기력발전용 연료의 종류

 발전에 사용되는 연료는 석탄과 같은 고체연료, 중유, 석유, 나프타와 같은 액체연료, 액화천연가스(LNG), 액화석유가스(LPG) 등이 있다. 이 중 많이 사용되는 연료는 석탄과 중유 및 액화천연가스로 이 게시글에서는 이들 연료의 특성을 알아보도록 하겠다.

1. 발전용 연료의 선택조건

- 발열량이 높을 것

- 수송과 취급이 쉬울 것

- 유황분의 함유량이 적을 것

- 회, 매연 등의 폐기물이 적고 취급이 쉬울 것

- 가격이 저렴할 것

- 비축, 보관이 쉬울 것

등을 고려하여 연료를 선택하여야 한다.

2. 석탄

석탄은 탄화의 정도에 따라 무연탄, 역청탄, 갈탄, 니탄 등으로 나누어지는데 일반적으로 많이 사용되는 것은 취급이 용이하고 보일러의 건설비가 싸게 드는 역청탄을 미분탄으로 만들어 사용한다. 우리나라는 무연탄을 일부 사용하고 나머지는 해외로부터 수입을 하고 있다.

1) 갈탄

수분이 많고(15~17%) 탄화도는 약간 진행 중이고 발열량은 낮다.

2) 역청탄

수분이 적고 탄화도는 상당히 진행되어 있으며 발열량은 높다.

3) 무연탄

탄화도가 가장 많이 진행되어 있고 발열량이 가장 높다. 휘발분이 적어 연소가 어렵다.

석탄의 주 성분은 탄소와 수소이고 산소와 유황이 약간 섞여 있으며 고정 탄소분과 휘발분 및 기타 성분의 비율에 따라 품질이 나누어진다. 일반적으로는 고정 탄소가 많고 회분이 적은 것이 발열량이 높고 품질도 좋은 편이다. 또한 회의 용융온도가 낮은 것은 화로벽에 부착하여 클링커로 되기 때문에 연소장치의 운전에 지장을 주며, 미분탄 연소장치에서는 연소가스 중에 떠다니면서 수관에 부착하여 수열에 지장을 준다.

석탄의 발열량을 나타내는 데에는 고위 발열량과 저위 발열량이 있다. 고위발열량은 연료 중에 처음부터 포함되어 있는 수분과 연소에 의해서 생긴 수분의 증발열을 포함시킨 발열량을 말하며, 저위 발열량은 수분의 증발열을 뺀 열량을 말한다. 그러므로 보일러에서 이용할 수 있는 것은 저위 발열량이다.

2. 중유

원유를 가열, 정제, 가공해 나가면 휘발유, 등유, 경유 등으로 분류되며 마지막에 300℃ 이상으로 유출되어 흑갈색의 중유로 된다.

발전용 연료로서 사용되는 중유는 석탄에 비해 다음과 같은 장점이 있다.

1) 장점

- 보일러의 연소설비가 간단하다.

- 발열량이 약 2배 정도로 높다.

- 부하변동에 속응성이 좋다.

- 회처리가 간단하다.

하지만 가격이 비싸다는 단점이 있다.

종래는 주로 벙커 C유를 많이 사용했으나 최근에는 유황성분의 공해를 줄이기 위해 원유를 직접 사용하거나 나프타를 사용해 나가는 경향이다.

3. 가스 연료

LNG는 역화천연가스의 약자로서 천연가스 중 메탄을 주성분으로 하고 소량의 에탄 등을 포함한 가연성 가스를 -162℃의 초저온으로 냉각해서 액화한 것이다.

유황분과 질소분을 거의 포함하고 있지 않기 때문에 공해 대책상 양질의 연료로서 사용할 수 있다는 장점이 있는 반면 초저온에서의 특수한 수송이나 저장을 필요로 하기 때문에 전용 탱크 등 고가의 설비가 필요하다는 단점이 있다. 발열량은 12.500~13,500(kcal/kg)로 높지만 기화기를 사용하여 기화시켜 발전용 연료로서 사용하여야 한다.

LPG는 액화석유가스의 약자로서 천연가스 뿐만 아니라 석유에서도 정제과정에서 나오는 가스를 가압하거나 또는 -40℃로 냉각시켜 액화시킨 것이다. 주성분은 프로판과 부탄으로 되어 있으며 LNG와 마찬가지로 유황분과 질소분이 적은 양질의 연료이나 특수 수송 및 저장장치를 필요로 한다.