KR101559728B1 - 열병합 발전설비 냉각시스템 - Google Patents

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Abstract

열병합 발전설비 냉각시스템의 일 실시예는, 증기로 구동하는 터빈; 상기 터빈과 연결되는 통로를 통해 유입되는 상기 터빈을 통과한 상기 계통수가 포함하는 증기가 액화되는 복수기; 상기 복수기를 관통하여 구비되고, 상기 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시키는 순환냉각수를 순환시키는 순환배관라인을 포함할 수 있다.

Description

열병합 발전설비 냉각시스템{Cogeneration Plant Cooling System}
본 발명의 실시예는, 열병합 발전설비에 열펌프를 구비하여, 열병합 발전설비 전체의 효율을 향상시키고, 열병합 발전설비에 구비되는 복수기의 효율적 작동을 도모할 수 있는 열병합 발전설비 냉각시스템에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로, 열병합 발전설비는 발전설비를 통해 전력을 생산함과 동시에 발전설비를 사용하여 온수를 생산하고, 생산된 온수를 지역난방 수요처 등 온수를 필요로 하는 곳에 공급하는 형태의 발전설비이다. 즉, 열병합 발전설비는 전기와 열을 동시에 생산하는 발전설비이다.
열병합 발전설비에 의해 생산되는 열을 공정열(process heat)라고 하는데, 공정열은 발전소 계통에 구비되는 복수기로부터 열을 추출하여 생산할 수 있다. 또한, 공정열은 발전소 계통에 구비되는 보일러, 증기터빈 등으로부터 고온의 증기 일부를 추기하여 대량의 물을 가열하여 온수를 생산하는 방식, 기타 다양한 방식으로 생산될 수 있다.
일반적인 열병합시스템의 일례가 한국등록특허 제0254273호(가스터어빈 열병합 발전 시스템), 한국공개특허 2013-0118168호 및 한국공개특허 2013-0025112호에 개시되어 있다.
즉, 열펌프는 일(work)을 투입하여 저온열원으로부터 고온열원으로 열을 이동시키게 되고, 이로써 저온열원은 더욱 냉각되는 효과가 발생할 수 있고, 고온열원에서 생산되는 열은 난방, 산업설비 등에 유용하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는, 열병합 발전설비에 열펌프를 구비하여, 열병합 발전설비 전체의 효율을 향상시키고, 열병합 발전설비에 구비되는 복수기의 효율적 작동을 도모할 수 있는 열병합 발전설비 냉각시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
열병합 발전설비 냉각시스템의 일 실시예는, 증기로 구동하는 터빈; 상기 터빈과 연결되는 통로를 통해 유입되는 상기 터빈을 통과한 상기 계통수가 포함하는 증기가 액화되는 복수기; 상기 복수기를 관통하여 구비되고, 상기 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시키는 순환냉각수를 순환시키는 순환배관라인; 상기 순환배관라인에 설치되고, 상기 복수기를 통과한 상기 순환냉각수를 냉각하는 냉각탑; 외부의 냉각원수 공급처로부터 상기 순환배관라인에 물을 공급하거나, 상기 순환배관라인으로부터 적어도 일부의 물이 유입되는 냉각원수배관라인; 상기 순환배관라인과 상기 냉각원수배관라인을 연결하고, 상기 냉각원수배관라인으로부터 상기 순환배관라인에 물을 공급하는 급수배관라인; 상기 순환배관라인과 상기 냉각원수배관라인을 연결하고, 상기 순환배관라인으로부터 적어도 일부의 물을 상기 냉각원수배관라인으로 보내는 리턴배관라인; 상기 냉각원수배관라인에 설치되고, 상기 냉각원수배관라인을 통과하는 물로부터 열을 추출하는 제1열펌프; 및 상기 리턴배관라인에 설치되고, 상기 리턴배관라인을 통과하는 물로부터 열을 추출하는 제2열펌프를 포함할 수 있다.
상기 급수배관라인은, 상기 순환배관라인의 상기 냉각탑 출구지점과 상기 복수기와 연결되는 지점에서 사이에서 상기 순환배관라인과 연결되는 것일 수 있다.
상기 제1열펌프 및 상기 제2열펌프는, 흡수기, 재생기, 응축기 및 증발기를 포함하는 흡수식 열펌프인 것일 수 있다.
상기 제1열펌프 및 상기 제2열펌프는, 상기 터빈으로부터 추기되는 잉여증기에 의해 구동하는 것일 수 있다.
열병합 발전설비 냉각시스템의 일 실시예는, 상기 급수배관라인의 상기 냉각원수배관라인으로부터 분기되는 지점과 상기 순환배관라인과 연결되는 지점 사이에 설치되는 제1밸브; 상기 순환배관라인의 상기 냉각탑 출구지점과 상기 급수배관라인과 상기 순환배관라인이 연결되는 지점 사이에 설치되는 제2밸브; 상기 순환배관라인의 상기 리턴배관라인이 분기되는 지점과 상기 냉각탑 입구지점 사이에 설치되는 제3밸브; 및 상기 리턴배관라인에 설치되는 제4밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 제1밸브 및 상기 제4밸브를 폐쇄하고 상기 제2밸브 및 상기 제3밸브를 개방하며, 상기 냉각탑을 작동하고, 상기 순환배관라인을 흐르는 물에 의해서 상기 터빈을 통과한 상기 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시키는 것일 수 있다.
상기 순환배관라인의 상기 복수기를 관통하는 부위에 흐르는 물의 평균온도와 상기 복수기에 수용되는 상기 계통수의 평균온도 간 온도차가 설정값 이하로 떨어지는 경우, 상기 제1밸브 및 상기 제4밸브를 개방하여 상기 순환배관라인의 상기 복수기를 관통하는 부위에 흐르는 물의 유량을 증가시키는 것일 수 있다.
상기 냉각탑이 트립되는 경우, 상기 제1밸브 및 상기 제4밸브를 개방하고, 상기 제2밸브 및 상기 제3밸브를 폐쇄하여 상기 급수배관라인 및 상기 리턴배관라인을 흐르는 물에 의해서 상기 터빈을 통과한 상기 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시키는 것일 수 있다.
상기 제2밸브 및 상기 제3밸브를 폐쇄하고 상기 제1밸브 및 상기 제4밸브를 개방하며, 상기 냉각탑을 작동하지 않고, 상기 급수배관라인 및 상기 리턴배관라인을 흐르는 물에 의해서 상기 터빈을 통과한 상기 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시키는 것일 수 있다.
상기 순환배관라인의 상기 복수기를 관통하는 부위에 흐르는 물의 평균온도와 상기 복수기에 수용되는 상기 계통수의 평균온도 간 온도차가 설정값 이하로 떨어지는 경우, 상기 제2밸브 및 상기 제3밸브를 개방하고 상기 냉각탑을 작동하여 상기 순환배관라인의 상기 복수기를 관통하는 부위에 흐르는 물의 유량을 증가시키는 것일 수 있다.
상기 급수배관라인 및 상기 리턴배관라인 중 적어도 하나가 트립되는 경우, 상기 제2밸브 및 상기 제3밸브를 개방하고 상기 제1밸브 및 상기 제4밸브를 폐쇄하며, 상기 냉각탑을 작동하고, 상기 순환배관라인을 흐르는 물에 의해서 상기 터빈을 통과한 상기 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시키는 것일 수 있다.
상기 제1밸브, 제2밸브, 제3밸브 및 제4밸브는 유량제어가 가능한 밸브로 구비되고, 상기 냉각탑을 작동하며, 상기 순환배관라인의 상기 복수기를 관통하는 부위에 흐르는 물의 평균온도와 상기 복수기에 수용되는 상기 계통수의 평균온도 간 온도차가 설정값 이하로 떨어지지 않도록 상기 제1밸브, 제2밸브, 제3밸브 및 제4밸브에 의해 상기 순환배관라인의 상기 복수기를 관통하는 부위에 흐르는 물의 유량을 제어하는 것일 수 있다.
상기 제1열펌프는, 상기 냉각원수배관라인의 입구부터 상기 급수배관라인이 분기되는 지점 사이에 설치되는 것일 수 있다.
상기 냉각원수배관라인은 냉각원수 공급처로부터 공업용수 사용처로 연결되고, 상기 냉각원수 공급처로부터 상기 냉각원수배관라인으로 유입되는 물은 상기 제1열펌프에 의해 냉각되고 상기 제2열펌프에 의해 냉각되는 상기 리턴배관라인으로부터 유입되는 물과 합쳐져서 상기 냉각원수배관라인을 통해 상기 공업용수 사용처로 보내지는 것일 수 있다.
상기 제1열펌프와 지역난방 수요처를 연결하는 제1서킷배관라인을 더 포함하고, 상기 제1열펌프로부터 가열된 물은 상기 제1서킷배관라인을 통해 상기 지역난방 수요처로 공급되며, 상기 지역난방 수요처를 거쳐 냉각된 물은 상기 제1서킷배관라인을 통해 상기 제1열펌프로 회수되는 것일 수 있다.
상기 제2열펌프와 지역난방 수요처를 연결하는 제2서킷배관라인을 더 포함하고, 상기 제2열펌프로부터 가열된 물은 상기 제2서킷배관라인을 통해 상기 지역난방 수요처로 공급되며, 상기 지역난방 수요처를 거쳐 냉각된 물은 상기 제2서킷배관라인을 통해 상기 제2열펌프로 회수되는 것일 수 있다.
상기 냉각탑은, 다수로 구비되고, 상기 각각의 냉각탑이 순차적으로 작동됨에 따라 상기 냉각탑으로부터 유출되는 물의 온도가 순차적으로 떨어지는 것일 수 있다.
전술한 실시예의 열병합 발전설비 냉각시스템은, 열병합 발전설비에 열펌프를 구비하여, 열병합 발전설비 전체의 효율을 향상시키고, 열병합 발전설비에 구비되는 복수기의 효율적 작동을 도모할 수 있다.
또한, 실시예의 열병합 발전설비 냉각시스템은, 냉각탑이 작동되는 순환배관라인과 냉각원수가 흐르는 급수배관라인 및 리턴배관라인을 복수기에 함께 사용하므로 복수기에서의 물의 응축이 효과적으로 진행되고, 냉각탑, 급수배관라인, 리턴배관라인이 트립되는 경우에도 복수기를 안정적으로 작동할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전설비 냉각시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전설비 냉각시스템에서 주로 순환배관라인이 작동하는 경우의 열병합 발전설비 냉각시스템 작동방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전설비 냉각시스템에서 주로 급수배관라인 및 리턴배관라인이 작동하는 경우의 열병합 발전설비 냉각시스템 작동방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전설비 냉각시스템을 나타낸 개략도이다. 열병합 발전설비 냉각시스템은 터빈(10), 복수기(20), 냉각탑(30), 제1열펌프(40) 및 제2열펌프(50)를 포함한다. 또한, 열병합 발전설비 냉각시스템은 순환배관라인(100), 냉각원수배관라인(200), 급수배관라인(300), 리턴배관라인(400), 증기유입배관(500), 제1추기배관라인(510), 제2추기배관라인(520), 제1서킷배관라인(610) 및 제2서킷배관라인(620)을 포함한다.
터빈(10)은 증기유입배관(500)을 통해 증기를 적어도 일부 포함하며 열병합 발전설비 계통(미도시)을 순환하는 계통수를 공급받아 계통수에 포함되는 증기에 의해 주로 구동된다. 열병합 발전설비 계통은 전기와 열을 동시에 생산하는 열병합 발전형태라면, 랭킨사이클 방식, 가스터빈(10) 방식, 복합화력 방식 등 일반적인 어떠한 방식을 사용해도 무방하다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전설비 냉각시스템은 열병합 발전설비의 일부구성으로 볼 수 있다.
복수기(20)는 터빈(10)과 연결되는 통로를 통해 유입되는 터빈(10)을 통과한 계통수가 포함하는 증기가 액화된다. 복수기(20)의 출구를 통해 나오는 계통수는 액체상태이고 이러한 액상의 계통수는 순환펌프(circulation feed water pump, 미도시)를 통해 다시 열병합 발전설비을 순환한다. 계통수가 포함하는 증기를 액화시키는 역할은 복수기(20)를 관통하는 순환배관라인(100)을 흐르는 순환냉각수가 한다.
냉각탑(30)은 순환배관라인(100)에 설치되고, 복수기(20)를 통과한 순환냉각수를 냉각한다. 냉각탑(30)은 다수로 구비되고, 각각의 냉각탑(30)이 순차적으로 작동됨에 따라 냉각탑(30)으로부터 유출되는 물의 온도가 순차적으로 떨어지도록 구비되어 순환냉각수의 복수기(20) 내 온도를 조절할 수 있도록 하여 복수기(20)에서 증기의 액화를 효과적으로 행할 수 있도록 한다.
제1열펌프(40)는 냉각원수배관라인(200)에 설치되는데, 구체적으로 냉각원수배관라인(200)의 입구부터 급수배관라인(300)이 분기되는 지점 사이에 설치될 수 있다.
냉각원수배관라인(200)을 통과하는 물 즉, 냉각원수로부터 열을 추출한다. 따라서, 냉각원수배관라인(200)을 통과하는 냉각원수는 제1열펌프(40)에 의해 냉각된다. 제1열펌프(40)에 의해 추출된 열은 지역난방 수요처(2)로 공급된다. 이를 위해, 열병합 발전설비 냉각시스템은 제1열펌프(40)와 지역난방 수요처(2)를 연결하는 제1서킷배관라인(610)을 더 포함하고, 제1열펌프(40)로부터 가열된 물은 제1서킷배관라인(610)을 통해 지역난방 수요처(2)로 공급되며, 지역난방 수요처(2)를 거쳐 냉각된 물은 제1서킷배관라인(610)을 통해 제1열펌프(40)로 회수된다. 한편, 제1열펌프(40)에 의해 냉각된 냉각원수는 복수기(20)로 유입되어 복수기(20)에서 증기의 액화를 더욱 효과적으로 행할 수 있다.
제2열펌프(50)는 리턴배관라인(400)에 설치되고, 리턴배관라인(400)을 통과하는 물로부터 열을 추출한다. 따라서, 리턴배관라인(400)을 통과하는 물은 제2열펌프(50)에 의해 냉각된다. 제2열펌프(50)에 의해 추출된 열은 지역난방 수요처(2)로 공급된다. 이를 위해, 열병합 발전설비 냉각시스템은 제2열펌프(50)와 지역난방 수요처(2)를 연결하는 제2서킷배관라인(620)을 더 포함하고, 제2열펌프(50)로부터 가열된 물은 제2서킷배관라인(620)을 통해 지역난방 수요처(2)로 공급되며, 지역난방 수요처(2)를 거쳐 냉각된 물은 제2서킷배관라인(620)을 통해 제2열펌프(50)로 회수된다.
제1열펌프(40) 및 제2열펌프(50)는 흡수기, 재생기, 응축기 및 증발기를 포함하는 흡수식 열펌프로 구비될 수 있다. 흡수식 열펌프는 폐열을 효과적으로 이용할 수 있고, 열병합 발전설비에는 폐열을 용이하게 구할 수 있으므로, 열병합 발전설비 냉각시스템에서 다른 방식의 열펌프보다 흡수식 열펌프를 사용하는 것이 에너지 효율 등을 고려하면 보다 유리할 수 있다. 흡수식 열펌프의 구체적 구조는 일반적으로 널리 알려진바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
터빈(10)과 제1열펌프(40)는 제1추기배관라인(510)에 의해 서로 연결되고, 터빈(10)과 제2열펌프(50)는 제2추기배관라인(520)에 의해 서로 연결되어, 제1열펌프(40) 및 제2열펌프(50)는 터빈(10)으로부터 추기되는 증기에 의해 구동하도록 구비될 수 있다. 전기를 이용하여 열펌프를 구동할 경우 생산된 전기를 열병합 발전설비 내에서 소비하는 단점이 발생하므로, 열펌프를 증기를 이용하여 구동하는 것이 에너지 효율 등을 고려하면 보다 유리할 수 있다.
순환배관라인(100)은 복수기(20)를 관통하여 구비되고, 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시키는 순환냉각수를 순환시킨다. 순환냉각수는 복수기(20)에서 계통수로부터 열을 전달받아 온도가 상승하고, 냉각탑(30)을 통과하면서 다시 냉각된다.
냉각원수배관라인(200)은 외부의 냉각원수 공급처(3)로부터 순환배관라인(100)에 물을 공급하거나, 순환배관라인(100)으로부터 적어도 일부의 물이 유입된다. 냉각원수 공급처(3)는 열병합 발전설비에 사용되는 냉각원수를 공급할 수 있는 곳이라면, 강, 저수지, 바다 등 어느 곳도 될 수 있다.
냉각원수배관라인(200)은 냉각원수 공급처(3)로부터 공업용수 사용처(1)로 연결되고, 냉각원수 공급처(3)로부터 냉각원수배관라인(200)으로 유입되는 물은 제1열펌프(40)에 의해 냉각되고 제2열펌프(50)에 의해 냉각되는 리턴배관라인(400)으로부터 유입되는 물과 합쳐져서 냉각원수배관라인(200)을 통해 공업용수 사용처(1)로 보내진다. 따라서, 냉각원수배관라인(200)을 통과하는 물은 제1열펌프(40) 및 제2열펌프(50)에 의해 냉각되어 공업용수 사용처(1)로 보내지는데, 이는 상온의 물보다 다소 낮은 온도의 물을 필요로 하는 공업설비 또는 산업설비에 필요한 물을 공급하기 위함이다.
급수배관라인(300)은 순환배관라인(100)과 냉각원수배관라인(200)을 연결하고, 냉각원수배관라인(200)으로부터 순환배관라인(100)에 물을 공급한다. 이때, 급수배관라인(300)은 순환배관라인(100)의 냉각탑(30) 출구지점과 복수기(20)와 연결되는 지점에서 사이에서 순환배관라인(100)과 연결될 수 있다.
리턴배관라인(400)은 순환배관라인(100)과 냉각원수배관라인(200)을 연결하고, 순환배관라인(100)으로부터 적어도 일부의 물을 냉각원수배관라인(200)으로 보낸다.
열병합 발전설비 냉각시스템은 제1밸브(61), 제2밸브(62), 제3밸브(63) 및 제4밸브(64)를 포함할 수 있다.
제1밸브(61)는 급수배관라인(300)의 냉각원수배관라인(200)으로부터 분기되는 지점과 순환배관라인(100)과 연결되는 지점 사이에 설치된다. 제2밸브(62)는 순환배관라인(100)의 냉각탑(30) 출구지점과 급수배관라인(300)과 순환배관라인(100)이 연결되는 지점 사이에 설치된다. 제3밸브(63)는 순환배관라인(100)의 리턴배관라인(400)이 분기되는 지점과 냉각탑(30) 입구지점 사이에 설치된다. 제4밸브(64)는 리턴배관라인(400)에 설치된다.
제1밸브(61), 제2밸브(62), 제3밸브(63) 및 제4밸브(64)는 유량제어가 가능한 밸브로 구비되고, 냉각탑(30)을 작동하며, 순환배관라인(100)의 복수기(20)를 관통하는 부위에 흐르는 물의 평균온도와 복수기(20)에 수용되는 계통수의 평균온도 간 온도차(△T)가 설정값 이하로 떨어지지 않도록 제1밸브(61), 제2밸브(62), 제3밸브(63) 및 제4밸브(64)에 의해 순환배관라인(100)의 복수기(20)를 관통하는 부위에 흐르는 물의 유량을 제어할 수 있다. 각 밸브들을 사용한 유량제어는 온라인 방식을 포함하는 일반적인 제어시스템에 의해 구현될 수 있다.
온도차(△T)에 관한 설정값은 복수기(20)로 유입되는 계통수의 유량, 복수기(20)를 관통하는 순환배관라인(100)에 흐르는 물의 유량, 각 배관라인에 설치되는 펌프(미도시)의 에너지 소비량 등을 고려하여 효율적인 증기의 액화가 일어날 수 있도록 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 설정값은 10℃ 내지 15℃로 설정할 수 있다.
한편, 제1밸브(61), 제2밸브(62), 제3밸브(63) 및 제4밸브(64)의 일부만을 개방하여, 주로 순환배관라인(100)이 작동하여 계통수가 포함하는 증기를 액화하거나, 주로 급수배관라인(300) 및 리턴배관라인(400)이 작동하여 계통수가 포함하는 증기를 액화할 수도 있다. 이러한 열병합 발전설비 냉각시스템의 작동방법은 도 2 및 도 3을 참조하여 후술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전설비 냉각시스템에서 주로 순환배관라인(100)이 작동하는 경우의 열병합 발전설비 냉각시스템 작동방법을 나타낸 순서도이다.
주로 순환배관라인(100)이 작동하는 경우, 제1밸브(61) 및 제4밸브(64)를 폐쇄하고 제2밸브(62) 및 제3밸브(63)를 개방하며, 냉각탑(30)을 작동하고, 순환배관라인(100)을 흐르는 물에 의해서 터빈(10)을 통과한 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시킨다.
이때, 순환배관라인(100)의 복수기(20)를 관통하는 부위에 흐르는 물의 평균온도와 복수기(20)에 수용되는 계통수의 평균온도 간 온도차(△T)를 측정한다. 이러한 온도차(△T) 측정은 복수기(20)와 순환배관라인(100)의 복수기(20)를 관통하는 부위에 설치되는 온도측정센서(미도시)에 의해 가능하다.
다음으로, 측정된 온도차(△T)와 설정값을 비교하고, 온도차(△T)가 설정값 이하로 떨어지는 경우, 제1밸브(61) 및 제4밸브(64)를 개방하고 급수배관라인(300) 및 리턴배관라인(400)을 작동하여 순환배관라인(100)의 복수기(20)를 관통하는 부위에 흐르는 물의 유량을 증가시켜 온도차(△T)가 설정값을 초과하는 상태로 회복할 수 있다.
한편, 냉각탑(30)의 고장 등으로 냉각탑(30)의 작동이 정지되는 트립이 발생하는 경우, 제1밸브(61) 및 제4밸브(64)를 개방하고, 제2밸브(62) 및 제3밸브(63)를 폐쇄하여 급수배관라인(300) 및 리턴배관라인(400)을 흐르는 물에 의해서 터빈(10)을 통과한 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시킨다. 따라서, 냉각탑(30)이 트립되는 경우에도 급수배관라인(300) 및 리턴배관라인(400)이 작동하므로 복수기(20)는 정상작동이 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열병합 발전설비 냉각시스템에서 주로 급수배관라인(300) 및 리턴배관라인(400)이 작동하는 경우의 열병합 발전설비 냉각시스템 작동방법을 나타낸 순서도이다.
주로 급수배관라인(300) 및 리턴배관라인(400)이 작동하는 경우, 제2밸브(62) 및 제3밸브(63)를 폐쇄하고 제1밸브(61) 및 제4밸브(64)를 개방하며, 냉각탑(30)을 작동하지 않고, 급수배관라인(300) 및 리턴배관라인(400)을 흐르는 물에 의해서 터빈(10)을 통과한 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시킨다.
이때, 급수배관라인(300) 및 리턴배관라인(400)과 연결되는 순환배관라인(100)의 복수기(20)를 관통하는 부위에 흐르는 물의 평균온도와 복수기(20)에 수용되는 계통수의 평균온도 간 온도차(△T)를 측정한다.
다음으로, 측정된 온도차(△T)와 설정값을 비교하고, 온도차(△T)가 설정값 이하로 떨어지는 경우, 제2밸브(62) 및 제3밸브(63)를 개방하고 냉각탑(30)을 작동하여 순환배관라인(100)의 복수기(20)를 관통하는 부위에 흐르는 물의 유량을 증가시켜 온도차(△T)가 설정값을 초과하는 상태로 회복할 수 있다.
한편, 제1열펌프(40)의 고장 등으로 이와 냉각원수배관라인(200)을 통해 연결되는 급수배관라인(300)의 작동이 정지되는 트립이 발생하는 경우 및 제2열펌프(50)의 고장 등으로 리턴배관라인(400)이 트립되는 경우 중 적어도 하나의 경우, 제2밸브(62) 및 제3밸브(63)를 개방하고 제1밸브(61) 및 제4밸브(64)를 폐쇄하며, 냉각탑(30)을 작동하고, 순환배관라인(100)을 흐르는 물에 의해서 터빈(10)을 통과한 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시킨다. 따라서, 급수배관라인(300) 및 리턴배관라인(400) 중 적어도 하나가 트립되는 경우에도 냉각탑(30) 및 순환배관라인(100)이 작동하므로 복수기(20)는 정상작동이 가능하다.
본 발명의 실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
1: 공업용수 사용처 2: 지역난방 수요처
3: 냉각원수 공급처 10: 터빈
20: 복수기 30: 냉각탑
40: 제1열펌프 50: 제2열펌프
61: 제1밸브 62: 제2밸브
63: 제3밸브 64: 제4밸브
100: 순환배관라인 200: 냉각원수배관라인
300: 급수배관라인 400: 리턴배관라인
500: 증기유입배관 510: 제1추기배관라인
520: 제2추기배관라인 610: 제1서킷배관라인
620: 제2서킷배관라인 △T: 온도차

Claims (17)

  1. 증기로 구동하는 터빈;
    상기 터빈과 연결되는 통로를 통해 유입되는 상기 터빈을 통과한 계통수가 포함하는 증기가 액화되는 복수기;
    상기 복수기를 관통하여 구비되고, 상기 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시키는 순환냉각수를 순환시키는 순환배관라인;
    상기 순환배관라인에 설치되고, 상기 복수기를 통과한 상기 순환냉각수를 냉각하는 냉각탑;
    외부의 냉각원수 공급처로부터 상기 순환배관라인에 물을 공급하거나, 상기 순환배관라인으로부터 적어도 일부의 물이 유입되는 냉각원수배관라인;
    상기 순환배관라인과 상기 냉각원수배관라인을 연결하고, 상기 냉각원수배관라인으로부터 상기 순환배관라인에 물을 공급하는 급수배관라인;
    상기 순환배관라인과 상기 냉각원수배관라인을 연결하고, 상기 순환배관라인으로부터 적어도 일부의 물을 상기 냉각원수배관라인으로 보내는 리턴배관라인;
    상기 냉각원수배관라인에 설치되고, 상기 냉각원수배관라인을 통과하는 물로부터 열을 추출하는 제1열펌프; 및
    상기 리턴배관라인에 설치되고, 상기 리턴배관라인을 통과하는 물로부터 열을 추출하는 제2열펌프
    를 포함하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 급수배관라인은,
    상기 순환배관라인의 상기 냉각탑 출구지점과 상기 복수기와 연결되는 지점에서 사이에서 상기 순환배관라인과 연결되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1열펌프 및 상기 제2열펌프는,
    흡수기, 재생기, 응축기 및 증발기를 포함하는 흡수식 열펌프인 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1열펌프 및 상기 제2열펌프는,
    상기 터빈으로부터 추기되는 잉여증기에 의해 구동하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 급수배관라인의 상기 냉각원수배관라인으로부터 분기되는 지점과 상기 순환배관라인과 연결되는 지점 사이에 설치되는 제1밸브;
    상기 순환배관라인의 상기 냉각탑 출구지점과 상기 급수배관라인과 상기 순환배관라인이 연결되는 지점 사이에 설치되는 제2밸브;
    상기 순환배관라인의 상기 리턴배관라인이 분기되는 지점과 상기 냉각탑 입구지점 사이에 설치되는 제3밸브; 및
    상기 리턴배관라인에 설치되는 제4밸브
    를 더 포함하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1밸브 및 상기 제4밸브를 폐쇄하고 상기 제2밸브 및 상기 제3밸브를 개방하며, 상기 냉각탑을 작동하고, 상기 순환배관라인을 흐르는 물에 의해서 상기 터빈을 통과한 상기 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시키는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 순환배관라인의 상기 복수기를 관통하는 부위에 흐르는 물의 평균온도와 상기 복수기에 수용되는 상기 계통수의 평균온도 간 온도차가 설정값 이하로 떨어지는 경우, 상기 제1밸브 및 상기 제4밸브를 개방하여 상기 순환배관라인의 상기 복수기를 관통하는 부위에 흐르는 물의 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 냉각탑이 트립되는 경우, 상기 제1밸브 및 상기 제4밸브를 개방하고, 상기 제2밸브 및 상기 제3밸브를 폐쇄하여 상기 급수배관라인 및 상기 리턴배관라인을 흐르는 물에 의해서 상기 터빈을 통과한 상기 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시키는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제2밸브 및 상기 제3밸브를 폐쇄하고 상기 제1밸브 및 상기 제4밸브를 개방하며, 상기 냉각탑을 작동하지 않고, 상기 급수배관라인 및 상기 리턴배관라인을 흐르는 물에 의해서 상기 터빈을 통과한 상기 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시키는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 순환배관라인의 상기 복수기를 관통하는 부위에 흐르는 물의 평균온도와 상기 복수기에 수용되는 상기 계통수의 평균온도 간 온도차가 설정값 이하로 떨어지는 경우, 상기 제2밸브 및 상기 제3밸브를 개방하고 상기 냉각탑을 작동하여 상기 순환배관라인의 상기 복수기를 관통하는 부위에 흐르는 물의 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 급수배관라인 및 상기 리턴배관라인 중 적어도 하나가 트립되는 경우, 상기 제2밸브 및 상기 제3밸브를 개방하고 상기 제1밸브 및 상기 제4밸브를 폐쇄하며, 상기 냉각탑을 작동하고, 상기 순환배관라인을 흐르는 물에 의해서 상기 터빈을 통과한 상기 계통수가 포함하는 증기의 적어도 일부를 액화시키는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 제1밸브, 제2밸브, 제3밸브 및 제4밸브는 유량제어가 가능한 밸브로 구비되고, 상기 냉각탑을 작동하며, 상기 순환배관라인의 상기 복수기를 관통하는 부위에 흐르는 물의 평균온도와 상기 복수기에 수용되는 상기 계통수의 평균온도 간 온도차가 설정값 이하로 떨어지지 않도록 상기 제1밸브, 제2밸브, 제3밸브 및 제4밸브에 의해 상기 순환배관라인의 상기 복수기를 관통하는 부위에 흐르는 물의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1열펌프는,
    상기 냉각원수배관라인의 입구부터 상기 급수배관라인이 분기되는 지점 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 냉각원수배관라인은 냉각원수 공급처로부터 공업용수 사용처로 연결되고, 상기 냉각원수 공급처로부터 상기 냉각원수배관라인으로 유입되는 물은 상기 제1열펌프에 의해 냉각되고 상기 제2열펌프에 의해 냉각되는 상기 리턴배관라인으로부터 유입되는 물과 합쳐져서 상기 냉각원수배관라인을 통해 상기 공업용수 사용처로 보내지는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1열펌프와 지역난방 수요처를 연결하는 제1서킷배관라인을 더 포함하고, 상기 제1열펌프로부터 가열된 물은 상기 제1서킷배관라인을 통해 상기 지역난방 수요처로 공급되며, 상기 지역난방 수요처를 거쳐 냉각된 물은 상기 제1서킷배관라인을 통해 상기 제1열펌프로 회수되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2열펌프와 지역난방 수요처를 연결하는 제2서킷배관라인을 더 포함하고, 상기 제2열펌프로부터 가열된 물은 상기 제2서킷배관라인을 통해 상기 지역난방 수요처로 공급되며, 상기 지역난방 수요처를 거쳐 냉각된 물은 상기 제2서킷배관라인을 통해 상기 제2열펌프로 회수되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 냉각탑은,
    다수로 구비되고, 상기 각각의 냉각탑이 순차적으로 작동됨에 따라 상기 냉각탑으로부터 유출되는 물의 온도가 순차적으로 떨어지는 것을 특징으로 하는 열병합 발전설비 냉각시스템.
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