacity, type of refrigerants, and types of turbines. The simulation model is used to analyze the heat recovery capacity of ORC power system. As a result, increasing the overall heat transfer coefficient to become the largest of turbine power is the most economical.
In order to identify the characteristics of fine particle emissions from thermal power plants, this study conducted measurement of the primary emission concentration of TPM, PM10 and PM2.5 according to Korea standard test method (ES 01301.1) and ISO 23210 method (KS I ISO 23210). Particulate matters were sampled in total 74 units of power plants such as 59 units of coal-fired power plants, 7 units of heavy oil power plants, 2 units of biomass power plant, and 6 units of liquid natural gas power plants. The average concentration of TPM, PM10, PM2.5 by fuel are 3.33 mg/m3, 3.01 mg/m3, 2.70 mg/m3 in coal-fired plant, 3.02 mg/m3, 2.99 mg/m3, 2.93 mg/m3 in heavy oil plant, 0.114 mg/m3, 0.046 mg/m3, 0.036 mg/m3 in LNG plant, respectively. These results of TPM, PM10 and PM2.5 were satisfied with the standards of fine dust emission allowance in all units of power plants, respectively. Also, this study evaluated the characteristics of fine particle emissions by conditions of power plants including generation sources, boiler types and operation years and calculated emission factors and then evaluated fine particle emissions by sources of electricity generation.
500 MW 표준 석탄화력발전소는 국내에서 가장 큰 용량의 규격화된 발전소로써 20년 넘게 국내 전력생산에 중추적인 역할을 수행하고 있다. 장기간 사용으로 인한 경년 열화와 더불어 최근 석탄화력발전소의 대기오염 문제가 대두되면서 석탄화력발전소 가동률 제한 정책에 따른 잦은 기동·정지에 의해 발전 설비의 고장 확률이 증가하고 있다. 그 중 증기 배관은 보일러에서 만들어진 고온·고압의 증기를 전력생산을 위해 터빈으로 이송시키는 중요한 역할을 하는 설비로 최근 국내 대용량 발전소 증기 배관의 고장 사례가 빈번하게 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 국내 500 MW 표준 석탄화력발전소 주증기배관 연결 용접부에 반복적으로 발생된 손상에 대해 손상 해석을 수행하였다. 동일 규격의 타 발전소에서 발생될 수 있는 고장의 사전 예방을 위해 균열부 금속 조직 분석과 배관 응력 해석을 통해 배관 지지 구조에 의한 고 응력에 의해 발생된 원인을 규명하고 고 응력부 응력 저감을 위한 지지 구조 개선 방안을 제시하였다.
국내 석탄화력발전소에서는 매년 800만 톤 이상의 석탄회가 배출되고 있으며, 이에 대한 최종적인 처리는 현재 약 70% 수준의 재활용, 그리고 해안 회처리장을 통해 매립 처리하고 있다. 그러나 실질적으로 개별 발전시설의 회처리장마다 수년 내에 만지(포화) 시기의 도래가 예상되며, 석탄회처리장 건설로 인한 환경영향에 대한 우려로 신규 확보도 어려운 상황이다. 향후 "제7차 전력수급기본계획"을 반영하여 추가적으로 건설될 석탄화력 발전시설을 고려했을 때(2020년 기준 1,000만 톤 배출 예상), 회처리장의 신규조성이 불가피하다. 그러나 회처리장 조성으로 인해 기존의 양호한 자연해안지역이 훼손되는 문제가 우려될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 석탄회로 인한 환경영향을 최소화하기 위해, 근본적으로 추가적인 석탄화력 발전시설과 회처리장의 건설을 줄여나가고 더불어 배출된 석탄회의 유효이용 및 재활용 활성화를 위한 정책적 방안을 제시하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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