KR100584792B1 - Atomizing pipe laying structure of gas turbine for power plant - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발전소용 가스터빈 운전시 이 가스터빈에 압축 공기를 분무 공급하는 배관구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기 추가 배관을 신설하여 경유 및 천연가스 연료 사용시 운영방법을 선택 사용하여 이 공기분무 계통라인의 고장요인을 제거함에 따라 발전설비의 안정적인 운영이 이루어지는 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조에 관한 것이다.The present invention relates to a piping structure for spraying compressed air to the gas turbine during operation of the power plant gas turbine, and more specifically, by installing an additional compressor piping, selecting an operating method for using diesel and natural gas fuel to spray the air. The present invention relates to an air spray piping structure of a gas turbine for a power plant in which a stable operation of a power generation facility is performed by eliminating failure factors of a system line.

본 발명은 분무용 공기 압축기(1)의 공급배관(2)이 가스터빈(3)의 연료통로(4)에 직접 연결되고, 이 공급배관(2)에서 분지된 쿨러(5)를 갖춘 퍼지배관(6)이 퍼지밸브(7)를 매개로 가스터빈(3)의 연료통로(4)와 연결되며, 상기 가스터빈(3)의 출구 공기배관(8)이 다른 쿨러(9)와 필터(10) 및 오리피스(11)를 거쳐 분무용 공기 압축기(1)에 연결되어 이루어진 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조에 있어서, 상기 출구 공기배관(8)에는 쿨러(9)와 필터(10) 사이에 기수 분리기(14)가 설치되고, 상기 공급배관(2)과 퍼지배관(6) 사이에 연결되는 바이패스 배관(13)은 밸브(12)를 갖춘 연결배관(17)으로 이 출구 공기배관(8)과 연결되어 있다.The present invention provides a purge pipe having a cooler (5) branched from a supply pipe (2) of a spraying air compressor (1) directly to a fuel passage (4) of a gas turbine (3). 6) is connected to the fuel passage (4) of the gas turbine (3) via the purge valve (7), the outlet air pipe (8) of the gas turbine (3) is another cooler (9) and filter (10) And an air spray piping structure of a gas turbine for a power plant, which is connected to the spraying air compressor 1 via an orifice 11, wherein the outlet air piping 8 has a water separator between the cooler 9 and the filter 10. (14) is provided, and the bypass pipe (13) connected between the supply pipe (2) and the purge pipe (6) is a connecting pipe (17) having a valve (12) and the outlet air pipe (8) and It is connected.

Description

발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조{Atomizing pipe laying structure of gas turbine for power plant}Atomizing pipe laying structure of gas turbine for power plant}

도 1은 본 발명에 따른 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관계통을 나타낸 배관도,1 is a piping diagram showing the air spraying piping system of the power plant gas turbine according to the present invention,

도 2는 종래 발전기 가스터빈의 공기분무 배관계통을 나타낸 배관도로서, 도 1에 대응되는 도면이다.FIG. 2 is a piping diagram illustrating an air spray piping system of a conventional generator gas turbine, and corresponds to FIG. 1.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on the main parts of the drawing

1 : 분무용 공기 압축기, 2 : 공급배관,1: spraying air compressor, 2: supply piping,

3 : 가스터빈, 4 : 연료통로,3: gas turbine, 4: fuel passage,

5 : 쿨러, 6 : 퍼지배관,5: cooler, 6: fuzzy piping,

7 : 퍼지밸브, 8 : 출구 공기배관,7: purge valve, 8: outlet air piping,

9 : 쿨러, 10 : 필터,9: cooler, 10: filter,

11 : 오리피스, 12 : 밸브,11: orifice, 12: valve,

13 : 바이패스 배관, 14 : 기수 분리기.13: bypass piping, 14: water separator.

본 발명은 발전소용 가스터빈 운전시 이 가스터빈에 압축 공기를 분무 공급하는 배관구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기 추가 배관을 신설하여 경유 및 천연가스 연료 사용시 운영방법을 선택 사용하여 이 공기분무 계통 라인의 고장요인을 제거함에 따라 발전설비의 안정적인 운영이 이루어지는 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조에 관한 것이다.The present invention relates to a piping structure for spraying compressed air to the gas turbine during operation of the power plant gas turbine, and more specifically, by installing an additional compressor piping, selecting an operating method for using diesel and natural gas fuel to spray the air. The present invention relates to an air spray piping structure of a gas turbine for a power plant in which a stable operation of a power generation facility is performed by eliminating failure factors of a system line.

주지된 바와 같이 발전소용 가스터빈은 천연가스와 경유를 사용하는 겸용 설비로서 경유와 같은 액체연료 연소시 압축용 공기를 사용하게 되는데, 이때 이 압축용 공기는 액체연료 입자를 고속 분무용 공기로서 소립자로 무화시켜 연소실 내에서 완전 연소가 이루어지도록 도와준다.As is well known, gas turbines for power plants use a combination of natural gas and diesel fuel, and use compressed air for combustion of liquid fuel such as diesel fuel. This compressed air converts liquid fuel particles into small particles as high-speed atomizing air. Atomization helps to ensure complete combustion in the combustion chamber.

반면에 천연가스 연소시 퍼지(Purge) 공기를 액체연료 통로로 공급하여 화염의 안정과 역화를 방지하며, 공기 유입부로 대기를 흡입하여 압축기로 압축하고 연소실에서 천연가스 또는 경유와 공기를 혼합, 연소하여 이때 발생된 연소가스로 가스터빈을 구동시키어 발전이 이루어지도록 되어 있다.On the other hand, when natural gas is combusted, purge air is supplied to the liquid fuel passage to prevent flame stabilization and backfire, and the air is sucked into the air inlet and compressed by a compressor, and natural gas or diesel and air are mixed and combusted in the combustion chamber. Thus, the gas turbine is driven by the generated combustion gas to generate power.

이와 같은 역할을 수행하는 종래 가스터빈의 공기분무 계통 배관구조를 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이 가스터빈(103)에 분무용 공기를 공급하는 배관 시스템은 분무용 공기 압축기(101)의 공급배관(102)이 가스터빈(103)의 연료통로(104)에 직접 연결되고, 이 공급배관(102)에서 분지된 쿨러(105)를 갖춘 퍼지배관(106)이 퍼지밸브(107)를 매개로 가스터빈(103)의 연료통로(104)와 연결되되, 상기 가스터빈(103)의 출구 공기배관(108)은 쿨러(109)와 필터(110) 및 오리피스(111)를 거쳐 상기 분무용 공기 압축기(101)에 연결되는 배관구조로 되어 있었 다.Looking at the air spray system piping structure of the conventional gas turbine that performs such a role, the piping system for supplying the spraying air to the gas turbine 103 as shown in Figure 2 is the supply pipe 102 of the spraying air compressor 101 ) Is directly connected to the fuel passage 104 of the gas turbine 103, and a purge pipe 106 having a cooler 105 branched from the supply pipe 102 is connected to the gas turbine (107) via the purge valve 107. It is connected to the fuel passage 104 of the 103, the outlet air pipe 108 of the gas turbine 103 through the cooler 109 and the filter 110 and the orifice 111 to the spraying air compressor 101 The piping structure was connected.

따라서 분무용 공기는 압축기(101)에서 발생되며 경유와 같은 액체연료를 연소시킬 때 공급배관(102)을 통하여 가스터빈(103)에 공급되어지는 반면, 천연가스 연료 사용하여 가스터빈 운전중일때는 퍼지배관(106)을 통해 퍼지공기를 이 가스터빈(103)의 연료통로(104)로 공급하였다.Therefore, the spraying air is generated in the compressor 101 and supplied to the gas turbine 103 through the supply pipe 102 when burning liquid fuel such as diesel, while the purge pipe is operated when the gas turbine is operated using natural gas fuel. The purge air is supplied to the fuel passage 104 of the gas turbine 103 through the 106.

여기서 천연가스 연료 사용시 공급되는 퍼지공기의 압력은 분무용 공기를 압력만큼 높을 필요가 없으며 쿨러(109)로 부터 유입되는 유입온도가 약 135℃를 초과하거나 압축기(101)의 출구온도가 약 191℃를 초과하게 되면 이 압축기(101)의 손상을 방지하기 위해 설비는 정지되는 한편, 공기분무계통은 가스터빈(103) 운전 중 계속 작동되어진다.Here, the pressure of the purge air supplied when using natural gas fuel does not have to be as high as the pressure of the sprayed air, and the inlet temperature from the cooler 109 exceeds about 135 ° C or the outlet temperature of the compressor 101 is about 191 ° C. If exceeded, the equipment is stopped to prevent damage to the compressor 101, while the air spray system is continuously operated during operation of the gas turbine 103.

그러나 종래 이와 같은 가스터빈 분무용 공기 배관 시스템은 분무용 공기 압축기 계통 사용시 쿨러(109)에서 습분이 발생하여 케이싱 부식에 의한 덮개(Shroud) 마모가 발생되고, 이때 베어링 손상뿐만 아니라 축과 같은 부대 부품들의 손상으로 이어지며 연소기의 노즐로 이물질 등이 침입되어 불안정한 연소상태 유발, 발전기 불시정지 초래 또는 발전중단에 의한 발전설비 이용률 저하 현상이 야기되었다.However, in the conventional gas turbine spray air piping system, when moisture is generated in the cooler 109 when using the spray air compressor system, shroud wear occurs due to casing corrosion, in which case not only bearing damage but also damage of auxiliary parts such as shafts In addition, foreign matters infiltrated into the nozzle of the combustor caused an unstable combustion state, an uninterrupted power generation of the generator, or a decrease in utilization rate of the power generation equipment due to the interruption of power generation.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 가스터빈 분무용 공기 배관 시스템에 별도의 바이패스 배관을 설치하여 천연가스 연료 사용시 분무용 공기배관 계통을 사용하지 않고 가스터빈을 바이패스 운전함으 로서 소비동력 절감과 고장요인 제거 및 안정적인 발전설비의 운영이 이루어지는 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the conventional problems as described above, by installing a separate bypass pipe to the gas turbine spray air piping system when using natural gas fuel bypass operation of the gas turbine without using a spray air piping system The purpose is to provide an air spraying piping structure for gas turbines for power plants, which reduces power consumption, eliminates troubles, and operates stable power generation facilities.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 분무용 공기 압축기의 공급배관이 가스터빈의 연료통로에 직접 연결되고, 이 공급배관에서 분지된 쿨러를 갖춘 퍼지배관이 퍼지밸브를 매개로 가스터빈의 연료통로와 연결되며, 이 가스터빈의 출구 공기배관이 쿨러와 필터 및 오리피스를 거쳐 분무용 공기 압축기에 연결되어 이루어진 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조에 있어서, 상기 출구 공기배관에는 쿨러와 필터 사이에 기수 분리기가 설치되고, 상기 공급배관과 퍼지배관 사이에 연결되는 바이패스 배관은 밸브를 갖춘 연결배관이 출구 공기배관과 연결되어 이루어진 구조로 되어 있다.The present invention for achieving the above object is the supply pipe of the air compressor for spraying is directly connected to the fuel passage of the gas turbine, the purge pipe having a cooler branched from the supply pipe is the fuel passage of the gas turbine via the purge valve In the air spray piping structure of the power plant gas turbine, the outlet air pipe of the gas turbine is connected to the spraying air compressor through the cooler, the filter and the orifice, the outlet air pipe is a water separator between the cooler and the filter. Is installed, and the bypass pipe connected between the supply pipe and the purge pipe has a structure in which a connection pipe having a valve is connected to an outlet air pipe.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조를 나타낸 배관 계통도이다.1 is a piping system diagram showing an air spray piping structure of a gas turbine for a power plant according to the present invention.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이 분무용 공기 압축기(1)의 공급배관(2)이 가스터빈(3)의 연료통로(4)에 직접 연결되고, 이 공급배관(2)에서 분지된 쿨러(5)를 갖춘 퍼지배관(6)이 퍼지밸브(7)를 매개로 가스터빈(3)의 연료통로(4)와 연결되며, 상기 가스터빈(3)의 출구 공기배관(8)이 다른 쿨러(9)와 필터(10) 및 오리피스(11)를 거쳐 분무용 공기 압축기(1)에 연결되어 이루어진 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조에 있어서, 상기 출구 공기배관(8)에는 쿨러(9)와 필터(10) 사이에 기수 분리기(14)가 설치되고, 상기 공급배관(2)과 퍼지배관(6) 사이에 연결되는 바이패스 배관(13)은 밸브(12)를 갖춘 연결배관(17)으로 출구 공기배관(8)과 연결되어 있다.As shown in the drawing, the supply pipe 2 of the spray air compressor 1 is directly connected to the fuel passage 4 of the gas turbine 3, and the cooler 5 branched from the supply pipe 2 is shown. Is connected to the fuel passage (4) of the gas turbine (3) via the purge valve (7), the outlet air piping (8) of the gas turbine (3) is another cooler (9). In the air spray piping structure of the power plant gas turbine which is connected to the spraying air compressor (1) via the filter (10) and the orifice (11), the outlet air piping (8) has a cooler (9) and a filter ( Water separator (14) is installed between the 10, the bypass pipe 13 connected between the supply pipe (2) and the purge pipe (6) is an outlet air to the connecting pipe (17) having a valve (12) It is connected to the pipe (8).

도면중 미설명 부호 15는 각종 밸브를 작동시키는 동작용 공기배관, 16은 필터이다.In the figure, reference numeral 15 is an air pipe for operation for operating various valves, and 16 is a filter.

이와 같이 이루어진 본 발명은 경유와 같은 액체 연료 사용시 종래와 같이 분무용 공기 압축기(1)와 공급배관(2)을 통해 분무용 공기를 가스터빈(3)에 공급하도록 되어 있으나, 천연가스 연소시에는 상기 분무용 공기 압축기(1)를 이용하지 않고 가스터빈(3)의 출구 공기배관(8)에서 나오는 연소 공기를 분지 파이패스 배관(13)을 이용하여 퍼지배관(6)과 공급배관(2)에 선택적으로 공급하여 가스터빈(3)에 공급시키는 바이패스 운전이 이루어지도록 되어 있다.The present invention made as described above is to supply the spraying air to the gas turbine (3) through the spraying air compressor (1) and the supply pipe (2) as in the prior art when using a liquid fuel, such as diesel, The combustion air coming out of the outlet air pipe 8 of the gas turbine 3 without using the air compressor 1 is selectively supplied to the purge pipe 6 and the supply pipe 2 using the branch pipe pass pipe 13. Bypass operation which supplies and supplies to the gas turbine 3 is made.

그리고 경유 연소시에는 응축수 생성 방지를 위해 상기 출구 공기배관(8)에 설치된 쿨러(9)와 필터(10) 사이에 기수 분리기(14)를 설치하여 습윤으로 부터 설비 부품의 부식을 방지하도록 되어 있다.In the case of diesel combustion, a water separator 14 is installed between the cooler 9 and the filter 10 installed in the outlet air pipe 8 to prevent the formation of condensed water, thereby preventing corrosion of the equipment components from wetness. .

상기와 같은 본 발명에 따른 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조는 다음과 같은 효과를 지니게 된다.Air spray pipe structure of the gas turbine for power plants according to the present invention as described above will have the following effects.

1) 가스터빈 공기분무 계통 미사용으로 소비동력 절감효과의 연소 불안정 요인의 해소 발전설비의 안정적 운영에 의한 신뢰성 향상.1) Elimination of combustion instability due to reduction of power consumption by not using gas turbine air spray system. Improved reliability by stable operation of power generation facilities.

2) 발전량 증가에 의한 이용률 향상 및 압축기 손상을 예방하며 복구비용 절감 효과.2) Improve utilization rate and prevent compressor damage by increasing power generation and reduce recovery cost

Claims (1)

분무용 공기 압축기(1)의 공급배관(2)이 가스터빈(3)의 연료통로(4)에 직접 연결되고, 이 공급배관(2)에서 분지된 쿨러(5)를 갖춘 퍼지배관(6)이 퍼지밸브(7)를 매개로 가스터빈(3)의 연료통로(4)와 연결되며, 상기 가스터빈(3)의 출구 공기배관(8)이 다른 쿨러(9)와 필터(10) 및 오리피스(11)를 거쳐 분무용 공기 압축기(1)에 연결되어 이루어진 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조에 있어서,The supply piping 2 of the spraying air compressor 1 is directly connected to the fuel passage 4 of the gas turbine 3, and the purge piping 6 having the cooler 5 branched from the supply piping 2 is provided. It is connected to the fuel passage (4) of the gas turbine (3) via the purge valve (7), the outlet air pipe (8) of the gas turbine (3) is another cooler (9), filter 10 and orifice ( In the air spray piping structure of the gas turbine for power plants made through the air compressor (1) through 11), 상기 출구 공기배관(8)에는 쿨러(9)와 필터(10) 사이에 기수 분리기(14)가 설치되고, 상기 공급배관(2)과 퍼지배관(6) 사이에 연결되는 바이패스 배관(13)은 밸브(12)를 갖춘 연결배관(17)으로 출구 공기배관(8)과 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조.A water separator 14 is installed between the cooler 9 and the filter 10 in the outlet air pipe 8 and the bypass pipe 13 connected between the supply pipe 2 and the purge pipe 6. The air spray piping structure of a gas turbine for a power plant, characterized in that the connection pipe 17 having a valve 12 is connected to the outlet air pipe (8).
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