USC 초초임계 석탄화력발전소

--

초초임계압 석탄화력발전소 USC 

초초임계압 석탄화력발전소 (USC PC TPP, Ultra Super Critical Pulverized Coal Thermal Power Plant)는 증기의 초임계압보다 더욱 높은 초초임계압의 증기를 이용하여 발전하는 발전소를 일컫는다.

증기의 초임계압 조건 : 증기압력 226kg/㎠, 증기온도 374℃ 이상 

증기의 초초임계압 조건 : 증기압력 246㎏/㎠ 이상, 증기온도 593℃ 이상

발전효율이 높고 연료소비가 적어 경제적이며, 이산화탄소(CO2)배출 저감이 가능한 

대용량, 고효율 친환경 석탄화력 발전기술이다. 

USC기술은 신규발전소 및 노후발전소 Retrofit에 적용할 수 있다.

최신 석탄화력발전 기술로 미국과 일본 일부 발전소가 이 방식으로 운영되고 있으며, 

우리나라에서는 당진 9, 10호기, 태안 9, 10호기, 신보령 1, 2호기 등 6기가 건설 중이다. (2013년 현재)

USC PC TPP의 원리

보일러는 석탄을 연소하여 상온의 물을 열교환을 통해 고온 고압의 증기로 변환시켜 터빈에 공급하고, 

터빈은 증기의 열에너지를 기계적 에너지로 변환해 최종적으로 발전기에서 전기를 생산합니다.

^[각주:1]

USC 개발 동향^[각주:2]

최근 일본, 중국을 비롯하여 해외에서 건설 중인 USC 발전소는 발전효율을 43~44%까지 향상시킬 수 있고 값싼 페라이트계 내열강의 적용으로 단위 용량당 건설비 절감하여 대부분 600℃ 이상, 1,000MW급으로, 대용량, 고효율화를 추구하고 있음

향후 주증기 온도 기준으로 610°C급, 재열증기온도 기준으로는 620°C급의 USC 석탄화력발전설비가 발전시장의 주력상품으로 대두될 것이다.

650°C급 USC 발전소는 고온고압부의 재료로 값비싼 Austenite계 재료를 사용해야 하기 때문에 효율증가 대비 건설비와 O&M 비용 증가 등 B/C(Benefit/Cost) ratio가 좋지 않아 600°C급 발전소에 비해 경제성이 떨어진다. 따라서, 650°C까지 안정적으로 사용할 수 있는 값싼 페라이트계 내열강 소재개발이 우선되어야 한다.

현재 미국과 유럽을 젓심으로 최근에는 700℃ 이상의 A-USC(Advanced Ultra Super Critical) 개발 프로그램들이 진행 중이다.

A-USC의 700°C급 발전소 경우, 고온고압부의 재료는 가스터빈용 소재인 초합금(Superalloy) 재료를 사용해야 하기 때문에 값비싼 소재 사용에 따른 경제성 확보와, 보일러/터빈의 대형 후육품제작 기술 확보 등 기술 장벽을 극복해 대형화에 성공해야만 경쟁력을 확보할 수있다. 

덧붙여, CCT(Clean Coal Technology) 프로그램을 통해 이산화탄소 제거 기술 등 미래환경기술도 지속적으로 개발되고 있다. 

^[각주:3]

^[각주:4]

--

__

2014. 06. 09 작성

1. http://goo.gl/ms6C7r [본문으로]
2. 차세대 화력발전 상용화 기술 개발 보고서, 지식경제부 [본문으로]
3. 차세대 화력발전 상용화 기술 개발 보고서, 지식경제부 [본문으로]
4. 차세대 화력발전 상용화 기술 개발 보고서, 지식경제부 [본문으로]