환경 배출 기준이 엄격해지면서 연료 연소의 효율성을 높일
필요성이 급격히 높아졌습니다.
낮은 불꽃 연소에서는 NOx 배출은
낮아지지만 엔진의 동력학적 불안정성이 높아집니다. 이러한
불안정성(연소기 동력학)은 연소실 부품(노즐, 바스켓,
변환 부품) 또는 하류 부품(블레이드) 손상과 같은
부정적인 결과를 초래할 수 있습니다.
이로 인해 불필요한 가동 중단, 장비 수리 비용 및 수익 손실이 발생할 수 있습니다.
DLN(건식 NOx 저감) 연소 시스템이 처음 도입되었을 때 OEM들은 연소 동력학에 문제가 있음을 깨달았습니다.
일반적으로 OEM에서는 "계절별 튜닝"을 제공합니다. 각 계절(일반적으로 봄 가을)이 시작될 때 튜닝 엔지니어가 튜닝 장비를 휴대하고 현장을 방문합니다. 이들은 현장의 현재 조건에 따라 엔진을 튜닝하여 NOx와 동력학 사이에서 적절한 균형을 잡습니다. 튜닝 작업이 끝나면 엔지니어들은 장비와 데이터를 가져갑니다. 터빈 운영 회사에게는 튜닝을 추가로 변경하거나 동력학을 지속적으로 감시할 수 있는 수단이 제공되지 않으므로 터빈 내에서 발생하는 변화를 전혀 감지할 수 없습니다.
이러한 과제를 해결하기 위해 동력학을 지속적으로 감시하고 부품에 손상을 줄 수 있는 동력 과잉을 방지할 수 있는 CDM(연소 동력학 감시) 시스템이 개발되었습니다. 또한 이 시스템에는 하드웨어 고장과 관련된 동력학 변화를 지정하여 문제가 발생한 연소기를 정확히 파악하고 추가 고장 또는 손상이 발생하기 전에
조치를 취할 수 있다는 이점이 있습니다.
CDM 시스템은 1990년대 후반에 도입된 이후
많은 발전을 이루었습니다.
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감시 솔루션
GTE 연소 동력학 감시 시스템은 100개소 이상의 건식 NOx 저감 발전소에 설치되었습니다. 이 시스템은 배출 규정에 따라 필요한 튜닝을 수행하고 손상된 연소 하드웨어를 조기에 알려 주는 기능을 제공합니다. 따라서 운영 회사는 최적의 설정으로 터빈을 가동하고, 예방적 유지보수를 수행하고, 배출 규정을 준수하고, 연소 부품 수명을 연장하고, 가동 중단 간격을 늘릴 수 있습니다.
휴대용 시스템
GTE의 휴대용 튜닝 시스템은 연소기 전체 또는 일부로 이어지는 감지선과 연결된 압력 센서로 구성됩니다. 이러한 센서는 연소기의 압력 변화를 감시합니다. 이러한 센서의 신호를 받은 PC 분석기는 데이터를 진폭과 주파수로 분류합니다. 주파수 범위는 일반적으로 더 작은 대역으로 분할되며, 각 대역은 자체 진폭 한계를 갖습니다. 튜닝의 목표는 이러한 동력학 진폭을 최소화하고 최적의 배출 수준을 유지하는 것입니다.
영구 감시 시스템
영구 CDM 시스템은 동력학 및 배출 규정 준수 여부를 지속적으로 감시하기 위해 개발되었습니다. 이러한 시스템은 중단 없는 감시를 제공하므로 필요할 때 언제든지 튜닝을 변경할 수 있습니다. 또한 연소 시스템 내의 기계 하드웨어 변화를 감지할 수 있다는 장점이 있습니다.
휴대용 시스템과 마찬가지로 영구 시스템도 압력 센서와 PC/분석기로 구성됩니다. 최초의 영구 시스템에서는 센서가 터빈 표면에 장착되어 있었습니다. 이 센서는 감지선(SS 튜브)을 통해 각 연소기에 연결됩니다. 이 구성에서는 긴 감지선으로 인해 형성된 응결물을 배출하는 기능이 필요합니다. 따라서 추가적인 장비와 유지보수가 필요하지만, 이 시스템에는 몇 가지 장점이 있습니다. 이는 가장 널리 사용되는 설정이므로 터빈 간에 비교할 수 있는 데이터가 풍부합니다. 또한 센서가 터빈 표면에 장착되므로 센서가 견뎌야 하는 주변 조건이 그다지 가혹하지 않습니다. 따라서 비용이 낮은 센서를 사용할 수 있고 센서의 기대 수명이 깁니다. 마지막으로 센서가 터빈 외부에 있으므로 터빈이 가동 중일 때에도 정비할 수 있습니다.
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고온 센서
센서 제조업체에서는 최근 연소기에 직접 장착할 수 있는 고온(1000°F 이상) 센서를 출시했습니다. 이러한 센서는 다양한 터빈에 장착되어 양호한 결과를 보였습니다. 이 센서 유형의 주요 장점은 감지선 및 관련 배출 장비가 필요하지 않다는 점입니다. 감지선이 없으므로 설치 및 해당하는 가동 중단 유지보수가 간소화됩니다. 이러한 센서는 동력학을 보다 직접적으로 측정하므로 더 많은 정보를 제공할 것으로 기대됩니다.
그러나 이 점을 증명할 수 있는 충분한 데이터와 경험이 아직 축적되지 않았습니다. 현재 이 센서의 가장 큰 단점은 바로 가격입니다. 수요량이 증가하면 센서 가격은 떨어질 것입니다. 이러한 센서의 기대 수명은 아직 완벽하게 확인되지 않았지만 저온 센서에 비해서는 짧을 것으로 예상됩니다.
중간 온도 센서
중간 온도(700°F) 센서도 성공적으로 도입되었습니다. 중간형 센서는 위에서 설명한 고온 시스템의 모든 장점을 제공하지만 특수 설계된 이격 튜브에 장착된 저온 시스템을 사용합니다. 이격 튜브는 센서에 무리가 가지 않는 저온 구역으로 센서를 이동합니다. 이 센서는 유사한 온도 환경에서 널리 사용됩니다. 이 시스템은 양호한 성능을 유지하면서 비용과 유지보수를 훌륭하게 절충합니다.
진보된 역량 및 컨설팅
이러한 기반을 토대로 축적한 경험은 GTE가 발전소 운영 회사에게 하드웨어 및 운영 솔루션을 모두 제공할 수 있는 원천입니다. GTE는 지금까지 100개소 이상의 시스템을 가동하면서 운영상의 중대한 변화를 파악하고, 때로는 운영 회사가 미처 인식하기도 전에 운영 회사에 추가 서비스를 제공하여 문제를 해결할 수 있었습니다. GTE는 이러한 정보를 관리 및 전달하고 해결 방안을 개발하여 고객의 수익성과 전체적인 가용성을 크게 높여 왔습니다.
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