KR100387383B1

KR100387383B1 - 가스터빈흡기냉각시스템및그운전방법

Info

Publication number: KR100387383B1
Application number: KR1019960027871A
Authority: KR
Inventors: 모또아끼 우따무라; 유우이찌 게이미; 유끼꼬 가끼누마; 도요히꼬 이시마루
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 2003-08-21
Also published as: JPH0925806A; KR970006809A; JP3114005B2; US5758502A

Abstract

본 발명은 가스 터빈 흡기 냉각 시스템 및 상기 시스템의 운전 방법을 제공한다. 상기 시스템은 병합 플랜트에 상기 시스템을 부가하는 건설 비용을 상당히 절감시키고, 병합 플랜트의 기존의 플랜트 보조 장비 냉각 시스템을 통해 급냉기로부터의 폐열을 간접적으로 분산시킴으로써 급냉기 냉각 시스템의 신뢰성을 향상시킨다. 급냉기 냉각 회로는 급냉기로의 냉각수가 플랜트 보조 장비 냉각 시스템을 구성하는 열교환기의 출구 파이프로부터 분기된 냉각수 추출 파이프를 통해 추출되도록 그리고 급냉기에 의해 가열된 냉각수는 귀환 파이프를 통해 펌프의 하류측에 있는 파이프로 귀환되도록 구성된다. 이러한 구성에서, 급냉기의 운전 중에 예비부문은 플랜트 보조 장비 냉각수를 급냉기에 공급하도록 운전된다. 이렇게 함으로써, 가스 터빈 흡기 냉각 시스템은 병합 플랜트에 악영향을 미치지 않고도 운전될 수 있다.

Description

가스 터빈 흡기 냉각 시스템 및 그 운전 방법{GAS TURBINE INTAKE AIR COOLING SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 가스 터빈 흡기를 냉각시킴으로써 출력을 증가시키는 냉각 시스템에 관한 것으로, 특히 병합 플랜트(combined plant)에 적용되는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 구성 및 그 운전 방법에 관한 것이다.

가스 터빈을 이용하는 병합 플랜트는 종래의 증기 발전 설비에 비해 열효율이 높기 때문에, 근년에는 전력 공급량에서의 병합 플랜트의 분담율이 증대되고 있다. 병합 플랜트의 주요 구성 요소들 중 하나인 가스 터빈에서, 대기는 회전 압축기에 의해 흡입되어 압축되고 연료는 대기와 함께 연소되어서, 압축된 고온 가스는 터빈에서 팽창되어 출력을 발생시킨다. 가스 터빈은 일정 속도로 회전되고 출력은 대기의 비중에 의해 크게 영향을 받는다. 즉, 도3에 도시된 바와 같이, 대기의 온도가 높아짐에 따라 대기의 비중은 작아지고 터빈의 출력은 감소된다.

한편, 전력 수요에 있어서는 계절적 요인이 있어 여름철에 피크치를 갖는데, 즉 대기 온도가 높은 여름철에 전력이 많이 요구된다. 이러한 것은 가스 터빈의 특성과 상반된다. 대책으로서, 대기 온도가 높은 경우에도 가스 터빈의 출력이 감소하지 않게 하는 방법들이 제안된다. 이들 방법 중 하나는 가스 터빈 흡기를 냉각시키는 방법인데, 상기 방법에서는 여름철에 가스 터빈의 출력이 감소되지 않게 하기 위하여 흡기가 대기 온도 이하로 냉각되어 가스 터빈에 공급된다.

예컨대, 액화 천연 가스의 냉열(cold heat)을 사용하는 기술이 일본 특허 출원 공개 (평)1-142219호에 기재되어 있다. 그러나, 액화 천연 가스가 이용될 수 있는 분야가 매우 적다. 따라서, 널리 사용 가능한 방법으로서, 급냉기(chiller)를 이용하는 시스템이 EPRI GS-6874 (1990. 6.)에 기재되어 있다. 도2는 종래의 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 일례의 구성을 도시한다. 도2를 참조하면, 급냉기(22)에서, 비등점이 낮은 냉매가 단열 압축되어 냉각되고 나서, 압축 냉각된 냉매는 단열 팽창하여 차가운 냉각제를 생성한다. 차가운 냉각제는 공기 냉각기(24)로 안내되어, 압축기(2) 내로 유동하는 공기를 냉각시키도록 한다. 급냉기(22)에서 발생된 열은 냉각탑(37)으로부터 대기로 분산된다. 열을 제거하는 다른 방법은 해양 또는 하천으로부터 냉각수를 펌핑하여 이를 열을 제거하는 데 사용하는 것이다.

예컨대, 도2에 도시된 종래의 가스 터빈 흡기 냉각 시스템은 가스 터빈 흡기 냉각 시스템이 기존의 플랜트에 부가 설치되는 경우에 이하의 문제점을 갖는다. 즉, 이러한 경우에, 부가적인 냉각탑의 증설과, 해양 또는 하천이 열 싱크(heat sink)로서 사용될 때의 냉각수 배관의 설치와 같이 급냉기 열 제거 시스템과 관련하여 대규모의 공사가 요구된다. 이는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템을 부가하는 경제적 이점을 감소시킨다.

더욱이, 열 싱크로서 해양 또는 하천을 사용하는 경우에, 수질이 기본적으로제어될 수 없기 때문에 열 제거 시스템을 구성하는 요소들의 부식에 대하여 특별한 보호가 요구된다.

본 발명의 목적은, 급냉기를 갖는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템에 부가적인 설비가 추가되는 경우에도, 추가 설비를 상당히 절감할 수 있고 급냉기 냉각 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템 및 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 운전 방법을 제공하기 위한 것이다.

도1은 본 발명에 따른 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 실시예의 구성을 도시하는 선도.

도2는 비교되는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 예의 구성을 도시하는 선도.

도3은 대기 온도 및 가스 터빈 출력 사이의 관계를 도시하는 특성 그래프.

도4는 본 발명에 따른 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 다른 실시예의 구성을 도시하는 선도.

도5는 본 발명에 따른 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 또 다른 실시예의 구성을 도시하는 선도.

도6은 본 발명에 따른 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 또 다른 실시예의 구성을 도시하는 선도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 압축기

4 : 가스 터빈

5 : 증기 터빈

12 : 열교환기

22 : 급냉기

24 : 공기 냉각기

39 : 열에너지 저장부

34 : 펌프

본 발명의 제1 특징은, 급냉기를 사용하여 가스 터빈의 흡기를 냉각시킴으로써 병합 플랜트의 출력을 증가시키는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템이, 상기 병합 플랜트 내의 플랜트 보조 장비 냉각 시스템으로부터 냉각수 일부를 분기시켜서 냉각수를 급냉기를 거치게 한 후에 플랜트 보조 장비 냉각 시스템으로 귀환시키는 수단을 갖는다는 것이다.

이러한 특징에 의해, 급냉기를 갖는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템에 부가적인 설비가 추가되는 경우에도, 부가적인 설비가 상당히 감소될 수 있고 급냉기 냉각 시스템의 신뢰성이 향상될 수 있다.

본 발명의 제2 특징은, 가스 터빈 흡기 냉각 시스템이, 냉각된 흡기를 가스 터빈으로 공급하는 공기 냉각기와 급냉기 사이에 배치되고 급냉기에 의해 생성된 냉매체를 일시적으로 축적함으로써 냉열을 저장하는 열에너지 저장부와, 열에너지 저장부 내에 축적된 냉매체를 가압하여 공기 냉각기로 전달하는 펌프를 구비한다는것이다.

이러한 특징에 의해, 냉열은 비용면에서 저렴한 야간 전력을 이용함으로써 저장될 수 있고, 저장된 냉열은 낮 동안의 전력 피크 요구 시간과 맞추어 공기 냉각기에 공급될 수 있다. 이렇게 함으로써, 경제적인 이점이 더욱 향상될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은, 가스 터빈 흡기 냉각 시스템이 부가될 필요성이 절실히 요구되는 병합 플랜트 내에 가스 터빈 흡기 냉각 시스템이 부가적으로 설치되는 조건에서, 병합 플랜트 내의 기존의 플랜트 보조 장비 냉각수 시스템이 급냉기를 위한 열 싱크로서 사용되는 방법을 채택한다. 병합 플랜트 내의 플랜트 보조 장비 냉각 시스템은 회전식 기계의 베어링 부분, 증기 터빈의 오일 냉각 시스템, 발전기(배선 내에 발생하는 줄열(joule heat)), 중앙 제어 처리 유니트 등의 플랜트 보조 장비 내에 생성된 열을 제거하기 위한 것이고, 열교환기, 펌프 및 배관으로 구성된다. 플랜트 보조 장비 냉각수의 수질은 구성 요소의 장시간의 신뢰성을 보장하기 때문에 고도로 제어되며, 열교환기 또는 펌프의 고장에 대처하기 위하여 예비 구성 요소들이 마련된다.

예컨대, 베어링 부분에 생성된 열은 열교환기를 통해 해양 또는 하천으로 최종적으로 분산된다.

더욱이, 플랜트 보조 장비 냉각 시스템의 구성 요소는 플랜트의 기존 건물 내부에 또는 건물 부근의 실외 구역에 배치되므로, 급냉기와 연결하는 데 요구되는 배관의 길이는 냉각수를 해양 또는 하천으로부터 얻는 종래의 시스템에 비해 단축되고, 그 건설 작업이 종래의 시스템보다 용이하게 된다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명에 따른 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 실시예의 구성을 도시한다. 도1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 병합 플랜트는 압축기(2), 연소기(3), 가스 터빈(4) 및 증기 터빈(5)을 포함한다. 가스 터빈(4) 및 증기 터빈(5)은 발전기(1)와 함께 동일 축 상에 배열된다. 그러나, 가스 터빈(4) 및 증기 터빈(5)은 서로 분리되어 다른 축 상에 배열될 수도 있다. 압축기(2)의 흡기(26)는 연소기(3) 내에서 가열되어 가스 터빈(4)에서 일을 한다.

가스 터빈(4)으로부터의 배기 가스(50)는 보일러(6)에서 증기(28)를 발생시킨다. 증기(28)는 증기 터빈(5)에서 일을 하고 나서 응축기(8)에서 냉각된다. 응축된 물은 공급 물 펌프(9)를 사용하여 보일러(6)로 다시 펌핑된다. 배기 가스(50)는 보일러(6)를 통해 배기부(7)로부터 배출된다.

전술한 바와 같이, 병합 플랜트는 가스 터빈(4) 및 증기 터빈(5)의 조합에 의해 발전을 하며, 발전소는 복수개의 조합(이하, 조합을 "축"이라 한다) 세트를 구비한다. 플랜트를 구성하는 회전식 기계의 베어링과 같은 플랜트의 열 발생부를 냉각시키는 플랜트 보조 장비 냉각 시스템에 있어서, 유동 회로는 축 냉각수 펌프(17a, 17b, 17c)와 열교환기(12a, 12b, 12c)의 조합을 병렬로 배열하여 헤더(13, 15, 33)에 의해 조합들을 연결함으로써 구성된다. 도1은 3개의 냉각수 시스템이 병렬로 배열된 가스 터빈 흡기 냉각 시스템을 도시하고 있지만, 병렬로 배열되는 시스템의 개수는 3개로 제한되지 않으며 임의의 다른 적당한 개수의 시스템이 취해질 수 있다.

냉각수는 순환 펌프(10a, 10b, 10c)에 의해 수원(11)으로부터 열교환기(12a, 12b, 12c)에 공급된다. 열교환기(12a, 12b, 12c) 외부로 유동하는 플랜트 보조 장비 냉각수는 연통 파이프(14)를 통해 헤더(13)에 의하여 각각의 축 내의 구성 요소에 공급되고, 축 내의 구성 요소들에서 열을 교환한 후에 연통 파이프(16)를 통해 헤더(15)로 귀환된다.

헤더(15)로 귀환된 냉각수는 소정 개방도로 개방된 밸브(37a, 37b, 37c)를 통해 축 냉각수 펌프(17a, 17b, 17c)로 보내져 가압 공급되며, 다시 열교환기(12a, 12b, 12c)로 보내진다.

통상적으로, 3개의 냉각수 시스템[(a), (b), (c)]을 갖는 플랜트 보조 장비 냉각 시스템에 있어서, 전술한 바와 같이 3개의 시스템 중 하나로서 예비 부문(18)으로서 설치된 시스템[(c)]은 순환 펌프(10c), 열교환기(12c) 및 축 냉각수 펌프(17c)로 구성되고, 다른 2개의 시스템[(a), (b)]이 비정상일 때 예비 부문(18)은 냉각수를 축 내의 구성 요소들에 공급하도록 시동됨으로써, 플랜트 보조 장비 냉각 시스템의 신뢰성이 향상된다.

본 실시예에서, 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 급냉기(22)는 배관(31, 29; 32, 30)에 의해 플랜트 보조 장비 냉각 시스템의 일부분에 연결된다.

전술한 베어링 냉각 시스템 및 가스 터빈 흡기 냉각 시스템은 다음과 같이 연결된다. 즉, 각각의 냉각수 시스템의 열교환기 출구 파이프(27)에 연결된 냉각수 추출 파이프(29) 각각은 밸브(21)를 통해 급냉기(22)에 연결된 파이프(31)에 연결된다.

급냉기(22)로서, 예컨대 냉동기가 사용될 수 있다. 더욱이, 터보 냉동기, 흡수식 냉동기 또는 다른 냉각수 생성기가 사용될 수도 있다.

급냉기(22)로부터 나온 파이프(32)는 밸브(20)의 하류측에서 귀환 파이프(30)로 분기되고, 귀환 파이프(30)는 축 냉각수 펌프(17a, 17b, 17c)의 흡입 파이프(28)에 연결된다.

급냉기(22)로부터 유동하는 차가운 냉각제는 차가운 냉각제가 펌프(23)를 통해 공기 냉각기(24)로 전달되고 대기(25)와 열을 교환한 후에 급냉기(22)로 귀환하도록 형성된 폐쇄 회로를 순환한다. 대기(25)는 공기 냉각기(24)에서 냉각되고, 냉각된 공기는 압축기(2)에 공급됨으로써 가스 터빈 출력이 증가된다.

급냉기(22)의 작동 중에, 폐열은 기존의 플랜트 보조 장비 냉각 시스템을 구성하는 열교환기 및 펌프의 예비 부문을 작동시켜 베어링 냉각수의 일부를 제공함으로써 급냉기(22)로부터 제거된다.

상기 제1 실시예에서, 상기 구성에 더하여, 급냉기(22)에 냉각수를 공급하는 냉각수 추출 파이프(29)는 플랜트 보조 장비 냉각 시스템의 축 냉각수 펌프(17a, 17b, 17c)의 반송측에 그리고 열교환기(12a, 12b, 12c)의 출구측에 있는 각각의 열교환기 출구 파이프(27)에 연결되며, 급냉기(22)로부터의 귀환 파이프(30)는 각각의 냉각수 시스템의 축 냉각수 펌프(17a, 17b, 17c)의 흡입측에 배치되어 열교환기(12a, 12b, 12c)의 입구측의 흡입 파이프(28)에 연결된다.

본 실시예에서의 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 운전 방법을 이하에서 설명하기로 한다. 전술한 냉각수 시스템[(a), (b), (c)] 중에서 축 냉각수 펌프(17a) 및 열교환기(12a)를 갖는 냉각수 시스템[(a)]과 축 냉각수 펌프(17b) 및 열교환기(12b)를 갖는 냉각수 시스템[(b)]이 플랜트 보조 장비 냉각 시스템으로서 운전되는 경우에 있어서, 최초에 밸브(20, 21)는 개방되고 예비 부분(18) 내의 밸브(19c)는 폐쇄되며, 그리고 나서 예비 부문(18)의 순환 물 펌프(10c) 및 축 냉각수 펌프(17c)는 구동되기 시작함으로써, 열교환기(12c) 내에서 열을 교환한 플랜트 보조 장비 냉각수는 열교환기 출구 파이프(27), 냉각수 추출 파이프(29), 파이프(31) 및 밸브(21)를 통해 급냉기(22)에 공급된다. 급냉기(22)를 떠난 냉각수는 밸브(20) 및 파이프(32, 30)를 통해 플랜트 보조 장비 냉각수 시스템으로 귀환되어 축 냉각수 펌프(17c)를 통해 열교환기(12c)로 공급된다.

플랜트 보조 장비 냉각수는 급냉기(22)로 보내지지만, 다른 플랜트 보조 장비 냉각수는 밸브(19a, 19b)를 통해 각각의 냉각수 시스템의 구성 요소들로 공급된다.

급냉기(22)로부터의 냉각수는 급냉기(22)를 떠난 냉각수가 펌프(23)를 통해 공기 냉각기(24)로 전달되고 대기(25)와 열교환되고 나서 급냉기(22)로 다시 귀환되는 폐쇄 라인 내에서 순환된다. 대기(25)는 공기 냉각기(24)에 의해 냉각되고, 냉각된 공기(26)는 압축기(2)로 공급된다.

더욱이, 냉각수 시스템들 중 하나의 부하가 병렬로 배열된 예비 냉각수 시스템으로서 역할하는 냉각수 시스템을 변경함으로써 감소된 경우에, 제어 장치가 마련될 수 있으며, 제어 장치는 냉각수가 예비용으로 작동하는 예비 부문의 열교환기출구 파이프(27)로부터 냉각수 추출 파이프(29) 및 파이프(31)를 통해 급냉기(22)로 공급되고, 다른 냉각수 시스템의 열교환기(27)에서 유동하는 냉각수가 각각의 축의 각각의 구성 요소 내로 유동하는 방식으로 제어한다.

한편, 냉각수가 각각의 축의 각각의 구성 요소들로 유동하는 열교환기 출구 파이프(27)로부터 급냉기(22)로 냉각수를 분기시킬 수 있다.

예컨대, 예비 부문의 플랜트 보조 장비 냉각수 시스템의 작용에 의해 냉각수를 순환시킴으로써, 새로운 열교환기를 설비하지 않고도 또는 펌프 등의 급냉기(22)용 설비를 증가시키지 않고도 운전이 가능하게 된다.

도4는 본 발명에 따른 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 제2 실시예를 도시한다. 본 실시예는 기본적으로 제1 실시예와 동일한 구성을 채택할 수 있다. 본 실시예는 제1 실시예에 열에너지 저장부(39) 및 펌프(34)를 부가함으로써 구성되며, 급냉기(22) 및 공기 냉각기(24)는 열에너지 저장부(39) 및 펌프(34)를 통해 연결된다.

구체적으로, 본 실시예는 급냉기(22)에서 생성된 냉각수가 펌프(23)에 의해 열에너지 저장부(39)로 공급되도록 구성된다. 냉각수는 급냉기(22)와 열에너지 저장부(39) 사이에서 순환한다. 열에너지 저장부(39) 내에 저장된 냉열이 펌프(34)에 의해 공기 냉각기(24)로 공급되도록 구성된다. 또한, 냉각수는 공기 냉각기(24)와 열에너지 저장부(39) 사이에서 순환한다.

야간에, 공기 냉각기(24)에서 요구되는 대기(25)의 냉열의 양보다 많은 냉열을 갖는 냉각수가 급냉기(22)에서 생성된다. 냉각수는 전술한 플랜트 보조 장비 냉각수 시스템의 일부로부터 급냉기(22)로 공급되고, 급냉기(22) 내에서 생성된 냉각수는 펌프(23)에 의해 열에너지 저장부(39)로 공급되어 열교환하며, 그리고 나서 냉각수는 급냉기(22)로 다시 순환된다. 공기 냉각기에서 냉각에 필요한 양이외의 냉열은 열에너지 저장부(39) 내에 저장된다.

냉각 요구량이 낮에서처럼 큰 경우에, 냉각수는 플랜트 보조 장비 냉각수 시스템으로부터 급냉기(22)로 공급되고, 열에너지 저장부(39) 내에 저장된 냉열은 급냉기(22)에서 생성된 냉각수에 더하여 펌프(34)에 의해 공기 냉각기(24)로 공급되어 대기(25)를 냉각시키도록 한다.

이러한 구성에 의해, 냉열을 저장하는 운전 시간 및 저장된 냉열을 공기 냉각기(24)로 전달하는 운전 시간은 분리될 수 있다. 급냉기(22)를 갖는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템 내에서 전력을 주로 소비하는 구성 요소는 급냉기(22) 내에 설치된 압축기이므로, 급냉기가 운전되고 전력이 이용면에서 저렴한 야간을 이용하여 냉열이 저장되어 낮 시간에 냉열이 해제되도록 운전함으로써 이러한 시스템의 운전 비용을 절감하는 효과가 있다.

도5는 본 발명에 따른 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 제3 실시예의 구성을 도시한다. 본 실시예는 기본적으로 제1 실시예와 동일한 구성을 채택할 수 있다. 본 실시예에는 도1에 도시된 실시예의 밸브(20, 21) 대신에 개방도 조절 가능 제어 밸브(35a, 35b, 35c) 및 개방도 조절 가능 제어 밸브(36a, 36b, 36c)가 분기 파이프(29, 30)에 마련된다.

예컨대, 모든 플랜트 보조 장비 냉각수 시스템이 운전되는 동안, 밸브(35a,35b, 35c)는 각각의 냉각수 시스템의 열교환기 출구 파이프(27) 각각으로부터 급냉기(22)에 공급되는 냉각수의 양이 균일하게 되도록 제어된다. 급냉기(22)를 통과한 냉각수가 각각의 흡입 파이프(28)로 귀환되는 경우에, 밸브(36a, 36b, 36c)는 각각의 냉각수 시스템으로 귀환되는 냉각수의 양이 균일하게 되도록 제어된다. 따라서, 열교환기(12a, 12b, 12c)의 열부하가 균일하게 될 수 있는 양호한 운전 상태가 이루어질 수 있다.

더욱이, 본 실시예에서, 연결 파이프(14)에 대한 공급 냉각수 양이 일정할지라도, 냉각수의 유입량은 각각의 시스템의 열교환기 출구 파이프(27)에서 상이한 양을 취하도록 제어될 수 있고, 플랜트 보조 장비 냉각수 시스템으로 귀환되는 냉각수 양은 각각의 시스템의 흡입 파이프(28)에서 상이한 양을 취하도록 조절될 수 있어, 본 실시예는 연결 파이프(14) 및 가스 터빈 흡기 냉각 시스템으로 공급되는 냉각수의 분포가 각각의 열부하에 대응하여 최적화될 수 있는 이점을 갖는다.

더구나, 설비의 축의 대부분이 야간 또는 다른 시간에 정지되어 플랜트 보조 장비 냉각 시스템에서 충분한 용량이 있는 경우에, 예비 부문(18')을 시동하지 않고도 밸브(19c) 및 냉각수 추출 밸브(35c)를 폐쇄함으로써 운전시 열교환기의 출구 포트로부터 냉각수를 추출할 수 있다. 따라서, 축 냉각수 펌프용 전력이 절감될 수 있다는 효과가 있다.

전술한 각각의 실시예는 병합 플랜트의 운전을 정지시키지 않고도 배관을 부가하는 작업이 수행될 수 있다는 효과를 갖는다. 즉, 예비 부문(18')의 밸브(19c, 37c, 38c, 40c)는 폐쇄되고 파이프 내에 남아 있는 냉각수는 배출되며, 냉각수 추출 파이프(29) 및 귀환 파이프(30)는 용접에 의해 예비 부문에 마련된다. 용접의 완료 후에, 예비 부문[(c)]이 운전을 시작하도록 하고 시스템[(a) 또는 (b)]을 예비 부문으로 절환시킴으로써, 부문[(a) 또는 (b)]에 대한 동일한 작업이 수행될 수 있다.

도6은 본 발명에 따른 가스 터빈 흡기 냉각 시스템의 제4 실시예의 구성을 도시한다. 본 실시예는 제1 실시예와 기본적으로 동일한 구성을 채택할 수 있다. 전술한 3개의 실시예에서, 파이프(31)는 냉각수 추출 파이프(29)를 통해 열교환기(12a, 12b, 12c)의 출구 파이프(27)에 연결되고, 파이프(32)는 귀환 파이프(30)를 통해 펌프(17a, 17b, 17c)의 하류측의 파이프(28)에 연결된다. 한편, 본 실시예에서, 파이프(31)는 열교환기(12)의 출구 포트에 배치된 헤더(13)에 연결되고, 파이프(32)는 펌프(17)의 하류측에 배치된 헤더(15)에 연결된다.

이러한 구성에 의해, 가스 터빈 흡기 냉각 시스템을 부가하는 작업은, 새로운 병합 플랜트가 건설되는 경우 또는 병합 플랜트가 장시간 동안 운전이 정지될 수 있는 경우에서처럼 플랜트 보조 장비 냉각 시스템의 운전이 정지될 수 있는 때에만 수행될 수 있다. 그러나, 배관 구조는 전술한 3개의 실시예에서보다 간단하게 된다.

전술한 실시예에 따르면, 가스 터빈 흡기 냉각 시스템은 냉각수로서 기존의 플랜트 보조 장비 냉각 시스템의 물을 사용하므로 급냉기용 냉각 시스템을 부가하는 건설 비용이 상당히 감소될 수 있고, 플랜트 보조 장비 냉각 시스템의 수질이양호하므로 구성 요소의 부식이 감소될 수 있다는 효과가 있다.

Claims

급냉기를 사용하여 가스 터빈의 흡기를 냉각시킴으로써 병합 플랜트의 출력을 증가시키는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템에 있어서,

상기 급냉기에 생성된 냉각제로 공기를 열교환함으로써 상기 가스 터빈의 공기를 냉각시키는 공기 냉각기와 상기 병합 플랜트 내의 플랜트 보조 장비 냉각 시스템으로부터 냉각수 일부를 분기시켜 상기 급냉기를 통과시켜 냉각시키고 나서 상기 플랜트 보조 장비 냉각 시스템으로 귀환시키는 냉각수 공급 수단이 제공된 것을 특징으로 하는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템.
제1항에 있어서, 상기 냉각수 공급 수단은, 제1 파이프가 상기 플랜트 보조 장비 냉각 시스템의 축 냉각수 펌프의 반송측에 마련된 각각의 열교환기의 각각의 열교환기 출구 파이프에 제1 밸브를 통해 연결된 각각의 냉각수 추출 파이프와 상기 급냉기의 냉각수 입구측 사이에서 연결되고, 제2 파이프가 상기 축 냉각수 펌프의 흡입측 및 제2 밸브의 하류측에 마련된 각각의 열교환기의 각각의 흡입 파이프에 연결된 각각의 귀환 파이프에 제2 밸브를 통해 연결되고 상기 급냉기의 냉각수 출구측에 연결되어 분기되도록 구성된 배관 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템.
제1항에 있어서, 상기 냉각수 공급 수단은, 제1 파이프가 상기 플랜트 보조장비 냉각 시스템의 축 냉각수 펌프의 반송측에 마련된 각각의 열교환기의 각각의 열교환기 출구 파이프에 제1 밸브를 통해 연결된 각각의 냉각수 추출 파이프를 통해 상기 급냉기의 냉각수 입구측과 각각의 열교환기 출구 파이프 사이에 연결되고, 제2 파이프가 상기 축 냉각수 펌프의 흡입측 및 제2 밸브의 하류측에 마련된 각각의 열교환기의 각각의 흡입 파이프에 연결된 각각의 귀환 파이프에 제2 밸브를 통해 연결되고 상기 급냉기의 냉각수 출구측에 연결되어 분기되고, 일군의 제1 제어 밸브가 상기 분기된 냉각수 추출 파이프에 각각 연결되어 밸브 개방도를 조절할 수 있으며, 일군의 제2 제어 밸브가 상기 분기된 귀환 파이프에 각각 연결되어 밸브 개방도를 조절할 수 있도록 구성된 배관 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템.
제1항에 있어서, 상기 냉각수 공급 수단은, 제1 파이프가 상기 플랜트 보조 장비 냉각수 시스템의 축 냉각수 펌프의 반송측에 마련된 각각의 열교환기의 각각의 열교환기 출구 파이프에 공통 연결된 제1 헤더와 상기 급냉기의 냉각수 입구측 사이에서 제1 밸브를 통해 연결되고, 제2 파이프가 상기 축 냉각수 펌프의 흡입측에 마련된 각각의 열교환기의 각각의 흡입 파이프에 공통 연결된 제2 헤더와 상기 급냉기의 출구측 사이에 연결되도록 구성된 배관 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템.
제1항에 있어서, 상기 급냉기가 운전되기 시작할 때, 상기 플랜트 보조 장비냉각 시스템을 구성하고 정상적으로는 대기 상태에 있는 기존의 펌프 및 기존의 열교환기 세트는 상기 급냉기에 상기 플랜트 보조 장비 냉각 시스템의 냉각수의 일부를 공급하도록 운전되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템.
제1항에 있어서, 냉각된 흡기를 상기 가스 터빈에 공급하는 공기 냉각기와 상기 급냉기 사이에 마련되고 상기 급냉기에 의해 생성된 차가운 냉각제를 일시적으로 축적함으로써 냉열을 저장하는 열에너지 저장부와, 상기 열에너지 저장부에 저장된 차가운 냉각제를 상기 공기 냉각기로 펌핑하는 펌프도 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템.
제6항에 따른 가스 터빈 흡기 냉각 시스템을 운전하는 방법에 있어서,

급냉기는 야간에 냉열을 저장하도록 운전되고, 가스 터빈의 흡기는 전력 요구량이 증가하는 낮 시간 동안에 저장된 냉열을 소비함으로써 냉각되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 흡기 냉각 시스템 운전 방법.