열병합 발전

정의

열병합 발전은 하나의 1차에너지원으로 전기와 열을 동시에 생산하는 방식이다.

발전에 따라 나오는 배열을 회수해 쓰므로 종합 열이용 효율이 높아진다.

일반 화력발전은 투입 에너지 상당 부분을 복수기에서 버린다. 열병합은 이 열을 난방과 공정열로 쓴다.

구성과 에너지 흐름

원동기가 연료 에너지를 기계일로 바꾸고, 발전기가 그 일을 전기로 바꾼다.

원동기 배열은 배열회수장치가 모아 온수나 증기로 바꿔 열 이용설비에 보낸다.

열 수요가 없으면 냉각탑으로 열을 버리고, 급기·유냉각기는 별도 라인으로 식힌다.

전기와 열을 한 연료에서 함께 얻는 것이 핵심 원리다.

계산 예제

종합 열효율은 전기와 열을 합한 값을 연료 투입량으로 나눠 구한다.

연료 100 MJ, 전기 30 MJ, 열 회수 57 MJ이면 종합 열효율은 0.87, 즉 87%다.

같은 연료로 발전만 하면 효율이 30%뿐이므로 열 회수 효과가 크다.

열전비는 열 회수량을 전기 생산량으로 나눈 값이다. 57을 30으로 나누면 1.9다.

헷갈리는 점

헷갈리는 점은 원동기마다 배열의 온도와 양이 달라 회수 방식도 달라진다는 것이다.

가스터빈은 고온 배가스로 증기를 만들고, 가스엔진은 냉각수와 배가스 열로 온수를 만든다.

배열회수보일러(HRSG)는 설명 없이 쓰지 말고, 배기가스 열로 증기를 만든다고 밝힌다.

열 수요와 전력 수요를 함께 만족시키는 운전이 열병합의 핵심이다.

필요성 정리

열병합 발전의 필요성은 네 가지로 정리된다.

종합 열효율을 높이고 연료 소비와 온실가스 배출을 줄인다.

송전 손실을 줄이고 하절기 피크 부하를 나누어 계통 안정에 기여한다.

정의와 원리, 필요성을 정리해 두면 비교 문제도 쉽게 풀린다.

정답과 마무리

방금 문제의 정답은 전기와 열이다.

답안 첫 줄에는 정의와 배열 회수, 종합 열이용 효율을 함께 적는다.