증기 에너지의 단계적 활용과 증기 발전 용량 향상을 위해 유기 랭킨 사이클 시스템과 공냉식 석탄 화력 발전 시스템이 통합된 새로운 발전 시스템이 제안되었다. 이 시스템은 중저온 단계에서 유기 랭킨 사이클의 열전기 고효율 변환 특성을 기반으로 하며, 석탄 화력 발전소에서 일정 수준까지 팽창된 증기를 추출하여 유기 랭킨 사이클 시스템을 구동함으로써 출력 전력을 더욱 향상시킨다. 이 결합 방안은 석탄 화력 발전소의 출력 전력 증대, 배기 증기 잔열 회수 및 겨울철 공냉기의 결빙 방지와 같은 다중 목적을 달성할 수 있다. 600 MW 규모의 석탄 화력 발전소를 대상으로 열역학 성능 분석을 수행한 결과, 증기 추출 유량이 160 kg/s일 때 시스템은 50%, 75%, 100% THA 부하에서 열효율이 각각 3.48%, 1.72%, 1.08% 향상되었고, 배기가스 효율은 각각 3.38%, 1.68%, 1.05% 증가하였으며, 석탄 소비율은 각각 27.72, 12.88, 7.92 g/(kW·h) 감소하였으며, 잔열 회수율은 64.57%, 25.64%, 15.40%에 도달하였다. 이 방안은 기존 공냉식 석탄 화력 발전소의 성능을 향상시키는 동시에 석탄 소비를 줄였으며, 연구 결과는 발전소 전체 성능 향상을 위한 새로운 방향을 제시한다.

에너지 단계적 이용; 잔열 회수; 유기 랭킨 사이클; 석탄 화력 발전소; 열역학 분석