개념 한 쪽
화력발전소의 전기설비와 운전 세트는 석탄량으로 발전 전력량과 열효율을 구하는 계산, 가스터빈의 원동기 비교, 탈기기·공기예열기·수관식 보일러를 묻는다.
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출제기준 단원 「화력발전소의 전기설비와 운전」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 산소 제거 장치 즉답 | 1 | 급수 부식 방지 장치를 고른다 |
| 공기예열 효과 대조 | 1 | 예열기 효과에서 벗어난 서술을 고른다 |
| 수관식 특성 이탈 찾기 | 1 | 수관식 장점이 아닌 보기를 가려낸다 |
운전의 경제성은 860 환산으로 잰다 — 1kWh는 860kcal이므로 발전 전력량은 석탄량[kg]×발열량×효율÷860이다. 석탄 1kg(5000kcal/kg)을 효율 40%로 쓰면 5000×0.4÷860≈2.3kWh, 1톤을 효율 20%로 쓰면 약 1160kWh다 — 효율을 곱하지 않은 5.8 같은 값이 함정 보기로 나온다. 거꾸로 열효율은 η=860×W÷(m×H)×100[%]로 발열량 5500kcal/kg 석탄 10ton으로 24000kWh를 냈으면 약 37.5%, ton→kg 환산(×1000)이 첫 관문이다.
원동기 비교는 가스터빈의 쓰임새로 귀결된다 — 가스터빈은 증기터빈과 달리 보일러로 증기를 만들 필요가 없어 기동이 수 분 이내로 빠르고 조작·설비가 간단해 첨두(피크)부하 발전용에 가장 적합하다. 냉각수가 많이 드는 것은 복수기를 거치는 증기터빈이고 가스터빈은 공랜식도 가능하며, 설비가 단순해 건설비·유지비도 적다 — '대단히 효율이 낮다'는 과장 서술로, 배기가스 손실로 단독 열효율이 기력발전보다 낮다는 사실과 구분한다.
운전을 지키는 장치 셋도 함께 나온다 — 급수 중 용존 산소가 배관 부식(공식)을 일으키므로 가열·비등으로 산소·이산화탄소를 빼는 탈기기를 쓰고, 공기예열기는 배기가스 폐열로 연소공기를 데워 노내 온도·증발량·효율을 올리고 매연을 줄인다(연소율은 감소가 아니라 증가). 보일러 몸체는 수관식이 고압·대용량·과열기 설치에 유리한 대신 구조가 복잡해, '구조 간단'은 원통형 특성으로 수관식 장점 보기에서 걸러진다.
연소 공기의 운전 기준치도 세트에 남아 있다 — 공기과잉률(공기비)은 실제공기량÷이론공기량으로 중유 보일러는 약 1.2~1.3(20~30% 과잉)이 경제적이며, 1 미만은 불완전연소·과다는 배기가스 손실 증가로 이어진다. 증기터빈 형식 가운데 팽창 도중 증기를 추출해 급수가열에 쓰는 추기 터빈도 운전 쪽 지문으로 함께 출제된다.
① 발전 전력량 — 1000×5000×0.2÷860≈1160kWh(석탄 1톤·효율 20%). ② 열효율 — 860×24000÷(10000×5500)×100≈37.5%.
보일러 급수 중에 포함되어 있는 산소 등에 의한 보일러 배관의 부식을 방지할 목적으로 사용되는 장치는?
정답 ① · 탈기기(deaerator)는 급수 중에 용존된 산소, 이산화탄소 등을 제거하여 보일러 및 배관의 부식(특히 산소에 의한 공식·pitting)을 방지하는 장치이다. 공기예열기는 연소용 공기를 예열해 열효율을 높이는 장치, 급수가열기는 급수 온도를 높여 열효율을 개선하는 장치, 수위경보기는 드럼 수위 이상을 경보하는 장치로 부식 방지와는 무관하다.
탈기기는 급수 중 용존 산소·이산화탄소를 제거해 보일러 배관 부식을 방지하는 장치다.
공기 예열기를 설치하는 효과로 볼 수 없는 것은?
정답 ④ · 정답은 연소율이 감소한다 - 틀린 설명입니다. 공기예열기(air preheater)는 연도의 배기가스 열을 이용해 연소용 공기를 예열하는 장치로, 노내 온도를 높여 증발량을 증가시키고 매연 발생을 줄이며 보일러 효율을 향상시킨다.
공기 예열기는 배기가스 폐열로 연소공기를 예열해 연소를 촉진하므로, 연소율은 감소가 아니라 증가한다.
수관식 보일러의 장점에 속하지 않는 것은?
정답 ④ · 원통형(노통연관식) 보일러는 구조가 간단하지만 증발량이 작고 압력이 낮습니다. 반면 수관식 보일러는 수관의 지름이 작아 고압에 견디고, 드럼 내 순환이 좋아 증기 발생이 빠르며, 용량을 크게 하고 과열기 설치도 쉽습니다.
수관식은 고압·대용량·과열기 설치 용이가 장점, '구조 간단'은 원통형 특성이다.
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