화력발전

①연료(석탄·LNG·유류) 연소 → 열에너지 발생

②보일러에서 물을 가열 → 고온·고압 증기 생성

③증기가 터빈을 회전 → 기계에너지

④터빈축에 연결된 발전기 → 전기에너지 출력

①화력발전의 열효율은 약 35~45% — 나머지는 모두 손실

②복수기(냉각)에서 버려지는 열이 가장 큼 (약 50%) — 최대 손실원

③효율 1%p 향상 = 연료비 수억 원 절감 → 실기시험 핵심 주제

①급수 → 절탄기(급수예열) → 보일러(증기발생) → 과열기(과열증기) → 터빈(팽창) → 복수기(냉각·응축)

②절탄기(이코노마이저): 배기가스 폐열로 급수를 예열 → 보일러효율↑

③과열기(슈퍼히터): 포화증기→과열증기로 가열 → 터빈효율↑, 수분침식 방지

④재열기(리히터): 터빈 중간 추기증기를 다시 가열 → 터빈 마지막 단 습분↓

①T₁(증기온도)을 높일수록 효율 ↑ → 초임계·초초임계 발전의 근거

②T₂(복수기온도)를 낮출수록 효율 ↑ → 냉각수 온도가 중요한 이유

③카르노 효율 ηc = 1 − T₂/T₁ (절대온도 K 기준) — 이론상 최대효율

①"열소비율 2,200 kcal/kWh인 발전소의 열효율은?" → η = 860/2200 × 100 = 39.1%

②"발열량 6,000 kcal/kg인 석탄을 시간당 50톤 소비, 출력 150MW일 때 열효율은?" → η = 860 × 150,000 / (50,000 × 6,000) × 100 = 43%

③860 kcal = 1 kWh 환산계수 — 반드시 암기

④송전단 열효율 = 발전단 열효율 × (1 − 소내율) — 소내율은 보통 3~7%

①재열 사이클: 터빈 중간 추기 → 재열기에서 다시 가열 → 터빈효율↑, 날개 침식(습분) 방지

②재생 사이클: 터빈 추기증기로 급수 예열(급수가열기) → 보일러효율↑

③절탄기(이코노마이저): 배기가스 폐열 → 급수예열 → 보일러 투입열량 절감

④복합 사이클(가스터빈+증기터빈): 배열 회수 → 종합효율 50~60%로 최고 수준

열효율

카르노 효율

연료소비량

종합효율

①860 kcal/kWh = 열의 일당량 환산계수 → 열효율 계산의 열쇠

②설비 순서: 절탄기→보일러→과열기→터빈→복수기

③최대손실원 = 복수기 냉각수, 열소비율 H↓ → η↑ (역수 관계)

④랭킨 사이클 4과정: 급수펌프→보일러→터빈→복수기 순서 암기

⑤복합발전 효율이 최고인 이유: 가스터빈 배열로 증기터빈까지 2단 이용

①[기출유형] 발열량 860kcal/kg 석탄 60톤으로 40,000kWh 발전 시 열효율은? (답: η = 860 × 40,000 / (60,000 × 860) × 100 = 66.7%)

②[기출유형] 열소비율 2,150kcal/kWh인 발전소의 열효율은? (답: η = 860/2,150 × 100 = 40%)

③[기출유형] 증기 엔탈피 825kcal/kg, 급수 엔탈피 280kcal/kg, 증기량 300t/h, 출력 75,000kW, 발전기효율 98%일 때 터빈실 열효율은?