표제지
제출문
목차
SUMMARY 10
제1장 개요 16
제2장 향후 공급 예상 천연가스의 특성 18
제3장 연료 조성 변화에 다른 가스터빈 연소특성 영향 20
3.1. 가스터빈 연소 20
3.2. 가스터빈 설계용 주요 인자 22
3.3. 가스터빈 튜닝의 주요 요인 25
제4장 각 제작사별 가스터빈 구조 및 특성 26
4.1. 제작사별 가스터빈 구조 및 특성 26
4.2. 제작사별 가스터빈 연소기 특성 요약 36
제5장 제작사별 질의/답변서 검토 및 결과 37
5.1. 제작사별 질의/답변 검토 보고서 37
5.2. 제작사별 Fuel Study 진행 내용 37
5.3. 가스터빈 제작사별 의견 및 검토안 53
5.3.1. GE사 Fuel Study 검토 53
5.3.2. ALSTOM사 Fuel Study 검토 70
5.3.3. SIEMENS사 Fuel Study 검토 74
5.3.4. HITACHI사 Fuel Study 검토 76
5.3.5. MHI사 Fuel Study 검토 77
5.3.6. KAWASAKI사 Fuel Study 검토 79
5.4. 제작사별 연료 호환 범위 한계 80
5.5. 제작사별 가스터빈 기기조정 필요성 검토 및 협의 진행 내용 81
제6장 발전용 가스기기 저열량 영향에 따른 대응방향연구 87
6.1. 열량 변화에 따른 비용보상의 해외 사례 87
6.2. 연료조성 변화에 따른 가스터빈 연소 화염 안정화 영향 94
6.2.1. 가스터빈 기초 연소 특성 94
6.2.2. 가스 호환성 판정법 103
6.3. 연료 다변화에 따른 복합 발전 성능 해석 111
6.4. PNG, 석탄-SNG 사용에 대한 분석 119
6.5. 결론 121
제7장 결론 124
붙임 130
붙임 1. 제작사 질의회신 및 Fuel Study 검토 지원 130
붙임 2. GE사 Fuel Study 검토 244
붙임 3. KOGAS Fuel Study Results(Nov. 7. 2014 version) 262
〈표 2-1〉 천연가스(LNG) 순시 최소, 최대 조성 및 열량 범위 18
〈표 2-2〉 제도 변경 이후 공급 될 공급가스 순시 최고·최저 및 평균 특성치 19
〈표 2-3〉 2010년 이전 공급가스 19
〈표 2-4〉 2010. 8월 이후 공급가스 조정(Composition and heating value) 19
〈표 4-1〉 GE 가스터빈 사양 26
〈표 4-2〉 국내 설치 가동 GE 가스터빈 27
〈표 4-3〉 우리나라에서 사용 중인 Siemens 가스터빈 모델 32
〈표 4-4〉 우리나라에서 사용 중인 Alstom 가스터빈 모델 35
〈표 4-5〉 제작사별 가스터빈 연소기 특성 36
〈표 5-1〉 Site Condition(after modification) & Results 39
〈표 5-2〉 Site Condition(before modification) & Results for Oseong and Seoincheon 40
〈표 5-3〉 Site별 GE제작사 Fuel Study 결과 42
〈표 5-4〉 제시된 연료에 따른 HITACHI사 가스터빈의 site별 허용범위 44
〈표 5-5〉 HITACHI 사의 site 별 연료공급온도에 따른 WI 45
〈표 5-6〉 제시된 연료의 공급온도에 따른 WI 46
〈표 5-7〉 Alstom사의 가스터빈 사양 47
〈표 5-8〉 기 검토가스 및 future gas의 LHV, WI inf 변동범위 49
〈표 5-9〉 천연가스(LNG)의 조성 및 열량 - 2014.5월 자료 50
〈표 5-10〉 개별 발전사의 연료가스 조성, 열량 및 웨버지수 51
〈표 5-11〉 2020년까지 KOGAS가 예상한 고위발열량의 감소 52
〈표 6-1〉 현행 연료와 미래 연료의 조성 102
〈표 6-2〉 Weaver Index 103
〈표 6-3〉 연료의 WI 호환 범위 104
〈표 6-4〉 Weaver Index 결과 104
〈표 6-5〉 AGA Bulletin #36 Index 105
〈표 6-6〉 AGA Bulletin #36 Index 결과 106
〈표 6-7〉 등가가스 상수[6] 108
〈표 6-8〉 Dutton-diagram Index 108
〈표 6-9〉 냉각 파라미터 113
〈표 6-10〉 시뮬레이션에 사용된 연료 사양 114
〈표 6-11〉 PNG의 조성 및 열량범위 119
〈표 6-12〉 Coal-SNG 합성가스 조성 및 열량 범위 119
〈표 6-13〉 PNG, coal-SNG에 대한 AGA Bulletin#36 계산 결과 121
〈표 6-14〉 PNG, coal-SNG에 대한 Weaver Index 계산 결과 121
Fig. 1-1. 국내 도입예상 천연가스 열량 전망 17
Fig. 3-1. Typical Element of a Lean Premix Burner 21
Fig. 3-2. Definition of the Wobbe Index 23
Fig. 3-3. Combustor operability criteria and dry... 25
Fig. 4-1. DLN 1 연소기 26
Fig. 4-2. DLN 1 연소기 운전 모드 28
Fig. 4-3. DLN 1 부하에 따른 연소기 운전 모드 28
Fig. 4-4. DLN 2.0 연소기 29
Fig. 4-5. DLN 2.0 연소기 운전 모드 30
Fig. 4-6. DLN 2.6 연소기 모델 31
Fig. 4-7. Siemens 연소기 31
Fig. 4-8. MHI 연소기 33
Fig. 4-9. MHI 연소기 사진 33
Fig. 4-10. Alstom 연소기 34
Fig. 4-11. Alstom 가스터빈 발전기 공정도 34
Fig. 4-12. Alstom 가스터빈 EV버너 형상 35
Fig. 5-1. MWI limits & effect of Fuel Gas Temperature(FGT) 37
Fig. 5-2. 기 검토된 가스 사양과 새로운 연료의 사양 범위 비교 48
Fig. 5-3. MWI Range vs. Fuel Temperature for Unit 1 57
Fig. 5-4. MWI Range vs. Fuel Temperature for Unit 2-8 58
Fig. 5-5. MWI Range vs. Fuel Temperature for Shin-Incheon 61
Fig. 5-6. MWI Range vs. Fuel Temperature for Pusan 62
Fig. 5-7. Detail MWI Range vs. Fuel Temperature 62
Fig. 5-8. MWI Range vs. Fuel Temperature for OSEONG Unit 1&3 69
Fig. 5-9. MWI Range vs. Fuel Temperature for OSEONG Unit 2 69
Fig. 5-10. EV Hot Gas Temperature vs. C2+ Contents 72
Fig. 5-11. GT26 C2+ History from MoDIS Typical Base Load TAT1 73
Fig. 6-1. 온도와 연료혼합비에 따른 층류화염 속도[3] 94
Fig. 6-2. 연료조성에 다른 층류화염속도 삼각형[3] 94
Fig. 6-3. 연료조성과 당량비에 따른 난류연소 속도[3] 95
Fig. 6-4. 난류화염속도 변화 메커니즘 96
Fig. 6-5. 연료조성에 따른 점화지연시간 삼각형[3] 96
Fig. 6-6. 당량비, 온도, 압력에 따른 점화지연시간[3] 97
Fig. 6-7. 수소 농도에 따른 Da수[3] 98
Fig. 6-8. 공기유량과 당량비에 따른 화염안정성[3] 98
Fig. 6-9. 당량비와 온도에 따른 안정 LBO속도 한계[4] 99
Fig. 6-10. mean, periodic, stochastic motion사이의 에너지 교환[5] 100
Fig. 6-11. Rayleigh criterion[5] 101
Fig. 6-13. 미래 도입 연료 106
Fig. 6-14. PNG 106
Fig. 6-15. SNG 107
Fig. 6-16. Dutton Diagram[6] 108
Fig. 6-17. Dutton Diagram를 도식하기 위한 form 109
Fig. 6-18. Dutton Diagram 도식 결과 109
Fig. 6-19. S Diagram를 도식하기 위한 form 110
Fig. 6-20. S Diagram 도식 결과 110
Fig. 6-21. 가스터빈 시스템 개략도 111
Fig. 6-22. 외기온도에 대한 가스터빈 성능 변화 113
Fig. 6-23. 발열량에 따른 가스터빈 출력 변화(100% 메탄 사용)[9] 113
Fig. 6-24. 발열량과 H/C ratio에 따른 가스터빈 성능 및 주요... 115
Fig. 6-25. 우리나라에 수입될 연료를 사용했을 때 가스터빈 성능 변화... 116
Fig. 6-26. 발열량과 H/C ratio에 따른 가스터빈 성능 및 주요 파라미터... 117
Fig. 6-27. 우리나라에 수입될 연료를 사용했을 때 가스터빈 성능 변화... 118
Fig. 6-28. PNG Fuel Study 120
Fig. 6-29. Coal-SNG Fuel Study 120