보령화력본부 0 보령 호기 증기터빈 성능개선 11 통풍 Bias 0.6 0 28 TK-C Inline Suction Temp 60 42 12 ... 스트레이너 막힘 현상 방생관련 온도 설정치

0 보령화력본부 제 2발전소 보령 6호기 증기터빈 성능개선


1

2

3

바이오중유 실증시험 경과과정

4

문제점 해결 방안 및 향후 계획

바이오중유 전소시 발생 문제점

바이오중유 도입전 설비 개선 내용

회사 소개

5

1


구 분 사용연료 설비용량(MW)

제 주 중유/바이오중유/경유 287

제주 발전

본 부

구 분 사용연료 설비용량(MW) 준공시기


설비 현황

기력 2,3호기

내연 1,2호기

GT 3호기 상명풍력 소내

태양광 제주대 태양광

설비 용량 (kW)

150,000 80,000 55,000 21,000 1,256 1,086

308,342 (제주도 전력설비 용량의 25.0%)

연 료 중 유 중 유 경 유 풍 력 태양광 태양광

준공 연도

'00. 12 '09. 6 '94. 6 '16. 8 '13. 12 '12. 5

특기 사항

바 이 오 연 료 실증시험 ( ‘14. 3)

국 내 최 대 내연 발전기

제 주 지 역 최초 기동 발전기

중 부 최 초 풍력발전단지

도 내 최 대 태양광

발전단지

국 내 최 초 대학교 옥상


2. 바이오중유 실증시험 경과과정

연도별 경과과정

날 짜 내 용

2013.08.30 발전용 바이오연료유 보급 검토 및 추진 요청 (산업통상부)

2013.11.15 기력3호기 연료전환 시험연소 TF팀 구성 및 운영계획 수립

2014.03.24~3.30 바이오연료 전환 시험연소 및 결과보고

2014.06.09 기력 3호기 바이오중유 실증연수 착수

2014. 06 ~ 2014.12 기어타입 HOSP 3대(2대 운전, 1대 Stand-By)운전으로 실증시험 시행 - 중유 : HOSP 1대 운전, 1대 Stand-By

2014.12.09 바이오중유 공급펌프(스크류타입) 입고 및 시운전 시행, 결과 알림


제주화력 공정 계통도

3. 바이오중유 도입전 설비개선 내용

송전 전기발생 에너지변환 연료 연소 연료이송 연료저장 연료하역

발전기 변압기

송전탑

복수기 터

빈

연료탱크

탈질

설비

공기예열기

연소공기 흡입팬

전기집진기

보일러

굴뚝

연료펌프

연료하역설비


가. 바이오중유 전용 연료 배관 설치


연료 공급라인 설치 연료 회수라인 설치


나. 연료 분사 버너 팁 변경 및 분사각 조정


버너 팁 모습 노즐 팁 분사각 조정(50%, 3/6개)

조정 전 조정 후

연료 분사 분사각 조정 후 모습

연료의 점도가 낮을 수록 분사각은 커짐



다. 전용 로직 추가

연소용 공기 조절

- 연료 선택에 따라 설정값이 자동 변경

- 연료 유량에 따른 공기량 설정값 변경

- 연료 유량 12T/h 이전 – 벙커C유 대비 3% 증가

12T/h 이상에서는 8% 증가

- 노내 연소 상태 불안정 대비 연료/공기 비율

및 O2량 수동 조절 가능

연료 유량 BC유 사용시 바이오 중유 사용시

0 93.1 97.7

4.822 93.1 97.7

8.595 146.1 151.7

12.137 198.8 201.6

15.878 252.6 230.6

16.647 264.5 236.9

17.849 283.4 245.5

18.82 251.42

19.18 255.33

19.56 260.55



연료 유량 조절

- 연료선택에 따라 설정값 자동 변경

- 벙커C유 대비 10~15% 증가(발열량저하)

BLR Demand BC유 사용시 바이오 중유 사용시

0 0.21 0.22

25 4.828 5.21

50 8.515 9.45

75 11.64 13.33

100 15.228 17.35

105 15.996 18.15

110 17.118 18.82

120 19.56

배기가스 O2 조절 기능

- 연료선택에 따라 설정값 자동 변경

- O2 함유량 증가로 50% 증가

- 주증기 유량 대비하여 설정값 변경

주증기량 BC유 사용시 바이오 중유 사용시

62.13 5.91 5.91

111.68 1.650 2.503

163.119 1.240 1.765

221.174 0.86 1.21

233.530 0.86 1.24

251.0 0.86 1.24



최대출력(79MW)시 연료별 주요 데이타

BIO 연료 연소 시험 관련 각종 Data

항 목 79MW

항 목 79MW

FO BIO FO BIO

1 연돌 Nox 159 111 17 Toatal Fuel Flow 16.9 18.74

2 연돌 Sox 134 0 18 R/H DSH Flow 2.75 5.5

3 O2 Content 1.38 1.42 19 FO FCV-21 개도 77 87

4 O2 Bias 0.6 0 20 Aux STM 량(CRH→AUX) 3.2 4.4

5 통풍 A-Train Flow 131 131 21 Aux STM 량(LT→AUX)

6 통풍 B-Train Flow 130 131 23 AS PCV 01개도(CRH→AUX) 24 30

7 FDF-A Vane 개도 100 100 24 AS PCV 03개도(LT→AUX)

8 FDF-A VFD 개도 88 91 25 FWFCV02 개도 73 77

9 FDF-B Vane 개도 100 100 26 HOSP-A 운전 전류 0 18.5

10 FDF-B VFD 개도 88 90 27 HOSP-B 운전 전류 19.13 20.7

11 통풍 Bias 0.6 0 28 TK-C Inline Suction Temp 60 42

12 Total Air Flow 260.1 262.6 29 HOSP Outlet Temp 47 36

13 IDF-A Vane 개도 100 100 30 HOSP Outlet Pr 14.38 15.03

14 IDF-A VFD 개도 93 96 31 HOSP Outlet Pr 설정값 15 15

15 IDF-B Vane 개도 100 100 32 FO PCV51 개도 22 62

16 IDF-B VFD 개도 93 97 33 HTR-C Outlet Temp 91 36



최대출력(79MW)시 연료별 주요 데이타

연료량 질소산화물 발생량 황산화물 발생량

16.9

18.74

15

16

17

18

19

벙커C 바이오

159

111

0

50

100

150

200

벙커C 바이오

134

0 0

50

100

150

벙커C 바이오

배기가스 O2량 연료펌프 토출압력 조절밸브 개도 연소 공기량

1.38

1.42

1.36

1.38

1.4

1.42

1.44

벙커C 바이오

77

87

70

75

80

85

90

벙커C 바이오

260.1

262.6

258

259

260

261

262

263

벙커C 바이오


4. 바이오중유 전소시 발생 문제점

가. 연료이송펌프 스트레이너 막힘 현상

최초 도입시 스트레이너 막힘 주기 : 1~2시간 간격(연료 온도 40℃, 40Mesh)

- 대책 : 연료온도 상승 40 ℃ 60℃ (24~32cSt 10~18cSt)

스트레이너 40Mesh 20Mesh 변경

연료공급 계약서 연료 공급조건(구매계약서 제11조) 변경(2015.08.10)

- 공급자는 70Mesh 이상 필터를 1회 이상 통과한 제품을 납품한다.

- 제주화력 하역시에는 공급온도를 55~60 ℃로 유지 한다.



스트레이너 막힘 현상 방생관련 온도 설정치 상향 조정(동점도 저하현상)

연료 Strainer 막힘현상 발생관련 온도 설정치 상향조정(동점도 저하현상 초래)

- 2014.05.17 온도 40℃설정 후 운영(스트레이너 16회1일 Cleaning 실시)

- 2014.06.16 온도 46℃설정 후 운영(막힘 지속발생)

- 2014.10.16 온도 55℃설정 후 운영(스트레이너 Cleaning 2회/1일 시행)

차압(0.45kg/㎠)은 높게 유지됨(차압 0.4kg/㎠에서 Cleaning 시행)

- 2014.12.09 온도 60℃설정 운영(1회/5일 Cleaning 시행)

※ 기력2,3호기 HFO Tank 운영 및 교체 지침서 : 연료온도 60℃ 설정․운영



나. 연료이송펌프 성능감소 현상 발생

바이오중유 공급펌프 성능감소(유량감소) 발생현상

- 2014.05.17 바이오중유 공급펌프(원심 타입) 설치(시운전 결과 불합격)

• 정확한 원인 규명 불가(단, 청수에 소금 첨가시 원심펌프 유량

감소 현상 논문 있음)

- 2014.05.18 ~ 기어펌프(HOSP, 24ton/h) 2대 이용 실증연소 시험 시행

• 소음(or이음) 발생(50 80dB)

- 2014.12.05 바이오중유 공급펌프(스크류 타입) 시운전(시운전결과 양호)

- 2015.12.22 바이오중유 공급(B) 유량 감소 현상 발생

• 분해점검결과 내부부품 마모

- 2016.02.26 바이오중유 공급(A) 유량 감소 현상 발생

※ 최초 바이오중유 공급펌프 도입시 유량 증대 함(28t/h 36t/h)



연료이송펌프 성능감소 현상 발생

기어 펌프 스크류 펌프

바이오중유 사용 기어펌프 및 스크류 펌프 손상 형태

- Shaft 와 Bushing Bearing 사이 간극확대(스크류 펌프 경우 3/100 15/100)

- 하부 케이싱 손상 발생



다. Furnace 후부 전열면 온도 상승 효과

복사구역 (증발기, 복사과열기)은 열흡수량이 감소, 대류전열면에서는 반대경향

Furnace 출구 고온부의 가스온도는 다소 상승 경향 (약 10 ℃)

※ 보일러 효율은 경미하게 낮게 평가됨

※ 바이오중유의 발전연료 상용화를 위한 발전소 실증실험결과(전력연구원 발전연구소 백세현박사님 발표 자료)



Furnace 후부 전열면 온도 상승 효과로 인한 보일러 튜브 과열현상 발생

튜브 손상 위치 및 현황

- F-S/H Tube(1Bundle 1Row) : Leak 발생(최초 누설부)

- F-S/H Tube(1Bundle 2Row) : 누출 증기에 의한 파급 손상(Steam Cutting)

팽출 파열 : F-S/H(1B1R, 열부하 측) 파급손상(1B2R)



튜브 손상원인 분석 결과



제주화력 보일러 튜브 장기과열 원인(R/H Tube 전열면 감소)

Baffle Plate 설치 사진1 Baffle Plate 설치 사진2

기력2,3호기 R/H Bundle 제거구역 및 S/H Tube Baffle Plate 설치 위치

○ Bundle No. 42~44 Baffle Plate 설치함 ○ Bundle No. 01~03 Baffle Plate 미설치

Bundle 제거 구역


5. 문제점 해결방안과 향후 계획

바이오중유 이송용 내마모성 고압 스크류 펌프 개발

연구개발과제 추진 - 사용 연료의 연료분석을 통한 펌프 내부부품 마모 인자 확인 - 연료의 특성파악으로 적절한 재질 선정 - Screw Pump 부품제작 및 기존품 활용 • 기존 자재 재사용(열처리 및 코팅처리 시행) : Drive Screw • 신규제작 후 열처리 및 코팅 : Shaft , Insert Casing, Bushing

대 표 성 과 물 활용처 (활용방법) 활용부서 활용시기

내 마모성 스크류 펌프

- 각종 저점도 유류 이송용 펌프로 활요 - 바이오중유 이송용 펌프 활용

발전사 2017.06

타 발전사 활용 가능 (남제주화력, 평택화력, 울산화력, 지역난방)

발전사 2017.06

바이오중유 이송용 및 저점도 유류 이송시 활용 가능

선박 2017.06

활용성


5. 문제점 해결방안과 향후 계획

F-S/H 튜브 교체

단기 추진 과제 : F-S/H 과열부 8개 번들(총44) 부분 교체 추진(2017년 4월)

- 보일러 Tube 수명소비율(88.2%), 두꺼운 외면 스케일(880~1150㎛)로 인한

Tube 과열 및 손상 우려

- 화학세정만으로 스케일 해결이 불가하므로 Tube 교체로 추진

장기 추진 과제

- 보일러 Tube 잔존 수명(약 2년), 두꺼운 내․외면 스케일 발생 상태이므로

차기(2017년) O/H시 기력3호기 열화상태가 심한 F-S/H Tube 일부를 우선

교체 후 나머지 F-S/H Tube 전량 교체 시행


THANK YOU

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보령화력본부 0 보령 호기 증기터빈 성능개선 11 통풍 Bias 0.6 0 28 TK-C Inline Suction Temp 60 42 12 ... 스트레이너 막힘 현상 방생관련 온도 설정치