에머슨, 복합 화력 발전소 최적화 프로그램…설비 효율 증대

공정 자동화 전문 기업 에머슨프로세스 매니지먼트가 미국 최대 규모의 복합 화력 발전소 최적화에 성공했다고 발표했다. 에머슨은 이 최적화 프로그램을 통해 가동 중인 대형 발전 설비의 운영 개선을 가져오고 평균 연료 사용비를 대폭 감화할 수 있다고 밝혔다.

설비 가동 시 사용되는 연료비를 절감하기 위해 에머슨의 발전용 분산제어설비(DCS) 오베이션(Ovation)을 복합 화력 발전 플랜트의 제어 및 운영 전문성에 결합했다. 그결과 발전 터빈 정지 후 단시간 내에 고온의 상태에서 기동하는 열간 기동(hot start up) 시 67%의 연료량 감소, 가스 터빈과 배열회수보일러(HRSG) 전달 장치에 쓰인 연료를 실시간으로 끌어와 가동 중인 설비와 혼합해 사용되는 변환연료의 평균 사용량 31% 감소 등의 효과를 보였다. 때문에 연간 평균 50번의 열간 기동 및 300번의 열간 변환(hot transition)이 진행되는 이 플랜트 설비를 가동하면 연료량 감소로 인한 오염물질 배출량 감소를 기대할 수 있다.

고급 공정 제어 전략으로 에너지 손실 최소화

에머슨의 복합 화력 발전 최적화 프로그램은 고객과의 긴밀한 협력이 필요하고 매우 정교한 공정을 기반으로 한다. 공정 데이터를 수집해 발전소의 운영 성능 평가 모델을 구축하며 동적 성능 지표를 개발해 프로젝트를 진행하는 동안 개선이 필요한 사항을 추적하고 검증하는 근거로 활용한다. 이러한 데이터 분석을 통해 가동 프로세스가 최적화되고 나면, 작업의 자동화를 늘려 변동성 및 수동 운영에 대한 의존성을 줄여 나간다.

가스 터빈의 가열, 증기 터빈 발전기의 가동 로딩(loading), 증기의 바이패스(bypass), 온도를 조절하기 위해 HRSG 에너지 분산을 제어하는 고급 제어 전략은 공학적으로 어려운 부분이 많지만 에너지 손실을 최소화할 수 있는 증기 유량 및 조건을 만들 수 있다.

밥 예거 에머슨프로세스 매니지먼트 발전 및 수처리 사업부문 사장은 “플랜트 기동 및 정지 주기의 빈도수가 계속 증가하는 복합 화력 발전소를 최대의 성능으로 운전하기 위해서는 가동 프로세스의 최적화가 중요하다”며 “지난 10년간 에머슨의 BOP(Balance of Plant)와 관련된 폭넓은 경험에서 보여주었듯이 빠르게 변화하는 운영 환경에 쉽게 적응하고 지속 가능한 복합 화력 발전소의 성능 개선을 이룰 수 있도록 도울 것”이라고 말했다.

에머슨은 이 프로젝트의 성공을 토대로 사업체에서 운영하고 있는 다른 복합 발전 플랜트에도 최적화 프로그램을 추가적으로 시행할 예정이라고 밝혔다.