Performance Prediction of a Gas Turbine Using CO 2 as Working Fluid

ABSTRACT This study investigated the changes in performance and operating characteristics of an F-class gas turbine according to the change of working fluid from air to carbon dioxide. The revised gas turbine is the topping cycle of the semi-closed oxy-fuel combustion combined cycle. With the same turbine inlet temperature, the CO 2 gas turbine is expected to produce about 85% more power. The main contributor is the greater compressor mass flow and the added oxygen flow for the combustion. Compressor pressure ratio increases about 50%. However, the gas turbine efficiency reduces about 10 %. Modulation of inlet guide vane to reduce the compressor inlet mass flow, the major purpose of which is to reduce the compressor inlet Mach number, was also performed. †† 1. 서 론 최근 지구온난화와 관련하여 온실가스의 저감이 중요한 사회적인 이슈가 되고 있다. 그중 이산화탄소는 대표적인 온실가스로서 현재 대기 중으로 배출되는 이산화탄소를 줄이기 위한 연구가 활발히 진행이 되고 있다. 이산화탄소 배출량을 감소시키기 위한 기술을 통칭, 이산화탄소 포집 및 저장(Carbon capture and storage, CCS) 기술이라 하는데, 이는 크게 분류하면 연소 전처리(Pre-combustion), 연소 후처리(Post-combustion), 그리고 순산소 연소 기술(Oxy- fuel combustion)로 구분된다. 이중에서 순산소 연소기술은 공기 분리기(Air Separate Unit, ASU)를 통해서 대기 중의 산소성분 만을 분리하여 연소기에서 연료와 반응시킴으로 연소 후 가스성분이 이산화탄소와 수증기만으로 구성이 되기 때문에, 터빈 출구 가스 응축과정을 통하여 고 순도의 이산화탄소를 상대적으로 쉽게 분리, 포집할 수 있는 기술이다.최근 들어 순산소 연소를 사용하는 발전 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.