KR101341767B1 - 발전용 열교환 장치 - Google Patents

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Abstract

이 발명은, 보일러수를 가열하고 난 후의 가스터빈 배기가스를 이용하여 지역난방에 이용하도록 하고, 지역난방에 이용되지 않을 때는 보일러수를 예열하는데 사용함으로써 열에너지의 낭비를 제거할 수 있는, 발전용 열교환 장치에 관한 것으로서,
내부에 열교환용 배관과 보조 열교환용 배관이 설치되어 있으며 가스터빈 배기가스를 이용하여 열교환용 배관과 보조 열교환용 배관을 가열하기 위한 배열회수 보일러와, 상기한 배열회수 보일러의 열교환용 배관의 입구측에 연결되어 있으며 보일러수를 열교환용 배관으로 입력시키기 위한 유입관과, 상기한 유입관에 설치되어 보일러수를 공급 또는 차단시키기 위한 밸브와, 상기한 열교환용 배관의 출구측에 연결되어 있으며 보일러수를 증기터빈으로 출력시키기 위한 유출관과, 난방용 열교환기와 상기한 보조 열교환용 배관의 입구측의 사이에 연결되어 있으며 난방수를 보조 열교환용 배관으로 입력시키기 위한 보조 유입관과, 상기한 보조 유입관에 설치되어 난방수를 공급 또는 차단시키기 위한 제1 밸브와, 난방용 열교환기와 상기한 보조 열교환용 배관의 출구측의 사이에 연결되어 있으며 난방수를 난방용 열교환기로 출력하기 위한 보조 유출관과, 상기한 보조 유출관에 설치되어 난방수를 공급 또는 차단시키기 위한 제2 밸브와, 상기한 유입관과 보조 유입관을 연결하는 유로상에 설치되어 보일러수를 보조 열교환용 배관으로 공급 또는 차단시키기 위한 제3 밸브와, 상기한 유입관과 보조 유출관을 연결하는 유로상에 설치되어 보조 열교환용 배관을 통과한 보일러수를 열교환용 배관으로 공급 또는 차단시키기 위한 제4 밸브와, 상기한 유입관상에서 상기한 제3 밸브와 제4 밸브의 사이에 설치되어 보일러수를 공급 또는 차단시키기 위한 제5 밸브와, 상기한 제1 밸브 내지 제5 밸브를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 이루어진다.

Description

발전용 열교환 장치{Heat exchanger for generating electric power}
이 발명은 발전용 열교환 장치에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 보일러수를 가열하고 난 후의 가스터빈 배기가스를 이용하여 지역난방에 이용하도록 하고, 지역난방에 이용되지 않을 때는 보일러수를 예열하는데 사용함으로써 열에너지의 낭비를 제거할 수 있는, 발전용 열교환 장치에 관한 것이다.
일반적으로 복합 발전소에는 가스터빈의 배기가스의 열을 이용하여 증기터빈의 보일러수를 가열하는 발전용 열교환 장치가 설치되어 있다.
도 1은 종래의 발전용 열교환장치의 구성도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 발전용 열교환장치의 구성은, 내부에 열교환용 배관(1a)이 설치되어 있으며 가스터빈 배기가스를 이용하여 열교환용 배관(1a)을 가열하기 위한 배열회수 보일러(1)와, 상기한 배열회수 보일러(1)의 열교환용 배관(1a)의 입구측에 연결되어 있으며 보일러수를 열교환용 배관(1a)으로 입력시키기 위한 유입관(2)과, 상기한 유입관(2)에 설치되어 보일러수를 공급 또는 차단시키기 위한 밸브(3a, 3b)와, 상기한 배열회수 보일러(1)의 열교환용 배관(1a)의 출구측에 연결되어 있으며 보일러수를 증기터빈(5)으로 출력시키기 위한 유출관(4)을 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한 종래의 발전용 열교환장치의 작용은 다음과 같다.
밸브(3a, 3b)가 개방되는 경우에 유입관(2)을 통하여 입력되는 보일러수가 배열회수 보일러(1)의 열교환용 배관(1a)을 통과하여 유출관(4)을 통해 증기터빈(5)으로 출력된다.
이 경우에, 배열회수 보일러(1)에는 가스터빈 배기가스가 통과하면서 열교환용 배관(1a)내를 흐르는 보일러수를 가열하게 되고, 이와 같이 가열된 보일러수는 유출관(4)을 통하여 증기터빈(5)으로 공급되어 발전에 이용된다.
그러나, 상기한 종래의 발전용 열교환장치는 가스터빈 배기가스가 보일러수를 가열하고 난 후에 배기중으로 방출되어 버려지게 됨으로써 열에너지를 낭비하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보일러수를 가열하고 난 후의 가스터빈 배기가스를 이용하여 지역난방에 이용하도록 하고, 지역난방에 이용되지 않을 때는 보일러수를 예열하는데 사용함으로써 열에너지의 낭비를 제거할 수 있는, 발전용 열교환 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 내부에 열교환용 배관과 보조 열교환용 배관이 설치되어 있으며 가스터빈 배기가스를 이용하여 열교환용 배관과 보조 열교환용 배관을 가열하기 위한 배열회수 보일러와, 상기한 배열회수 보일러의 열교환용 배관의 입구측에 연결되어 있으며 보일러수를 열교환용 배관으로 입력시키기 위한 유입관과, 상기한 유입관에 설치되어 보일러수를 공급 또는 차단시키기 위한 밸브와, 상기한 열교환용 배관의 출구측에 연결되어 있으며 보일러수를 증기터빈으로 출력시키기 위한 유출관과, 난방용 열교환기와 상기한 보조 열교환용 배관의 입구측의 사이에 연결되어 있으며 난방수를 보조 열교환용 배관으로 입력시키기 위한 보조 유입관과, 상기한 보조 유입관에 설치되어 난방수를 공급 또는 차단시키기 위한 제1 밸브와, 난방용 열교환기와 상기한 보조 열교환용 배관의 출구측의 사이에 연결되어 있으며 난방수를 난방용 열교환기로 출력하기 위한 보조 유출관과, 상기한 보조 유출관에 설치되어 난방수를 공급 또는 차단시키기 위한 제2 밸브와, 상기한 유입관과 보조 유입관을 연결하는 유로상에 설치되어 보일러수를 보조 열교환용 배관으로 공급 또는 차단시키기 위한 제3 밸브와, 상기한 유입관과 보조 유출관을 연결하는 유로상에 설치되어 보조 열교환용 배관을 통과한 보일러수를 열교환용 배관으로 공급 또는 차단시키기 위한 제4 밸브와, 상기한 유입관상에서 상기한 제3 밸브와 제4 밸브의 사이에 설치되어 보일러수를 공급 또는 차단시키기 위한 제5 밸브와, 상기한 제1 밸브 내지 제5 밸브를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 보조 유출관에는 순환 펌프가 설치되고, 상기한 순환펌프의 동작상태를 감지하는 센서가 제어부에 연결되면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 제어부는 순환펌프가 작동하는 경우에, 제5 밸브를 개방하고, 제3 밸브 및 제4 밸브는 폐쇄하고, 제1 밸브 및 제2 밸브는 개방하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 제어부는 순환펌프가 작동하지 않는 경우에, 제5 밸브를 폐쇄하고, 제3 밸브 및 제4 밸브는 개방하고, 제1 밸브 및 제2 밸브는 폐쇄하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 보조 유입관에는 열량계와 유량계가 설치되면 바람직하다.
이 발명은, 보일러수를 가열하고 난 후의 가스터빈 배기가스를 이용하여 지역난방에 이용하도록 하고, 지역난방에 이용되지 않을 때는 보일러수를 예열하는데 사용함으로써 열에너지의 낭비를 제거할 수 있는, 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 발전용 열교환장치의 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 발전용 열교환 장치의 구성도이다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 일예로서, 방향에 관한 용어는 설명상의 편의를 위하여 도면상에 표현된 위치를 기준으로 설정하기로 한다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 발전용 열교환 장치의 구성도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 발전용 열교환 장치의 구성은, 내부에 열교환용 배관(1a)과 보조 열교환용 배관(1b)이 설치되어 있으며 가스터빈 배기가스를 이용하여 열교환용 배관(1a)과 보조 열교환용 배관(1b)을 가열하기 위한 배열회수 보일러(1)와, 상기한 배열회수 보일러(1)의 열교환용 배관(1a)의 입구측에 연결되어 있으며 보일러수를 열교환용 배관(1a)으로 입력시키기 위한 유입관(2)과, 상기한 유입관(2)에 설치되어 보일러수를 공급 또는 차단시키기 위한 밸브(3a, 3b)와, 상기한 배열회수 보일러(1)의 열교환용 배관(1a)의 출구측에 연결되어 있으며 보일러수를 증기터빈(5)으로 출력시키기 위한 유출관(4)과, 난방용 열교환기(9)와 상기한 배열회수 보일러(1)의 보조 열교환용 배관(1b)의 입구측의 사이에 연결되어 있으며 난방수를 보조 열교환용 배관(1b)으로 입력시키기 위한 보조 유입관(6)과, 상기한 보조 유입관(6)에 설치되어 난방수를 공급 또는 차단시키기 위한 제1 밸브(8a)와, 난방용 열교환기(9)와 상기한 배열회수 보일러(1)의 보조 열교환용 배관(1b)의 출구측의 사이에 연결되어 있으며 난방수를 난방용 열교환기(9)로 출력하기 위한 보조 유출관(7)과, 상기한 보조 유출관(7)에 설치되어 난방수를 공급 또는 차단시키기 위한 제2 밸브(8b)와, 상기한 유입관(2)과 보조 유입관(6)을 연결하는 유로상에 설치되어 보일러수를 보조 열교환용 배관(1b)으로 공급 또는 차단시키기 위한 제3 밸브(8c)와, 상기한 유입관(2)과 보조 유출관(7)을 연결하는 유로상에 설치되어 보조 열교환용 배관(1b)을 통과한 보일러수를 열교환용 배관(1a)으로 공급 또는 차단시키기 위한 제4 밸브(8d)와, 상기한 유입관(2)상에서 상기한 제3 밸브(8c)와 제4 밸브(8d)의 사이에 설치되어 보일러수를 공급 또는 차단시키기 위한 제5 밸브(8e)와, 상기한 제1 밸브 내지 제5 밸브(8e)를 제어하기 위한 제어부(13)를 포함하여 이루어진다. 미설명부호 12는 열공급 중앙 제어부이다.
상기한 보조 유입관(6)에는 열량계(11a)와 유량계(11b)가 설치되고 상기한 보조 유출관(7)에는 순환 펌프(10)가 설치되고, 상기한 순환펌프(10)의 동작상태를 감지하는 센서(도시되지 않음)가 순환펌프(10)상에 설치되어 설치되어 제어부(13)에 연결된다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일 실시예에 따른 발전용 열교환 장치의 작용은 다음과 같다.
겨울철과 같이 난방을 사용하는 경우에, 순환펌프(10)가 작동하게 되고, 제어부(13)는 센서를 이용하여 이를 감지한 후에 가스터빈 배기가스가 난방에 이용되도록 제1 내지 제5 밸브(8a~8e)의 개폐를 제어한다.
제어부(13)의 제어에 의하여 밸브(3a, 3b)와 함께 제5 밸브(8e)가 개방되어 있고, 제3 밸브(8c) 및 제4 밸브(8d)는 폐쇄되어 있고, 제1 밸브(8a) 및 제2 밸브(8b)는 개방되어 있는 경우에, 유입관(2)을 통하여 입력되는 보일러수가 배열회수 보일러(1)의 열교환용 배관(1a)을 통과하여 유출관(4)을 통해 증기터빈(5)으로 출력되고, 보조 유입관(6)을 통하여 입력되는 난방수가 배열회수 보일러(1)의 보조 열교환용 배관(1b)을 통과하여 보조 유출관(7)을 통해 난방용 열교환기(9)로 출력된다.
이 경우에, 배열회수 보일러(1)에는 가스터빈 배기가스가 통과하면서 열교환용 배관(1a)내를 흐르는 보일러수와 보조 열교환용 배관(1b)내를 흐르는 난방수를 가열하게 되고, 이와 같이 가열된 보일러수는 유출관(4)을 통하여 증기터빈(5)으로 공급되어 발전에 이용되고, 난방수는 보조 유출관(7)을 통하여 난방용 열교환(9)러 공급되어 난방에 이용된다.
여름철과 같이 난방을 사용하지 않는 경우에, 순환펌프(10)가 작동하지 않게 되고, 제어부(13)는 센서를 이용하여 이를 감지한 후에 가스터빈 배기가스가 보일러수 예열에 이용되도록 제1 내지 제5 밸브(8a~8e)의 개폐를 제어한다.
제어부(13)의 제어에 의하여 밸브(3a, 3b)와 달리 제5 밸브(8e)가 폐쇄되어 있고, 제3 밸브(8c) 및 제4 밸브(8d)는 개방되어 있고, 제1 밸브(8a) 및 제2 밸브(8b)는 폐쇄되어 있는 경우에, 유입관(2)을 통하여 입력되는 보일러수가 제3 밸브(8c)를 통하여 보조 유입관(7)을 거쳐서 배열회수 보일러(1)의 보조 열교환용 배관(1b)으로 입력된다. 이와같이 보조 열교환용 배관(1b)에서 1차적으로 가열된 보일러수는 제4 밸브(8d)를 통하여 유입관(2)을 거쳐서 배열회수 보일러(1)의 열교환용 배관(1a)으로 입력된다. 2차적으로 열교환용 배관(1a)에서 가열된 보일러수는 유출관(4)을 통해 증기터빈(5)으로 출력된다. 유출관(4)을 통하여 증기터빈(5)으로 공급된 보일러수는 발전에 이용된다.
따라서, 보일러수를 가열하고 난 후의 가스터빈 배기가스를 이용하여 지역난방에 이용하고, 지역난방에 이용되지 않을 때는 보일러수를 예열하는데 사용함으로써 열에너지의 낭비를 제거할 수 있다.
1 : 배열회수 보일러 2 : 유입관
4 : 유출관 5 : 증기터빈
6 : 보조 유입관 7 : 보조 유출관
9 : 난방용 열교환기 10 : 순환펌프
12 : 열공급 중앙 제어부 13 : 제어부

Claims (5)

  1. 내부에 열교환용 배관과 보조 열교환용 배관이 설치되어 있으며 가스터빈 배기가스를 이용하여 열교환용 배관과 보조 열교환용 배관을 가열하기 위한 배열회수 보일러와,
    상기한 배열회수 보일러의 열교환용 배관의 입구측에 연결되어 있으며 보일러수를 열교환용 배관으로 입력시키기 위한 유입관과,
    상기한 유입관에 설치되어 보일러수를 공급 또는 차단시키기 위한 밸브와,
    상기한 열교환용 배관의 출구측에 연결되어 있으며 보일러수를 증기터빈으로 출력시키기 위한 유출관과,
    난방용 열교환기와 상기한 보조 열교환용 배관의 입구측의 사이에 연결되어 있으며 난방수를 보조 열교환용 배관으로 입력시키기 위한 보조 유입관과,
    상기한 보조 유입관에 설치되어 난방수를 공급 또는 차단시키기 위한 제1 밸브와,
    난방용 열교환기와 상기한 보조 열교환용 배관의 출구측의 사이에 연결되어 있으며 난방수를 난방용 열교환기로 출력하기 위한 보조 유출관과,
    상기한 보조 유출관에 설치되어 난방수를 공급 또는 차단시키기 위한 제2 밸브와,
    상기한 유입관과 보조 유입관을 연결하는 유로상에 설치되어 보일러수를 보조 열교환용 배관으로 공급 또는 차단시키기 위한 제3 밸브와,
    상기한 유입관과 보조 유출관을 연결하는 유로상에 설치되어 보조 열교환용 배관을 통과한 보일러수를 열교환용 배관으로 공급 또는 차단시키기 위한 제4 밸브와,
    상기한 유입관상에서 상기한 제3 밸브와 제4 밸브의 사이에 설치되어 보일러수를 공급 또는 차단시키기 위한 제5 밸브와,
    상기한 제1 밸브 내지 제5 밸브를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전용 열교환 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 보조 유출관에는 순환 펌프가 설치되고, 상기한 순환펌프의 동작상태를 감지하는 센서가 제어부에 연결되는 것을 특징으로 하는 발전용 열교환 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기한 제어부는 순환펌프가 작동하는 경우에, 제5 밸브를 개방하고, 제3 밸브 및 제4 밸브는 폐쇄하고, 제1 밸브 및 제2 밸브는 개방하는 것을 특징으로 하는 발전용 열교환 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기한 제어부는 순환펌프가 작동하지 않는 경우에, 제5 밸브를 폐쇄하고, 제3 밸브 및 제4 밸브는 개방하고, 제1 밸브 및 제2 밸브는 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 발전용 열교환 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기한 보조 유입관에는 열량계와 유량계가 설치되는 것을 특징으로 하는 발전용 열교환 장치.
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