MG1-2

한국중부발전[주]한국중부발전[주]

발표자발표자 : : 중부발전중부발전 발전처발전처 과장과장 최최 용용 진진

Ⅰ. 회 사 소 개

Ⅱ. 추 진 배 경

Ⅲ. 추 진 경 위

Ⅳ. 설비 및 운전현황

Ⅴ. 개 선 내 용

Ⅵ. 기대효과 및 향후계획

한국중부발전[주]

�2�0�0�8년도� 대한전기협회� �K�E�P�I�C�-�W�e�e�k� 발표자료� �M�G�1�-�2

�-� �2�7� �-

250MW 250MW ×× 44

양양양수발전소

보령화력본부

서천화력발전소 제주화력발전소

서울화력발전소

인천화력발전소기력기력 500MW 500MW ×× 77복합복합 450MW 450MW ×× 44

기력기력 10MW 10MW ×× 1175MW 75MW ×× 22

내연내연 40MW 40MW ×× 11GT 55MW GT 55MW ×× 11

기력기력 138MW 138MW ×× 11250MW 250MW ×× 11

기력기력 25250MW 0MW ×× 22325MW 325MW ×× 22

복합복합 500500MW MW ×× 11

기력기력 200200MW MW ×× 22

총설비용량총설비용량 : 9,000MW: 9,000MW 종업원수종업원수 : 2,065: 2,065명명


Ⅰ. 회사소개


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Ⅱ. 추진배경

■ 보령화력 1,2호기는 기저부하 담당의 유연탄 발전소로서 20

년 이상 장기간 운영한 설비이며 현재 성능과 효율이 설계치

보다 1.04%이상 저하되어 있는 실정임

■ ’09년부터 환경규제 강화로 탈황, 탈질설비 설치가 불가피함

■ 환경설비 설치기간이 약 3개월 소요되므로 동기간을 이용하

여 효율향상, 출력증대 등 성능 개선사업을 병행 추진하여 수

익증대 극대화


Ⅲ. 추 진 경 위

진단기관 : 한전 전력연구원, 두산중공업㈜진단내용 : 터빈 노즐박스 및 블레이드마모, 보일러 튜브 수명 소진

’03. 10 장기사용설비 성능 및 수명관리 종합대책 수립

’05. 2 보령 1,2호기 수명연장 및 성능향상 타당성 조사 기술용역

용역기관 : 한국전력기술(주) 기술자문 : 도시바(터빈/발전기), BHK(보일러), 건국대(경제성)

’03. 4 보령 1,2호기 수명진단 시행


보령 1,2호기 수명연장 타당성 조사 추진계획

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공사기간 : 2008.9 ~2009.4소요예산 : 968억원

’06. 7 설계기술용역 계약

’07. 9 기자재 구매 계약

’06. 4 성능개선공사 기본계획 수립

계약업체 : 두산중공업계약금액 : 857억원 (부가세별도)

계약업체 : 한국전력기술계약금액 : 107억원 (부가세별도)


Ⅳ. 설비 및 운전현황

1984. 95002 호 기Toshiba(일본)

B&W(미국)유연탄2015

1983.125001 호 기터빈/발전기보일러

제 작 사사용연료폐지계획준공년도시설용량

(MW)구 분

1. 설비현황1. 설비현황

74,39581.315013.82 호 기76,10282.280.019014.11 호 기

실적평균치설 계 치총발전량

(백만KWh)이 용 률(%)기동회수

(회)운전시간(만Hr)구 분


2. 운전이력2. 운전이력


�-� �3�1� �-


39.5039.5089.1444.3291.5193.7184.022호기39.7039.7089.1444.5490.6293.1182.811호기실적

40.5440.5489.1445.4892.7090.7885.62설 계 치계저 압중 압고 압 종종 합합보일러터 빈구 분

8080350150~240100100270200~2901,2 호 기

’’09 09 부터부터현 행’’09 09 부터부터현 행SOx 배출규제기준

SOx 배출치NOx 배출규제기준

NOx 배출치구 분

3. 효율현황3. 효율현황

4. 환경규제기준4. 환경규제기준


-2,637 t/h2,637 t/h영흥 3,4호기0.48 %1,664 t/h1,672 t/h태안 7,8호기

보령 7,8호기

0.5 %1,597 t/h1,605 t/h당진 5~8호기

0.9 %1,704 t/h1,720 t/h500MW 화력(22기의 표준)

MGR 560MW-1,796 t/h1,796 t/h삼천포 3,4호기MGR 516MWMGR 516MW4.3 %4.3 %1,707 1,707 t/ht/h1,781 1,781 t/ht/h보보 령령 1,21,2호기호기

터빈 VWO보일러 BMCR 비 고여 유설계 증기량발전소별

5. 석탄화력 증기량 비교5. 석탄화력 증기량 비교


�-� �3�2� �-

Metal Temp 마진이 없음

- Secondary Superheater(2) Outlet]

- Pendant Reheater Outlet

Sec. SH(2) outlet Tube Metal Temp #2 VWO Test

300

350

400

450

500

550

600

650

700

6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00

Time in May 12, 2005

Tem

p (deg

C) & M

W

MW

B0161

B0162

B0163

B0164

B0165

B0166

B0167

B0168

B0169

B0170

B0206

ANN 569 degCANN 559 degC

Ⅴ. 개선내용 (보일러 및 기타설비)한국중부발전[주]

문제점문제점

• 범 위 : 2차 과열기 튜브 및 재열기 튜브 교체1차 과열기 복원, Eco’ 튜브 추가

559 → 602℃SA213T91SA213T222차 재열기

559 → 602℃SA213T91SA213T22

538 → 542℃SA213T22SA213T122차 과열기

개 선기 존 운전허용 온도재 질튜 브 명


• 물 량 : 약 2,000톤/2Unit

개선내용개선내용

�-� �3�3� �-

절탄기 튜브로 전용해서 사용하고 있는 일부 튜브는 1차 과열기로복원해서 주증기 온도 상승복원 전열면적 : 2,264㎡(중량100Ton/Unit)

개개 선선기기 존존

MGR 부하 격상 및 ECO Outlet Bank를 1차 과열기로 개조함에 따른

배기가스 온도 상승으로 인한 보일러 효율저하 방지를 위해 탈질

설비 후단 Duct에 ECO Tube 신설

※ 급수 라인 변경 및 기존 Economizer와의 연결 Link 추가

352

128

384

138

ECO Out Gas Temp. (℃)

A/H Out Gas Temp. (℃)

+ 0.46Base보일러 효율(%)

Duct ECO 적용시Duct ECO 미 적용시항 목

(MGR, 535MW)

�-� �3�4� �-

TA swirlSA swirl

PA+PFCA

quarl

Root ignition maintained by hot

recirculating gases

Tertiary air mixes in to continue char combustion

External recirculation

Volatile nitrogen combusts in oxygen deficient zone for

maximum NOx control

High temperaturefor maximum

volatile release

Fuel staging for dense phase

ignition

�-� �3�5� �-

Ⅴ. 개선내용 (터빈 및 기타설비)

고압터빈 노즐

박스 부식, 마모

- 터빈 효율저하

(45.48%→44.32%)

고압터빈 1단동익 부식

중압터빈 1단 동익

저압터빈 최종단


문제점문제점

• 범위 및 물량 : HIP Turbine Rotor 및 Inner Casing, LP Turbine L-0, L-1단

한국중부발전[주]개선내용개선내용

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교체 전 교체 후

Nozzle Box Type Nozzle Plate Type

HP 1HP 1STST 단단 다이아프람다이아프람한국중부발전[주]

교체 전

교체 후

HP 6 Stage IP 5 Stage

HP 7 Stage IP 6 Stage

HIP HIP 로타로타 설계설계 한국중부발전[주]

�-� �3�7� �-


Tangential Entry Dovetail Axial Entry Dovetail

HP 1HP 1stst 단단 버켓버켓 설계설계한국중부발전[주]

HIP HIP 버켓버켓 설계설계


Tenon Covered Bucket Integral Covered Bucket


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실린더, 피스톤링 등 구동부가 장기간 사용으로 인한 마모로 효율 및 성능 저하

소모성 자재의 국산화가 어렵고, Clearance 과다로 신규 예비품 호환성 상실

제매기 매체 변경에 따른 SBAC 철거로 작업용 공기 압축기 확보 필요

34,205 Sm3/h1,700 Sm3/h1,700 Sm3/h용량

3대/1,2호기공용(작업용 공기로도 사용)2대/호기3대/호기수량

제매기용 공기압축기공기건조기공기압축기구분

2,400 Sm3/h2,400 Sm3/h용량

왕복동형(2단), 무급유식공기저장 탱크 재사용

2대/2개호기4대/2개호기수량

비 고공기건조기공기압축기구분

문 제 점문 제 점


공기압축기공기압축기



수처리설비수처리설비

수지 재생탑, 이온교환수지 혼합 및 저장탑의 Rubber Lining 열화

제어설비, 약품주입펌프 노후로 자동운전 조작 불가

→ 출력변화에 따른 계통수 수질 관리가 어려움

복수탈염설비 채수량이 연평균 8만톤 이상에서 4만톤 ~ 6만톤으로 저하

내부부품 및 Rubber Lining 교체수지혼합저장탱크

내부부품 및 Rubber Lining 교체음이온저장탱크

내부부품 및 Rubber Lining 교체양이온저장탱크

내부부품 및 Rubber Lining 교체혼상탑

2단계 수지 분리공정CALTEX 공정CPP 재생방법

개 선 후개 선 전설 비 명

�-� �3�9� �-

문 제 점문 제 점전기집진기전기집진기

방전극 진동으로 전류가 주기적으로 헌팅, 추타장치 부분 고착

집진판의 휨에 의한 국부적 단락

집진실내 스파크 발생

방전극 절손

D.E Support Frame Crack

C.E End Plate Bottom Erection Bolt 절손

C.E Hanger Bolt가절손되어집진판이처진 상태


집진판 일부(48Sets/호기) 교체

집진판 고정볼트 및 너트 전량(1,920Sets/호기) 교체

집진판 행거볼트 전량(960Sets/호기) 교체

방전극 전량(7,360Sets/호기) 고효율 형식으로 교체

추타장치 전량(656Sets/호기) 부품교체 및 분해정비

Roof 및 방풍벽 교체, Roof 보온 및 전기설비 교체

�-� �4�0� �-

①②

③ ④

⑤⑥

⑦

⑧⑨⑩

⑪ ⑫⑬

⑭

⑮

⑯

⑰⑱⑲

Coil End Support

Stator Wedge

Winding Core

High Voltage Bushing

Stator Frame

Coil Retaining

Ring

ShaftCoil

Wedge

Coil Pole to Pole Connector

Main Lead Rotor Fan Blade

Collector Ring

Rotor

Seal Ring

Bearing Metal

Hydrogen Cooler

Ⅴ. 개선내용 (전기분야) 한국중부발전[주]

발전기구조발전기구조

Stator RewindingStator Rewinding• 권선교체

• 고온의 향상된 절연시스템 적용- B Class ⇒ F Class- 고온에서 Rotor의

상시 운전능력 향상



�-� �4�1� �-

Rotor Rotor ReinsulationReinsulation• Slot Insulation 교체

• Turn Insulation 교체

Rotor Wedge Rotor Wedge 개선개선

• 일부변경- Steel ⇒ Aluminum



Retaining Ring Retaining Ring 교체교체

• 18Mn-5Cr ⇒ 18Mn-18Cr



�-� �4�2� �-

1,940 kcal/kWh(44.32%)

1,597.75 t/h

510.5 MW

-

-

-

운전조건

1,891 kcal/kWh(45.48%)

1,573 t/h

515.677 MW

1,894 kcal/kWh(45.41%)

1,707 t/h

550 MW

설계조건

1,906.5 kcal/kWh(45.11%)

열부하율(효율)

1,647.21 t/h증 기 량

535 MW출 력

MGR

1,905.9 kcal/kWh(45.12%)

열부하율(효율)

1,749 t/h증 기 량

561 MW출 력

VWO

계약조건항 목

개선내용개선내용한국중부발전[주]

한국중부발전[주]개선내용개선내용

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3600 rpm3600 rpmSpeed

F ClassB ClassInsulation System0.90.9Power Factor

12631840Stator Winding Loss(KW)7761000Cooling Water Flow(L/min)

1642816088Current(A)

626(563)613(550)MVA(MW)

Liquid, Single Pass

22

Existing Generator

Liquid, Single Pass

22

New Generator

Voltage(KV)

Stator Cooling

Description


개선 전, 후 비교개선 전, 후 비교

문 제 점문 제 점고고, , 저압저압 단기반단기반 및및 전동기제어반전동기제어반

고압차단기반

- 일반적인 사용수명인 20년 초과

- 동작횟수가 한계치수 10,000회를 초과한 차단기가 전체의 4%

- 5,000회 초과 차단기는 7%

저압 및 전동기제어반

- 설비내용수명인 15년 초과 사용

- 저압 차단기반 접촉저항 불량률 49% 도달

고압차단기 부품 노후 저압차단기 부품 노후 전동기제어반 부품 노후

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고압차단기반

- 1,2호기용 전량(80면) 공급 및 교체

- 공통설비용 전량(21면) 공급 및 교체

저압차단기반

- 1,2호기용 전량(102면) 공급 및 교체

- 공통설비용 102면중 50면 공급 및 교체

전동기제어반

- 1,2호기용 280면 중 216면 공급 및 교체

- 공통설비용 194면중 60면 공급 및 교체

문 제 점문 제 점수동밸브수동밸브 전동화전동화

1인 밸브 조작이 어려움

주위 배관 간섭으로 접근 곤란

밸브 위치가 고소에 위치하여 조작시 위험

개선사항개선사항Downcomer Drain 1차 밸브 65A 외 32EA 전동화

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여자제어여자제어 시스템시스템

발전기 용량증대로 현재의 여자용 변압기 교체 필요

- 발전기 용량증대 : 613 MVA ⇒ 626 MVA

- 여자용 변압기 용량증대 : 4,900 kVA ⇒ 6,000 kVA

변압기유 가스분석 결과 요주의 판정으로 가스 발생이 심해짐

개선사항개선사항

정지형 디지털 3중화 여자제어시스템으로 교체

- 정류기, 계자차단기, 여자제어기 교체

여자용 변압기 용량 증대

계자차단기 아크 손상


전기설비감시전기설비감시 제어시스템제어시스템

내부도체, 코일 등의 절연열화로 계전기 신뢰도 저하

고장 발생시 부품 생산 단종으로 정비 어려움

노후된 기계식 원판형 계전기로 순시, 한시접점 상태불량

복귀상태 불량, Tap 나사부 고정상태 불량 등으로 오동작

개선사항개선사항Protection Panel & Switch Yard Control Panel : 16면

Switching Hub Panel : 5면

Transducer Panel : 3면

총 24면으로 교체

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345KV 345KV 가스절연모선가스절연모선

내부도체 부분방전 2회 발생으로 발전정지 후 정비

준공 후 장기간 사용에 따른 주변압기 미세진동으로 인한

모선 컨넥터 등의 접속부위 불량, 모선지지애자 절연상태

불량으로 인한 SF6 가스 절연내력 저하 진행

개선사항개선사항GIB(Gas Insulated Bus) 228m × 2Sets 공급 및 교체

Ⅴ. 개선내용 (제어설비)

개 조 전 개 조 후


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탈질탈질

탈황탈황 및및

부대설비부대설비

전기집진기전기집진기

회처리회처리

복수탈염복수탈염약품주입약품주입염소주입염소주입공기압축기공기압축기

수질분석수질분석

석탄취급석탄취급

공기조화공기조화

수처리수처리폐수처리폐수처리

BOPBOP보일러보일러 터빈터빈//발전기발전기전기계통전기계통

선행 발전소


BOPBOP보일러보일러 터빈터빈//발전기발전기전기계통전기계통

탈질탈질

탈황탈황 및및

부대설비부대설비

전기집진기전기집진기

회처리회처리

복수탈염복수탈염약품주입약품주입염소주입염소주입공기압축기공기압축기

수질분석수질분석

석탄취급석탄취급

공기조화공기조화

수처리수처리폐수처리폐수처리


�-� �4�8� �-


모니터 수용

교체

보조전자기기실이설

�-� �4�9� �-

중앙제어실

TM회의실

시뮬레이터실보조

전자기기실

Simulator System Configuration Drawing

SIMULATOR UPS ROOM

UPS & PDP

INSTRUCTOR ROOM

Simulator RoomDCS

Laserjet LASERPRINTER

LINEPRINTER

Laserjet

LASERPRINTER

COLORPRINTER

T/B & ECMS

CD

INSTRUCTOR

21"LCD

Laserjet

LASERPRINTER

HOSTCOMPUTER

STANDBYCOMPUTER

SIMULATOR COMPUTER AND ELECTRONIC ROOM

Laserjet

LASERPRINTER

SIMULATOR ENGINEER STATION ROOM

21"LCD

Unit1OVATION

SINGLE CONTROLLER CABINET

21"LCD 21"LCD21"LCD

ETHER NET HUB ETHER NET HUB

21"LCD

ENGINEERSTATION FORSTIMULATION

21"LCD

�-� �5�0� �-

Temp. O2 CO

노내노내 연소가스연소가스 분석기분석기

고온의 Combustion zone 에서의 실시간 Data 측정

측정된 Data를 분석하여 성분 분포 지도 작성

성분 분포 지도를 통한 운전 방법 개선

최적 연소제어

연료비 절감 및 공해물질 배출량 감소

Temp. O2 CO

시스템 구성시스템 구성

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• 측정방법 : 근적외선, 다중회귀분석법• 측정항목 : 6개(습분, 회분, 탄소분, 전수분, 수소분, 발열량)

석탄석탄 성상성상 분석기분석기

보일러보일러 진동감시진동감시 설비설비

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석탄유량석탄유량 감시설비감시설비

S

zy x

Group 2

(Velocity)

Group 1

(Mass Flow)

S : 50mm

절연재센서

정전기장의 영역

▶ Coal Flow

▶ Velocity

▶ Roping 현상

Coal 편류현상

3개의 센서 설치

Roping

현상에

의한 편류


Ⅵ. 기대효과 및 향후계획

• 성능개선으로 연간 115억원 수익 증대

• 신규건설 대비 가동연한 연장(10년)에 의한 발전 수입 증대

• 출력증대로 50만㎾급 대체 신규 전원 건설 투자비 절감

• 연료비 및 에너지 소비 저감으로 환경오염물질 배출 저감

• 발전설비 신뢰성 확보로 고장예방 및 안정적 전력수급 기여

기대효과기대효과

향후계획향후계획• ’08. 10.20 ~ ’09. 6. 10 : 성능개선공사 시행

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MG1-2

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