가스 화력 발전소의 발전과 급수 펌프 설계의 조화

Jul 14, 2023

단열재가 없는 급수펌프. (이미지 출처 : Sulzer Ltd.)

가스 터빈 제조업체는 장기적인 신뢰성과 비용 효율성을 보장하기 위해 고급 급수 펌프(FWP)의 지원이 필요한 더 크고 효율적인 장치를 개발했습니다.

Sulzer의 EMEA 입찰 책임자인 Patrick Welz는 운영업체와 제조업체가 어떻게 협력하여 성능과 신뢰성을 최적화할 수 있는지 살펴봅니다.

지난 20년 동안 풍력 및 태양광 설비를 통해 전달되는 에너지의 양이 점점 늘어났습니다. 이러한 재생 가능 에너지원은 간헐적으로 전력을 생산합니다. 이는 복합 사이클 발전소와 같은 보다 전통적인 시설이 이제 수요에 맞춰 남은 출력을 보충할 수 있는 능력을 갖추어야 함을 의미합니다.

동시에, 복합화력 발전소에 설치하여 최대 1,600MW까지 공급할 수 있는 H급의 출현으로 가스터빈의 크기도 증가했습니다. 이러한 설비를 설계하고 구축하는 것은 비용 효율적이고 안정적인 프로젝트를 보장하기 위해 상당한 계획 및 엔지니어링 전문 지식이 필요한 주요 작업입니다.

수요 충족 H급 가스터빈은 전 세계적으로 예상되는 수요 증가를 충족시키기 위해 이 장비의 주요 4개 제조업체에서 개발했습니다. 이는 보다 강력한 배전망을 제공하기 위해 재생 가능 에너지원의 더 큰 발전 용량과 결합되었습니다. 또한, 소규모 복합화력발전소의 기존 기술이 계속 설치되고 있습니다.

결과적으로 많은 가스 터빈은 더 이상 지속적으로 작동하지 않고 수요가 필요할 때 온라인 상태로 전환됩니다. 이는 매일 여러 번의 정지-시작 주기를 의미할 수 있으며, 이는 발전소의 모든 장비에 새로운 과제를 가져올 수 있습니다.

H 클래스 터빈의 초기 설계 단계에서 제조업체는 출력 규모가 엄청날 뿐만 아니라 다양한 수요로 인해 일부 다른 장비의 설계 변경이 필요하다는 사실을 깨달았습니다. 그들은 터빈 작업과 동시에 최적화된 펌프를 개발하기 위해 Sulzer와 같은 펌프 제조업체와 협력할 기회를 얻었습니다. 이러한 방식으로 새로운 H 클래스 터빈이 출시될 준비가 되었을 때 성능 요구 사항에 부합하고 완전한 발전 솔루션으로 설치할 수 있는 완전한 펌프 및 기타 장비 제품군도 있었습니다.

사례 연구: 유연하고 효율적인 운영 크기 측면에서 급수 펌프는 현장을 향하며 발전소의 구성과 일치하도록 지정됩니다. 하나의 가스 터빈이 하나의 증기 터빈으로 작동되는 1:1 솔루션에서는 일반적으로 작동/대기 배열에 2개의 FWP가 있습니다. 2:1 배열에서는 3개의 FWP가 있으며 그 중 2개는 정상 조건에서 작동하고 1개는 대기 상태로 작동합니다.

H급 가스 터빈과 관련된 가장 최근 설치 중 하나는 영국 Keadby 2에 있었으며, 이곳의 840MW 발전소는 세계에서 가장 효율적인 발전소 중 하나입니다. 동급 최고 수준의 성능을 달성하기 위해 발전소는 다양한 첨단 기술을 사용하며, 영국 에너지 회사인 SSE Thermal은 전 세계 주요 기술 제공업체와 협력하여 발전소를 설계하고 건설했습니다.

Siemens Energy가 시설에 사용될 새로운 가스 터빈을 설계하는 동안 Sulzer는 이 장비의 증가된 성능 요구 사항에 맞게 제품 범위를 강화했습니다. 실제로 Sulzer는 주요 가스 터빈 제조업체와의 긴밀한 협력을 통해 Keadby 2에 설치된 동급 최초의 MD 급수 펌프를 설계하여 다양한 작동 조건을 수용하고 전반적인 효율성을 향상시켰습니다.

발전소는 1:1 솔루션을 활용하며 Sulzer의 급수 펌프 구성이 해당 응용 분야에 가장 적합한 구성으로 선택되었습니다. 설계 하이라이트 중 하나는 극한의 작동 조건에서 긴 수명을 위해 개발된 밸런스 드럼과 스러스트 베어링을 포함하는 유압식 스러스트 밸런싱 시스템입니다. 베어링과 윤활 시스템도 이 응용 분야에 최적화되어 있으며 전체 시스템은 빈번한 시동-정지 작동과 관련된 급격한 온도 변화에 영향을 받지 않습니다.