KR101556473B1 - Integrated gasification combined cycle system - Google Patents

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KR101556473B1
KR101556473B1 KR1020140060555A KR20140060555A KR101556473B1 KR 101556473 B1 KR101556473 B1 KR 101556473B1 KR 1020140060555 A KR1020140060555 A KR 1020140060555A KR 20140060555 A KR20140060555 A KR 20140060555A KR 101556473 B1 KR101556473 B1 KR 101556473B1
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김규종
김정래
오태영
권신호
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현대중공업 주식회사
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Abstract

Disclosed is an integrated gasification combined power generation system to subsidiarily heat a combustion exhaust gas discharged from a gas turbine and flowing into a waste heat collecting boiler with synthetic gas supplied to a side of the gas turbine as fuel. According to the present invention, the integrated gasification combined power generation system ejects a part of the synthetic gas flowing into a burner to use it as fuel for a duct burner to subsidiarily heat the combustion exhaust gas discharged from the gas turbine flowing into the waste heat collecting boiler. Then, an additional expensive fuel to heat the combustion exhaust gas flowing into the waste heat collecting boiler is not required, and costs can be reduced as there is no need for a utility line for a fuel supply and a fuel storage tank.

Description

석탄가스화 복합발전 시스템 {INTEGRATED GASIFICATION COMBINED CYCLE SYSTEM}[0001] INTEGRATED GASIFICATION COMBINED CYCLE SYSTEM [0002]

본 발명은 가스터빈에서 배출되어 폐열회수 보일러로 유입되는 연소배기가스의 배기가스를 가스터빈측으로 공급되는 합성가스를 연료로 하여 보조적으로 가열하는 석탄가스화 복합발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a coal gasification combined cycle power generation system in which an exhaust gas discharged from a gas turbine and supplied to a waste heat recovery boiler is supplementarily heated with synthesis gas supplied to a gas turbine side.

석탄화력발전은 석탄을 직접 태워서 증기를 발생시키고, 발생된 증기로 증기터빈을 돌려 전기를 생산하는데, 배기가스로 인하여 환경이 오염되는 문제점이 있다.In coal-fired power generation, coal is directly burned to generate steam, and the generated steam is used to turn the steam turbine to generate electricity. The exhaust gas causes pollution of the environment.

그러나, 석탄가스화 복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle)은 고온에서 석탄을 부분산화법 등으로 가스화시켜 일산화탄소와 수소로 이루어진 가연성 가스인 합성가스를 생성하고, 합성가스를 연소시켜 합성가스의 연소시 발생하는 연소배기가스를 이용하여 가스터빈을 돌려 전기를 생산한다. 그리고, 가스터빈에서 방출되는 연소배기가스의 배기가스에 의하여 생성되는 증기를 이용하여 증기터빈을 돌려서 다시 전기를 생산한다.However, the Integrated Gasification Combined Cycle is a gasification method in which coal is gasified at a high temperature by partial oxidation or the like to produce synthesis gas which is a combustible gas composed of carbon monoxide and hydrogen, Using gas, turn the gas turbine to produce electricity. Then, the steam generated by the exhaust gas of the exhaust gas discharged from the gas turbine is used to turn the steam turbine and produce electricity again.

석탄은 슬러리(Slurry) 형태로 투입되거나, 미분탄 형태로 투입된다. 슬러리 형태의 석탄은 산화제인 공기 또는 산소와 함께 물이 투입되고, 미분탄 형태의 석탄은 산화제인 공기 또는 산소와 함께 증기가 투입된다.The coal is put into slurry form or in the form of pulverized coal. The coal in the form of slurry is fed with water, which is an oxidant, with air or oxygen, and coal in the form of pulverized coal is fed with air or oxygen which is an oxidizing agent.

석탄가스화 복합발전은 석탄화력발전에 비하여 효율이 우수할 뿐만 아니라, 이산화탄소 및 황화합물의 배출을 줄일 수 있고, 다양한 합성석유를 추출할 수 있으며, 매장량이 풍부하고, 친환경적이므로 미래형 발전 기술로 주목을 받고 있다.Coal gasification combined cycle power generation is more efficient than coal-fired power generation, can reduce the emission of carbon dioxide and sulfur compounds, can extract a variety of synthetic petroleum, is rich in reserves, and is environmentally friendly. have.

일반적으로, 석탄가스화 복합발전 시스템은 가스화유닛, 가스터빈, 폐열회수 보일러 및 증기터빈을 포함한다.Generally, a coal gasification combined cycle power generation system includes a gasification unit, a gas turbine, a waste heat recovery boiler, and a steam turbine.

상기 가스화유닛은 석탄을 연소하여 합성가스를 생성하고, 상기 가스터빈은 합성가스의 연소시 발생되는 고온 및 고압의 연소배기가스에 의하여 구동하면서 발전기를 구동시킨다. 그리고, 상기 폐열회수 보일러는 상기 가스터빈에서 배출되는 연소배기가스의 배기가스를 열원으로 하여 증기를 발생하고, 상기 증기터빈은 상기 폐열회수 보일러에서 발생된 증기에 의하여 구동하면서 발전기를 구동시킨다.The gasification unit combusts coal to produce syngas, and the gas turbine drives the generator while driving by the high-temperature and high-pressure combustion exhaust gas generated when the synthesis gas is burned. The waste heat recovery boiler generates steam by using the exhaust gas of the exhaust gas discharged from the gas turbine as a heat source, and drives the generator while the steam turbine is driven by the steam generated in the waste heat recovery boiler.

그런데, 석탄가스화 복합 발전 시스템은 운전조건에 따라 합성가스의 조성 및 발열량에 차이가 있고, 이로 인해 상기 가스터빈에서 배출되는 연소배기가스의 배기가스의 량 및 온도에도 차이가 있다. 그러면, 운전 조건에 따라, 상기 폐열회수 보일러에서 발생되는 증기의 량 및 온도에도 차이가 발생하므로, 상기 증기터빈의 운전조건이 불안정하게 된다.However, in the coal gasification combined cycle power generation system, there is a difference in the composition and the calorific value of the synthesis gas depending on the operating conditions, and thus the amount and temperature of the exhaust gas of the exhaust gas discharged from the gas turbine also differ. Then, depending on the operating conditions, the amount and temperature of the steam generated in the waste heat recovery boiler also vary, so that the operating condition of the steam turbine becomes unstable.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 상기 폐열회수 보일러에 덕트버너를 설치하고, 상기 덕트버너로 별도의 연료를 공급하여 상기 폐열회수 보일러로 유입된 연소배기가스의 배기가스를 가열함으로써, 상기 폐열회수 보일러로 유입된 연소배기가스의 배기가스의 온도를 일정하게 유지한다.In order to solve such a problem, a duct burner is installed in the waste heat recovery boiler and another fuel is supplied to the duct burner to heat the exhaust gas of the combustion exhaust gas flowing into the waste heat recovery boiler, Thereby keeping the temperature of the exhaust gas of the combusted exhaust gas constant.

더 구체적으로 설명하면, 상기 덕트버너로 별도의 도시가스 등과 같은 기체연료, 또는 등유와 중유(Heavy Fuel Oil) 등과 같은 액상 연료를 공급하여 상기 폐열회수 보일러로 유입된 연소배기가스의 배기가스를 가열한다. 이로 인해, 석탄가스화 계통과는 별개로 상기 덕트버너로 연료를 공급하기 위한 유틸리티 라인 및 연료저장탱크 등을 설치하여야 한다.More specifically, gas fuel such as city gas or kerosene and heavy fuel oil are supplied to the duct burner to heat the exhaust gas of the combusted exhaust gas flowing into the waste heat recovery boiler . Therefore, a utility line and a fuel storage tank for supplying fuel to the duct burner should be provided separately from the coal gasification system.

따라서, 종래의 석탄가스화 복합 발전시스템은 추가적인 별도의 연료, 연료 공급용 유틸리티 라인 및 연료저장탱크 등이 필요하므로, 추가적인 비용이 발생 하여 원가가 상승하는 단점이 있다.Therefore, the conventional coal gasification combined cycle power generation system requires an additional fuel, a utility line for fuel supply, and a fuel storage tank, so that additional costs are incurred and the cost increases.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 모든 문제점들을 해결할 수 있는 석탄가스화 복합발전 시스템을 제공하는 것일 수 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a coal gasification combined cycle power generation system capable of solving all the problems of the prior art.

본 발명의 다른 목적은 추가적인 별도의 연료, 연료 공급용 유틸리티 라인 및 연료저장탱크를 사용하지 않고, 가스터빈측으로 공급되는 합성가스를 이용하여 폐열회수 보일러로 유입되는 연소배기가스의 배기가스를 가열함으로써, 원가를 절감할 수 있는 석탄가스화 복합발전 시스템을 제공하는 것일 수 있다.It is another object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus for an exhaust gas purifying apparatus that heats an exhaust gas of a combustion exhaust gas flowing into a waste heat recovery boiler by using syngas supplied to a gas turbine side without using an additional separate fuel, It is possible to provide a coal gasification combined power generation system capable of reducing cost.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템은, 합성가스(Syngas)를 연소시키는 연소기; 상기 연소기에서 연소되어 배출된 연소배기가스를 연료로 구동하는 가스터빈; 상기 가스터빈에서 배출되는 연소배기가스의 배기가스를 열원으로 하여 증기를 발생하는 폐열회수 보일러; 상기 폐열회수 보일러에서 발생된 증기에 의하여 구동하는 증기터빈을 포함하며, 상기 폐열회수 보일러에는 덕트버너가 설치되고, 상기 연소기로 유입되는 합성가스의 일부는 상기 폐열회수 보일러로 유입되는 연소배기가스의 배기가스를 가열할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a coal gasification combined cycle power generation system comprising: a combustor for combusting syngas; A gas turbine for driving the combusted exhaust gas, which is combusted and discharged from the combustor, with fuel; A waste heat recovery boiler for generating steam by using the exhaust gas of the exhaust gas discharged from the gas turbine as a heat source; And a steam turbine driven by the steam generated in the waste heat recovery boiler, wherein a duct burner is installed in the waste heat recovery boiler, and a part of the synthesis gas introduced into the combustor is exhausted from the exhaust gas discharged from the waste heat recovery boiler The gas can be heated.

합성가스를 상기 연소기로 공급하기 위한 합성가스 공급유로의 일측에는 합성가스를 상기 덕트버너로 공급하기 위한 합성가스 분기유로가 분기 설치될 수 있다.A syngas diverging flow path for supplying syngas to the duct burner may be branched to one side of the syngas supply passage for supplying the syngas to the combustor.

상기 합성가스 분기유로에는 상기 합성가스 분기유로를 개폐하거나, 상기 합성가스 분기유로의 개방정도를 조절하기 위한 밸브가 설치될 수 있다.A valve for opening or closing the syngas diverging flow passage or adjusting the opening degree of the syngas diverging flow passage may be provided in the syngas diverging flow passage.

상기 합성가스 분기유로에는 상기 덕트버너로 공급되는 합성가스의 압력을 조절하기 위한 압력조절기가 설치될 수 있다.A pressure regulator for regulating the pressure of the synthesis gas supplied to the duct burner may be installed in the synthesis gas branch passage.

상기 폐열회수 보일러에는 상기 폐열회수 보일러로 유입되는 연소배기가스의 배기가스의 온도를 감지하는 센서가 설치될 수 있다.The waste heat recovery boiler may be provided with a sensor for sensing the temperature of the exhaust gas of the combustion exhaust gas flowing into the waste heat recovery boiler.

본 발명의 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템은, 연소기로 유입되는 합성가스의 일부를 분기하여 가스터빈에서 배출되어 폐열회수 보일러로 유입되는 연소배기가스의 배기가스를 보조적으로 가열하는 덕트버너의 연료로 사용한다. 그러면, 폐열회수 보일러로 유입되는 연소배기가스의 배기가스를 가열하기 위한 고가의 추가적인 연료가 필요 없고, 연료 공급용 유틸리티 라인 및 연료저장탱크가 필요하지 않으므로, 원가가 절감될 수 있다.The coal gasification combined cycle power generation system according to an embodiment of the present invention is a coal gasification combined cycle power generation system in which a portion of a syngas flowing into a combustor is branched to be supplied to a duct fuel burner for supplementarily heating an exhaust gas discharged from a gas turbine and flowing into a waste heat recovery boiler . This eliminates the need for expensive additional fuel to heat the exhaust gases from the exhaust gases flowing into the waste heat recovery boiler, and the cost of the fuel can be reduced because there is no need for fuel supply utilities and fuel storage tanks.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 구성을 보인 도.
도 2는 도 1의 "A"부 확대도.1 is a view showing a configuration of a coal gasification combined cycle power generation system according to an embodiment of the present invention;
2 is an enlarged view of a portion "A" in FIG.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.It should be noted that, in the specification of the present invention, the same reference numerals as in the drawings denote the same elements, but they are numbered as much as possible even if they are shown in different drawings.

한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present specification should be understood as follows.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.The word " first, "" second," and the like, used to distinguish one element from another, are to be understood to include plural representations unless the context clearly dictates otherwise. The scope of the right should not be limited by these terms.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the terms "comprises" or "having" does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.It should be understood that the term "at least one" includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of "at least one of the first item, the second item and the third item" means not only the first item, the second item or the third item, but also the second item and the second item among the first item, Means any combination of items that can be presented from more than one.

"위에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.The term "above" means not only when a configuration is formed directly on top of another configuration, but also when a third configuration is interposed between these configurations.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a coal gasification combined cycle power generation system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템의 구성을 보인 도이고, 도 2는 도 1의 "A"부 확대도로서, 이를 설명한다.FIG. 1 is a view showing the construction of a coal gasification combined cycle power generation system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a portion "A" of FIG.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템(100)은 가스화유닛(110)을 포함할 수 있다. 가스화유닛(110)은 분쇄기(121)로부터 슬러리(Slurry) 형태의 석탄을 공급받고, 공기압축기(131)로부터 액체 산소를 공급받아, 슬러리 형태의 석탄을 연소하여 일산화탄소와 수소로 이루어진 가연성 가스인 합성가스를 생성할 수 있다. 원시 합성가스에는 이산화탄소, 황화카르보닐(COS) 및 황화수소가 포함될 수 있으며, 이산화탄소, 황화카르보닐(COS) 및 황화수소가 산성 가스이다.As shown, the coal gasification combined cycle power generation system 100 according to an embodiment of the present invention may include a gasification unit 110. The gasification unit 110 receives coal in slurry form from the crusher 121 and receives liquid oxygen from the air compressor 131 to burn coal in slurry form to produce a combustible gas composed of carbon monoxide and hydrogen Gas can be generated. The raw syngas may include carbon dioxide, carbonyl sulfide (COS) and hydrogen sulfide, and carbon dioxide, carbonyl sulfide (COS), and hydrogen sulfide are acidic gases.

분쇄기(121)는 물과 함께 유입된 석탄을 분쇄하여 슬러리(Slurry) 형태로 형성할 수 있고, 슬러리 형태의 석탄은 펌프(123)에 의하여 가스화유닛(110)으로 공급될 수 있다.The pulverizer 121 can be formed into a slurry form by pulverizing the coal introduced together with water, and the coal in the form of slurry can be supplied to the gasification unit 110 by the pump 123.

공기압축기(131)는 공기를 소정 압력으로 압축하고, 압축된 공기는 건조기(133)에서 건조된 후, 공기분리유닛(135)으로 공급된다. 공기분리유닛(135)은 공기를 냉각시켜 산소와 질소로 분리할 수 있다. 공기가 소정 온도로 냉각되면 산소와 질소의 끓는점의 차이로 인하여 액체 산소와 기체 질소로 분리된다. 그러면, 액체 산소는 압축기(137)에 의하여 가스화유닛(110)으로 공급될 수 있고, 기체 질소는 압축기(139)에 의하여 후술한 연소기(161)로 공급될 수 있다.The air compressor 131 compresses the air to a predetermined pressure, and the compressed air is dried in the dryer 133 and then supplied to the air separation unit 135. The air separation unit 135 can cool the air and separate it into oxygen and nitrogen. When the air is cooled to a predetermined temperature, it is separated into liquid oxygen and gaseous nitrogen due to the difference in boiling point of oxygen and nitrogen. Then, the liquid oxygen can be supplied to the gasification unit 110 by the compressor 137, and the gaseous nitrogen can be supplied to the combustor 161 described later by the compressor 139.

가스화유닛(110)에서 슬러리 형태의 석탄을 연소할 때 발생하는 슬래그와 물은 가스화유닛(110)과 연통 설치된 호퍼(115)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.The slag and water generated when the slurry coal is burned in the gasification unit 110 can be discharged to the outside through the hopper 115 communicated with the gasification unit 110.

가스화유닛(110)에서 생성된 합성가스는 냉각기(141)로 유입될 수 있고, 냉각기(141)에서 냉각된 합성가스는 집진기(143)로 유입될 수 있다. 집진기(143)는 합성가스에 함유된 석탄재를 집진하여 물과 함께 제거할 수 있으며, 석탄재가 제거된 합성가스는 제1가스정제유닛(Purification Unit)(145)으로 유입될 수 있다. 제1가스정제유닛(145)은 석탄재가 제거된 합성가스를 가수분해하여 황 성분을 제거할 수 있다.The syngas produced in the gasification unit 110 may flow into the cooler 141 and the syngas cooled in the cooler 141 may flow into the dust collector 143. The dust collector 143 may collect the coal ash contained in the syngas and remove it together with the water. The syngas from which the coal ash is removed may be introduced into the first gas purifying unit 145. The first gas purification unit 145 can remove the sulfur component by hydrolyzing the synthesis gas from which coal ash is removed.

황 성분이 제거된 합성가스는 복수의 열교환기(151a ∼ 151d), 제2가스정제유닛(153) 및 포화기(155)를 순환한 후, 가스터빈(163)측으로 유입될 수 있다.The synthesis gas from which the sulfur component has been removed can be introduced into the gas turbine 163 after circulating the plurality of heat exchangers 151a to 151d, the second gas purification unit 153 and the saturator 155. [

상세히 설명하면, 황 성분이 제거된 합성가스는 복수의 열교환기(151a ∼ 151d)로 순차적으로 유입되어 냉각될 수 있고, 냉각된 합성가스는 제2가스정제유닛(153)에서 산 성분이 제거될 수 있으며, 산 성분이 제거된 합성가스는 포화기(155)에서 중화될 수 있다.In detail, the synthesis gas from which the sulfur component has been removed can be sequentially introduced into the plurality of heat exchangers 151a to 151d to be cooled, and the cooled synthesis gas is removed from the second gas purification unit 153 And the syngas from which the acid component has been removed can be neutralized in the saturator 155.

즉, 황 성분이 제거된 합성가스는 냉각 → 산 성분 제거 → 중화 → 냉각의 과정을 적정하게 순환한 후 산 성분이 제거되며, 산 성분이 제거된 합성가스는 필터(157)에서 필터링된 후, 순수 합성가스의 상태로 연소기(161)로 유입될 수 있다. 순수 합성가스가 연료 가스이다.That is, the synthesis gas from which the sulfur component has been removed is appropriately circulated after cooling → acid component removal → neutralization → cooling, and then the acid component is removed, and the synthesis gas from which the acid component is removed is filtered by the filter 157, And may be introduced into the combustor 161 in the state of pure syngas. The pure syngas is the fuel gas.

복수의 열교환기(151a ∼ 151d)는 직렬로 설치되거나, 병렬로 설치되거나, 직렬과 병렬이 혼합된 형태로 설치될 수 있으며, 각 열교환기(151a ∼ 151d)에는 필요에 따라 별도의 냉각수 공급라인이 설치될 수 있다.The plurality of heat exchangers 151a to 151d may be installed in series, or may be installed in parallel, or may be installed in a combination of series and parallel. Each of the heat exchangers 151a to 151d may be provided with a separate cooling water supply line Can be installed.

연소기(161)는 순수 합성가스를 연소하며, 순수 합성가스의 연소시 발생되는 고온 및 고압의 연소배기가스에 의하여 가스터빈(163)이 구동될 수 있다. 그러면, 가스터빈(163)의 구동에 의하여 발전기(165)가 발전을 하는 것이다. 연소기(161)에서 발생된 연소배기가스와 함께 공기가 가스터빈(163)으로 공급될 수 있으며, 공기는 연소배기가스의 연소를 더욱 촉진할 수 있다.The combustor 161 combusts the pure syngas, and the gas turbine 163 can be driven by the high-temperature and high-pressure combustion exhaust gas generated when the pure syngas is burned. Then, the generator 165 generates electricity by driving the gas turbine 163. The air can be supplied to the gas turbine 163 together with the combustion exhaust gas generated in the combustor 161, and the air can further promote the combustion of the combustion exhaust gas.

연소기(161)에서 순수 합성가스가 연소될 때, 연료공급라인이 떨리거나, 화염면의 상호 작용으로 연소가 비정상적으로 일어나면, 연소기(161)가 주기적으로 진동할 수 있다. 상기 연료공급라인의 떨림이나, 화염면의 상호 작용에 의한 비정상적인 연소는 연소기(161)의 연소 온도가 고온일수록 심하다. 연소기(161)가 진동하면, 연소기(161)가 손상될 수 있다.When the pure syngas is combusted in the combustor 161, when the fuel supply line is shaken or the combustion occurs abnormally due to the interaction of the flame side, the combustor 161 can periodically vibrate. The abnormal combustion caused by the vibration of the fuel supply line or the interaction of the flame surface becomes more severe as the combustion temperature of the combustor 161 becomes higher. When the combustor 161 vibrates, the combustor 161 may be damaged.

상기와 같이, 연소기(161)의 연소 온도가 소정 이상의 고온이 되므로 인하여 연소기(161)가 손상되는 것을 방지하기 위하여, 전술한 바와 같이, 공기분리유닛(135)에서 분리되어 배출되는 질소가 연소기(161)로 공급될 수 있다. 즉, 공기분리유닛(135)은 공기를 냉각시켜 산소와 질소로 분리하므로, 공기분리유닛(135)에서 분리된 질소는 소정 이하의 온도를 가지면서 연소기(161)로 유입되어 연소기(161)의 연소 온도를 낮추어준다. 연소기(161)로 유입되는 질소의 양은 조절할 수 있음은 당연하다.As described above, in order to prevent the combustor 161 from being damaged due to the combustion temperature of the combustor 161 becoming higher than a predetermined level, nitrogen discharged from the air separation unit 135 is discharged to the combustor 161). That is, since the air separation unit 135 cools the air and separates the air into nitrogen and oxygen, the nitrogen separated from the air separation unit 135 flows into the combustor 161 at a predetermined temperature or lower, Lower the combustion temperature. It is a matter of course that the amount of nitrogen introduced into the combustor 161 can be controlled.

연소기(161)에서 발생된 연소배기가스는 가스터빈(163)을 구동시킨 후, 가스터빈(163)에서 고온의 연소배기가스의 배기가스로 배출되고, 가스터빈(163)에서 배출된 연소배기가스의 배기가스는 폐열회수 보일러(171)로 유입되어 증기를 발생시키는 열원으로 작용할 수 있다.The combustion exhaust gas generated in the combustor 161 is exhausted to the exhaust gas of the high temperature combustion exhaust gas in the gas turbine 163 after driving the gas turbine 163 and the exhaust gas of the exhaust exhaust gas discharged from the gas turbine 163 May serve as a heat source that flows into the waste heat recovery boiler 171 and generates steam.

폐열회수 보일러(171)에서 증기를 생성하기 위한 열원으로는 열교환기(151d)에서 공급되는 순수한 합성가스일 수도 있다. 그리고, 폐열회수 보일러(171)에는 가스화유닛(110)에서 슬러리 형태의 석탄을 연소할 때 발생하는 증기가 유입될 수 있다.The heat source for generating steam in the waste heat recovery boiler 171 may be a pure synthesis gas supplied from the heat exchanger 151d. In addition, the waste heat recovery boiler 171 may introduce steam generated when the slurry coal is burned in the gasification unit 110.

폐열회수 보일러(171)에서 증기 생성에 사용된 연소배기가스의 배기가스는 폐열회수 보일러(171)의 내부에 설치된 탈질(脫窒)모듈(미도시) 등에 의해 정제된 후, 대기로 배출될 수 있다.The exhaust gas of the combustion exhaust gas used for generating steam in the waste heat recovery boiler 171 may be purified by a denitration module (not shown) installed inside the waste heat recovery boiler 171 and then discharged to the atmosphere .

폐열회수 보일러(171)에서 생성된 증기의 일부는 가스화유닛(110)으로 유입되어, 가스화유닛(110)의 슬러리 형태의 석탄을 건조하는데 사용될 수 있다. 폐열회수 보일러(171)에서 가스화유닛(110)으로 유입되는 증기는 폐열회수 보일러(171)와 가스화유닛(110) 사이를 순환할 수 있다. 폐열회수 보일러(171)의 증기는 펌프(173)에 의하여 가스화유닛(110)으로 공급될 수 있고, 폐열회수 보일러(171)에서 가스화유닛(110)으로 유입되는 증기는 필요에 따라 분기되어 폐열회수 보일러(171)로 재유입될 수도 있다.A portion of the steam generated in the waste heat recovery boiler 171 may be introduced into the gasification unit 110 and used to dry the slurry coal in the gasification unit 110. [ The steam flowing into the gasification unit 110 from the waste heat recovery boiler 171 can circulate between the waste heat recovery boiler 171 and the gasification unit 110. The steam of the waste heat recovery boiler 171 can be supplied to the gasification unit 110 by the pump 173 and the steam flowing into the gasification unit 110 from the waste heat recovery boiler 171 is branched as needed, May be re-introduced into the boiler (171).

폐열회수 보일러(171)에서 생성된 증기는 증기터빈(181)을 구동시킬 수 있고, 증기터빈(181)의 구동에 의하여 발전기(183)가 발전을 하는 것이다.The steam generated in the waste heat recovery boiler 171 can drive the steam turbine 181 and the generator 183 generates electricity by driving the steam turbine 181.

증기터빈(181)의 구동에 사용된 증기는 배출된 후, 냉각기(185)에서 냉각 응축된 후, 펌프(187)에 의하여 펌핑되어 열교환기(151b)로 유입될 수 있다. 열교환기(151b)로 유입된 응축수는 열교환기(151a ∼ 151d)를 흐르는 황 성분이 제거된 합성가스를 냉각시키는 냉각수로 작용한 후, 폐열회수 보일러(171)로 재유입될 수 있다.The steam used to drive the steam turbine 181 may be discharged and then cooled and condensed in the cooler 185 and then pumped by the pump 187 to enter the heat exchanger 151b. The condensed water flowing into the heat exchanger 151b may be reintroduced into the waste heat recovery boiler 171 after acting as cooling water for cooling the synthesis gas from which the sulfur components flowing through the heat exchangers 151a to 151d are removed.

가스화유닛(110)에서 발생되어 연소기(161)로 유입되는 합성가스의 조성 및 발열량은 운전조건에 따라 상이할 수 있으므로, 가스터빈(163)에서 배출되는 연소배기가스의 배기가스의 량 및 온도도 운전조건에 따라 상이할 수 있다. 그러면, 운전 조건에 따라, 폐열회수 보일러(171)에서 발생되는 증기의 량 및 온도도 상이할 수 있으므로, 증기에 의하여 구동되는 증기터빈(181)의 운전조건이 가스터빈(163)의 운전조건에 따라 불균일하게 운전될 수 있다.The composition and the calorific value of the synthesis gas generated in the gasification unit 110 and flowing into the combustor 161 may differ depending on the operating conditions and therefore the amount and temperature of the exhaust gas of the exhaust gas discharged from the gas turbine 163 may be varied It may be different depending on conditions. Since the amount and temperature of the steam generated in the waste heat recovery boiler 171 may vary according to the operation conditions, the operation conditions of the steam turbine 181 driven by the steam may be different from the operation conditions of the gas turbine 163 And thus can be operated irregularly.

즉, 가스터빈(163)의 운전조건에 따라 폐열회수 보일러(171)에서 발생되는 증기의 량 및 온도가 상이하게 되므로, 증기에 의하여 구동하는 증기터빈(181)의 운전조건이 가스터빈(163)의 운전에 종속되게 된다. 그러면, 증기터빈(181)에 의하여 안정적인 발전을 유지할 수 없다.That is, the amount and temperature of the steam generated in the waste heat recovery boiler 171 are different according to the operation condition of the gas turbine 163, so that the operation condition of the steam turbine 181 driven by the steam is different from that of the gas turbine 163, As shown in FIG. Then, stable power generation can not be maintained by the steam turbine 181.

본 발명의 일 실시예에 따른 석탄가스화 복합발전 시스템(100)은, 증기터빈(181)으로 유입되는 증기의 량 및 온도가 균일할 수 있도록, 가스터빈(163)에서 배출된 연소배기가스의 배기가스가 유입되는 폐열회수 보일러(171)의 유입구측에 연소배기가스의 배기가스를 보조적으로 가열하는 덕트버너(171a)가 설치될 수 있다. 그리고, 덕트버너(171a)의 연료로는 필터(157)에서 연소기(161)로 유입되는 순수 합성가스일 수 있다.The coal gasification combined cycle power generation system 100 according to an embodiment of the present invention may be configured such that the amount of the steam flowing into the steam turbine 181 and the temperature of the exhaust gas of the exhaust gas discharged from the gas turbine 163 A duct burner 171a for auxiliary heating the exhaust gas of the combustion exhaust gas may be installed at the inlet side of the waste heat recovery boiler 171 into which the exhaust gas is introduced. The fuel of the duct burner 171a may be pure synthetic gas introduced into the combustor 161 from the filter 157. [

이를 위하여, 필터(157)에서 연소기(161)로 순수 합성가스를 공급하기 위한 합성가스 공급유로(GSL)의 일측에는 순수 합성가스를 덕트버너(171a)로 공급하기 위한 합성가스 분기유로(GBL)가 분기 설치될 수 있다.A synthesis gas branch passage GBL for supplying pure synthesis gas to the duct burner 171a is provided at one side of the synthesis gas supply passage GSL for supplying the pure synthetic gas from the filter 157 to the combustor 161, Can be installed in a branch.

그러면, 폐열회수 보일러(171)로 유입되는 연소배기가스의 배기가스를 가열하기 위한 덕트버너(171a)의 연료를 별도로 마련하지 않아도 된다. 즉, 도시가스 등과 같은 기체연료, 등유 또는 중유(Heavy Fuel Oil) 같은 액상 연료를 별도로 마련하지 않아도 된다. 그리고, 연료 공급용 유틸리티 라인 및 연료저장탱크 등을 설치하지 않아도 된다. 그러므로, 원가가 절감될 수 있다.Therefore, the fuel of the duct burner 171a for heating the exhaust gas of the combustion exhaust gas flowing into the waste heat recovery boiler 171 need not be separately provided. That is, gas fuel such as city gas or liquid fuel such as kerosene or heavy fuel oil may not be separately provided. Further, it is not necessary to install a fuel supply utility line and a fuel storage tank. Therefore, the cost can be reduced.

합성가스 분기유로(GBL)에는 합성가스 분기유로(GBL)를 개폐하거나, 합성가스 분기유로(GBL)의 개방 정도를 조절하는 밸브(175) 및 압력조절기(177)가 설치될 수 있다. 밸브(175)를 이용하여 합성가스 분기유로(GBL)의 개방정도를 조절하거나, 압력조절기(177)를 이용하여 덕트버너(171a)로 공급되는 합성가스의 압력을 조절하면, 덕트버너(171a)로 유입되는 합성가스의 양을 조절할 수 있으므로, 덕트버너(171a)에 의하여 가열되는 연소배기가스의 배기가스의 온도를 조절할 수 있다.A valve 175 and a pressure regulator 177 for opening and closing the synthesis gas branch passage GBL or for regulating the opening degree of the synthesis gas branch passage GBL may be provided in the synthesis gas branch passage GBL. If the opening degree of the synthesis gas branch passage GBL is adjusted by using the valve 175 or the pressure of the synthesis gas supplied to the duct burner 171a is adjusted by using the pressure regulator 177, It is possible to control the temperature of the exhaust gas of the combustion exhaust gas heated by the duct burner 171a.

그리고, 폐열회수 보일러(171)에는 가스터빈(163)에서 배출되어 폐열회수 보일러(171)로 유입되는 연소배기가스의 배기가스의 온도를 감지하는 센서(미도시)가 설치될 수 있다. 따라서, 상기 센서에서 감지한 연소배기가스의 배기가스의 온도에 따라, 밸브(175)를 이용하여, 합성가스 분기유로(GBL)의 개방 정도를 적절하게 조절하면 된다.A sensor (not shown) may be installed in the waste heat recovery boiler 171 to sense the temperature of the exhaust gas discharged from the gas turbine 163 to the waste heat recovery boiler 171. Accordingly, the degree of opening of the syngas divergence passage GBL may be appropriately adjusted by using the valve 175 according to the temperature of the exhaust gas of the combustion exhaust gas sensed by the sensor.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Will be clear to those who have knowledge of. Therefore, the scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

110: 가스화유닛
161: 연소기
163: 가스터빈
171: 폐열회수 보일러
171a: 덕트버너
181: 증기터빈110: Gasification unit
161: Combustor
163: Gas turbine
171: Waste Heat Recovery Boiler
171a: Duct burner
181: Steam turbine

Claims (5)

합성가스(Syngas)를 연소시키는 연소기;
상기 연소기에서 연소되어 배출된 연소배기가스를 연료로 구동하는 가스터빈;
상기 가스터빈에서 배출되는 연소배기가스의 배기가스를 열원으로 하여 증기를 발생하는 폐열회수 보일러;
상기 폐열회수 보일러에서 발생된 증기에 의하여 구동하는 증기터빈을 포함하며,
상기 폐열회수 보일러에는 상기 가스터빈에서 배출되는 연소배기가스의 배기가스를 가열하는 덕트버너가 설치되고,
상기 연소기로 유입되는 합성가스의 일부는 상기 덕트버너로 공급되어 상기 덕트버너의 연료로 사용되며,
합성가스를 상기 연소기로 공급하기 위한 합성가스 공급유로의 일측에는 합성가스를 상기 덕트버너로 공급하기 위한 합성가스 분기유로가 분기 설치된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.A combustor for combusting synthesis gas (Syngas);
A gas turbine for driving the combusted exhaust gas, which is combusted and discharged from the combustor, with fuel;
A waste heat recovery boiler for generating steam by using exhaust gas from the combustion exhaust gas discharged from the gas turbine as a heat source;
And a steam turbine driven by the steam generated in the waste heat recovery boiler,
The waste heat recovery boiler is provided with a duct burner for heating the exhaust gas of the exhaust gas discharged from the gas turbine,
A portion of the syngas flowing into the combustor is supplied to the duct burner to be used as fuel for the duct burner,
And a synthesis gas branching flow path for supplying a synthesis gas to the duct burner is branched at one side of the synthesis gas supply path for supplying the synthesis gas to the combustor. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 합성가스 분기유로에는 상기 합성가스 분기유로를 개폐하거나, 상기 합성가스 분기유로의 개방정도를 조절하기 위한 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.The method according to claim 1,
Wherein a valve for opening / closing the syngas diverging flow passage or adjusting the opening degree of the syngas diverging flow passage is provided in the syngas diverging flow passage. 제3항에 있어서,
상기 합성가스 분기유로에는 상기 덕트버너로 공급되는 합성가스의 압력을 조절하기 위한 압력조절기가 설치된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.The method of claim 3,
And a pressure regulator for regulating the pressure of the synthesis gas supplied to the duct burner is installed in the synthesis gas branch conduit. 제4항에 있어서,
상기 폐열회수 보일러에는 상기 폐열회수 보일러로 유입되는 연소배기가스의 배기가스의 온도를 감지하는 센서가 설치된 것을 특징으로 하는 석탄가스화 복합발전 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the waste heat recovery boiler is provided with a sensor for detecting the temperature of the exhaust gas of the combustion exhaust gas flowing into the waste heat recovery boiler.
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