KR101503294B1

KR101503294B1 - 발전 플랜트

Info

Publication number: KR101503294B1
Application number: KR1020147007083A
Authority: KR
Inventors: 히로시 다나베
Original assignee: 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2015-03-18
Also published as: KR20130021455A; CN103003551B; KR20140042934A; CN103003551A; CN105715379B; US20150260098A1; JP5558592B2; CN104632415A; JPWO2012099046A1; KR101434119B1; CN105715379A; CN104632415B; WO2012099046A1; US20120186263A1; US9074532B2

Abstract

가스 터빈(11)과, 연료 가스 냉각기(13)와, 연료 가스 압축기(12)의 중간단으로부터 발출된 연료 가스를 연료 가스 냉각기(13)로 인도하는 추기 라인(24)을 구비한 발전 플랜트(10)에 있어서, 연료 가스 냉각기(13)의 바닥부에 저류되는 냉각수의 수위가 소정의 위치까지 온 것을 검출하는 제 1 레벨 검출기(61)와, 제 1 레벨 검출기(61)로부터 전송된 검출 신호에 근거하여, 가스 터빈(11)을 정지시키는 동시에, 스프레이 노즐(44, 45)에 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프(53)를 정지시키는 지령 신호를 출력하는 제어기가 마련되어 있다.

Description

발전 플랜트{POWER GENERATION PLANT}

본 발명은 고로 가스(BFG) 등의 저칼로리 가스를 연료로 하는 가스 터빈과, 연료 가스 압축기에서 가압되어 재순환되는 연료 가스를 냉각하는 연료 가스 냉각기를 구비한 발전 플랜트에 관한 것이다.

고로 가스(BFG) 등의 저칼로리 가스를 연료로 하는 가스 터빈과, 연료 가스 압축기에서 가압되어 재순환되는 연료 가스를 냉각하는 연료 가스 냉각기를 구비한 발전 플랜트로서는, 예컨대, 특허문헌 1에 개시된 것이 알려져 있다.

또한, 연료 가스 냉각기로서는, 스프레이 노즐로부터 냉각수를 분무하여 연료 가스를 냉각하고, 스프레이 노즐로부터 분무되어 연료 가스를 냉각하고 적하한 냉각수를 호퍼로 회수하여, 회수된 냉각수를 재순환시키는 것이 알려져 있다.

일본 특허 공개 제 1997-79046 호 공보

그렇지만, 고로 가스(BFG) 등의 저칼로리 가스 중에는 불순물이 많이 포함되어 있으며, 점차 이 불순물이 호퍼의 출구부(바닥부)에 퇴적하여 호퍼의 출구를 폐색하거나, 호퍼에 저류된 냉각수를 냉각수 피트로 인도하는 배관 내 혹은 배관의 출구부에 퇴적하여 해당 배관 내 혹은 배관의 출구를 폐색해 버릴 우려가 있었다. 그리고, 이들 호퍼의 출구, 배관 내 혹은 배관의 출구가 폐색되어 버리면, 스프레이 노즐로부터 분무되어 연료 가스를 냉각하고 적하한 냉각수를 호퍼만으로는 다 회수할 수 없게 되어, 냉각수가 호퍼로부터 넘쳐흐르고, 넘쳐흐른 물이, 연료 가스 압축기에서 가압된 연료 가스를 연료 가스 냉각기로 인도하는 배관(바이패스 라인)이나, 연료 가스 압축기의 중간단으로부터 연료 가스를 발출하여 연료 가스 냉각기로 인도하는 배관(추기 라인)에 유입하고, 발전 플랜트를 정지했을 때 연료 가스 압축기나 가스 터빈에 유입하여, 연료 가스 압축기나 가스 터빈을 손상시킬 우려가 있었다.

또한, 한랭지 등에서 발전 플랜트를 정지한 상태이며, 또한, 외기 온도가 0℃ 이하로 되는 경우에는, 연료 가스 냉각기에 사용되는 냉각수가 동결되어 버리지 않도록, 냉각수 펌프를 운전하여 스프레이 노즐로부터 냉각수를 분무시켜서 냉각수를 순환시키도록 하고 있다. 그러나, 발전 플랜트를 정지한 상태[즉, 고온 고압의 연료 가스가 공급되지 않는(유입하지 않는) 상태]에서 연료 가스 냉각기 내에 냉각수를 분무하면, 연료 가스 냉각기 내가 즉시 과포화 상태가 되어, 연료 가스 냉각기 내의 도처에 물방울이 발생하여 합쳐져서 물이 되고, 이 물이, 연료 가스 압축기에서 가압된 연료 가스를 연료 가스 냉각기로 인도하는 배관(바이패스 라인)이나, 연료 가스 압축기의 중간단으로부터 연료 가스를 발출하여 연료 가스 냉각기로 인도하는 배관(추기 라인)을 역류하여, 연료 가스 압축기나 가스 터빈에 유입해서, 연료 가스 압축기나 가스 터빈을 손상시킬 우려가 있었다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 연료 가스 냉각기에 사용되는 냉각수가, 연료 가스 압축기에서 가압된 연료 가스를 연료 가스 냉각기로 인도하는 배관(바이패스 라인)이나, 연료 가스 압축기의 중간단으로부터 연료 가스를 발출하여 연료 가스 냉각기로 인도하는 배관(추기 라인)을 역류하여, 연료 가스 압축기나 가스 터빈에 유입해 버리는 것을 방지할 수 있는 연료 가스 냉각기 및 가스 터빈을 구비한 발전 플랜트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 수단을 채용했다.

본 발명에 따른 발전 플랜트는, 연료 가스를 연료로 하는 가스 터빈과, 연료 가스 압축기에서 가압되어 재순환되는 연료 가스를, 스프레이 노즐로부터 분무되는 냉각수로 냉각하는 연료 가스 냉각기와, 상기 연료 가스 압축기의 중간단으로부터 발출된 연료 가스를 상기 연료 가스 냉각기로 인도하는 추기 라인을 구비한 발전 플랜트로서, 상기 연료 가스 냉각기의 바닥부에 저류되는 상기 냉각수의 수위가 소정의 위치까지 온 것을 검출하는 제 1 레벨 검출기와, 상기 제 1 레벨 검출기로부터 전송된 검출 신호에 근거하여, 상기 가스 터빈을 정지시키는 동시에, 상기 스프레이 노즐에 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프를 정지시키는 지령 신호를 출력하는 제어기가 마련되어 있다.

본 발명에 따른 발전 플랜트에 의하면, 예컨대, 호퍼에 저류된 냉각수의 레벨이 소정의 위치[예컨대, U자관에 의해 유지되는 일정 레벨보다 연직 상방(예컨대, 호퍼에 저류된 냉각수의 수면보다 0cm 상방)이며, 또한, 추기 라인의 하류단의 하단보다 연직 하방(예컨대, 추기 라인의 하류단의 하단보다 0cm 하방)에 설정된 위치]까지 온 것을 제 1 레벨 검출기가 검출하면, 제 1 레벨 검출기로부터 제어기에 검출 신호가 출력되고, 제어기로부터, 예컨대, 가스 터빈으로의 연료 가스의 공급을 차단하는 긴급 차단 밸브에 지령 신호가 출력되도록 되어 있다. 그리고, 제어기로부터의 지령 신호가 입력된 긴급 차단 밸브는 신속히 폐쇄되어(전체 폐쇄 상태가 됨), 가스 터빈으로의 연료 가스의 공급이 차단되도록 되어 있다. 그와 동시에, 제어기로부터 냉각수 펌프에도 지령 신호가 출력되어 냉각수 펌프가 정지되도록 되어 있으며, 그 결과, 스프레이 노즐로부터의 냉각수의 분무가 정지되도록 되어 있다.

이것에 의해, 연료 가스 냉각기에 사용되는 냉각수가 연료 가스 압축기의 중간단으로부터 연료 가스를 발출하여 연료 가스 냉각기로 인도하는 배관(추기 라인)을 역류하여, 연료 가스 압축기나 가스 터빈에 유입해 버리는 것을 방지할 수 있다.

상기 발전 플랜트에 있어서, 상기 연료 가스 압축기에서 가압되어 재순환되는 연료 가스를 상기 연료 가스 냉각기로 인도하는 바이패스 라인과, 상기 바이패스 라인에 저류된 상기 냉각수의 수위가 소정의 위치까지 온 것을 검출하는 제 2 레벨 검출기와, 상기 제 2 레벨 검출기로부터 전송된 검출 신호에 근거하여, 상기 가스 터빈을 정지시키는 동시에, 상기 스프레이 노즐에 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프를 정지시키는 지령 신호를 출력하는 제어기가 마련되어 있으면 더욱 바람직하다.

이와 같은 발전 플랜트에 의하면, 바이패스 라인에 저류된 냉각수의 레벨이 소정의 위치(예컨대, 가스 입구관의 내주면의 하단보다 10cm 상방에 설정된 위치)까지 온 것을 제 2 레벨 검출기가 검출하면, 제 2 레벨 검출기로부터 제어기에 검출 신호가 출력되고, 제어기로부터, 예컨대, 가스 터빈으로의 연료 가스의 공급을 차단하는 긴급 차단 밸브에 지령 신호가 출력되도록 되어 있다. 그리고, 제어기로부터의 지령 신호가 입력된 긴급 차단 밸브는 신속히 폐쇄되어(전체 폐쇄 상태가 됨), 가스 터빈으로의 연료 가스의 공급이 차단되도록 되어 있다. 그와 동시에, 제어기로부터 냉각수 펌프에도 지령 신호가 출력되어 냉각수 펌프가 정지되도록 되어 있으며, 그 결과, 스프레이 노즐로부터의 냉각수의 분무가 정지되도록 되어 있다.

이것에 의해, 연료 가스 냉각기에 사용되는 냉각수가, 연료 가스 압축기에서 가압된 연료 가스를 연료 가스 냉각기로 인도하는 배관(바이패스 라인)을 역류하여, 연료 가스 압축기나 가스 터빈에 유입해 버리는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 발전 플랜트는, 연료 가스를 연료로 하는 가스 터빈과, 연료 가스 압축기에서 가압되어 재순환되는 연료 가스를, 스프레이 노즐로부터 분무되는 냉각수로 냉각하는 연료 가스 냉각기와, 상기 연료 가스 압축기에서 가압되어 재순환되는 연료 가스를 상기 연료 가스 냉각기로 인도하는 바이패스 라인을 구비한 발전 플랜트로서, 상기 바이패스 라인에 저류된 상기 냉각수의 수위가 소정의 위치까지 온 것을 검출하는 레벨 검출기와, 상기 레벨 검출기로부터 전송된 검출 신호에 근거하여, 상기 가스 터빈을 정지시키는 동시에, 상기 스프레이 노즐에 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프를 정지시키는 지령 신호를 출력하는 제어기가 마련되어 있다.

본 발명에 따른 발전 플랜트에 의하면, 바이패스 라인에 저류된 냉각수의 레벨이 소정의 위치(예컨대, 가스 입구관의 내주면의 하단보다 10cm 상방에 설정된 위치)까지 온 것을 레벨 검출기가 검출하면, 레벨 검출기로부터 제어기에 검출 신호가 출력되고, 제어기로부터, 예컨대, 가스 터빈으로의 연료 가스의 공급을 차단하는 긴급 차단 밸브에 지령 신호가 출력되도록 되어 있다. 그리고, 제어기로부터의 지령 신호가 입력된 긴급 차단 밸브는 신속히 폐쇄되어(전체 폐쇄 상태가 됨), 가스 터빈으로의 연료 가스의 공급이 차단되도록 되어 있다. 그와 동시에, 제어기로부터 냉각수 펌프에도 지령 신호가 출력되어 냉각수 펌프가 정지되도록 되어 있으며, 그 결과, 스프레이 노즐로부터의 냉각수의 분무가 정지되도록 되어 있다.

상기 발전 플랜트에 있어서, 상기 스프레이 노즐에 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 배관을 구비하고, 상기 냉각수 배관이, 상기 스프레이 노즐을 통하지 않고, 상기 냉각수를 상기 연료 가스 냉각기의 내부로 되돌리는 바이패스관을 구비하고 있으면 더욱 바람직하다.

이와 같은 발전 플랜트에 의하면, 한랭지 등에서 발전 플랜트를 정지한 상태이며, 또한, 외기 온도가 0℃ 이하로 되는 경우에서도, 스프레이 노즐로부터 냉각수를 분무시키는 일 없이 냉각수 펌프가 운전되어, 냉각수가 순환되게 된다.

이것에 의해, 연료 가스 냉각기에 사용되는 냉각수의 동결을 방지할 수 있어서, 연료 가스 냉각기 내에서의 물방울의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 연료 가스 냉각기 내에서의 물방울의 발생이 억제되는 것에 의해, 냉각수가, 연료 가스 압축기에서 가압된 연료 가스를 연료 가스 냉각기로 인도하는 배관(바이패스 라인)이나, 연료 가스 압축기의 중간단으로부터 연료 가스를 발출하여 연료 가스 냉각기로 인도하는 배관(추기 라인)을 역류하여, 연료 가스 압축기나 가스 터빈에 유입해 버리는 것을 방지할 수 있다.

상기 발전 플랜트에 있어서, 상기 스프레이 노즐로 통하는 배관에, 해당 배관 내를 통과하는 냉각수의 압력을 검지하는 압력 검출기가 마련되어 있으면 더욱 바람직하다.

이와 같은 발전 플랜트에 의하면, 스프레이 노즐로 통하는 배관 내를 냉각수가 흐르고 있는지 여부, 즉, 냉각수가 스프레이 노즐 측에 공급되고 있는지 혹은 바이패스관 측에 공급되고 있는지를 용이하게 파악할 수 있어서, 스프레이 노즐 측으로부터 바이패스관 측으로의 전환 혹은 바이패스관 측으로부터 스프레이 노즐 측으로의 전환 망각을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 발전 플랜트는, 연료 가스를 연료로 하는 가스 터빈과, 연료 가스 압축기에서 가압되어 재순환되는 연료 가스를, 스프레이 노즐로부터 분무되는 냉각수로 냉각하는 연료 가스 냉각기와, 상기 스프레이 노즐에 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 배관을 구비한 발전 플랜트로서, 상기 냉각수 배관은, 상기 스프레이 노즐을 통하지 않고, 상기 냉각수를 상기 연료 가스 냉각기의 내부로 되돌리는 바이패스관을 구비하고 있다.

본 발명에 따른 발전 플랜트에 의하면, 한랭지 등에서 발전 플랜트를 정지한 상태이며, 또한, 외기 온도가 0℃ 이하로 되는 경우에서도, 스프레이 노즐로부터 냉각수를 분무시키는 일 없이 냉각수 펌프가 운전되어, 냉각수가 순환되게 된다.

이와 같은 발전 플랜트에 의하면, 스프레이 노즐로 통하는 배관 내를 냉각수가 흐르고 있는지의 여부, 즉, 냉각수가 스프레이 노즐 측에 공급되고 있는지 혹은 바이패스관 측에 공급되고 있는지를 용이하게 파악할 수 있어서, 스프레이 노즐 측으로부터 바이패스관 측으로의 전환 혹은 바이패스관 측으로부터 스프레이 노즐 측으로의 전환 망각을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 발전 플랜트의 정지 방법은, 연료 가스를 연료로 하는 가스 터빈과, 연료 가스 압축기에서 가압되어 재순환되는 연료 가스를, 스프레이 노즐로부터 분무되는 냉각수로 냉각하는 연료 가스 냉각기와, 상기 연료 가스 압축기의 중간단으로부터 발출된 연료 가스를 상기 연료 가스 냉각기로 인도하는 추기 라인을 구비한 발전 플랜트의 정지 방법으로서, 상기 연료 가스 냉각기의 바닥부에 저류되는 상기 냉각수의 수위가 소정의 위치까지 오면, 상기 가스 터빈을 정지시키는 동시에, 상기 스프레이 노즐에 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프를 정지시키도록 했다.

본 발명에 따른 발전 플랜트의 정지 방법에 의하면, 예컨대, 호퍼에 저류된 냉각수의 레벨이 소정의 위치[예컨대, U자관에 의해 유지되는 일정 레벨보다 연직 상방(예컨대, 호퍼에 저류된 냉각수의 수면보다 0cm 상방)이며, 또한, 추기 라인의 하류단의 하단보다 연직 하방(예컨대, 추기 라인의 하류단의 하단보다 0cm 하방)에 설정된 위치]까지 오면, 가스 터빈으로의 연료 가스의 공급을 차단하는 긴급 차단 밸브가 신속히 폐쇄되어(전체 폐쇄 상태가 됨), 가스 터빈으로의 연료 가스의 공급이 차단되도록 되어 있다. 그와 동시에, 냉각수 펌프가 정지되도록 되어 있으며, 그 결과, 스프레이 노즐로부터의 냉각수의 분무가 정지되도록 되어 있다.

이것에 의해, 연료 가스 냉각기에 사용되는 냉각수가, 연료 가스 압축기의 중간단으로부터 연료 가스를 발출하여 연료 가스 냉각기로 인도하는 배관(추기 라인)을 역류하여, 연료 가스 압축기나 가스 터빈에 유입해 버리는 것을 방지할 수 있다.

상기 발전 플랜트의 정지 방법에 있어서, 상기 연료 가스 압축기에서 가압되어 재순환되는 연료 가스를 상기 연료 가스 냉각기로 인도하는 바이패스 라인에 저류된 상기 냉각수의 수위가 소정의 위치까지 오면, 상기 가스 터빈을 정지시키는 동시에, 상기 스프레이 노즐에 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프를 정지시키도록 하면 더욱 바람직하다.

이와 같은 발전 플랜트의 정지 방법에 의하면, 바이패스 라인에 저류된 냉각수의 레벨이 소정의 위치(예컨대, 가스 입구관의 내주면의 하단보다 10cm 상방에 설정된 위치)까지 도달하면, 예컨대, 가스 터빈으로의 연료 가스의 공급을 차단하는 긴급 차단 밸브가 신속히 폐쇄되어(전체 폐쇄 상태가 됨), 가스 터빈으로의 연료 가스의 공급이 차단되도록 되어 있다. 그와 동시에, 냉각수 펌프가 정지되도록 되어 있으며, 그 결과, 스프레이 노즐로부터의 냉각수의 분무가 정지되도록 되어 있다.

본 발명에 따른 발전 플랜트의 정지 방법은, 연료 가스를 연료로 하는 가스 터빈과, 연료 가스 압축기에서 가압되어 재순환되는 연료 가스를, 스프레이 노즐로부터 분무되는 냉각수로 냉각하는 연료 가스 냉각기와, 상기 연료 가스 압축기에서 가압되어 재순환되는 연료 가스를 상기 연료 가스 냉각기로 인도하는 바이패스 라인을 구비한 발전 플랜트의 정지 방법으로서, 상기 바이패스 라인에 저류된 상기 냉각수의 수위가 소정의 위치까지 오면, 상기 가스 터빈을 정지시키는 동시에, 상기 스프레이 노즐에 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프를 정지시키도록 했다.

본 발명에 따른 발전 플랜트의 정지 방법에 의하면, 바이패스 라인에 저류된 냉각수의 레벨이 소정의 위치(예컨대, 가스 입구관의 내주면의 하단보다 10cm 상방에 설정된 위치)까지 오면, 예컨대, 가스 터빈으로의 연료 가스의 공급을 차단하는 긴급 차단 밸브가 신속히 폐쇄되어(전체 폐쇄 상태가 됨), 가스 터빈으로의 연료 가스의 공급이 차단되도록 되어 있다. 그와 동시에, 냉각수 펌프가 정지되도록 되어 있으며, 그 결과, 스프레이 노즐로부터의 냉각수의 분무가 정지되도록 되어 있다.

본 발명에 따른 발전 플랜트에 의하면, 연료 가스 냉각기에 사용되는 냉각수가, 연료 가스 압축기에서 가압된 연료 가스를 연료 가스 냉각기로 인도하는 배관(바이패스 라인)이나, 연료 가스 압축기의 중간단으로부터 연료 가스를 발출하여 연료 가스 냉각기로 인도하는 배관(추기 라인)을 역류하여, 연료 가스 압축기나 가스 터빈에 유입해 버리는 것을 방지할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 발전 플랜트의 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 발전 플랜트의 개략 구성도,
도 3은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 발전 플랜트의 개략 구성도.

[제 1 실시형태]

이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 발전 플랜트에 대하여 도 1을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 실시형태에 따른 발전 플랜트의 개략 구성도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 발전 플랜트(10)는 가스 터빈(11)과, 연료 가스 압축기인 BFG 압축기(12)와, 발전기(도시하지 않음)와, 연료 가스 냉각기(이하, 「가스 냉각기」라 함)(13)과 BFG(고로 가스) 공급 계통(14)과, COG(코크스로 가스) 공급 계통(도시하지 않음)을 구비하고 있다.

가스 터빈(11)은 공기 압축기(15)와, (가스 터빈) 연소기(16)와, 터빈(17)을 구비하고 있다. 또한, 가스 터빈(11)과 BFG 압축기(12)와 발전기는 감속 기구(도시하지 않음)를 거쳐서 연결되어 있으며, 가스 터빈(11)이 회전하면, BFG 압축기(12) 및 발전기도 함께 회전하도록 되어 있다.

BFG 공급 계통(14)은 BFG(저칼로리의 연료)를, 연소기(16)를 구성하는 도시하지 않은 가스 노즐로 인도하는 연료 공급 라인이고, COG 공급 계통은 COG(고칼로리의 연료)를, 연소기(16)를 구성하는 도시하지 않은 파일럿 노즐로 인도하는 연료 공급 라인으로서, 이들 BFG 공급 계통(14) 및 COG 공급 계통의 하류단은 연소기(16)에 접속되어 있다.

BFG 공급 계통(14)은 도시하지 않은 용광로 내에서 발생한 BFG를 BFG 압축기(12)로 인도하는 상류측 라인(21)과, BFG 압축기(12)에서 압축된[BFG 압축기(12)로부터 송출(토출)된] BFG를 가스 노즐로 인도하는 하류측 라인(22)과, 상류측 라인(21)의 도중과 하류측 라인(22)의 도중을 연통하고, 하류측 라인(22)을 통과하는 BFG를 필요에 따라서 상류측 라인(21)으로 되돌리는 바이패스 라인(23)과, BFG 압축기(12)의 중간단으로부터 발출된(추기된) BFG를 가스 냉각기(13)로 인도하는 추기 라인(24)을 구비하고 있다.

상류측 라인(21)의 도중에는, 고로 내로부터 인도된 BFG에 감열용의 N₂ 및/또는 증열용의 COG를 혼합하여, 적당한 열량(칼로리)을 갖는 BFG로 조정하는 혼합기(도시하지 않음)와, 혼합기로부터 BFG 압축기(12)로 인도되는 BFG 중으로부터 먼지 쓰레기 등의 미립자를 분리·제거하는 집진 장치[예컨대, 전기 집진(Electrostatic Precipitator); 25]가 마련되어 있다.

또한, 하류측 라인(22)의 도중에는 차단 밸브(26)와, 긴급 차단 밸브(위급 차단 밸브; 27)가 마련되어 있다.

바이패스 라인(23)의 도중에는, 하류측 라인(22)의 도중으로부터, 혼합기와 집진 장치(25)의 사이에 위치하는 상류측 라인(21)의 도중으로 되돌려지는(추출되는) BFG의 유량을 조정하는 바이패스 밸브(유량 조정 밸브; 28)와, 바이패스 밸브(28)의 하류측에 위치하고, 하류측 라인(22)의 도중으로부터, 혼합기와 집진 장치(25) 사이에 위치하는 상류측 라인(21)의 도중으로 되돌려지는(추출되는) BFG를 냉각하는 가스 냉각기(13)가 마련되어 있다.

추기 라인(24)의 하류단(출구단)은 후술하는 스프레이 노즐(45)보다 하방이며, 또한, 호퍼(38)의 상단보다 상방에 위치하는 몸통부(41)의 중앙부에 접속되어 있고, 추기 라인(24)의 하류단(출구단)으로부터 유출한 BFG는 가스 냉각기(13)의 길이 방향 축선(중심축선)을 향해 수평으로 분출되어, 가스 냉각기(13) 내에 유입하도록 되어 있다. 또한, 추기 라인(24)의 도중에는, BFG 압축기(12)의 중간단으로부터 발출되는(추기되는) BFG의 유량을 조정하는 추기 밸브(유량 조정 밸브; 29)가 마련되어 있다.

가스 냉각기(13)는 케이싱(31)과, 가스 입구관(32)과, 호퍼(38)와, 디퓨저(39)를 구비하고 있다.

케이싱(31)은 연직 방향으로 연장되어 개략 원통 형상을 나타내는 몸통부(41)와, 몸통부(41) 상에 연속하도록 하여 접속된 개략 원추 형상을 나타내는 정상부(42)를 구비하고 있다. 정상부(42)의 중앙부에는 가스 출구(43)가 마련되어 있으며, 가스 출구(43)에는 바이패스 라인(23)이 접속되어 있다.

가스 입구관(32)은 가스 냉각기(13)의 바로 아래에서 수평 방향으로부터 연직 상방을 향해 굽혀져 있으며, 가스 입구관(32)의 가스 출구에는 스프레이 노즐(44, 45)로부터 냉각수가 직접 유입하는 것을 방지하기 위해 디퓨저(39)가 마련되어 있다.

디퓨저(39)는 가스 입구관(32)의 가스 출구를 덮도록 중심으로부터 단부를 향해 하방으로 경사진 우산형의 형상으로 되어 있다. 스프레이 노즐(44 및 45)로부터 분무된 냉각수는 디퓨저(39)에 의해 차단되므로, 가스 입구관(32)의 가스 출구에 직접적으로 유입하지 않는다. 디퓨저(39)에 분무된 냉각수는 지붕으로서의 역할도 갖는 디퓨저(39)의 상면을 타고 호퍼(38)에 유입한다.

가스 입구관(32)의 가스 출구로부터 유출한 BFG는 디퓨저(39)로부터 몸통부(41)의 공간 내를 통과하는 사이에 점차 감압되어, 정상부(42)의 내벽면(천정면)을 따라서 가스 출구(43)에 인도된 후, 바이패스 라인(23)을 통해 상류측 라인(21)의 도중으로 되돌려진다.

몸통부(41) 내의 공간에는 몸통부(41)의 둘레 방향을 따라서 환상으로 배치된 복수 개의 스프레이 노즐(44)과, 몸통부(41)의 둘레 방향을 따라서 환상으로 배치된 복수 개의 스프레이 노즐(45)이 배치된다. 스프레이 노즐(44)은 스프레이 노즐(45)보다 가스 출구(43)의 근방에 배치되어 있다.

냉각수 공급관(51)은 복수 개의 스프레이 노즐(44) 및 복수 개의 스프레이 노즐(45)의 각각에 냉각수를 인도하기 위한 배관이다. 몸통부(41) 내를 통과하는 BFG는 먼저 제 2 지관(48)을 거쳐서 스프레이 노즐(45)로부터 분무된 안개 상태의 물에 의해 냉각되어 가스 출구(43)를 향하고, 제 1 지관(47)을 거쳐서 스프레이 노즐(44)로부터 분무된 안개 상태의 물에 의해 더욱 냉각되도록 되어 있다. 또한, 냉각수 공급관(51)의 도중에는 냉각수 펌프(53)와 쿨러(54)가 상류측으로부터 마련되어 있다.

호퍼(38)는, 디퓨저(39)의 연직 방향 하측이며, 가스 냉각기(13)의 길이 방향 축선(중심축선)을 따라서 몸통부(41) 내의 하부(바닥부)에 배치되는 동시에, 일단(상단)으로부터 타단(하단)을 향해 점차 축경하는 개략 원추 형상을 나타내는 깔때기 형상의 부재이고, 스프레이 노즐(44, 45)로부터 분무되어 BFG를 냉각하고 적하한 냉각수를 회수하여, 일정 레벨(수위)의 냉각수를 저수해 두는 것이다. 또한, 호퍼(38)의 바닥부에는 호퍼(38)에 저류된 냉각수 중 일정 레벨(수위)을 초과하는 냉각수를 냉각수 피트(52)에 (자연적으로) 되돌리는(돌려보내는) 냉각수 되돌림관(55)이 마련되어 있다.

또한, 호퍼(38)에 저류되는 냉각수의 레벨(수위)은 냉각수 되돌림관(55)의 최상류부에 마련된 U자관(55a)에 의해 일정 레벨(수위)로 (자연적으로) 유지되도록 되어 있다.

또한, U자관(55a) 내에 저류되어 있는 냉각수에 의해, 가스 냉각기(13) 내와, U자관(55a)보다 하류측에 위치하는 냉각수 되돌림관(55) 내, 및 냉각수 피트(52) 내가 구분되는(수봉되는) 것에 의해, 가스 냉각기(13) 내를 통과하는 BFG의 U자관(55a)보다 하류측에 위치하는 냉각수 되돌림관(55) 내 및 냉각수 피트(52) 내로의 진입이 방지되게 되어 있다.

그런데, 본 실시형태에 따른 가스 냉각기(13)에는, 호퍼(38)에 저류된 냉각수의 레벨(수위)이 일정 레벨(수위)보다 연직 상방[예컨대, 호퍼(38)에 저류된 냉각수의 수면보다 0cm 상방]이며, 또한, 추기 라인(24)의 하류단의 하단보다 연직 하방[예컨대, 추기 라인(24)의 하류단의 하단보다 0cm 하방]에 설정된 소정의 위치까지 온 것을 검출하는 (제 1) 레벨 검출기(Level Gauge; 61)가 마련되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 일정 레벨보다 연직 상방에 설정된 소정의 위치까지 호퍼(38)의 레벨이 온 것을 레벨 검출기(61)가 검출하면, 레벨 검출기(61)로부터 제어기(도시하지 않음)에 검출 신호가 출력되고, 제어기로부터 긴급 차단 밸브(27)에 지령 신호가 출력되도록 되어 있다. 그리고, 제어기로부터의 지령 신호가 입력된 긴급 차단 밸브(27)는 신속히 폐쇄되어(전체 폐쇄 상태가 됨), 연소기(16)로의 BFG의 공급이 차단되도록 되어 있다. 한편, 제어기로부터 COG 공급 계통에 마련된 도시하지 않은 긴급 차단 밸브(위급 차단 밸브)에도 지령 신호가 동시에 출력되도록 되어 있다. 그리고, 제어기로부터의 지령 신호가 입력된 긴급 차단 밸브는 신속히 폐쇄되어(전체 폐쇄 상태가 됨), 연소기(16)로의 COG의 공급도 차단되도록 되어 있다. 그 결과, 연소기(16)로의 연료(BFG 및 COG)의 공급이 차단되어, 가스 터빈(11)이 트립(긴급 정지: 위급 정지)하도록 되어 있다.

또한, 제어기로부터 BFG 공급 계통(14)에 마련된 긴급 차단 밸브(27), 및 COG 공급 계통에 마련된 도시하지 않은 긴급 차단 밸브에 지령 신호가 출력되는 동시에, 제어기로부터 냉각수 펌프(53)에도 지령 신호가 출력되어, 냉각수 펌프(53)가 정지되도록 되어 있다. 그 결과, 냉각수 공급관(51)으로의 냉각수의 공급이 정지되어, 스프레이 노즐(44, 45)로부터의 냉각수의 분무가 정지되도록 되어 있다.

본 실시형태에 따른 발전 플랜트(10)에 의하면, 호퍼(38)에 저류된 냉각수의 레벨이 소정의 위치[예컨대, U자관(55a)에 의해 유지되는 일정 레벨보다 연직 상방(예컨대, 호퍼(38)에 저류된 냉각수의 수면보다 0cm 상방)이며, 또한, 추기 라인(24)의 하류단의 하단보다 연직 하방(예컨대, 추기 라인(24)의 하류단의 하단보다 0cm 하방)에 설정된 위치]까지 온 것을 레벨 검출기(61)가 검출하면, 레벨 검출기(61)로부터 제어기에 검출 신호가 출력되고, 제어기로부터, 가스 터빈(11)으로의 연료 가스의 공급을 차단하는 긴급 차단 밸브(27)에 지령 신호가 출력되도록 되어 있다. 그리고, 제어기로부터의 지령 신호가 입력된 긴급 차단 밸브(27)는 신속히 폐쇄되어(전체 폐쇄 상태가 됨), 가스 터빈(11)으로의 연료 가스의 공급이 차단되도록 되어 있다. 그와 동시에, 제어기로부터 냉각수 펌프(53)에도 지령 신호가 출력되어 냉각수 펌프(53)가 정지되도록 되어 있으며, 그 결과, 스프레이 노즐(44, 45)로부터의 냉각수의 분무가 정지되도록 되어 있다.

이것에 의해, 가스 냉각기(13)에 사용되는 냉각수가, 가스 압축기(12)의 중간단으로부터 연료 가스를 발출하여 가스 냉각기(13)로 인도하는 추기 라인(24)을 역류하여, 가스 압축기(12)나 가스 터빈(11)에 유입해 버리는 것을 방지할 수 있다.

[제 2 실시형태]

본 발명의 제 2 실시형태에 따른 발전 플랜트에 대하여 도 2를 참조하면서 설명한다.

도 2는 본 실시형태에 따른 발전 플랜트의 개략 구성도이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 가스 냉각기(13)는 (제 1) 레벨 검출기(Level Gauge; 61) 대신에, (제 2) 레벨 검출기(Level Gauge; 62)를 구비하고 있다고 하는 점에서 전술한 제 1 실시형태의 것과 다르다. 그 외의 구성 요소에 대해서는 전술한 제 1 실시형태의 것과 동일하므로, 여기에서는 그들 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.

또한, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

그런데, 본 실시형태에 따른 가스 냉각기(13)에는, 가스 입구관(32) 내에 냉각수가 저류되어 버렸을 경우에, 그 레벨(수위)이 [예컨대, 가스 입구관(32)의 내주면의 하단보다 0cm 상방에 설정된] 소정의 위치까지 온 것을 검출하는(제 2) 레벨 검출기(Level Gauge; 62)가 마련되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 가스 입구관(32) 내에 저류된 냉각수의 레벨(수위)이 [예컨대, 가스 입구관(32)의 내주면의 하단보다 10cm 상방에 설정된] 소정의 위치까지 온 것을 레벨 검출기(62)가 검출하면, 레벨 검출기(62)로부터 제어기(도시하지 않음)에 검출 신호가 출력되고, 제어기로부터 긴급 차단 밸브(27)에 지령 신호가 출력되도록 되어 있다. 그리고, 제어기로부터의 지령 신호가 입력된 긴급 차단 밸브(27)는 신속히 폐쇄되어(전체 폐쇄 상태가 됨), 연소기(16)로의 BFG의 공급이 차단되도록 되어 있다. 한편, 제어기로부터 COG 공급 계통에 마련된 도시하지 않은 긴급 차단 밸브(위급 차단 밸브)에도 지령 신호가 동시에 출력되도록 되어 있다. 그리고, 제어기로부터의 지령 신호가 입력된 긴급 차단 밸브는 신속히 폐쇄되어(전체 폐쇄 상태가 됨), 연소기(16)로의 COG의 공급도 차단되도록 되어 있다. 그 결과, 연소기(16)로의 연료(BFG 및 COG)의 공급이 차단되어, 가스 터빈(11)이 트립(긴급 정지: 위급 정지) 하도록 되어 있다.

또한, 제어기로부터 BFG 공급 계통(14)에 마련된 긴급 차단 밸브(27) 및 COG 공급 계통에 마련된 도시하지 않은 긴급 차단 밸브에 지령 신호가 출력되는 동시에, 제어기로부터 냉각수 펌프(53)에도 지령 신호가 출력되어, 냉각수 펌프(53)가 정지되도록 되어 있다. 그 결과, 냉각수 공급관(51)으로의 냉각수의 공급이 정지되어, 스프레이 노즐(44, 45)로부터의 냉각수의 분무가 정지되도록 되어 있다.

본 실시형태에 따른 발전 플랜트(10)에 의하면, 가스 입구관(32)에 저류된 냉각수의 레벨이 소정의 위치[예컨대, 가스 입구관(32)의 내주면의 하단보다 10cm 상방에 설정된 위치]까지 온 것을 레벨 검출기(62)가 검출하면, 레벨 검출기(62)로부터 제어기에 검출 신호가 출력되고, 제어기로부터, 가스 터빈(11)으로의 연료 가스의 공급을 차단하는 긴급 차단 밸브(27)에 지령 신호가 출력되도록 되어 있다. 그리고, 제어기로부터의 지령 신호가 입력된 긴급 차단 밸브(27)는 신속히 폐쇄되어(전체 폐쇄 상태가 됨), 가스 터빈(11)으로의 연료 가스의 공급이 차단되도록 되어 있다. 그와 동시에, 제어기로부터 냉각수 펌프(53)에도 지령 신호가 출력되고, 냉각수 펌프(53)가 정지되도록 되어 있으며, 그 결과, 스프레이 노즐(44, 45)로부터의 냉각수의 분무가 정지되도록 되어 있다.

이것에 의해, 가스 냉각기(13)에 사용되는 냉각수가, 가스 압축기(12)에서 가압된 연료 가스를 가스 냉각기(13)로 인도하는 바이패스 라인(23)을 역류하여, 가스 압축기(12)나 가스 터빈(11)에 유입해 버리는 것을 방지할 수 있다.

[제 3 실시형태]

본 발명의 제 3 실시형태에 따른 발전 플랜트에 대하여 도 3을 참조하면서 설명한다.

도 3은 본 실시형태에 따른 발전 플랜트의 개략 구성도이다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 가스 냉각기(13)는 바이패스관(63)을 포함하는 냉각수 배관(36)을 구비하고, (제 1) 레벨 검출기(Level Gauge; 61) 및 (제 2) 레벨 검출기(Level Gauge; 62)가 생략되어 있다고 하는 점에서 전술한 실시형태의 것과 다르다. 그 이외의 구성 요소에 대해서는 전술한 실시형태의 것과 동일하므로, 여기에서는 그들 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.

또한, 전술한 실시형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

그런데, 본 실시형태에 따른 가스 냉각기(13)의 냉각수 배관(36)에는, 제 1 지관(47) 및 제 2 지관(48)을 통과하지 않고[즉, 스프레이 노즐(44, 45)로부터 냉각수가 분무되지 않도록 하여], 냉각수를 호퍼(38)로 되돌리는(돌려보내는) 바이패스관(63)이 마련되어 있다.

바이패스관(63)의 상류단(입구단)은 제 1 지관(47)의 상류단(입구단)이 접속되어 있는 위치보다 상류측에 위치하는 본관(46)에 삼방밸브(64)를 거쳐서 접속되어 있으며, 바이패스관(63)의 도중에는, 스프레이 노즐(44, 45)로부터 냉각수가 분무될 때와 동일한 관로 저항을 부여하는(생기게 하는) 구멍(65)이 마련되어 있다. 또한, 바이패스관(63)의 하류단(출구단)은, 스프레이 노즐(45)보다 하방이며, 또한, 추기 라인(24)의 하류단(출구단)보다 상방에 위치하는 몸통부(41)의 중앙부에 접속되어 있으며, 바이패스관(63)의 하류단(출구단)으로부터 유출한 냉각수는 가스 냉각기(13)의 길이 방향 축선(중심축선)을 향해 수평으로 토출되어, 가스 냉각기(13) 내에 유입한 후, 호퍼(38)에 저류되도록 되어 있다. 즉, 냉각수 피트(52)→냉각수 공급관(51)→냉각수 펌프(53)→냉각수 공급관(51)→쿨러(54)→냉각수 공급관(51)→본관(46)→바이패스관(63)→호퍼(38)→U자관(55a)→냉각수 되돌림관(55)→냉각수 피트(52)의 순으로 냉각수가 순환하도록 되어 있다.

본 실시형태에 따른 발전 플랜트(10)에 의하면, 한랭지 등에서 발전 플랜트(10)를 정지한 상태이며, 또한, 외기 온도가 0℃ 이하로 되는 경우에서도, 스프레이 노즐(44, 45)로부터 냉각수를 분무시키는 일 없이 냉각수 펌프(53)가 운전되어 냉각수가 순환되게 된다.

이것에 의해, 가스 냉각기(13) 내에서의 물방울의 발생을 억제하면서, 가스 냉각기(13)에 사용되는 냉각수의 동결을 방지할 수 있다.

또한, 가스 냉각기(13) 내에서의 물방울의 발생이 억제되는 것에 의해, 냉각수가, 가스 압축기(12)에서 가압된 연료 가스를 가스 냉각기(13)로 인도하는 바이패스 라인(23)이나, 가스 압축기(12)의 중간단으로부터 연료 가스를 발출하여 가스 냉각기(13)로 인도하는 추기 라인(24)을 역류하여, 가스 압축기(12)나 가스 터빈(11)에 유입해 버리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1 지관(47) 및 제 2 지관(48)의 각각에, 관 내를 통과하는 냉각수의 압력을 검지하는 압력 검출기(66)가 마련되어 있으면 더욱 바람직하다.

이것에 의해, 제 1 지관(47) 내 및 제 2 지관(48) 내를 냉각수가 흐르고 있는지의 여부, 즉, 삼방밸브(64)가 어느 측으로 전환되어 있는지(설정되어 있는지) [삼방밸브(64)가 스프레이 노즐(44, 45)에 냉각수를 공급하는 측에 설정되어 있는지, 혹은 바이패스관(63)을 거쳐서 순환시키는 측에 설정되어 있는지)를 용이하게 파악할 수 있어서, 삼방밸브(64)의 전환 망각을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 적절히 필요에 따라서 변형·변경 실시 가능하다.

예컨대, 전술한 제 1 실시형태와 제 2 실시형태를 조합하여 실시하거나, 전술한 제 2 실시형태와 제 3 실시형태를 조합하여 실시해도 좋으며, 또한, 제 1 실시형태로부터 제 3 실시형태의 전체를 조합하여 실시해도 좋다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 고칼로리의 연료로서 COG(코크스로 가스)를, 저칼로리의 연료로서 BFG(고로 가스)를 일 구체예로 들어 설명했지만, 연료의 종류로서는, COG(코크스로 가스), BFG(고로 가스) 이외의 연료, 예컨대 각종 플랜트에서 부생되는 프로세스 가스[LDG(전로 가스)나 MXG(부생 혼합 가스 등)]라도 좋다.

10 : 발전 플랜트 11 : 가스 터빈
12 : BFG 압축기(연료 가스 압축기) 13 : (연료) 가스 냉각기
23 : 바이패스 라인 24 : 추기 라인
44 : 스프레이 노즐 45 : 스프레이 노즐
53 : 냉각수 펌프 61 : (제 1) 레벨 검출기
62 : (제 2) 레벨 검출기 63 : 바이패스관
66 : 압력 검출기

Claims

연료 가스를 연료로 하는 가스 터빈과,
연료 가스 압축기에서 가압되어 재순환되는 연료 가스를, 스프레이 노즐로부터 분무되는 냉각수로 냉각하는 연료 가스 냉각기와,
상기 스프레이 노즐에 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 배관을 구비한 발전 플랜트에 있어서,
상기 냉각수 배관은, 상기 스프레이 노즐을 통하지 않고, 상기 냉각수를 상기 연료 가스 냉각기의 내부로 되돌리는 바이패스관을 구비하고 있고,
상기 바이패스관에는, 관로저항을 부여하는 오리피스(orifice)가 마련되어 있는
발전 플랜트.
제 1 항에 있어서,
상기 오리피스에 의해 부여되는 상기 관로저항은, 상기 스프레이 노즐로부터 상기 냉각수가 분무될 때에 부여되는 관로저항과 같은
발전 플랜트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 스프레이 노즐로 통하는 배관에, 상기 배관 내를 통과하는 냉각수의 압력을 검지하는 압력 검출기가 마련되어 있는
발전 플랜트.