KR101781627B1 - Combined cycle power plant and turbine fuel pre-heating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합발전 플랜트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스터빈 발전과 증기터빈 발전의 조합으로 이루어지는 복합발전 플랜트 및 이의 터빈연료 예열방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 열기관을 이용하여 뽑아낼 수 있는 최대효율은 카르노의 열효율이다. 카르노의 열효율은 작동매체 가스의 최고온도로 정해지는 것이므로, 열효율을 올리기 위해서는 고온화가 필요하다.In general, the maximum efficiency that can be extracted using a heat pipe is the thermal efficiency of Carnot. Since the thermal efficiency of Carnot is determined by the maximum temperature of the working medium gas, it is necessary to raise the temperature to increase the thermal efficiency.
이를 위해서 가장 이상적인 방식으로 알려져 있는 복합발전방식 즉, 복합발전 플랜트(CCPP:Combined Cycle Power Plant)가 개발되어 사용되고 있다.Combined cycle power plant (CCPP), which is known as the ideal method, has been developed and used.
복합발전 플랜트(CCPP)는 가스터빈을 돌리고 배기된 고온의 가스를 대기로 방출하지 않고, 배열회수 보일러(HRSG:heat recovery steam generator)를 통해 회수하면서 증기를 발생시켜 증기 터빈을 구동하는 발전방식이다.The combined power plant (CCPP) is a power generation system that drives the gas turbine and drives the steam turbine by generating steam while recovering the exhausted high temperature gas through the heat recovery steam generator (HRSG) .
통상, 화력발전방식의 열효율은 39%이지만, 복합발전방식을 채택하는 경우 발전의 열효율은 50% 이상으로 올라간다. LNG(액화천연가스)를 연료로 이용하는 최신식 화력발전소에서는 가스터빈 입구온도(TIT) 1,100℃급 복합사이클발전에서 효율 43%, 1,300℃급에서 48~50%가 달성되고 있으며, 1,500℃급에서는 발전효율이 53%(모두 HHV 기준)을 웃돌 것으로 전망되고 있다.Generally, the thermal efficiency of the thermal power generation system is 39%, but when the combined power generation system is adopted, the thermal efficiency of the power generation is increased to 50% or more. In modern thermal power plants using LNG (liquefied natural gas) as a fuel, 43% efficiency is achieved in the combined cycle power generation of 1,100 ℃ for the gas turbine inlet temperature (TIT) and 48 ~ 50% is achieved at 1,300 ℃. Efficiency is expected to exceed 53% (all based on HHV).
이에 따라서, 가스터빈에 공급되는 작동매체인 연료가스를 예열하여 공급시키고자하는 연구개발이 활발하게 진행되고 있는 실정이다.Accordingly, research and development are actively conducted to preheat and supply fuel gas, which is a working medium supplied to a gas turbine.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.
본 발명의 실시 예는 가스 터빈에 공급되는 작동매체인 연료를 배열회수 보일러로부터 서로 다른 온도를 갖는 가열수를 공급받아 단계적으로 예열하여 공급시키도록 된 복합발전 플랜트 및 이의 터빈연료 예열방법을 제공하고자 한다.The embodiments of the present invention provide a combined power generation plant and a turbine fuel preheating method of the same which are configured to supply fuel, which is an operating medium supplied to a gas turbine, to the batch recovery boiler in a stepwise manner by supplying heating water having different temperatures do.
또한, 본 발명의 실시 예는 연료의 예열을 수행하는 과정에서 가열수에 발생되는 열손실을 재가열을 통해 보상하여 배열회수 보일러 측으로 재공급시키도록 된 복합발전 플랜트 및 이의 터빈연료 예열방법을 제공하고자 한다.In addition, the embodiment of the present invention provides a combined power generation plant and a turbine fuel preheating method for the same that compensate heat loss generated in the heating water in the course of performing fuel preheating through reheating and re- do.
본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트는 가스 터빈, 배열회수 보일러, 및 증기 터빈을 포함하는 복합발전 플랜트에 있어서, 상기 배열회수 보일러로부터 서로 다른 열원을 갖는 가열수를 공급받아 상기 가스 터빈에 공급되는 연료를 단계적으로 예열하는 연료 예열 유닛; 및 상기 연료 예열 유닛에 공급되어 연료의 예열을 수행한 가열수를 가열하여 상기 배열회수 보일러의 고압드럼 측으로 재공급시키는 가열수 재공급 유닛을 더 포함할 수 있다.A combined power generation plant according to an embodiment of the present invention is a combined power generation plant including a gas turbine, an arrangement recovery boiler, and a steam turbine, wherein the heating water having different heat sources is supplied from the arrangement recovery boiler to the gas turbine A fuel preheating unit for preheating the fuel in a stepwise manner; And a heating water supply unit for heating the heating water supplied to the fuel preheating unit and preheating the fuel to supply the heated water to the high pressure drum side of the arrangement recovery boiler.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트에 있어서, 상기 연료 예열 유닛은 상기 가스 터빈에 연료를 공급시키는 연료 공급라인에 설치되어 상기 배열회수 보일러의 중압드럼으로부터 가열수를 공급받아 연료를 1차 예열시키는 제1 예열기; 및 상기 배열회수 보일러의 고압드럼으로부터 가열수를 공급받고, 상기 제1 예열기를 통해 예열된 연료를 더 높은 온도로 2차 예열시키는 제2 예열기를 포함할 수 있다.Further, in the combined-cycle power plant according to the embodiment of the present invention, the fuel preheating unit is installed in a fuel supply line for supplying fuel to the gas turbine, and receives heating water from the intermediate-pressure drum of the arrangement- A first preheater for preheating the car; And a second preheater for receiving heating water from the high pressure drum of the batch recovery boiler and secondarily preheating the fuel preheated through the first preheater to a higher temperature.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트에 있어서, 상기 제1 예열기는 상기 배열회수 보일러의 중압드럼과 일측에 설치되는 제1 절탄기를 연결하는 제1 연결라인으로부터 분기되는 제1 바이패스라인을 통해 상기 중압드럼과 연결될 수 있다.Further, in the combined power generation plant according to the embodiment of the present invention, the first pre-heater may include a first bypass line branched from a first connection line connecting the intermediate-pressure drum of the arrangement recovery boiler and a first burn- To the intermediate pressure drum.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트에 있어서, 상기 제1 예열기는 예열을 수행한 가열수를 상기 배열회수 보일러의 저압드럼과 연결되는 리턴라인을 통해 상기 저압드럼 측으로 공급킬 수 있다.In addition, in the combined power generation plant according to the embodiment of the present invention, the first preheater can supply the preheated heated water to the low pressure drum side through the return line connected to the low pressure drum of the arrangement recovery boiler.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트에 있어서, 상기 제2 예열기는 상기 배열회수 보일러의 고압드럼과 일측에 설치되는 제2 절탄기를 연결하는 제2 연결라인으로부터 분기되는 제2 바이패스라인을 통해 상기 고압드럼과 연결될 수 있다.Further, in the combined power generation plant according to the embodiment of the present invention, the second preheater is connected to the second bypass line branching from the second connection line connecting the high pressure drum of the arrangement recovery boiler and the second cut- To the high-pressure drum.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트에 있어서, 상기 가열수 재공급 유닛은 상기 가스 터빈의 냉각공기를 냉각시키는 터빈냉각공기 냉각기; 로 이루어지고, 상기 터빈냉각공기 냉각기는 상기 가스 터빈을 냉각시키는 냉각공기의 열을 이용해 가열수를 재가열하여 배열회수 보일러의 고압드럼 측으로 재공급시킬 수 있다.Further, in the hybrid power generation plant according to the embodiment of the present invention, the heating water supply unit may include a turbine cooling air cooler for cooling the cooling air of the gas turbine; And the turbine cooling air cooler can reheat the heated water to the high pressure drum side of the batch recovery boiler by using the heat of the cooling air for cooling the gas turbine.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트에 있어서, 상기 가열수 재공급 유닛은 상기 배열회수 보일러의 고압드럼 일측에 설치되는 제2 절탄기를 연결하는 제2 연결라인과 연결되는 재공급 라인을 통해 상기 고압드럼 측으로 상기 가열수를 재공급시킬 수 있다.Further, in the combined-cycle power plant according to the embodiment of the present invention, the heating water supply unit may include a re-supply line connected to a second connection line connecting a second carbon steel burner installed on one side of the high- The heating water can be supplied again to the high-pressure drum side.
본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트의 터빈연료 예열방법은 가스 터빈에 연료를 공급하는 연료 공급라인에 연료를 공급하는 연료 공급단계; 상기 연료 공급라인에 설치된 제1 예열기 및 제2 예열기에 배열회수 보일러로부터 서로 다른 온도를 갖는 가열수를 각각 공급하는 가열수 공급단계; 상기 가열수 공급단계에서 공급되는 가열수를 통해 상기 제1 예열기 및 제2 예열기가 상기 가스 터빈으로 공급되는 연료를 단계적으로 예열시키는 연료 예열단계; 및 상기 연료 예열단계에서 예열을 수행한 가열수를 상기 가스 터빈의 냉각공기를 냉각시키는 터빈냉각공기 냉각기를 통해 재가열하여 상기 배열회수 보일러 측으로 재공급시키는 가열수 재공급 단계를 포함할 수 있다.A turbine fuel preheating method for a combined power generation plant according to an embodiment of the present invention includes: a fuel supply step of supplying fuel to a fuel supply line that supplies fuel to a gas turbine; A heating water supply step of supplying heating water having different temperatures from the arrangement recovery boiler to the first pre-heater and the second pre-heater provided in the fuel supply line, respectively; A fuel preheating step of gradually preheating fuel supplied to the gas turbine by the first preheater and the second preheater through the heating water supplied in the heating water supply step; And a heating water supply step of reheating the heating water, which has been preheated in the fuel preheating step, through a turbine cooling air cooler that cools the cooling air of the gas turbine and re-supplying the heated water to the arrangement recovery boiler.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트의 터빈연료 예열방법에 있어서, 상기 연료 예열단계는 상기 배열회수 보일러의 중압드럼으로부터 상기 제1 예열기에 가열수를 공급시켜 연료를 1차 예열시키는 1차 예열단계; 상기 배열회수 보일러의 고압드럼으로부터 상기 제2 예열기에 가열수를 공급시켜 연료를 더 높은 온도로 2차 예열시키는 2차 예열단계를 포함할 수 있다.Further, in the turbine fuel preheating method of the hybrid power plant according to the embodiment of the present invention, the fuel preheating step may include a step of preheating the fuel by supplying the heating water from the intermediate pressure drum of the arrangement recovery boiler to the first preheater, Preheating phase; And a second preheating step of supplying the heating water from the high-pressure drum of the batch recovery boiler to the second preheater to secondarily preheat the fuel to a higher temperature.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트의 터빈연료 예열방법에 있어서, 상기 가열수 재공급 단계는 상기 배열회수 보일러의 고압드럼과 제2 절탄기를 연결하는 제2 연결라인에 연결되는 재공급 라인을 통해 상기 고압드럼 측으로 가열수를 재공급시킬 수 있다.Further, in the turbine fuel preheating method for a combined-cycle power plant according to an embodiment of the present invention, the heating water supply step may include supplying reheated water to the second connection line connecting the high- The hot water can be re-supplied to the high-pressure drum side through the line.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트의 터빈연료 예열방법에 있어서, 상기 가열수 재공급 단계는 연료를 예열하면서 발생되는 가열수의 열손실을 재가열을 통해 보상하여 상기 배열회수 보일러의 고압드럼 측으로 재공급시킬 수 있다. Also, in the turbine fuel preheating method of the hybrid power plant according to the embodiment of the present invention, the heating water supply step may compensate the heat loss of the heating water generated by preheating the fuel through reheating, It can be re-supplied to the drum side.
본 발명의 실시 예는 가스 터빈에 공급되는 작동매체인 연료를 배열회수 보일러로부터 서로 다른 온도를 갖는 가열수를 공급받아 단계적으로 예열하여 연소기 측으로 예열된 연료를 공급시킬 수 있다.The embodiment of the present invention can supply the preheated fuel to the combustor side by gradually heating the fuel, which is the working medium supplied to the gas turbine, by supplying the heating water having different temperatures from the batch recovery boiler.
이를 통해, 가스 터빈의 출력을 증대시킬 수 있으며, 배열회수 보일러로부터 가열수를 공급받아 사용함에 따라, 복합발전 플랜트의 전체적인 효율을 상승시킬 수 있다.As a result, the output of the gas turbine can be increased, and the overall efficiency of the combined-cycle power plant can be increased as the heating water is supplied and used from the batch recovery boiler.
또한, 본 발명의 실시 예는 연료의 예열을 수행하는 과정에서 가열수에 발생되는 열손실을 터빈냉각공기 냉각기를 통해 재가열하여 배열회수 보일러 측으로 재공급시킬 수 있다.Also, in the embodiment of the present invention, the heat loss generated in the heating water in the course of performing the preheating of the fuel can be reheated through the turbine cooling air cooler and re-supplied to the arrangement return boiler.
이를 통해, 배열회수 보일러의 효율이 상승될 수 있고, 나아가, 복합발전 플랜트의 전체적인 효율이 더욱 향상될 수 있다.As a result, the efficiency of the batch recovery boiler can be increased, and further, the overall efficiency of the combined-cycle power plant can be further improved.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.In addition, effects obtainable or predicted by the embodiments of the present invention will be directly or implicitly disclosed in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects to be predicted according to the embodiment of the present invention will be disclosed in the detailed description to be described later.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트에 적용된 연료 예열유닛 및 가열수 재공급 유닛의 확대 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트의 터빈연료 예열방법의 플로우차트이다.1 is a schematic diagram of a combined power generation plant according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged schematic view of a fuel preheating unit and a heating water supply unit applied to a combined-cycle power plant according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart of a turbine fuel preheating method for a combined power plant according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. .
또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In order to clearly illustrate the embodiments of the present invention, parts that are not related to the description are omitted. In the following description, the names of the components are denoted by first, second, etc., And is not necessarily limited to the order.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.And throughout the specification, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
또한, 명세서에 기재된 “...유닛”의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.Also, the term " unit " in the description means a unit of a comprehensive configuration that performs at least one function or operation.
본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트는 가스 터빈에 공급되는 작동매체인 연료가스를 단계적으로 예열하여 공급시키는 것을 통해, 터빈의 출력을 증대시키고, 복합발전 플랜트의 전체적인 효율을 상승시킬 수 있도록 된 것이다.The combined power generation plant according to the embodiment of the present invention can increase the output of the turbine and increase the overall efficiency of the combined power generation plant by gradually preheating and supplying the fuel gas, which is the working medium supplied to the gas turbine, will be.
이하에서는, 설명의 편의상 주지된 기술인 가스 터빈, 증기 터빈, 및 배열회수 보일러에 대한 설명은 간략하게 하고, 본 발명의 특징부인 연료 예열유닛 및 가열수 재공급 유닛에 대해 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the gas turbine, the steam turbine, and the arrangement recovery boiler will be briefly described for convenience of explanation, and the fuel preheating unit and the heating water supply unit, which are features of the present invention, will be described in detail.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트에 적용된 연료 예열유닛 및 가열수 재공급 유닛의 확대 개략도이다.FIG. 1 is a schematic view of a combined power generation plant according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged schematic view of a fuel preheating unit and a heating water supply unit applied to a combined power generation plant according to an embodiment of the present invention.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트(1)는 가스 터빈(10), 배열회수 보일러(20:heat recovery steam generator), 증기 터빈(30), 연료 예열 유닛(40), 및 가열수 재공급 유닛(50)을 포함한다.1 and 2, a combined
상기 가스 터빈(10)은 고온/고압의 연소가스를 이용하여 터빈을 가동시키는 장치이며, 주지된 압축기(11), 연소기(12), 및 터빈기(13)를 포함한다.The
이러한 가스 터빈(10)은 압축기(11)로 공기를 압축하여 연소기(12)로 공급시켜 연료(F)와 함께 연소시키면서 발생되는 고온/고압의 가스를 터빈기(13)로 공급시켜 터빈기(13)를 회전시킨다.The
이때, 상기 터빈기(13)로부터 발생되는 고온의 연소가스는 상기 배열회수 보일러(20) 측으로 공급되어 상기 증기 터빈(30)을 구동시킬 증기를 발생시킨다.At this time, the high-temperature combustion gas generated from the
상기 배열회수 보일러(20)는 전술한 바와 같이 가스 터빈(10)으로부터 고온의 연소가스를 회수해 증기를 발생시켜 상기 증기 터빈(30)을 구동시킨다.The
이러한 배열회수 보일러(20)는 3개의 압력레벨을 갖으며, 각 압력레벨은 제1 절탄기(21), 제2 절탄기(22), 제3 절탄기(23)와, 제1 증발기(24), 제2 증발기(25), 제3 증발기(26)를 포함한다.The
상기 제1 절탄기(21), 제2 절탄기(22), 및 제3 절탄기(23)는 배열회수 보일러(20)에 순차적으로 설치되는 것으로, 여열을 회수하여 가열수의 예열에 이용함으로써 열효율을 향상시키는 장치이다.The
상기 제1 증발기(24), 제2 증발기(25), 및 제3 증발기(26)는 증기와 용액을 분리하는 기액 분리기인 저압드럼(27), 중압드럼(28), 및 고압드럼(29)으로 이루어진다.The
상기 증기 터빈(30)은 배열회수 보일러(20)로부터 발생되는 고압의 증기가 가진 열에너지를 기계적 일로 변환시킨다. 이러한 증기 터빈(30)은 주지된 바와 같이 고압의 증기를 이용하는 고압터빈(31), 중압의 증기를 이용하는 중압터빈(32), 및 저압의 중기를 이용하는 저압터빈(33)을 포함한다.The steam turbine (30) converts the thermal energy of the high pressure steam generated from the batch recovery boiler (20) into mechanical work. This
상기 연료 예열 유닛(40)은 배열회수 보일러(20)로부터 서로 다른 온도를 갖는 가열수를 공급받아 가스 터빈(10)의 연소기(12)에 공급되는 연료(F)를 단계적으로 예열한다.The
이러한 연료 예열 유닛(40)은 제1 예열기(41) 및 제2 예열기(42)를 포함한다.The
상기 제1 예열기(41)는 가스 터빈(10)에 연료(F)를 공급시키는 연료 공급라인(FL)에 설치되어 배열회수 보일러(20)의 중압드럼(28)으로부터 250℃ 내지 350℃ 사이의 온도를 갖는 가열수를 공급받아 연료(F)를 1차 예열시킨다.The first pre-heater 41 is installed in a fuel supply line FL for supplying fuel F to the
이때, 상기 제1 예열기(41)는 배열회수 보일러(20)의 중압드럼(28)과 일측에 설치되는 제2 절탄기(22)를 연결하는 제1 연결라인(43)으로부터 분기되는 제1 바이패스라인(44)을 통해 중압드럼(28)과 연결된다.The first pre-heater 41 is connected to the first connecting
이에 의하면, 상기 제1 예열기(41)는 연료 공급라인(FL)에 공급되는 연료(F)를 제1 바이패스라인(44)을 통해 중압드럼(28) 측으로부터 가열수를 공급받아 연료(F)를 1차 예열시킬 수 있다.The first pre-heater 41 supplies the fuel F supplied to the fuel supply line FL with the heating water from the side of the
이때, 1차 예열을 수행한 가열수는 연료(F)의 예열 시 발생되는 열손실에 의해 온도가 낮아짐에 따라 상대적으로 낮은 온도의 가열수가 요구되는 저압드럼(27) 측으로 공급된다.At this time, the heating water subjected to the first preheating is supplied to the
즉, 상기 제1 예열기(41)에서 예열을 수행한 가열수는 도면에 점선으로 도시한 바와 같이 제1 예열기(41)와 저압드럼(27)을 연결하는 리턴라인(45)을 통해 저압드럼(27) 측으로 공급된다.That is, the heating water preheated by the first pre-heater 41 is supplied to the low-pressure drum (not shown) through the
상기 제2 예열기(42)는 제1 예열기(41)와 순차적으로 연료 공급라인(FL)에 설치되어 배열회수 보일러(20)의 고압드럼(29)으로부터 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도를 갖는 가열수를 공급받고, 제1 예열기(41)를 통해 1차 예열된 연료(F)를 2차 예열시킨다.The second pre-heater 42 is installed in the fuel supply line FL sequentially with the
이때, 상기 제2 예열기(42)는 배열회수 보일러(20)의 고압드럼(29)과 일측에 설치되는 제1 절탄기(21)를 연결하는 제2 연결라인(47)으로부터 분기되는 제2 바이패스라인(48)을 통해 고압드럼(29)과 연결된다.The
이에 의하면, 제2 예열기(42)는 제1 예열기(41)를 통해 1차 예열된 연료(F)를 제2 바이패스라인(48)을 통해 고압드럼(29) 측으로부터 가열수를 공급받아 연료(F)를 2차 예열시킬 수 있다.The
이때, 상기 제2 예열기(42)는 제1 예열기(41)보다 더 높은 온도의 가열수를 공급받아 연료를 예열시킴에 따라 1차 예열보다 더 높은 온도로 연료(F)를 예열시킬 수 있다.At this time, the
이러한 연료 예열 유닛(40)은 제1 예열기(41) 및 제2 예열기(42)가 서로 다른 온도를 갖는 가열수를 통해 연료(F)를 단계적으로 예열시켜 가스 터빈(10)의 연소기(12)로 예열된 연료(F)를 공급시킬 수 있다.The
이에 따라서, 예열된 연료(F)가 공급되는 터빈기(13)는 출력이 상승되어 가스 터빈(10) 전체의 효율이 상승될 수 있으며, 배열회수 보일러(20)로부터 가열수를 공급받아 사용함에 따라, 복합발전 플랜트(1)의 전체적인 효율 또한 동반 상승될 수 있다.Accordingly, the output of the
상기 가열수 재공급 유닛(50)은 제2 예열기(42)에 공급되어 연료(F)의 예열을 2차 수행한 가열수를 배열회수 보일러(20)의 고압드럼(29) 측으로 재공급시킨다.The heating
이러한 가열수 재공급 유닛(50)은 가스 터빈(10)의 냉각공기를 냉각시키는 터빈냉각공기 냉각기(51:turbine cooling air cooler)로 이루어질 수 있다.This heating
상기 터빈냉각공기 냉각기(51)는 가스 터빈(10)의 터빈기(13)를 냉각시키는 냉각공기의 열을 이용해 가열수를 재가열하여 배열회수 보일러(20)의 고압드럼(29) 측으로 재공급시킨다.The turbine
즉, 상기 터빈냉각공기 냉각기(51)는 터빈기(13) 냉각공기의 냉각을 수행하면서 가열된 냉매가 내부로 유입되면서 배열회수 보일러(20)의 고압드럼(29) 측으로 공급되는 가열수를 재가열시킨다.That is, the turbine
이러한 가열수 재공급 유닛(50)은 제1 절탄기(21)와 배열회수 보일러(20)의 고압드럼(29)을 연결하는 제2 연결라인(47)에 연결되는 재공급 라인(52)을 통해 가열수를 고압드럼(29) 측으로 재공급시킨다.The heating
이에 의하면, 상기 가열수 재공급 유닛(50)은 터빈기(13)를 냉각시키기 위해 설치되는 터빈냉각공기 냉각기(51)를 공유하면서 사용함에 따라, 전체적인 복합발전 플랜트(1)의 레이아웃 설계에 이점을 제공할 수 있다.According to this, since the heating
그리고 가열수 재공급 유닛(50)은 가열수가 제2 바이패스라인(48)을 따라 이동하면서 발생되는 열손실과, 연료(F)를 예열하면서 발생되는 열손실을 재가열을 통해 보상하여 높은 온도가 요구되는 고압드럼(29) 측으로 재공급시킴에 따라 복합발전 플랜트(1)의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있다.The heating
아울러, 고압드럼(29) 측으로 재공급되는 가열수를 재가열시키기 위한 별도의 장치를 생략할 수 있어 제작에 따른 원가를 절감시킬 수 있다.In addition, a separate apparatus for reheating the heated water re-supplied to the high-
이하, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트의 터빈연료 예열방법을 앞서 개시한 도면들 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a turbine fuel preheating method for a combined-cycle power plant according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings and FIG.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트의 터빈연료 예열방법의 플로우차트이다.3 is a flow chart of a turbine fuel preheating method for a combined power plant according to an embodiment of the present invention.
도 1과 함께 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 복합발전 플랜트의 터빈연료 예열방법은 연료 공급단계(S1), 가열수 공급단계(S2), 연료 예열단계(S3), 및 가열수 재공급 단계(S4)를 포함한다.3, the turbine fuel preheating method of a hybrid power generation plant according to an embodiment of the present invention includes a fuel supply step S1, a heating water supply step S2, a fuel preheating step S3, And a water supply step S4.
상기 연료 공급단계(S1)는 압축기(11), 연소기(12), 및 터빈기(13)를 포함하는 가스 터빈(10)의 연소기(12)로 연료(F)를 공급하는 연료 공급라인(FL)에 연료(F)를 공급하는 단계이다.The fuel supply step S1 includes a fuel supply line FL for supplying the fuel F to the
상기 가열수 공급단계(S2)는 연료 공급라인(FL)에 설치된 제1 예열기(41) 및 제2 예열기(42)에 배열회수 보일러(20)로부터 서로 다른 온도를 갖는 가열수를 각각 공급시키는 단계이다.The heating water supply step S2 includes supplying the heating water having different temperatures from the
상기 연료 예열단계(S3)는 가열수 공급단계(S2)에서 공급되는 가열수를 통해 제1 예열기(41) 및 제2 예열기(42)가 가스 터빈(10)의 연소기(12)로 공급되는 연료(F)를 단계적으로 예열시키는 단계이다.The fuel preheating step S3 is a step in which the
이러한 연료 예열단계(S3)는 1차 예열단계(S3-1) 및 2차 예열단계(S3-2)를 포함한다.This fuel preheating step S3 includes a first preheating step S3-1 and a second preheating step S3-2.
상기 1차 예열단계(S3-1)는 배열회수 보일러(20)의 중압드럼(28)으로부터 제1 예열기(41)에 250℃ 내지 350℃ 사이의 온도를 갖는 가열수를 공급시켜 연료(F)를 1차 예열시키는 단계이다.The primary preheating step S3-1 is a step of supplying the heating water having a temperature of 250 ° C to 350 ° C to the
이때, 상기 제1 예열기(41)로 공급되는 가열수는 배열회수 보일러(20)의 중압드럼(28)과 일측에 설치되는 제2 절탄기(22)를 연결하는 제1 연결라인(43)으로부터 분기되는 제1 바이패스라인(44)을 통해 공급시킨다.At this time, the heating water supplied to the
상기 2차 예열단계(S3-2)는 배열회수 보일러(20)의 고압드럼(29)으로부터 제2 예열기(42)에 450℃ 내지 550℃ 사이의 온도를 갖는 가열수를 공급시켜 연료(F)를 2차 예열시키는 단계이다.The secondary preheating step S3-2 supplies the heating water having a temperature of 450 ° C to 550 ° C to the
이때, 상기 제2 예열기(42)는 배열회수 보일러(20)의 고압드럼(29)과 일측에 설치되는 제1 절탄기(21)를 연결하는 제2 연결라인(47)으로부터 분기되는 제2 바이패스라인(48)을 통해 가열수를 공급받아 연료를 1차 예열된 연료(F)를 더 높은 온도로 2차 예열시킨다.The
이러한 1차 예열단계(S3-1) 및 2차 예열단계(S3-2)로 이루어지는 연료 예열단계(S3)에 의하면, 서로 다른 온도를 갖는 가열수를 통해 제1 예열기(41) 및 제2 예열기(42)가 연료(F)를 단계적으로 예열시켜 가스 터빈(10)의 연소기(12)로 예열된 연료(F)를 공급시킬 수 있다.According to the fuel pre-heating step S3 comprising the first pre-heating step S3-1 and the second pre-heating step S3-2, the
이에 따라서, 예열된 연료(F)가 공급되는 터빈기(13)의 효율이 극대화될 수 있고, 이를 통해, 가스 터빈(10) 전체의 효율이 향상될 수 있다.Accordingly, the efficiency of the
상기 가열수 재공급 단계(S4)는 연료 예열단계(S3)에서 예열을 수행한 가열수를 가스 터빈(10)의 냉각공기를 냉각시키는 터빈냉각공기 냉각기(51:turbine cooling air cooler)를 통해 재가열하여 배열회수 보일러(20) 측으로 재공급시키는 단계이다.In the heating water supply step S4, the heating water preheated in the fuel pre-heating step S3 is reheated through a turbine
이때, 상기 터빈냉각공기 냉각기(51)는 가스 터빈(10)의 터빈기(13)를 냉각시키는 냉각공기의 열을 이용해 가열수를 재가열시켜 배열회수 보일러(20)의 고압드럼(29) 측으로 재공급시킨다.The turbine
즉, 상기 터빈냉각공기 냉각기(51)는 터빈기(13) 냉각공기의 냉각을 수행하면서 가열된 냉매가 내부로 유입되면서 배열회수 보일러(20)의 고압드럼(29) 측으로 공급되는 가열수를 재가열시킨다.That is, the turbine
이때, 재가열이 이루어진 가열수는 제1 절탄기(21)와 배열회수 보일러(20)의 고압드럼(29)을 연결하는 제2 연결라인(47)에 연결되는 재공급 라인(52)을 통해 고압드럼(29) 측으로 재공급된다.The reheated heating water is supplied to the
이러한 가열수 재공급 단계(S4)에 의하면, 터빈기(13)를 냉각시키기 위해 설치되는 터빈냉각공기 냉각기(51)를 공유하면서 사용함에 따라, 전체적인 복합발전 플랜트(1)의 레이아웃 설계에 이점을 제공할 수 있다.According to this heating water supply step S4, by sharing and using the turbine
그리고 가열수가 제2 바이패스라인(48)을 이동하면서 발생되는 열손실과, 연료(F)를 예열하면서 발생되는 열손실을 재가열을 통해 보상하여 고온이 요구되는 고압드럼(29) 측으로 재공급시킴에 따라 복합발전 플랜트(1)의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있다.Then, the heat loss generated while the heating water moves on the
아울러, 고압드럼(29) 측으로 재공급되는 가열수를 재가열시키기 위한 별도의 장치를 생략할 수 있어 제작에 따른 원가가 절감될 수 있다.In addition, a separate device for reheating the heating water re-supplied to the high-
이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.
1: 복합발전 플랜트 10: 가스 터빈
11: 압축기 12: 연소기
13: 터빈기 20: 배열회수 보일러
21: 제1 절탄기 22: 제2 절탄기
23: 제3 절탄기 24: 제1 증발기
25: 제2 증발기 26: 제3 증발기
27: 저압드럼 28: 중압드럼
29: 고압드럼 30: 증기 터빈
31: 고압터빈 32: 중압터빈
33: 저압터빈 40: 연료 예열 유닛
41: 제1 예열기 42: 제2 예열기
43: 제1 연결라인 44: 제1 바이패스라인
45: 리턴라인 47: 제2 연결라인
48: 제2 바이패스라인 50: 가열수 재공급 유닛
51: 터빈냉각공기 냉각기 52: 재공급 라인
F: 연료 FL: 연료 공급라인1: Combined-cycle power plant 10: Gas turbine
11: compressor 12: combustor
13: Turbine machine 20: Sequence recovery boiler
21:
23: Section 3 Enamel 24: First Evaporator
25: second evaporator 26: third evaporator
27: low pressure drum 28: medium pressure drum
29: High pressure drum 30: Steam turbine
31: High pressure turbine 32: Medium pressure turbine
33: low pressure turbine 40: fuel preheating unit
41: first preheater 42: second preheater
43: first connection line 44: first bypass line
45: return line 47: second connection line
48: second bypass line 50: heating water supply unit
51: turbine cooling air cooler 52: refeed line
F: fuel FL: fuel supply line
Claims (11)
상기 배열회수 보일러로부터 서로 다른 열원을 갖는 가열수를 공급받아 상기 가스 터빈에 공급되는 연료를 단계적으로 예열하는 연료 예열 유닛; 및
상기 연료 예열 유닛에 공급되어 연료의 예열을 수행한 가열수를 가열하여 상기 배열회수 보일러의 고압드럼 측으로 재공급시키는 가열수 재공급 유닛; 을 더 포함하되,
상기 연료 예열 유닛은
상기 가스 터빈에 연료를 공급시키는 연료 공급라인에 설치되어 상기 배열회수 보일러의 중압드럼으로부터 가열수를 공급받아 연료를 1차 예열시키는 제1 예열기; 및
상기 배열회수 보일러의 고압드럼으로부터 가열수를 공급받고, 상기 제1 예열기를 통해 예열된 연료를 더 높은 온도로 2차 예열시키는 제2 예열기; 를 포함하고,
상기 가열수 재공급 유닛은
상기 가스 터빈의 냉각공기를 냉각시키는 터빈냉각공기 냉각기; 로 이루어지고, 상기 터빈냉각공기 냉각기는 상기 가스 터빈을 냉각시키는 냉각공기의 열을 이용해 가열수를 재가열하여 배열회수 보일러의 고압드럼 측으로 재공급시키되,
상기 터빈냉각공기 냉각기는
상기 배열회수 보일러로부터 상기 제2 예열기 측으로 공급되면서 발생되는 가열수의 열손실과, 상기 제2 예열기를 통해 연료를 예열하면서 발생되는 가열수의 열손실을 재가열을 통해 보상하여 높은 온도가 요구되는 상기 고압드럼 측으로 재공급시키는 복합발전 플랜트.1. A combined cycle power plant, comprising: a gas turbine; a batch recovery boiler; and a steam turbine,
A fuel preheating unit that receives heating water having different heat sources from the batch recovery boiler and preheats the fuel supplied to the gas turbine step by step; And
A heating water supply unit which heats the heating water which has been supplied to the fuel preheating unit and which has preheated the fuel, and supplies the heated water to the high pressure drum side of the arrangement recovery boiler; , ≪ / RTI >
The fuel preheating unit
A first pre-heater installed in a fuel supply line for supplying fuel to the gas turbine, for preheating the fuel by receiving heating water from an intermediate pressure drum of the arrangement recovery boiler; And
A second preheater for receiving the heating water from the high pressure drum of the batch recovery boiler and secondarily preheating the fuel preheated through the first preheater to a higher temperature; Lt; / RTI >
The heating water supply unit
A turbine cooling air cooler for cooling the cooling air of the gas turbine; Wherein the turbine cooling air cooler reheats the heated water using the heat of the cooling air for cooling the gas turbine and supplies the heated water to the high pressure drum side of the batch recovery boiler,
The turbine cooling air cooler
The heat loss of the heating water generated while being supplied from the arrangement recovery boiler to the second preheater and the heat loss of the heating water generated while preheating the fuel through the second preheater are compensated through reheating, To the high-pressure drum side.
상기 제1 예열기는
상기 배열회수 보일러의 중압드럼과 일측에 설치되는 제1 절탄기를 연결하는 제1 연결라인으로부터 분기되는 제1 바이패스라인을 통해 상기 중압드럼과 연결되는 복합발전 플랜트.The method according to claim 1,
The first preheater
And connected to the intermediate pressure drum through a first bypass line branched from a first connection line connecting the intermediate pressure drum of the batch recovery boiler and a first discharge unit installed at one side of the batch recovery boiler.
상기 제1 예열기는
예열을 수행한 가열수를 상기 배열회수 보일러의 저압드럼과 연결되는 리턴라인을 통해 상기 저압드럼 측으로 공급시키는 복합발전 플랜트.The method according to claim 1,
The first preheater
And the heating water that has been preheated is supplied to the low-pressure drum side through a return line connected to the low-pressure drum of the batch recovery boiler.
상기 제2 예열기는
상기 배열회수 보일러의 고압드럼과 일측에 설치되는 제2 절탄기를 연결하는 제2 연결라인으로부터 분기되는 제2 바이패스라인을 통해 상기 고압드럼과 연결되는 복합발전 플랜트.The method according to claim 1,
The second preheater
Wherein the high pressure drum is connected to the high pressure drum through a second bypass line that branches from a second connection line connecting a high pressure drum of the arrangement recovery boiler and a second burner installed at one side.
상기 가열수 재공급 유닛은
상기 배열회수 보일러의 고압드럼 일측에 설치되는 제2 절탄기를 연결하는 제2 연결라인과 연결되는 재공급 라인을 통해 상기 고압드럼 측으로 상기 가열수를 재공급시키는 복합발전 플랜트.The method according to claim 1,
The heating water supply unit
And the heating water is re-supplied to the high-pressure drum side through a re-supply line connected to a second connection line connecting a second extractor installed on one side of the high-pressure drum of the arrangement recovery boiler.
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