전기공사기사 연료와 연소 — 재열·재생 사이클과 절탄기

열효율은 연료가 가진 화학에너지 가운데 전기로 바뀐 비율이다. 석탄의 양과 발열량을 곱하면 투입된 총열량이 나오고, 이를 kWh로 바꾼 뒤 발전한 전기에너지와 비교한다. 1 kcal = 0.001162 kWh의 환산비를 쓰면 계산이 간단해진다. 1톤의 석탄으로 발생할 수 있는 전력량을 묻는 문제도 석탄의 열량을 kWh로 바꾸고 발전소 효율을 곱하는 순서로 푼다.

증기 사이클은 두 가지 방법으로 효율을 높인다. 재열은 고압에서 일부 팽창한 증기를 다시 데워 저압으로 보내 출력을 올리는 방법이다. 재생은 터빈에서 팽창하는 도중의 증기 일부를 빼내어 보일러로 들어가는 급수를 미리 데우는 방법이다. 둘을 섞어 서술한 선지가 나오면 재열은 증기를 다시 데우는 것, 재생은 급수를 데우는 것이라는 기준으로 가른다.

기력발전소의 가장 기본이 되는 사이클은 랭킨 사이클이다. 보일러와 응축기에서는 압력이 거의 일정한 과정이 있고, 터빈과 펌프에서는 마찰이 거의 없는 단열에 가까운 과정이 있다. 그래서 두 개의 등압변화와 두 개의 단열변화로 이루어진 사이클이 랭킨 사이클이다.

보일러에 물을 계속 보내는 급수펌프는 발전을 유지하는 데 꼭 필요하다. 이 펌프가 멈추면 발전을 계속할 수 없으므로 보조기 가운데 예비기를 가장 필요로 하는 것은 급수펌프다. 배기가스의 여열로 보일러에 공급되는 급수를 미리 데우는 장치는 절탄기이며, 연료 소비량을 줄이거나 증발량을 늘리는 역할을 한다. 보일러에서 흡수 열량이 가장 큰 곳은 연료불꽃에 직접 노출되는 수냉벽이다.

가스터빈 발전은 빠르게 켜고 끌 수 있어 전력이 급하게 필요할 때 빠르게 동작시킬 수 있고, 피크 수요를 맞추는 데 쓰기 좋다. 증기의 엔탈피는 물질이 자체적으로 가진 총열량으로, 온도를 올리는 데 든 열과 증발·응축 같은 상태 변화에 필요한 열을 합한 값이다.