KR101209307B1 - 가스터빈식 발전소의 유입공기 냉각용 모듈패드 및 그 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스터빈식 발전소의 유입공기 냉각용 모듈패드 및 그 설치방법에 관한 것으로, 유입공기 냉각용 모듈패드는 공기 유입구(2)에 각각 설치되며, 복수의 프레임(11)이 서로 힌지로 결합되어 각도 조절되는 메인프레임(10)과; 메인프레임(11) 각각에 설치되며, 통과되는 공기를 냉각시키는 습흡필터(20)를 포함하고, 메인프레임(10)은 공기 유입방향에 맞춰 각도를 각각 조절하여 습흡필터(20)의 면이 공기 유입방향에 수직이 되도록 설치되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기와 같은 구성으로 인해 본 발명은 공기의 유입면적이 감소되지 않아 기설치된 가스터빈식 발전소의 공기 유입구에 설치될 수 있고, 각각의 공기 유입구마다 다른 공기 유입방향에 맞춰 습흡필터의 각도롤 조절하여 설치하므로 공기가 습흡필터를 보다 원활하게 통과할 수 있다.

Description

가스터빈식 발전소의 유입공기 냉각용 모듈패드 및 그 설치방법{Inlet air cooling module pads of gas turbine electric power station and its install method}

본 발명은 가스터빈식 발전소의 유입공기 냉각용 모듈패드 및 그 설치방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 가스터빈 내부로 외부공기를 공급하기 위한 공기유입부에 설치되어 공기를 냉각하는 가스터빈식 발전소의 유입공기 냉각용 모듈패드 및 그 설치방법에 관한 것이다.

가스터빈식 발전소는 크게 공기 유입구, 압축실, 연소실, 터빈 및 배기구로 구성되고, 외부에서 유입되는 공기를 압축하여 연료와 혼합한 다음, 연소실에서 공기와 연료의 혼합물을 착화시켜 고온의 가스를 생성함으로써 터빈을 구동시켜 전력을 생산한다.

이러한 가스터빈식 발전소의 정격출력 또는 열효율은 가스터빈으로 공급되는 공기의 온도와 반비례하고, 따라서 가스터빈식 발전기로 공급되는 유입공기의 온도를 낮춰 공급하기 위한 노력을 기울이고 있다.

이를 위한 종래의 기술로는 가스터빈의 유입공기 온도를 낮추기 위해 가스터빈의 유입구 전방에 배관 연결형 증발식 냉각기를 설치하는 방안과, 직접 증발 냉각(DEC)장치를 설치하는 방안이 사용되고 있다.

이중 증발냉각장치를 사용하는 방안은 대기의 상대습도가 75% 이하(바람직하게는 20 내지 60% 사이)로 양호하게 유지되지 못하면 별다른 효과를 얻지 못하는 문제가 있다.

그리고 공기 유입구에 증발냉각장치가 설치되므로 공기가 유입될 수 있는 공기 유입면적이 감소하는 문제가 있고, 그 결과 기 설치된 가스터빈식 발전소의 공기 유입구에 증발냉각장치를 설치하는 경우에는 설계된 공기 유입량에 차질이 생겨 발전 효율이 떨어질 수도 있고, 그 결과 가스터빈식 발전소의 설계 시 미리 증발냉각장치를 공기 유입구에 설치하는 것에 대하여 고려하지 않은 경우에는 이를 적용하기 어려운 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가스터빈식 발전소에서 가스터빈으로 외부공기를 공급하기 위해 마련되는 외부공기 유입구를 통해 유입되는 공기를 냉각하여 가스터빈 발전 효율을 향상시킬 수 있는 가스터빈식 발전소의 유입공기 냉각용 모듈패드 및 그 설치방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적에 따른 본 발명은 유입공기 냉각용 모듈패드를, 공기 유입구에 각각 설치되며, 복수의 프레임이 서로 힌지로 결합되어 각도 조절되는 메인프레임과; 상기 메인프레임 각각에 설치되며, 통과되는 공기를 냉각시키는 습흡필터를 포함하고, 상기 메인프레임은 공기 유입방향에 맞춰 각도를 각각 조절하여 상기 습흡필터의 면이 공기 유입방향에 수직이 되도록 설치되도록 구성하여 달성된다.

이때 메인프레임은 사각의 프레임과; 상기 프레임의 내측 상부에 설치되는 분무배관과; 상기 분무배관과 연결되어 물을 공급하는 급수라인과; 상기 습흡필터를 통과된 물이 배출되는 배수라인을 포함하고, 상기 프레임은 적어도 2개 이상이 힌지로 결합되는 것으로 실시될 수 있다.

그리고 상기 분무배관은 상기 프레임에 장, 탈착 가능하게 설치되는 것으로 실시될 수 있다.

또한 유입공기 냉각용 모듈패드의 설치방법은, 가스터빈식 발전소의 공기 유입구 각각의 공기 유입방향을 측정하는 공기 유입방향 측정단계와; 상기 공기 유입구에 복수의 프레임이 힌지로 결합된 메인프레임을 설치하고, 상기 메인프레임에 설치되는 습흡패드로 물을 공급하고 배출하는 급수라인과 배수라인을 설치하는 모듈패드 설치단계와; 상기 공기 유입방향 측정단계에서 획득된 공기 유입방향과 습흡패드의 면이 서로 수직이 되도록 상기 메인프레임의 설치 각도를 조절하는 모듈패드 설치각도 조절단계 및; 각도 조절된 모듈패드를 고정하는 설치각도 고정단계로 이루어지는 것에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 복수개의 프레임이 힌지로 결합되어 자유롭게 각도 조절되는 메인프레임에 의해 공기 유입구 각각에 설치되더라도 공기가 통과하는 면적을 유지할 수 있고, 그 결과 기 설치된 가스터빈식 발전소에 마련되어 있는 공기 유입구에 설치되더라도 공기 유입량이 감소하지 않는다.

그리고 공기가 유입되는 방향에 맞춰 습흡패드의 면이 수직이 되도록 설치되므로 습흡패드에 형성되어 있는 공기통로와 공기 유입방향이 일치하게 되고, 그 결과 외부 공기가 습흡패드를 더욱 쉽게 통과할 수 있다.

또한 공기가 습흡패드로 공급되는 물에 의해 냉각되므로 공기를 냉각시키는 데에 소요되는 비용이 절약되고, 냉각된 공기로 인해 가스터빈의 발전 효율이 향상된다.

도 1은 본 발명에 따른 가스터빈식 발전소의 유입공기 냉각용 모듈패드의 실시예를 보인 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 메인프레임의 단일 구조를 보인 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 메인프레임의 각도조절 동작을 보인 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 메인프레임의 각도조절 예를 보인 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 공기 유입구에 설치된 모듈패드를 보인 사용상태도,
도 6은 본 발명에 따른 공기 유입방향에 따른 모듈패드의 설치각도를 조절한 예를 보인 사용상태도,
도 7은 본 발명에 따른 가스터빈식 발전소의 유입공기 냉각용 모듈패드의 설치방법을 보인 순서도이다.

이하에서는 실시예를 도시한 첨부도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 가스터빈식 발전소의 공기 유입구에 설치되어 내부로 유입되는 공기를 냉각하는 모듈패드 및 그 설치방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 모듈패드는 도 1에 도시된 바와 같이 크게 메인프레임(10)과 습흡필터(20)로 이루어지고, 이때 메인프레임(10)은 복수 개가 서로 힌지(30)로 결합된다.

메인프레임(10)은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 후술하는 습흡필터(20)의 둘레를 따라 사각으로 형성된 복수의 프레임(11)과, 프레임(11)의 내측 상부에 설치되는 분무배관(12)과, 분무배관(12)과 연결되어 물을 공급하는 급수라인(13)과, 습흡필터(20)를 통과된 물이 배출되는 배수라인(14)을 포함을 포함한다.

이때 프레임(11)은 적어도 2개 이상이 힌지(30)로 결합되어 서로 각도 조절이 가능하도록 실시되는데, 이러한 구조로 인해 하나의 프레임(11)에 설치되는 습흡필터(20) 각각이 서로 이루는 각도를 조절할 수 있다.

그리고 분무배관(12)은 상기 프레임(11)에 장탈착 가능하게 설치되어 필요에 따라 분부배관을 프레임(11)에서 탈거하여 세척을 할 수 있도록 실시됨이 바람직하다.

이와 같이 힌지(30)로 결합된 메인프레임(10)에 의해 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 메인프레임(10)의 좌우 폭을 프레임(11)의 각도 조절을 통해 자유롭게 조절할 수 있고, 이에 의해 설치될 수 있는 공간에 제약이 있더라도 좌우 폭에 맞춰 설치될 수 있으며, 또한 사행상으로 각도 조절된 복수의 습흡패드(20)에 의해 공기가 통과하지 못하는 프레임(11)의 면적이 보상되므로 설계된 공기 유입구의 공기 유입량이 감소하지 않는다.

그리고 습흡패드(20)는 물결 형상으로 이루어진 복수의 패드가 서로 부착되어 패드 사이로 공기통로를 형성한 것으로, 이러한 습흡패드(20)의 공기통로를 따라 외부 공기가 내부로 유입되는 동안에 기화 냉각된다.

이를 위해 본 발명에서는 프레임(11)의 상부에 설치된 급수라인(13)을 통해 습흡패드(20)의 상부로 열매체로서 상온 또는 저온수가 공급되고, 이러한 열매체가 분무배관(12)을 통해 습흡패드(20)로 고르게 분무되어 습흡패드(20)가 고르게 적셔진 상태가 유지된다.

그리고 습흡패드(20)를 적신 열매체는 그 하부에 마련된 배수라인(14)을 통해 배출되고, 이렇게 배출된 열매체는 일측에 마련되는 수조(도시되지 않음)에 집수되고, 이렇게 집수된 물은 다시 급수라인(13)을 통해 습흡패드(20)로 공급되어 순환된다.

이와 같이 본 발명은 가스터빈식 발전소의 공기 유입구를 통해 유입되는 공기를 냉각시키기 위한 열매체로서 상온 또는 저온수를 사용하기 때문에 공기를 냉각하기 위한 에너지를 최소화할 수 있다.

한편, 본 발명의 모듈패드(1)는 도 5에 도시된 바와 같이 복수로 구획된 공기 유입구 각각에 설치되는 것으로, 이들 공기 유입구(2)를 통해 유입되는 공기의 유입방향은 저마다 다를 수 있다.

따라서 본 발명은 공기 유입구(2)로 유입되는 공기의 방향을 미리 측정하고, 이를 바탕으로 메인프레임(10)의 설치 각도를 달리함으로써 공기가 습흡패드(20)를 보다 쉽게 통과할 수 있도록 하는데, 이러한 예로서 도 6에 도시된 바와 같이 모듈패드(1)의 설치 각도를 공기의 흐름 방향에 맞춰 조절하게 된다.

이때 공기가 유입되는 방향과 습흡패드(20)의 면이 서로 수직이 되도록 함으로써 습흡패드(20)에 형성된 공기통로와 공기의 유입방향이 서로 수평을 이루도록 설치됨이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 따른 도 7에 따른 모듈패드(1)의 설치방법에 따라 설명한다.

(1) 공기 유입방향 측정단계(S100)

이 단계는 모듈패드(1)를 가스터빈식 발전소의 공기 유입구(2)에 설치하기에 앞서 공기 유입부(2) 각각을 통해 유입되는 공기의 유입방향을 측정하는데, 이는 각각의 공기 유입구(2)로 유입되는 공기의 방향이 다르기 때문에 이에 맞춰 모듈패드(1)를 설치하기 위함이다.

(2) 모듈패드 설치단계(S200)

이 단계는 공기 유입방향 측정단계(S100)에서 측정된 공기 유입구(2) 각각의 공기 유입방향에 맞춰 모듈패드(1)를 설치하는 단계로서, 메인프레임(10)의 사각 프레임(11)이 힌지(30)를 통해 서로 결합되어 있는데, 이중 양측에 위치되는 프레임(11)을 공기 유입구(2)의 내벽에 설치하는 단계이다.

이를 위해 메인프레임(10)의 측면에는 별도의 고정브래킷이 설치되고, 이 고정브래킷에 의해 공기 유입구(2)의 내벽에 고정되는 것으로 실시될 수 있다.

이렇게 메인프레임(10)이 설치되고 나면, 메인프레임(10)의 습흡패드(20)로 물을 공급하고 배출하는 급수라인(13)과 배수라인(14)을 각각 설치하는데, 급수라인(13)과 배수라인(14)은 일측에 마련되는 수조(도시되지 않음)와 연결되고, 이들에는 물을 순환시킬 수 있도록 펌프(도시되지 않음)가 연결된다.

(3) 모듈패드 설치각도 조절단계(S300)

이 단계는 공기 유입구(2)에 설치된 모듈패드(1)의 설치 각도를 측정된 공기 유입방향에 맞춰 적절하게 각도를 조절하는 단계로서, 이때 모듈패드(1)의 설치각도는 도 6에 도시된 바와 같이 습흡패드(20)의 면이 공기 유입방향과 대략 수직이 되도록 설치함으로써 습흡패드(20)에 형성된 공기통로를 통해 공기가 쉽게 유입되고 통과할 수 있게 한다.

(4) 설치각도 고정단계(S400)

이 단계는 모듈패드(1)의 설치각도가 조절된 이후에 모듈패드(1)의 설치각도가 임의로 변경되지 않도록 고정하는 단계로서, 모듈패드(1)의 프레임(11)을 연결하는 힌지(30) 부분에 별도의 고정브래킷을 설치할거나 메인프레임(10)의 전후방에 모듈패드(1)의 상단 또는 하단을 고정하는 고정부재를 설치하는 것으로 실시된다.

이와 같은 본 발명은 가스터빈식 발전소의 공기 유입구(2)에 설치되더라도 공기가 유입되는 면적을 감소시키지 않고, 이에 더해 공기가 유입되는 방향에 따라 모듈패드(1)의 설치각도를 조절할 수 있으며, 유입공기를 냉각하기 위한 열매체로서 상온 또는 저온수를 사용하여 기화냉각시킴으로써 공기를 냉각시키기 위한 에너지를 줄일 수 있다.

10: 메인프레임 11: 프레임
12: 분무배관 13: 급수라인
14: 배수라인 20: 습흡필터
30: 힌지

Claims (4)

1. 가스터빈식 발전소에 구비되는 복수의 공기 유입구(2)에 설치되는 냉각장치에 있어서,
   상기 공기 유입구(2)에 각각 설치되며, 복수의 프레임(11)이 서로 힌지로 결합되어 각도 조절되는 메인프레임(10)과;
   상기 메인프레임(10) 각각에 설치되며, 통과되는 공기를 냉각시키는 습흡필터(20)를 포함하고,
   상기 메인프레임(10)은 공기 유입방향에 맞춰 각도를 각각 조절하여 상기 습흡필터(20)의 면이 공기 유입방향에 수직이 되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 가스터빈식 발전소의 유입공기 냉각용 모듈패드.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   메인프레임(10)은 사각의 프레임(11)과; 상기 프레임(11)의 내측 상부에 설치되는 분무배관(12)과; 상기 분무배관(12)과 연결되어 물을 공급하는 급수라인(13)과; 상기 습흡필터(20)를 통과된 물이 배출되는 배수라인(14)을 포함하고,
   상기 프레임(11)은 적어도 2개 이상이 힌지로 결합된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 가스터빈식 발전소의 유입공기 냉각용 모듈패드.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 분무배관(12)은 상기 프레임(11)에 장탈착 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 유입공기 냉각용 모듈패드.
   
4. 가스터빈식 발전소의 공기 유입구 각각의 공기 유입방향을 측정하는 공기 유입방향 측정단계(S100)와;
   상기 공기 유입구(2)에 복수의 프레임(11)이 힌지(30)로 결합된 메인프레임(10)을 설치하고, 상기 메인프레임(10)에 설치되는 습흡패드(20)로 물을 공급하고 배출하는 급수라인(13)과 배수라인(14)을 설치하는 모듈패드 설치단계(S200)와;
   상기 공기 유입방향 측정단계(S100)에서 획득된 공기 유입방향과 습흡패드(20)의 면이 서로 수직이 되도록 상기 메인프레임(10)의 설치 각도를 조절하는 모듈패드 설치각도 조절단계(S300) 및;
   각도 조절된 모듈패드를 고정하는 설치각도 고정단계(S400)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스터빈 유입공기 냉각용 모듈패드의 설치방법.

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