터빈 배기에 따른 증기 터빈의 종류

 터빈은 복수기의 유무와 터빈에서 팽창하는 증기의 활용 방법에 따라 복수 터빈, 배압 터빈 및 추기 터빈으로 분류할 수 있다. 여기서 복수기란 증기 터빈에서 사용한 수증기를 냉각을 통해 다시 물로 되돌려 보일러의 급수로 재사용할 수 있는 장치를 말한다. 이 게시글에서는 배기 방법에 따른 증기 터빈의 종류를 알아보도록 하겠다.

1. 복수 터빈(Condensing turbine)

복수기를 설치한 터빈을 복수 터빈이라고 한다. 복수기를 설치함으로써 증기를 0.08~0.02(ata)까지 팽창시켜 큰 엔탈피 차를 얻을 수 있으며 여기서 응축된 복수는 급수펌프에 의해 다시 보일러 급수로 들어간다.

일반적으로 기력발전소의 터빈은 거의 모두 이 형식을 채택하고 있다.

터빈을 거쳐 나온 배기(Exhaust)가 가지고 있는 엔탈피는 대부분이 기화열이며 복수와 동시에 냉각수에 빼앗긴다. 이 때 잃은 열량은 실제 터빈에서 일한 열량보다 많은 경우가 대부분이다. 따라서 증기를 전부 복수기에 보내지 않고 일부 증기를 팽창 도중에 터빈으로부터 추기하여 급수를 예열하는 재생사이클을 혼용하고 있다.

2. 배압 터빈(Black pressure turbine)

복수기가 없는 터빈을 배압터빈이라 한다. 배압 터빈은 증기를 대기압 이하로 팽창시키지 않고 일정한 압력까지만 팽창시킨 다음 이 증기를 난방용이나 화학공장으로 보내는 등 다른 목적으로 사용한다.

배압 터빈은 다음과 같은 특징을 갖는다.

- 진공까지 팽창시키지 않으므로 마지막 단의 날개가 커지지 않는다.

- 배기가 가진 열을 복수기로 잃지 않고 다른 목적으로 유효하게 쓰이므로 열효율은 대단히 높다.

- 증기를 재사용하지 않으므로 보일러 급수를 계속 공급해 주어야 한다.

3. 추기 터빈(Extraction turbine)

터빈에서 팽창하는 도중에 증기의 일부를 추기하여 다른 목적에 사용하는 터빈을 추기 터빈이라 하며 활용 방법에 따라 추기 복수식과 추기 배압식 두 종류로 나뉜다.

1) 추기 복수식

추기 복수식은 터빈에서 팽창 도중인 증기 일부를 일정한 압력에서 추출하여 작업용으로 사용한다. 사용되지 않은 나머지의 증기는 복수기 내에서 팽창시켜 보일러급수로 보내는 형식이다.

2) 추기 배압식

추기 배압식은 필요에 따라 추기하여 사용한 후에 나머지 증기도 복수기로 보내지 않고 대기압 이상으로 배기시켜 또 다른 압력의 작업용 증기로 사용하는 형식이다.

지금까지 터빈 배기에 따른 증기 터빈의 종류에 대해 알아보았다. 가장 많이 사용되는 터빈은 복수 터빈 방식이겠지만, 에너지 효율면에서 가장 좋은 방법은 배압 터빈 방식인 것을 확인할 수 있었다.