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벤슨에서 현대까지: 초임계 증기 발생기가 어떻게 전기 생산의 미래로 진화했나요?
최초 설계부터 오늘날의 초임계 증기 발생기에 이르기까지 증기 발생기 기술의 발전은 엔지니어링의 발전이 전체 전력 산업에 어떤 영향을 미쳤는지 보여줍니다. 초임계 증기발생기는 새로운 형태의 보일러로서 임계압력과 임계온도 이상에서 작동하며 전력생산에 있어서 없어서는 안 될 설비로 자리 잡았습니다. 기존의 아임계 보일러와 달리 초임계 증기 발생기는 22MPa(평방 인치당 3200파운드) 이상의 압력과 374°C(705°F)의 고온에서 작동하여 상 변화 없이 물의 밀도를 부드럽게 감소시킵니다. 구별할 수 없는 증기.
물을 임계 온도 이상으로 가열하고 특정 임계 이하 압력까지 팽창시키면 연료를 효율적으로 사용할 수 있어 효율적인 전력 생산이 가능하다는 의미입니다.
역사적으로 초임계 증기 발생기는 벤슨 보일러라고도 불렸습니다. 1922년에 마크 벤슨(Mark Benson)은 물을 고압 증기로 변환하는 보일러 설계에 대한 특허를 받았습니다. Benson의 디자인에서는 안전이 주요 고려 사항입니다. Benson이 등장하기 전 초기 증기 발생기 설계는 당시 증기 터빈 개발의 산업 표준이었던 일반적으로 약 100bar(10MPa) 정도의 상대적으로 낮은 압력만 견딜 수 있었습니다. 이 보일러의 독특한 기술적 특징 중 하나는 리벳이 박힌 물/증기 분리 드럼입니다. Benson의 기술이 계속 발전함에 따라 보일러 설계는 Benson의 원래 개념에서 빠르게 벗어났습니다.
초임계 증기 발생기는 높은 효율로 인해 현대 전력 산업에서 입지를 확보하여 발전소의 전반적인 성능을 향상시켰습니다.
시간이 흐르면서 1957년 미국 오하이오주에 있는 필로 발전소는 짧은 시간 동안 초임계 수준에서 작동할 수 있는 세계 최초의 상업용 초임계 증기 발전 장치가 되었습니다. 2012년에는 초임계 온도에서 작동하도록 설계된 미국 최초의 석탄 발전소인 John W. Turkle 석탄 발전소가 아칸소에서 문을 열었으며 초임계 기술이 더욱 성숙해졌습니다.
기술이 발전함에 따라 초임계 증기 발생기의 혁신은 계속됩니다. 영국의 Cotham 가스-증기 복합화력발전소는 Benson 보일러의 장점과 드럼 보일러의 설계 장점을 결합한 새로운 배열 회수 증기 발생기를 성공적으로 운영했습니다. 또한, 중국의 Yaomeng 발전소는 우리가 지금까지 본 최초의 참고 프로젝트로 2001년에 건설이 시작되어 이 기술 분야에 대한 중국의 야망을 보여줍니다.
2014년 호주 정부 연구기관인 CSIRO는 태양열 에너지를 응용해 초임계 증기의 압력과 온도에 관한 신기록을 달성했다고 발표하며 미래 기술의 다양성을 더욱 입증했습니다.
보다 효율적이고 배출가스를 줄이는 기술에 대한 요구로 인해 석탄발전 산업 역시 초임계 및 초초임계 석탄발전을 기반으로 하는 고효율 저배출(HELE) 기술을 사용하기 시작했습니다. 이러한 기술은 발전 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 화석 연료가 환경에 미치는 영향을 줄이는 데에도 도움이 됩니다.
전반적으로 초임계 증기 발생기의 개발은 분명한 추세를 보여줍니다. 즉, 미래 전력 생산은 글로벌 에너지 수요 문제를 해결하기 위해 보다 효율적인 기술에 의존해야 한다는 것입니다. 재생에너지의 중요성이 점점 더 커지는 시대로 접어들면서, 이러한 기술이 미래 에너지 믹스에서 어떤 역할을 할 수 있을까요?
