KR100845270B1

KR100845270B1 - 복합화력 발전설비의 보조연소 시스템

Info

Publication number: KR100845270B1
Application number: KR1020070037439A
Authority: KR
Inventors: 박흥수
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2008-07-09

Abstract

본 발명은 복합화력 발전설비의 보조연소 시스템에 관한 것으로서, 가스터빈(300)과, 증기를 발생시키는 배열보일러(400)와, 복수개의 보조연소용 버너(110) 및, 2차 동력을 생산하는 증기터빈(500)으로 구성되는 천연가스 복합화력 발전설비(100), 부생가스 연료를 연소시켜 1차 동력을 생산하는 가스터빈(300)과, 배기가스 열을 회수하여 증기를 발생시키는 배열보일러(400) 및, 2차 동력을 생산하는 증기터빈(500)으로 구성되는 부생가스 복합화력 발전설비(200), 및 상기 부생가스 복합화력 발전설비(200)의 부생가스 연료관(310)과 천연가스 복합화력 발전설비(100)의 보조연소용 버너(110) 사이를 연결하여 보조연소용 버너(110)에 부생가스 연료를 공급하는 바이패스 연료관(120')을 포함하는 구성으로, 복합화력 발전 설비가 고장 또는 수리되는 경우 공정에서 발생하는 부생가스를 유용하게 처리할 수 있고, 가스터빈과 배열보일러가 정상적으로 가동되는 경우 증기터빈의 출력이 증대되도록 할 수 있는 특징이 있다.

가스터빈, 배열보일러, 증기터빈, 공기송풍기, 버너

Description

복합화력 발전설비의 보조연소 시스템{Auxiliary combustion system of gas turbine combined power plant}

도 1은 종래기술에 따른 복합화력 발전설비를 도시한 구성도.

삭제

도 3은 본 발명에 따른 복합화력 발전설비의 보조연소 시스템을 도시한 구성도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호설명※

100 : 천연가스 복합화력 발전설비 110 : 보조연소용 버너

120 : 바이패스 연료관 130 : 유료전환판

200 : 부생가스 복합화력 발전설비 300 : 가스터빈

400 : 배열보일러 500 : 증기터빈

본 발명은 복합화력 발전설비의 보조연소 시스템에 관한 것으로서, 부생가스를 이용하는 보조연소용 버너가 구비되어 공정에서 발생된 부생가스의 처리가 원활 하게 이루어지는 복합화력 발전설비의 보조연소 시스템에 관한 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 복합화력 발전설비를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 복합화력 발전설비에는 연료를 연소시켜 1차 동력을 생산하는 가스터빈(30)과, 가스터빈(30)의 출구로 배출되는 배기가스 열을 이용하여 증기가 발생되도록 증기발생 전열관(41)이 구비되는 배열보일러(40) 및, 배열보일러(40)에서 생산된 증기를 통해 2차 동력을 생산하는 증기터빈(50)이 구비된다.

즉, 이러한 복합화력 발전 설비는 연료의 연소 에너지를 이용하여 1차적으로 가스터빈(30)을 구동하여 동력을 얻은 후, 배열보일러(40)을 통해 증기를 발생시키고, 이로부터 증기터빈(50)을 구동하여 2차적으로 동력을 발생시키는 것이다.

이때, 사용되는 연료는 천연가스와 공정 부생가스가 사용되는데, 이 공정 부생가스는 주로 자체 공장 내 발생과 동시에 소비되고 천연가스 등과 같이 수급을 임의 조절 할 수는 없다. 따라서, 공정 부생가스를 사용하는 복합화력 발전소의 경우 발전 설비가 수리 중이거나 정지되는 경우 부생가스는 불가피하게 대기 중으로 방산되는데, 이때, 지구온난화 가스 또는 유해성 가스 성분을 포함한 대부분의 부생가스는 대기중에 방산되면서 지구환경을 오염시키게 된다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 전술된 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복합화력 발전설비의 고장 또는 수리 중 공정에서 발생하는 부생가스를 유용하게 처리할 수 있도록 하는 복합화력 발전설비의 보조연소 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 천연가스 연료관을 통해 공급된 천연가스 연료를 연소시켜 1차 동력을 생산하는 가스터빈과, 가스터빈의 출구로 배출되는 배기가스 열을 회수하여 증기를 발생시키는 배열보일러와, 상기 배열보일러의 입구에 설치되는 복수개의 보조연소용 버너 및, 상기 배열보일러에서 생산된 증기를 통해 2차 동력을 생산하는 증기터빈으로 구성되는 천연가스 복합화력 발전설비; 상기 부생가스 연료관을 통해 공급된 부생가스 연료를 연소시켜 1차 동력을 생산하는 가스터빈과, 상기 가스터빈 출구로 배출되는 배기가스 열을 회수하여 증기를 발생시키는 배열보일러 및, 상기 배열보일러에서 생산된 증기를 통해 2차 동력을 생산하는 증기터빈으로 구성되는 부생가스 복합화력 발전설비; 상기 부생가스 복합화력 발전설비의 부생가스 연료관과 천연가스 복합화력 발전설비의 보조연소용 버너 사이를 연결하여 상기 보조연소용 버너에 부생가스 연료를 공급하는 바이패스 연료관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명의 따른 복합화력 발전설비의 보조연소 시스템을 나타낸 도면이다.

삭제

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 공정 자체의 전력 수요를 부생가스만으로 충당하지 못할 경우 천연가스 복합화력 발전설비(100)와 부생가스 복합화력 발전설비(200)를 동시에 운용하고 이때 발생된 부생가스 방산상황에 대해 효과적으로 대응하기 위한 것으로, 천연가스 연료를 연소시키는 가스터빈(300)과 복수개의 보조연소용 버너(110) 및 증기터빈(500)을 이용하여 동력을 생산하는 천연가스 복합화력 발전설비(100)와, 부생가스 연료를 연소시키는 가스터빈(300')과 증기터빈(500')을 통해 동력을 생산하는 부생가스 복합화력 발전설비(200) 및, 상기 천연 가스 복합화력 발전설비(100)의 보조연소용 버너(110)에 부생가스 연료를 공급하기 위한 바이패스 연료관(120')을 포함하는 구조이다.

특히, 천연가스를 이용하는 천연가스 복합화력 발전설비(100)는 천연가스 연료관(320)을 통해 공급되는 천연가스 연료를 통해 1차 동력을 생산하는 가스터빈(300)과, 상기 가스터빈(300)의 출구로 배출되는 배기가스 열을 회수하여 증기를 발생시키는 배열보일러(400)와, 상기 배열보일러(400)의 입구부에 설치되어 독립 설치된 공기송풍기(111)를 통해 연소용 공기를 공급받는 복수개의 보조연소용 버너(110)와, 상기 배열보일러(400) 입구를 선택적으로 차단하는 배기가스 유로전환판(130) 및, 상기 배열보일러(400)에서 생산된 증기를 통해 2차 동력을 생산하는 증기터빈(500)으로 구성된다.

여기서, 상기 보조연소용 버너(110)에는 후술할 부생가스 복합화력 발전설비(200)의 부생가스 연료관(310)과 연결되는 바이패스 연료관(120')이 설치되는 바, 이러한 바이패스 연료관(120')은 부생가스 복합화력 발전설비(200)가 정지되는 경우 해당 부생가스 복합화력 발전설비(200)에 공급되는 부생가스를 이용하여 상기 천연가스 복합화력 발전설비(100)의 배열보일러(400)를 가동시킬 수 있도록 한다. 이때, 상기 천연가스 복합화력 발전설비(100)에 공급되는 천연가스의 사용이 중단됨에 따라, 천연가스를 이용한 상기 가스터빈(300)의 작동 또한 정지된다. 또한, 가스터빈(300)이 정상적으로 가동되는 경우에도 상기 바이패스 연료관(120')을 통해 공급되는 부생가스를 이용하여 증기터빈(500)의 증기 발생량이 증대되도록 함므로써 증기터빈(500)의 출력을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 배열보일러(400) 입구에는 가스터빈(300)에서 배출되는 배기가스를 선택적으로 차단하기 위한 배기가스 유로전환판(130)이 설치된다. 이러한 배기가스 유로전환판(130)은 상기 가스터빈(300)의 배기가스를 배출시키기 위한 우회연돌 입구와 상기 배열보일러(400)의 입구 사이 분기위치에 설치되어 배열보일러(400)에 유입되는 배기가스를 조절하도록 구성된다. 특히, 상기 배기가스 유로전환판(130)은 가스터빈(300)이 정지되는 경우 배열보일러(400)의 입구를 차단함으로써 상기 보조연소용 버너(110)를 통한 배열보일러(400)의 단독 운전이 가능하도록 한다.

한편, 부생가스를 이용하는 부생가스 복합화력 발전설비(200)는 부생가스 연료관(310)에 의해 공급된 부생가스 연료를 통해 1차 동력을 생산하는 가스터빈(300')과, 상기 가스터빈(300')의 출구로 배출되는 배기가스 열을 회수하여 증기 를 발생시키는 배열보일러(400')와, 상기 배열보일러(400') 입구를 선택적으로 차단하는 배기가스 유로전환판(130') 및, 상기 배열보일러(400)에서 생산된 증기를 통해 2차 동력을 생산하는 증기터빈(500')으로 구성된다.

여기서, 상기 부생가스 복합화력 발전설비(200)으로는 공정 자체의 전력 수요를 충당하지 못함에 따라 상술한 천연가스 복합화력 발전설비(100)가 추가로 운영되는 것이며, 특히 천연가스에 비하여 불순성분과 부식성분이 많이 포함되어 있는 부생가스가 상기 부생가스 복합화력 발전설비(200)의 가스터빈(300') 등에 정비 문제를 빈번하게 발생시키는 바, 부생가스 복합화력 발전설비(200)가 정지되는 경우 상기 천연가스 복합화력 발전설비(100)는 부생가스 복합화력 발전설비(200)에 공급되는 부생가스를 이용하여 상기 천연가스 복합화력 발전설비(100)의 배열보일러(400)를 가동할 수 있다.

이와같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 천연가스 복합화력 발전설비(100) 및 부생가스 복합화력 발전설비(200)가 정상적으로 가동되는 경우, 상기 가스터빈(300),(300')에 연료가 유입되면 가스터빈(300),(300')은 유입된 연료를 연소시켜 전력을 생산한 후 배기가스 열을 방출한다. 이때, 상기 가스터빈(300),(300')에서 배출된 배기가스 열은 배열보일러(400),(400')에서 증기를 생산하고 증기터빈(500),(500')은 생산된 증기를 통해 구동되어 동력을 생산한다.

한편, 수리 중이거나 운영상의 문제로 인해 상기 부생가스 복합화력 발전설비(200)가 정지되는 경우 상기 천연가스 복합화력 발전설비(100)의 보조연소용 버 너(110)는 바이패스 연료관(120')을 통해 부생가스를 공급받은 후 열을 발생시키며, 이렇게 상기 보조연소용 버너(110)에서 발생된 열은 상기 배열보일러(400)을 통해 증기를 생산하여 증기터빈(500)이 구동되도록 한다. 이로써, 정비 문제가 빈번하게 발생되는 부생가스 복합화력 발전설비(200)에 있어서, 공정 중 부생가스의 처리가 원활하게 이루어짐에 따라 부생가스의 유용한 이용이 가능한 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 복합화력 발전설비의 보조연소 시스템의 경우 부생가스를 이용하는 보조연소용 버너가 구비되어 공정에서 발생된 부생가스의 처리가 원활하게 이루어지도록 하고 방산상황에서도 유용한 부생가스 이용이 가능하다. 이로써, 발전 설비가 정지되거나 수리되는 경우 공정 부생가스가 대기 중으로 방산되어 환경을 오염시키고 지구를 온난화시킨다는 종래 기술의 문제를 본 발명은 해결할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 천연가스에 비해 상대적으로 불순성분과 부식성분이 많은 부생가스를 연료로 사용하는 가스터빈 복합화력 발전소의 경우 공정에서 발생된 부생가스의 처리를 원활하게 함으로써 방산상황에서 유용한 부생가스 이용 방안을 확보할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 가스터빈과 배열보일러가 정상적으로 가동되는 경우에도 부생가스를 이용하는 보조연소용 버너를 사용함으로써 증기터빈의 출력을 증대시킬 수 있다는 이점이 있다.

Claims

삭제
천연가스 연료관(320)을 통해 공급된 천연가스 연료를 연소시켜 1차 동력을 생산하는 가스터빈(300)과, 가스터빈(300)의 출구로 배출되는 배기가스 열을 회수하여 증기를 발생시키는 배열보일러(400)와, 상기 배열보일러(400)의 입구에 설치되는 복수개의 보조연소용 버너(110) 및, 상기 배열보일러(400)에서 생산된 증기를 통해 2차 동력을 생산하는 증기터빈(500)으로 구성되는 천연가스 복합화력 발전설비(100);

부생가스 연료관(310)을 통해 공급된 부생가스 연료를 연소시켜 1차 동력을 생산하는 가스터빈(300')과, 상기 가스터빈(300')의 출구로 배출되는 배기가스 열을 회수하여 증기를 발생시키는 배열보일러(400') 및, 상기 배열보일러(400')에서 생산된 증기를 통해 2차 동력을 생산하는 증기터빈(500')으로 구성되는 부생가스 복합화력 발전설비(200);

상기 부생가스 복합화력 발전설비(200)의 부생가스 연료관(310)과 천연가스 복합화력 발전설비(100)의 보조연소용 버너(110) 사이를 연결하여 상기 보조연소용 버너(110)에 부생가스 연료를 공급하는 바이패스 연료관(120')을 포함하는 복합화력 발전설비의 보조연소 시스템.
제2항에 있어서, 상기 보조연소용 버너(110)는 부생가스 복합화력 발전설비(200)의 정지시 배열보일러(400)의 운전이 가능하도록 바이패스 연료관(120')을 통해 부생가스를 공급받아, 부생가스 복합화력 발전설비의 고장 또는 수리 중 공정에서 발생된 부생가스를 처리하는 것을 특징으로 하는 복합화력 발전설비의 보조연소 시스템.