Power consumption in Southeast Asia is steadily increasing due to industrialization and the effects of hot and humid climates. However, there are not enough energy generation facilities and infrastructures to meet the growing demand because it is difficult to secure the construction and operation costs of the transmission and distribution systems. This study aims to develop a gas engine driven heat pump system that supplies heating, cooling and electric power to buildings. This system, besides its normal function to produce heat, has the capacity to generate electricity on a household level. This paper investigates similar cases overseas before developing the system. Through the investigation of commercialized similar systems, the level of technology and market trend of development system were identified. Features and specifications of commercial and industrial systems will be used for system development.
Anti-icing is important in gas turbines because ice formation on compressor inlet components, especially inlet guide vane, can cause performance degradation and mechanical damages. In general, the compressor bleeding anti-icing system that supplies hot air extracted from the compressor discharge to the engine intake has been used. However, this scheme causes considerable performance drop of gas turbines. A new method is proposed in this study for the anti-icing in combined cycle power plants(CCPP). It is a heat exchange heating method, which utilizes heat sources from the heat recovery steam generator(HRSG). We selected several options for the heat sources such as steam, hot water and exhaust gas. Performance reductions of the CCPP by the various options as well as the usual compressor bleeding method were comparatively analyzed. The results show that the heat exchange heating system would cause a lower performance decrease than the compressor bleeding anti-icing system. Especially, the option of using low pressure hot water is expected to provide the lowest performance reduction.
복합발전 사이클은 가스터빈이나 스팀터빈으로부터의 출력을 이용하여 전개를 생산하기 위한 발전기를 구동시키고 배영회수기로부터 나온 증기를 스틸터빈에서 팽창시킴으로서 부가적인 동력을 얻는 장치를 가리킨다. 보통 가스터빈 배기로 부터의 온도는 $400{\sim}650^{\circ}C$정도로서 배열회수기에서 효과적으로 스팀을 생산할 수 있는 수준의 온도이다. 복합 사이클은 일반적으로 상부사이클과 하부사이클로 구분하는데 대부분의 열에너지 공급이 이루어지는 상부사이클을 브레이돈사이클 이라하며 브레이돈사이클에서 소비되는 에너지는 보다 낮은 온도 수준인 하부사이클에서 회수된다. 이러한 복합사이클은 최근 들어 더욱 보편적으로 적용되고 있는데 그 이유는 첫째, 가스터빈이나 스팀터빈이 독자적으로도 충분히 기술적인 검증을 받은 열기관으로서 초기에 비해 개발비가 저렴해졌다는 데 있고, 둘째, 작동유체인 공기가 $1000^{\circ}C$ 이상에서도 별다른 문제없이 적용될 수 있는 안전한 유체이고 비용이 전혀 들지 않는다는 점이다. 그 뿐 아니라 스팀터빈에 사용되는 물도 중저온에서 매우 저가로 공급할 수 있고 쉽게 공급이 가능하다는 이점으로 하부사이클에의 적용이 매우 양호하다는 점이다. 최근 소재기술의 개발에 따른 터빈입구온도의 향상은 이러한 복합발전 사이클의 기술적, 경제적 이점을 더욱 강화시켜 주고 있다. 본 연구에서는 3압에 의한 복합사이클에 대한 성능해석을 통하여 상부사이클이 전체 복합발전 성능에 미치는 영향을 조사하였으며 그 결과를 서인천 복합발전 인수 성능시험결과와 비교하였다. 본 연구결과는 현재 개념설계가 이루어지고 있는 장차 150~200MW수준의 산업용 가스터빈 개발에 중요한 방향제시를 할 수 있을 것으로 판단된다.
Waste heat recovery process designs and performance analyses are conducted on the IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle) power plants integrated with two different coal gasification and gas cleanup processes by Shell and GE/Texaco. Through the analysis results, the present study provides the steam integration concept between the HRSG and the chemical processes of IGCC power plant, and investigates the effect of steam integration on the power generation of IGCC power plant. The present simulation results show less steam power output and higher overall IGCC efficiency of the Shell-based power plant than the GE/Texaco.
본 논문에서는 복합화력 발전시스템을 대상으로 한 온라인 성능감시시스템에 적용될 수 있는 열소비율 손실 분담기법을 고안하였다. 이 기법은 현재 운전조건에 대한 기대 열소비율을 계산하여 이를 실제 열소비율과 비교하고 이들의 편차, 즉 손실분을 발전시스템 구성기기(가스터빈 배열회수보일러, 증기터빈, 복수기)로 분담시킴으로써 손실이 어디에서 얼마만큼 발생하는 지를 정량적으로 감지하여 조치할 수 있는 성능관리지표로서 활용된다.
In the design of combined cycle power plants, the design parameters considered mainly could be changed and added for performance evaluation with change on the design objective and method. Therefore, the design criteria considering the different objectives and type of power plant were needed. Thermodynamic and economic analyses of various types of gas turbine combined cycle power plants with demand on generation of power and heat and carbon capture system from high pressure flue gas have been performed to establish criteria for optimization of power plants.
This study analyzed the influence of firing biogas on the performance and operation of a gas turbine combined heat and power (CHP) system. A reference CHP system designed with natural gas fuel was set up and off-design simulation was made to investigate the impact of firing biogas in the system. Changes in critical operating parameters such as compressor surge margin and turbine blade temperature caused by firing biogas were examined, and a couple of operating schemes to mitigate their changes were simulated. Part load operation of the biogas-fired system was compared with that of natural-gas fired system, and it was found that as long as the two system produce the same electric power output, they exhibit nearly the same heat recovery.
화석연료 사용 비중이 큰 농업분야에서는 최근 불안한 국제정제와 맞물린 에너지 가격 상승과 활발한 스마트팜 보급으로 전력사용량까지 증가하는 에너지 사용 패턴 변화로 새로운 국면을 맞고 있다. 따라서 친환경 분산형 전원으로 연료전지를 이용하며, 바이오매스를 직접 연료로 사용할 수 있는 연료전지 열병합발전 시스템은 농가에 열 및 전기에너지를 동시에 공급할 수 있는 효과적인 에너지시스템으로 인식되고 있다. 본 총설 논문에서는 바이오매스, 특히 농업부산물을 연료로 활용하기 위한 연료전지 기반의 열병합발전 시스템에 대한 공정 구성과 기술적 동향을 제시하고, 통합 연계공정 설계 시 고려해야 할 부분들을 논의하고자 한다.
The dynamic behavior of a single-pressure heat recovery steam generator and turbine system for the combined cycle power plant is simulated on the basis of one-dimensional unsteady governing equations. A water level control and a turbine power control are also included in the calculation routine. Transient response of the system to the variation of gas turbine exit condition is simulated and effect of the turbine power control on the system response is examined. In addition, the effect of the treatment of inertia terms(fluid inertia and thermal inertia of heat exchanger metal) on the simulated transient response is investigated.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제5권4호
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pp.529-545
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2013
Strong restrictions on emissions from marine power plants (particularly $SO_x$, $NO_x$) will probably be adopted in the near future. In this paper, a combined solid oxide fuel cell (SOFC) and gas turbine fuelled by natural gas is proposed as an attractive option to limit the environmental impact of the marine sector. It includes a study of a heat-recovery system for 18 MW SOFC fuelled by natural gas, to provide the electric power demand onboard commercial vessels. Feasible heat-recovery systems are investigated, taking into account different operating conditions of the combined system. Two types of SOFC are considered, tubular and planar SOFCs, operated with either natural gas or hydrogen fuels. This paper includes a detailed thermodynamic analysis for the combined system. Mass and energy balances are performed, not only for the whole plant but also for each individual component, in order to evaluate the thermal efficiency of the combined cycle. In addition, the effect of using natural gas as a fuel on the fuel cell voltage and performance is investigated. It is found that a high overall efficiency approaching 70% may be achieved with an optimum configuration using SOFC system under pressure. The hybrid system would also reduce emissions, fuel consumption, and improve the total system efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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