KR101682016B1 - 예열수단을 포함하는 증기터빈 - Google Patents

Abstract

예열수단을 포함하는 증기터빈이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 증기터빈(100)은, 증기를 이용하여 회전력을 발생시키는 증기터빈으로서, 전기에너지를 변환시켜 생성된 열을 상기 증기터빈에 포함되어 있는 적어도 일부 구성에 제공하는 예열부(110)를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명의 증기터빈에 따르면, 예열되어야 하는 증기터빈의 일부 구성에 열을 제공할 수 있는 예열부를 구비함으로써, 별도의 터빈 예열 작업을 생략할 수 있어, 발전소 기동시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 증기터빈에 따르면, 예열부의 히팅레이트 및 예열온도를 제어할 수 있는 제어부를 구비함으로써, 더욱 효율적으로 증기터빈을 예열시킬 수 있고, 증기터빈의 예열상태를 유지시킬 수 있어, 보일러의 증기조건만 갖춰지면 언제라도 터빈을 기동시킬 수 있다.

Description

예열수단을 포함하는 증기터빈 {Steam Turbine Generating System Having Preheating Member}

본 발명은 증기터빈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증기터빈의 기동시간을 단축시킬 수 있는 예열수단을 포함하는 증기터빈에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 증기터빈의 기동을 위해서는 컨트롤 밸브(control valve), 로터(rotor), 케이싱(casing)의 예열이 요구된다.

종래 기술에 따른 증기터빈의 예열 작업은 증기를 이용하는 작업이며, 기설정 온도 이상의 증기를 일정량 이상 준비하기 위해 장시간이 소요된다.

증기터빈의 기동시간을 단축하기 위해 다양한 기술이 개발되고 있으나, 터빈 예열 작업에 소요되는 시간은 증기터빈 기동시간에서 제외되어, 증기터빈 기동시간 단축 기술 개발이 부진한 상태이다.

따라서, 터빈 예열 작업에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 증기터빈에 대한 기술이 필요한 실정이다.

한국공개실용신안공보 제20-1996-0017888호 (1996년 06월 19일 공개)

본 발명의 목적은, 보일러 기동을 전/후하여 터빈 예열을 실시함으로써, 보일러 증기조건이 터빈기동조건을 만족하는 수준에 도달하면, 별도의 터빈 예열 없이 터빈을 기동함으로써, 발전소 기동시간을 단축시킬 수 있는 증기터빈을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 증기터빈은, 증기를 이용하여 회전력을 발생시키는 증기터빈으로서, 전기에너지를 변환시켜 생성된 열을 상기 증기터빈에 포함되어 있는 적어도 일부 구성에 제공하는 예열부를 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 예열부는, 증기터빈이 기동될 때 기설정된 온도로 예열되어야 하는 부분에 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 예열부는 터빈로터의 내부, 아우터 케이싱(outer casing) 표면, 이너 케이싱(inner casing) 표면 및 컨트롤 밸브 케이싱(control valve casing) 표면 중 적어도 어느 한 곳에 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 예열부는, 섭씨 200 내지 400 도의 온도의 열을 상기 적어도 일부 구성에 제공할 수 있다.

또한, 상기 예열부는, 시간당 섭씨 30 내지 50도의 히팅레이트(heating rate)로 상기 적어도 일부 구성에 열을 전달할 수 있다.

또한, 상기 예열부는, 전기공급에 의해 발열하는 히팅코일, 히팅와이어 및 히팅밴드 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증기터빈은: 상기 예열부로부터 제공되는 열이 외부로 방출되지 않도록 보온하는 보온부재를 더 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증기터빈은: 상기 예열부의 가열 온도조건 및 가열 히팅레이트 조건을 제어하는 제어부를 더 포함하는 구성일 수 있다.

이 경우, 상기 제어부는, 상기 예열부로부터 열을 전달받은 상기 적어도 일부 구성의 온도가 목표 온도에 다다른 경우, 상기 예열부의 작동을 정지시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 예열부로부터 열을 전달받은 상기 적어도 일부 구성의 온도가 목표 온도에 다다른 경우, 상기 증기터빈에 작동 유체가 흐르기 전까지 상기 적어도 일부 구성의 온도를 특정 범위 내에서 유지시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 증기터빈에 따르면, 예열되어야 하는 증기터빈의 일부 구성에 열을 제공할 수 있는 예열부를 구비함으로써, 별도의 터빈 예열 작업을 생략할 수 있어, 발전소 기동시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 증기터빈에 따르면, 전기에너지를 변환시켜 생성된 열을 이용하여 증기터빈을 예열시키는 예열부를 구비함으로써, 증기를 이용하여 터빈 예열 작업을 수행했던 종래기술 대비, 터빈 예열 작업을 위한 증기를 준비하는 작업을 생략할 수 있어, 터빈 예열 작업에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고, 결과적으로 발전소 기동시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 증기터빈에 따르면, 예열부의 히팅레이트 및 예열온도를 제어할 수 있는 제어부를 구비함으로써, 더욱 효율적으로 증기터빈을 예열시킬 수 있고, 증기터빈의 예열상태를 유지시킬 수 있어, 보일러의 증기조건만 갖춰지면 언제라도 터빈을 기동시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증기터빈을 나타내는 모식도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 증기터빈을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 증기터빈(100)은, 전기에너지를 변환시켜 생성된 열을 증기터빈(100)에 포함되어 있는 적어도 일부 구성에 제공하는 예열부(110)를 포함하는 구성일 수 있다. 이때, 예열부(110)는, 증기터빈(100)이 기동될 때 기설정된 온도로 예열되어야 하는 부분에 설치될 수 있다.

상기 언급한 바와 같이, 증기터빈(100)은 기동되기 전에 기설정 온도로 예열되어야 한다. 종래 기술에 따른 예열 방법은 기 설정 온도 이상의 증기를 일정량 준비한 후 이를 예열이 필요한 부위에 적용하는 방법이다. 그러나, 본 실시예에 따른 증기터빈(100)은 증기가 필요하지 않은 예열부(110)를 포함하는 구성이다. 따라서, 본 실시예에 따른 증기터빈(100)은 기 설정 온도 이상의 증기를 일정량 준비하는데 소요되는 시간을 생략할 수 있다.

본 실시예에 따른 예열부(110)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 가스터빈(100)의 아우터 케이싱(outer casing, 103) 표면 및 이너 케이싱(inner casing, 102) 표면에 장착되어 케이싱(102, 103)에 열을 제공할 수 있다.

경우에 따라서, 예열부(110)는, 아우터 케이싱(outer casing, 103) 표면 및 이너 케이싱(inner casing, 102) 표면뿐만 아니라, 터빈로터의 내부 또는 컨트롤 밸브 케이싱(control valve casing) 표면에 장착되어, 열을 제공할 수 있다.

이때, 상기 언급한 예열부(110)는 증기터빈(100)의 일부 구성에 열을 제공할 수 있는 장치라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 전기공급에 의해 발열하는 히팅코일, 히팅와이어 및 히팅밴드 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

상기 언급한 가스터빈의 일부 구성은 기설정 온도로 예열되어야 하나, 급격한 온도변화에 대해 열충격(heat damage)을 받을 수 있어, 적절한 히팅레이트(heating rate)와 온도로 제어되어야 한다. 바람직하게는, 본 실시예에 따른 예열부(110)는 시간당 섭씨 30 내지 50도의 히팅레이트(heating rate)로 상기 언급한 구성에 열을 전달할 수 있다. 또한, 예열부(110)는 섭씨 200 내지 400도의 온도의 열을 제공함이 바람직하다.

경우에 따라서, 본 실시예에 따른 증기터빈(100)은 예열부(110)로부터 제공되는 열이 외부로 방출되지 않도록 보온하는 보온부재를 더 포함하는 구성일 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 증기터빈에 따르면, 예열되어야 하는 증기터빈의 일부 구성에 열을 제공할 수 있는 예열부를 구비함으로써, 별도의 터빈 예열 작업을 생략할 수 있어, 발전소 기동시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 증기터빈에 따르면, 전기에너지를 변환시켜 생성된 열을 이용하여 증기터빈을 예열시키는 예열부를 구비함으로써, 증기를 이용하여 터빈 예열 작업을 수행했던 종래기술 대비, 터빈 예열 작업을 위한 증기를 준비하는 작업을 생략할 수 있어, 터빈 예열 작업에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고, 결과적으로 발전소 기동시간을 단축시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 증기터빈(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제어부(120)를 더 포함하는 구성일 수 있다.

구체적으로, 제어부(120)는 예열부(110)의 가열 온도조건 및 가열 히팅레이트 조건을 제어할 수 있다.

경우에 따라서, 제어부(120)는, 예열부(110)로부터 열을 전달받은 증기터빈(100)의 일부 구성의 온도가 목표 온도에 다다른 경우, 예열부(110)의 작동을 정지시킬 수 있다.

또한, 제어부(120)는, 예열부(110)로부터 열을 전달받은 증기터빈(100)의 일부 구성의 온도가 목표 온도에 다다른 경우, 증기터빈(100)에 작동 유체가 흐르기 전까지 증기터빈(100)의 일부 구성의 온도를 특정 범위 내에서 유지시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 증기터빈에 따르면, 예열부의 히팅레이트 및 예열온도를 제어할 수 있는 제어부(120)를 구비함으로써, 더욱 효율적으로 증기터빈을 예열시킬 수 있고, 증기터빈의 예열상태를 유지시킬 수 있어, 보일러의 증기조건만 갖춰지면 언제라도 터빈을 기동시킬 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

100: 증기터빈
101: 터빈
102: 이너 케이싱(inner casing)
103: 아우터 케이싱(outer casing)
110: 예열부
120: 제어부

Claims (10)

1. 증기를 이용하여 회전력을 발생시키는 증기터빈에 있어서,
   전기에너지를 변환시켜 생성된 열을 상기 증기터빈에 포함되어 있는 적어도 일부 구성에 제공하는 예열부(110); 및
   예열부(110)의 가열 온도조건 및 가열 히팅레이트 조건을 제어하는 제어부(120);
   를 포함하고,
   상기 예열부(110)는, 증기터빈(100)이 기동될 때 기설정된 온도로 예열되어야 하는 부분에 설치되고,
   상기 예열부(110)는, 터빈로터의 내부, 아우터 케이싱(outer casing, 103) 표면, 이너 케이싱(inner casing, 102) 표면 및 컨트롤 밸브 케이싱(control valve casing) 표면 중 적어도 어느 한 곳에 설치되고,
   상기 예열부(110)는, 섭씨 200 내지 400 도의 온도의 열을 상기 적어도 일부 구성에 제공하고,
   상기 예열부(110)는, 시간당 섭씨 30 내지 50도의 히팅레이트(heating rate)로 상기 적어도 일부 구성에 열을 전달하고,
   상기 제어부(120)는, 상기 예열부(110)로부터 열을 전달받은 상기 적어도 일부 구성의 온도가 목표 온도에 다다른 경우, 상기 예열부(110)의 작동을 정지시키고,
   상기 제어부(120)는, 상기 예열부(110)로부터 열을 전달받은 상기 적어도 일부 구성의 온도가 목표 온도에 다다른 경우, 상기 증기터빈(100)에 작동 유체가 흐르기 전까지 상기 적어도 일부 구성의 온도를 특정 범위 내에서 유지시키는 것을 특징으로 하는 증기터빈(100).
   
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6. 제 1 항에 있어서,
   상기 예열부(110)는, 전기공급에 의해 발열하는 히팅코일, 히팅와이어 및 히팅밴드 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 증기터빈.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 증기터빈(100)은:
   상기 예열부(110)로부터 제공되는 열이 외부로 방출되지 않도록 보온하는 보온부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기터빈.
   
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