KR100774546B1 - 배열회수 증기발생기의 방출수를 이용한 해수 담수화기 - Google Patents

배열회수 증기발생기의 방출수를 이용한 해수 담수화기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 배열회수 증기발생기의 방출수를 이용한 해수 담수기는 복합사이클 발전플랜트(1)의 저압스팀터빈(2)에서 저압스팀(3)을 공급받아 해수가열기(4)에서 농염수를 가열하고, 농염수는 해수라인(14)을 통해 다단증발법 플랜트의 각 단을 지나면서 플래쉬가 발생하여 담수를 생성하여 담수라인(6)으로 보내며, 배압스팀터빈(7)으로부터 중압스팀라인(12)을 통해 중압스팀을 공급받아 이젝터(8)를 사용하여 진공을 형성하는 진공시스템을 구비하고, 복합사이클 발전플랜트의 배열회수 증기발생기(10)의 방출수를 이용하여 플래쉬 용기(11)에서 중압스팀을 생산하고, 이를 중압스팀라인(12)에 공급하며, 플래쉬 용기(11)에서 중압스팀을 생산하고 남은 고온의 물(13)은 해수가열기(4)를 나온 해수라인(14)에 혼합시키게 구성된다.
배열회수 증기발생기, 플래쉬 용기, 해수가열기

Description

배열회수 증기발생기의 방출수를 이용한 해수 담수화기{Seawater desalinating apparatus using blowdown of heat recovery steam generator}
도1은 종래의 복합사이클 발전플랜트의 배압스팀터빈과 저압스팀터빈의 스팀을 이용한 해수 담수화기의 구성을 도시하는 도면
도2는 본 발명의 배열회수 증기발생기를 이용한 해수 담수화기의 구성을 도시하는 도면
<도면의 주요부호에 대한 설명>
1: 복합사이클 발전플랜트 2: 저압스팀터빈
3: 저압스팀라인 4: 해수가열기
5: 농염수라인 6: 담수라인
7: 배압스팀터빈 8: 이젝터
10: 배열회수 증기발생기 11: 플래쉬 용기
12: 중압스팀라인 13: 온수
14: 해수라인 15: 해수펌프
16: 라인
본 발명은 배열회수 증기발생기의 방출수를 이용한 해수 담수기에 관한 것으로, 특히 복합사이클 발전플랜트(Combined Cycle Power Plant) 중 배열회수 증기발생기(Heat Recovery Steam Generator)에서 발생하는 방출수(Blowdown)를 이용하여 다단증발법(Multi Stage Flash) 플랜트의 진공시스템(Vacuum System)에 사용되는 중압 스팀(Middle Pressure Steam)과 해수가열기(Brine Heater)에 사용되는 저압 스팀(Low Pressure Steam)의 소모량을 감소시키는 해수담수기에 관한 것이다.
종래의 해수 담수화기는 도1에 도시된 바와 같이, 복합사이클 발전플랜트(1)의 저압스팀터빈(2)에서 저압스팀라인(3)을 통해 저압스팀을 공급받는다.
발전플랜트(1)에서는 에어필터(21)를 통하여 압축기(23)로 들어가는 공기를 정화하며, 컴프레서(22)는 산화제인 공기를 압축하여 압축기(23)의 연소실로 공급한다.
가스터빈(24)은 고온, 고압의 가스를 이용하여 발전기와 연결된 축을 회전시키고, 열회수 증기 발생기(25)는 가스터빈(24)을 나온 가스의 열량을 이용하여 고온, 고압의 스팀을 형성한다.
스팀터빈(7)은 열회수 증기 발생기(25)에서 나온 스팀을 이용하여 발전기를 구동시키고, 중압스팀라인(12)으로 중압스팀을 공급한다.
해수가열기(4)는 농염수라인(5)을 통해 공급된 농염수(Brine)를 가열하고, 해수가열기(4)를 나온 고온 해수는 분배 헤더(Distribution Header)에서 7 내지 9개의 작은 배관인 해수 라인(14)을 이용하여 증발기(20)로 유입된다. 중압스팀을 생산하고 남은 물은 분배 헤더에서 해수가열기(4)를 나온 물과 혼합되어 증발기(20)로 유입된다.
증발기(20)로 유입된 해수는 증발기(20)의 각 단(Stage)을 거치면서 감압비등에 의해 증발되고, 다시 냉각되어 담수(Distillate)를 생성하여 담수라인(6)으로 보낸다.
각 단의 초기 진공을 형성할 때와 정상운용 시 비응축가스(Non-Condensable Gas)를 제거하는 장치는 진공시스템으로, 배압스팀터빈(Back Pressure Steam Turbine)(7)으로부터 중압스팀라인(12)을 통해 중압스팀을 공급받아 이젝터(8)를 사용하여 진공을 형성한다.
종래의 복합사이클 발전플랜트의 배열회수 증기발생기에서는 기기내의 오염물질의 처리를 위하여 방출수 드럼(Blowdown Drum)에서 일부 고온 고압의 방출수를 배출시킨다. 고온의 방출수는 환경문제를 야기시킬 수 있기 때문에 저온의 해수와 혼합시켜 저온 상태로 배출시킨다.
따라서, 종래의 다단증발법 발전시스템은 복합사이클 발전플랜트의 배열회수 증기발생기에서 생산된 고온고압 스팀이 터빈을 통하여 일을 하면서 감압되는데, 터빈의 중간 단계에서 중압의 스팀을 일부 빼내어 진공시스템에 사용하고, 저압스팀터빈 후단에서 저압스팀을 받아서 해수를 가열시켜 담수를 생산하므로, 이런 스팀들은 발전설비의 효율을 떨어뜨리고 연료 소모율의 증가를 초래하였다.
또한, 배열회수 증기발생기에서 배출시키는 방출수는 고온, 고압이므로 저온으로 배출시키기 위해서는 대량의 바닷물과 혼합하여 배출시켜야 하기 때문에 추가 설비가 필요하다.
본 발명의 목적은 배열회수 증기발생기의 방출수를 이용하여 플래쉬 용기를 통해 발생된 중압스팀은 진공시스템에 공급하고, 플래쉬 용기에 남은 온수는 해수가열기에서 나온 해수와 혼합하게 구성된 해수 담수화기를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 배열회수 증기발생기의 방출수를 이용한 해수 담수화기는 복합사이클 발전플랜트의 저압스팀터빈에서 저압스팀을 공급받아 해수가열기에서 농염수를 가열하고, 농염수는 해수라인을 통해 다단증발법 플랜트의 각 단을 지나면서 플래쉬가 발생하여 담수를 생성하여 담수라인으로 보내며, 배압스팀터빈으로부터 중압스팀라인을 통해 중압스팀을 공급받아 이젝터를 사용하여 진공을 형성하는 진공시스템을 구비하며, 복합사이클 발전플랜트의 배열회수 증기발생기의 방출수를 이용하여 플래쉬 용기에서 중압스팀을 생산하고, 이를 중압스팀라인에 공급하며, 플래쉬 용기에서 중압스팀을 생산하고 남은 고온의 물은 해수가열기를 나온 해수라인에 혼합시키게 구성된다.
본 발명의 배열회수 증기발생기의 방출수를 이용한 해수 담수화기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2를 참조하면, 복합사이클 발전플랜트의 배열회수 증기발생기(10)의 방출수를 이용하여 플래쉬 용기(Flash Vessel)(11)에서 중압스팀을 생산하고, 이를 중 압스팀 라인(12)에 공급하여 진공시스템에 사용되는 중압스팀의 스팀 소모량을 감소시킬 수 있다.
플래시 용기(11)는 고온, 고압의 용수에서 플래쉬 현상을 이용하여 스팀을 생성하고, 이젝터(8)는 증발기(20)의 초기 진공을 형성하고, 정상 가동 시 비응축가스를 배출시킨다.
또한, 플래쉬 용기(11)에서 중압스팀을 생산하고 남은 고온의 물(13)은 해수가열기(4)를 나온 해수라인(14)에 혼합시켜 증발기(Evaporator)(20)에서 물을 생산한다.
해수가열기(4)는 배열회수 증기발생기(25)에서 공급되는 저압스팀과 해수간의 열교환이 이루어지게 하고, 과열저감기(Desuperheater)(17)는 배열회수 증기발생기에서 공급되는 스팀의 조건을 해수가열기(4)에서 요구되는 조건으로 조정한다.
배열회수 증기발생기(10)의 방출수는 플래쉬 용기(11)에서 중압스팀을 생산하고, 중압스팀은 중압스팀 라인(12)에 공급되어 이젝터(8)를 거쳐 증발기(20)에 공급된다. 증발기(20)는 열회수부에서 담수를 생산하는 증발기 중 해수가열기(4)로 들어가는 해수를 데우고, 플래싱 챔버(Flashing Chamber)에서 증발한 증기를 응축시킨다.
증발기(20)에는 농염수가 해수펌프(15)에 의해서 공급되고 농염수는 해수가열기(4)를 통과한다. 증발기의 열제거부(Heat Rejection Section)(18)는 담수를 생성하는 증발기 중 해수를 이용하여 열을 제거하며, 탈기기(Deaerator)(19)는 해수에 녹아있는 유해가스인 산소 등 증발기 튜브를 산화시키는 가스를 제거한다.
한편, 플래쉬 용기(11)의 온수는 해수라인(14)에 공급되어 해수가열기(4)에서 나온 해수와 혼합되고 증발기(20)로 보내진다.
증발기(20)를 통과한 온수는 해수펌프(15)에 의해서 라인(16)으로 공급된다.
본 발명의 해수 담수화기에서 사용하는 배열회수 증발기의 응축수에는 암모니아, 인, 방청제(Hydrazine) 등이 포함되어 있어, 플래쉬 용기(11)에서 이를 제거한다.
배열회수 증기발생기의 응축수는 온도가 약 310℃ 정도이고, 이 때 압력은 99 bar 정도이다. 이러한 고온, 고압의 응축수를 플래쉬 용기(11)에 유입시켜 스프레이시키면 일부가 스팀으로 증발하고, 나머지는 물로 남게 된다.
플래쉬 용기(11)는 설계온도가 220℃, 압력 약 16 기압으로 설치되어, 스프레이를 통하여 증발하는 과정에서 첨가 약품도 증발시켜 제거한다.
본 발명의 플래쉬 용기(11)에서 화학물질이 제거된 고온의 잔여 온수가 해수 가열기(4)에서 나온 해수와 혼합하여 물을 생산함으로써 잔여 온수가 갖고 있는 열량을 해수에 전달하여 결과적으로 발전설비로부터 받는 저압 스팀의 소모량을 감소시킬 수 있다.
또한, 배열회수 증기발생기에서 배출시키는 방출수가 다단증발법 플랜트에서 이용되므로 기존의 배열회수 증기발생기에서 방출수를 처리하기 위한 관련시설 및 장치를 없앨 수 있다.
한편, 본 발명의 해수 담수화기는 다단증발법 플랜트의 증발기를 예시로 설명되었으나, 다단증발법 플랜트 대신에, 다단효용 증발법 플랜트(MED Plant)의 효 용기에도 적용될 수 있음을 알 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 배열회수 증기발생기의 방출수를 이용한 해수 담수화기는 진공시스템에 사용되는 중압스팀 소모량을 11% 이상 감소시킬 수 있고, 동시에 해수가열기에 사용되는 저압 스팀 소모량을 0.2% 이상 감소시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. 복합사이클 발전플랜트(1)의 저압스팀터빈(2)에서 저압스팀(3)을 공급받아 해수가열기(4)에서 농염수를 가열하고, 농염수는 해수라인(14)을 통해 다단증발법 플랜트의 각 단을 지나면서 플래쉬가 발생하여 담수를 생성하여 담수라인(6)으로 보내며, 배압스팀터빈(7)으로부터 중압스팀라인(12)을 통해 중압스팀을 공급받아 이젝터(8)를 사용하여 진공을 형성하는 진공시스템을 구비한 해수 담수화기에 있어서,
    복합사이클 발전플랜트의 배열회수 증기발생기(10)의 방출수를 이용하여 플래쉬 용기(11)에서 중압스팀을 생산하고, 이를 중압스팀라인(12)에 공급하며, 플래쉬 용기(11)에서 중압스팀을 생산하고 남은 고온의 물(13)은 해수가열기(4)를 나온 해수라인(14)에 혼합시키게 구성된 해수 담수기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플래쉬 용기(11)는 응축수를 스프레이시켜서 발전용수에 첨가된 화학물질을 증발시켜 제거하는 해수담수기.
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