KR101867199B1 - 가스터빈 발전설비, 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치 및 건조방법 - Google Patents

가스터빈 발전설비, 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치 및 건조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101867199B1
KR101867199B1 KR1020167018702A KR20167018702A KR101867199B1 KR 101867199 B1 KR101867199 B1 KR 101867199B1 KR 1020167018702 A KR1020167018702 A KR 1020167018702A KR 20167018702 A KR20167018702 A KR 20167018702A KR 101867199 B1 KR101867199 B1 KR 101867199B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
turbine
cooling air
air system
gas turbine
cooling
Prior art date
Application number
KR1020167018702A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160097343A (ko
Inventor
신이치 야마자키
지로 아사쿠노
Original Assignee
미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Publication of KR20160097343A publication Critical patent/KR20160097343A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101867199B1 publication Critical patent/KR101867199B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • F02C7/185—Cooling means for reducing the temperature of the cooling air or gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/32—Collecting of condensation water; Drainage ; Removing solid particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/107—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor with two or more rotors connected by power transmission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/125—Cooling of plants by partial arc admission of the working fluid or by intermittent admission of working and cooling fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/30—Preventing corrosion or unwanted deposits in gas-swept spaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/32—Arrangement, mounting, or driving, of auxiliaries
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/10—Kind or type
    • F05D2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/211—Heat transfer, e.g. cooling by intercooling, e.g. during a compression cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/608—Aeration, ventilation, dehumidification or moisture removal of closed spaces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

가스터빈의 냉각공기시스템에 따른 배관 내면의 녹의 발생을 억제하는 것. 즉, 발전기(100)에 접속되는 터빈(203), 터빈(203)에 연소가스를 공급하는 연소기(202) 및 연소기(202)에 압축공기를 공급하는 압축기(201)를 구비하는 가스터빈(200)과, 압축기(201)의 중간단 또는 출구에 일단 측이 접속되고 터빈(203)에 타단 측이 접속되어 압축기(201)에서 추기한 압축공기를 터빈(203)에 공급하는 냉각공기시스템(300)과, 냉각공기시스템(300)에 접속되어 가스터빈(200)의 정지 시에 냉각공기시스템(300) 내에 건조공기를 공급하는 건조공기시스템(400)을 가진다.

Description

가스터빈 발전설비, 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치 및 건조방법{GAS TURBINE POWER GENERATION EQUIPMENT, AND DEVICE AND METHOD FOR DRYING GAS TURBINE COOLING AIR SYSTEM}
본 발명은 가스터빈 발전설비, 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치 및 건조방법에 관한 것이다.
가스터빈 발전설비는 가스터빈에 발전기가 접속되어 가스터빈의 구동력을 발전기에 전달하여 발전한다. 가스 터빈은 압축기와 연소기와 터빈에 의해 구성되어 있다. 압축기는 공기취입구에서 주입된 공기를 압축시킴으로써 고온 및 고압의 압축공기로 한다. 연소기는 압축 공기에 대하여 연료를 공급하여 연소시킴으로써 고온 및 고압의 연소가스로 한다. 터빈은 케이싱 내의 통로에 여러 개의 터빈고정날개 및 터빈운동날개가 번갈아 배치되어 구성되어 있고, 상기 통로에 공급된 연소가스에 의해 터빈운동날개가 구동됨으로써, 발전기에 연결된 터빈축을 회전 구동한다. 터빈을 구동한 연소가스는 배기가스로서 대기에 방출된다.
예를 들어 종래 특허문헌 1에 기재된 가스터빈은 압축기로 압축된 압축공기를 추출하여 열교환기(TCA쿨러)에 의해 냉각한 후, 터빈 측의 터빈운동날개에 공급하여 해당 터빈운동날개를 냉각하는 냉각공기시스템(냉각공기 공급수단)이 나타나 있다.
또한 예를 들어 특허문헌 2에 기재된 증기터빈 발전설비는 발전설비에 따른 기존에 설치된 제어용 압축공기 공급설비를 이용하고, 이 제어용 압축공기 공급설비로부터의 건조공기를 이용하여 증기터빈과 복수기를 건조 보관하는 것이 나타나 있다.
일본특허공개 제2007-146787호 공보 일본특허공개 제2013-76356호 공보
특허문헌 1에 나타내는 냉각공기시스템에서는 그 배관에 탄소강을 사용하고 있으므로, 가스터빈의 정지가 장기간에 이를 경우 대기 중의 습분이 결로하여 배관 내면에 분말상의 녹이 발생할 우려가 있다. 녹의 발생은 배관 내면의 표면적 및 가스터빈의 정지 시간과 비례하여 증가하고, 습도에 대해서는 지수적으로 증가한다. 그리고 장기 정지 후, 가스터빈의 기동 시에 배관 내에 발생한 분말상의 녹이 냉각공기의 흐름에 의해 운반되어 터빈 측에 반입되는 것은 바람직하지 않다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하는 것으로서, 가스터빈의 냉각공기시스템에 따른 배관 내면의 녹의 발생을 억제하는 것이 가능한 가스터빈 발전설비, 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치 및 건조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 가스터빈 발전설비는 발전기에 접속되는 터빈, 상기 터빈에 연소가스를 공급하는 연소기 및 상기 연소기에 압축공기를 공급하는 압축기를 구비하는 가스터빈과, 상기 압축기의 중간단 또는 출구에 일단 측이 접속되고 상기 터빈에 타단 측이 접속되어 상기 압축기에서 추기한 압축공기를 상기 터빈에 공급하는 냉각공기시스템과, 상기 냉각공기시스템에 접속되어 상기 가스터빈의 정지 시에 상기 냉각공기시스템 내에 건조공기를 공급하는 건조공기시스템을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 가스터빈 발전설비에 의하면 가스터빈의 정지 시, 건조공기가 냉각공기시스템에 공급됨으로써 해당 냉각공기시스템 안이 건조된다. 이 결과 냉각공기시스템에 따른 배관 내면의 녹의 발생을 억제할 수 있다. 게다가 가스터빈의 정지 시 건조공기를 냉각공기시스템에 공급함으로써 해당 냉각공기시스템 안이 건조되므로, 블로운전을 행하지 않아도 되게 되어 연료사용량을 저감할 수 있다.
또한 본 발명의 가스터빈 발전설비에서는, 상기 냉각공기시스템은 그 도중에 상기 압축공기를 냉각하는 열교환기를 구비하고, 상기 건조공기시스템은 상기 열교환기보다도 상기 터빈 측에서 상기 냉각공기시스템에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 가스터빈의 냉각공기시스템에서 냉각공기시스템의 일단 측이 접속되는 압축기 측에서는 추기된 압축공기를 압력손실 없이 터빈 측에 공급할 필요가 있다. 한편 냉각공기시스템의 타단 측이 접속되는 터빈 측은 냉각된 공기를 불필요하게 소비하여 가스터빈 성능을 저하시키게 되는 일이 없도록 실 부분 등에서 누출되는 공기량을 저감할 필요가 있다. 따라서 냉각공기시스템의 일단 측인 압축기 측과 냉각공기시스템의 타단 측인 터빈 측의 CdA값(유로의 유량계수(Cd)와 면적(A)의 곱)을 비교하면 압축기 측이 크고 터빈 측이 작은 관계에 있다. 따라서 가스터빈의 정지 시에 냉각공기시스템에 공급된 건조공기는 냉각공기시스템의 일단 측인 압축기 측을 향하여 많이 흐르게 된다.
따라서 본 발명의 가스터빈 발전설비와 같이 건조공기시스템을 열교환기보다도 터빈 측에서 냉각공기시스템에 대하여 접속함으로써, 열교환기에 대하여 보다 많은 건조공기를 흐르게 할 수 있고, 열교환기 내부의 습도를 신속하게 저하시킬 수 있으므로, 열교환기에 따른 녹의 발생을 억제할 수 있다.
또한 일반적으로 가스터빈의 냉각공기시스템에 열교환기를 설치하는 경우, 열교환기는 냉각공기시스템의 배관의 전장 중 반 정도의 위치에 설치되는 경우가 많다. 이 경우 본 발명의 가스터빈 발전설비에 의하면 건조공기시스템은 냉각공기시스템의 배관의 전장 중 터빈 측과 가까운 위치에 접속되므로, 냉각공기시스템의 배관의 전장 중 큰 비율을 점하는 접속점에서 압축기 측의 배관에 효과적으로 건조공기를 보낼 수 있다. 따라서 냉각공기시스템에 따른 배관 내면의 녹의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한 본 발명의 가스터빈 발전설비에서는, 상기 건조공기시스템은 설비 내에 제어공기를 공급하는 제어공기 공급시스템에서 건조공기를 취득하는 것을 특징으로 한다.
제어공기 공급시스템은 설비에 배치된 공기작동밸브의 구동원으로서, 제습된 건조공기를 발생한다. 이 제어공기 공급시스템은 가스터빈의 정지 시에 건조공기의 수요가 적으므로 이 건조공기를 건조공기시스템으로 이용함으로써, 새로운 건조공기 공급원을 준비하는 일 없이 설비 내에서 이용되고 있는 건조공기를 유효하게 이용할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치는 가스터빈에 따른 압축기의 중간단 또는 출구와 터빈을 접속하여 상기 압축기에서 추기한 압축공기를 상기 터빈에 공급하는 냉각공기시스템을 건조시키는 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치로서, 상기 냉각공기시스템에 접속되어 상기 냉각공기시스템 내에 건조공기를 공급하는 건조공기시스템을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치에 의하면 가스터빈의 정지 중에 냉각공기시스템에 대하여 건조공기를 공급함으로써, 해당 냉각공기시스템 안을 건조할 수 있다. 이 결과 냉각공기시스템에 따른 배관 내면의 녹의 발생을 억제할 수 있다. 게다가 가스터빈의 정지 시 건조공기를 냉각공기시스템에 공급함으로써 해당 냉각공기시스템 안이 건조되므로, 블로운전을 행하지 않아도 되게 되어 연료사용량을 저감할 수 있다.
또한 본 발명의 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치에서는, 상기 냉각공기시스템의 도중에 열교환기가 설치되고, 상기 건조공기시스템은 상기 열교환기보다도 터빈 측에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 가스터빈의 냉각공기시스템에서 냉각공기시스템의 일단 측이 접속되는 압축기 측에서는 추기된 압축공기를 압력손실 없이 터빈 측에 공급할 필요가 있다. 한편 냉각공기시스템의 타단 측이 접속되는 터빈 측은 냉각된 공기를 불필요하게 소비하여 가스터빈 성능을 저하시키게 되는 일이 없도록 실 부분 등에서 누출되는 공기량을 저감할 필요가 있다. 따라서 냉각공기시스템의 일단 측인 압축기 측과 냉각공기시스템의 타단 측인 터빈 측의 CdA값(유로의 유량계수(Cd)와 면적(A)의 곱)을 비교하면 압축기 측이 크고 터빈 측이 작은 관계에 있다. 따라서 가스터빈의 정지 시에 냉각공기시스템에 공급된 건조공기는 냉각공기시스템의 일단 측인 압축기 측을 향하여 많이 흐르게 된다.
따라서 본 발명의 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치와 같이 건조공기시스템을 열교환기보다도 터빈 측에서 냉각공기시스템에 대하여 접속함으로써, 열교환기에 대하여 보다 많은 건조공기를 흐르게 할 수 있고, 열교환기 내부의 습도를 신속하게 저하시킬 수 있으므로, 열교환기에 따른 녹의 발생을 억제할 수 있다.
또한 일반적으로 가스터빈의 냉각공기시스템에 열교환기를 설치하는 경우, 열교환기는 냉각공기시스템의 배관의 전장 중 반 정도의 위치에 설치되는 경우가 많다. 이 경우 본 발명의 가스터빈 발전설비에 의하면 건조공기시스템은 냉각공기시스템의 배관의 전장 중 터빈 측과 가까운 위치에 접속되므로, 냉각공기시스템의 배관의 전장 중 큰 비율을 점하는 접속점에서 압축기 측의 배관에 효과적으로 건조공기를 보낼 수 있다. 따라서 냉각공기시스템에 따른 배관 내면의 녹의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 가스터빈 냉각공기시스템 건조방법은 가스터빈에 따른 압축기의 중간단 또는 출구와 터빈을 접속하여 상기 압축기에서 추기한 압축공기를 상기 터빈에 공급하는 냉각공기시스템을 건조시키는 가스터빈 냉각공기시스템 건조방법으로서, 상기 가스터빈의 정지 시에 상기 냉각공기시스템 내에 건조공기를 공급하는 것을 특징으로 한다.
이 가스터빈 냉각공기시스템 건조방법에 의하면 가스터빈의 정지 중에 냉각공기시스템에 대하여 건조공기를 공급함으로써, 해당 냉각공기시스템 안을 건조할 수 있다. 이 결과 냉각공기시스템에 따른 배관 내면의 녹의 발생을 억제할 수 있다. 게다가 가스터빈의 정지 시 건조공기를 냉각공기시스템에 공급함으로써 해당 냉각공기시스템 안이 건조되므로, 블로운전을 행하지 않아도 되게 되어 연료사용량을 저감할 수 있다.
또한 본 발명의 가스터빈 냉각공기시스템 건조방법에서는, 상기 냉각공기시스템의 도중에 열교환기가 설치되어 있고, 상기 열교환기보다도 터빈 측에 건조공기를 공급하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 가스터빈의 냉각공기시스템에서 냉각공기시스템의 일단 측이 접속되는 압축기 측에서는 추기된 압축공기를 압력손실 없이 터빈 측에 공급할 필요가 있다. 한편 냉각공기시스템의 타단 측이 접속되는 터빈 측은 냉각된 공기를 불필요하게 소비하여 가스터빈 성능을 저하시키게 되는 일이 없도록 실 부분 등에서 누출되는 공기량을 저감할 필요가 있다. 따라서 냉각공기시스템의 일단 측인 압축기 측과 냉각공기시스템의 타단 측인 터빈 측의 CdA값(유로의 유량계수(Cd)와 면적(A)의 곱)을 비교하면 압축기 측이 크고 터빈 측이 작은 관계에 있다. 따라서 가스터빈의 정지 시에 냉각공기시스템에 공급된 건조공기는 냉각공기시스템의 일단 측인 압축기 측을 향하여 많이 흐르게 된다.
따라서 본 발명의 가스터빈 냉각공기시스템 건조방법과 같이 열교환기보다도 터빈 측에 냉각공기를 공급함으로써, 열교환기에 대하여 보다 많은 건조공기를 흐르게 할 수 있고, 열교환기 내부의 습도를 신속하게 저하시킬 수 있으므로, 열교환기에 따른 녹의 발생을 억제할 수 있다.
또한 일반적으로 가스터빈의 냉각공기시스템에 열교환기를 설치하는 경우, 열교환기는 냉각공기시스템의 배관의 전장 중 반 정도의 위치에 설치되는 경우가 많다. 이 경우 본 발명의 가스터빈 발전설비에 의하면 건조공기시스템은 냉각공기시스템의 배관의 전장 중 터빈 측과 가까운 위치에 접속되므로, 냉각공기시스템의 배관의 전장 중 큰 비율을 점하는 접속점에서 압축기 측의 배관에 효과적으로 건조공기를 보낼 수 있다. 따라서 냉각공기시스템에 따른 배관 내면의 녹의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면 가스터빈의 냉각공기시스템에 따른 배관 내면의 녹의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 가스터빈 발전설비의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 가스터빈 발전설비에 따른 가스터빈의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 가스터빈 발전설비에 따른 냉각공기시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 가스터빈 발전설비에 따른 냉각공기시스템의 다른 예의 구성도이다.
이하에 본 발명에 관한 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 또한 이 실시형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한 하기 실시형태에 따른 구성요소에는 당업자가 치환 가능 및 용이한 것, 혹은 실질적으로 동일한 것이 포함된다.
도 1은 본 실시형태에 관한 가스터빈 발전설비의 개략 구성도이고, 도 2는 본 실시형태에 관한 가스터빈 발전설비에 따른 가스터빈의 구성도이며, 도 3은 본 실시형태에 관한 가스터빈 발전설비에 따른 냉각공기시스템의 구성도이다. 또한 도 4는 본 실시형태에 관한 가스터빈 발전설비에 따른 냉각공기시스템의 다른 예의 구성도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이 가스터빈 발전설비(1)는 발전기(100)와, 가스터빈(200)과, 냉각공기시스템(300)과, 건조공기시스템(400)을 가진다.
발전기(100)는 구동축(101)이 후술하는 가스터빈(200)의 터빈축(204)에 접속되고, 터빈축(204)의 회전동력이 부여됨으로써 발전을 행한다. 또한 발전기(100)는 가스터빈(200)의 기동 시에 터빈축(204)에 회전동력을 부여하는 기동용 전동기로서도 이용된다.
가스터빈(200)은 압축기(201)와 연소기(202)와 터빈(203)을 구비하고 있다. 이 가스터빈(200)은 압축기(201), 연소기(202) 및 터빈(203)의 중심부에 터빈축(204)이 관통하여 배치되어 있다. 압축기(201), 연소기(202) 및 터빈(203)은 터빈축(204)의 축심(R)을 따라 공기의 흐름의 전측에서 후측을 향하여 순서대로 병설되어 있다. 또한 이하의 설명에서 터빈축방향이란 축심(R)에 평행한 방향을 말하고, 터빈원주방향이란 축심(R)을 중심으로 한 둘레방향을 말한다.
압축기(201)는 공기를 압축하여 압축공기로 하는 것이다. 도 2에 나타낸 바와 같이 압축기(201)는 공기를 주입하는 공기취입구(211)를 가진 압축기케이싱(212) 내에 압축기 고정날개(213) 및 압축기 운동날개(214)가 설치되어 있다. 압축기 고정날개(213)는 압축기케이싱(212) 측에 설치되어 터빈원주방향으로 여러 개 병설되어 있다. 또한 압축기 운동날개(214)는 터빈축(204) 측에 설치되어 터빈원주방향으로 여러 개 병설되어 있다. 이들 압축기 고정날개(213)와 압축기 운동날개(214)는 터빈축방향을 따라 번갈아 설치되어 있다.
연소기(202)는 도 2에 나타낸 바와 같이 압축기(201)로 압축된 압축공기에 대하여 연료를 공급함으로써, 고온 및 고압의 연소가스를 생성하는 것이다. 연소기(202)는 연소통으로서, 압축공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 내통(221)과, 내통(221)에서 연소가스를 터빈(203)으로 인도하는 미통(尾筒)(222)과, 내통(221)의 외주를 덮고 압축기(201)로부터의 압축공기를 내통(221)으로 인도하는 공기통로(225)를 이루는 외통(223)을 갖고 있다. 이 연소기(202)는 터빈차실을 이루는 연소기케이싱(224)에 대하여 터빈원주방향으로 여러 개(예를 들어 16개) 병설되어 있다.
터빈(203)은 도 2에 나타낸 바와 같이 연소기(202)에서 연소된 연소가스에 의해 회전 동력을 발생하는 것이다. 터빈(203)은 터빈케이싱(231) 내에 터빈고정날개(232) 및 터빈운동날개(233)가 설치되어 있다. 터빈고정날개(232)는 터빈케이싱(231) 측에 설치되어 터빈원주방향으로 여러 개 병설되어 있다. 또한 터빈 운동날개(233)는 터빈축(204) 측에 설치되어 터빈원주방향으로 여러 개 병설되어 있다. 이들 터빈고정날개(232)와 터빈 운동날개(233)는 터빈축방향을 따라 번갈아 설치되어 있다. 또한 터빈케이싱(231)의 후측에는 터빈(203)에 연속하는 배기확산기(234a)를 가진 배기실(234)이 설치되어 있다.
터빈축(204)은 압축기(201) 측 단부가 베어링부(241)에 의해 지지되고, 배기실(234) 측의 단부가 베어링부(242)에 의해 지지되며, 축심(R)을 중심으로 하여 회전 자재로 설치되어 있다. 그리고 터빈축(204)은 압축기(201) 측의 단부에 발전기(100)의 구동축(101)이 연결되어 있다.
이와 같은 가스터빈(200)은 압축기(201)의 공기취입구(211)에서 주입된 공기가 여러 개의 압축기 고정날개(213)와 압축기 운동날개(214)를 통과하여 압축됨으로써 고온 및 고압의 압축공기가 된다. 이 압축공기에 대하여 연소기(202)에서 연료가 혼합되어 연소됨으로써 고온 및 고압의 연소가스가 생성된다. 그리고 이 연소가스가 터빈(203)의 터빈고정날개(232)와 터빈운동날개(233)를 통과함으로써 터빈축(204)이 회전 구동되고, 이 터빈축(204)과 연결된 발전기(100)에 회전 동력을 부여함으로써 발전을 행한다. 그리고 터빈축(204)을 회전 구동한 후의 배기가스는 배기실(234)의 배기확산기(234a)를 거쳐 배기가스로서 대기로 방출된다.
냉각공기시스템(300)은 상술한 가스터빈(200)에 설치되고, 압축기(201)에서 추기한 압축공기를 터빈(203)으로 공급한다.
냉각공기시스템(300)에 관한 구성에 대하여 설명한다. 도 3에 나타낸 바와 같이 상술한 가스터빈(200)에서 터빈축(204)은 중간축(250)에 여러 개의 터빈디스크(251) 등이 연결볼트(252)에 의해 일체로 연결되어 이루어지고, 각 베어링부(241), (242)에 의해 회전 자재로 지지되어 있다. 터빈운동날개(251)는 그 외주부에 터빈운동날개(233)가 설치되어 있다. 터빈운동날개(233)는 터빈디스크(251)의 외주 단부에 터빈원주방향을 따라 고정되는 여러 개의 날개뿌리부(233a)와, 각 날개뿌리부(233a)를 연결하는 플랫폼(233b)과, 플랫폼(233b)의 외주면에 원주방향으로 균등 간격으로 고정되는 여러 개의 운동날개부(233c)로 구성되어 있다.
그리고 터빈축(204)의 외주변에 터빈원주방향을 따라 링형상을 이루는 중간축커버(253)가 장착되어 있고, 이 중간축커버(253)의 외주에서, 연소기케이싱(224) 내에서 여러 개의 연소기(202)의 외측에 터빈차실(254)이 구획되어 있다. 한편 연소기(202)는 미통(222)이 터빈(203)에서 터빈원주방향을 따라 환형상으로 형성된 연소가스통로(255)와 연통하고 있다. 연소가스통로(255)는 여러 개의 터빈고정날개(232) 및 여러 개의 터빈운동날개(233)(운동날개부(233c))가 터빈축방향을 따라 교대로 배치되어 있다.
터빈축(204)은 터빈디스크(251)에 터빈축방향을 따라 설치되어 압축기(201) 측이 입구부로서 개구된 냉각공기 공급구멍(256)이 형성되어 있다. 냉각공기 공급구멍(256)은 터빈축방향을 따라 형성되어 있음과 동시에, 각 터빈디스크(251)를 개재하여 각 터빈운동날개(233)의 내부에 설치된 냉각구멍(도시하지 않음)을 통하고 있다. 그리고 냉각공기 공급구멍(256)의 입구부의 주변에서 중간축커버(253) 내에 터빈원주방향을 따라 링형상을 이루는 실링지지환(257)이 설치되어 있다. 실링지지환(257)은 그 외주면 측에서 터빈축방향의 각 단부를 중간축커버(253)의 내주부에 밀착하여 장착되고, 터빈축방향의 중앙에서 중간축커버(253) 사이에 터빈원주방향을 따라 공간부(262)가 구획되어 있다. 또한 실링지지환(257)은 그 내주면 측에서 실링지지환(257)의 내주면과 터빈축(204)의 외주면 사이의 틈새를 실링하는 여러 개의 실(258), (259), (260), (261)이 설치되어 있다. 그리고 중간축커버(253)와 실링지지환(257) 사이에 구획된 공간부(262)는 실링지지환(257)에 형성된 관통구멍(263)을 개재하여 냉각공기 공급구멍(256)의 입구부로 통하고 있다.
연소기케이싱(224)에는 터빈차실(254)에 대하여 외부로 통하도록 냉각공기시스템(300)을 이루는 냉각공기배관(301)의 일단 측이 접속되어 있다. 구체적으로 냉각공기배관(301)의 일단 측에 도 1에 나타낸 바와 같이 한 개가 되고, 도 3에 나타낸 바와 같이 연소실케이싱(224)에 형성된 하나의 접속부(302)에 대하여 접속된다. 또한 냉각공기배관(301)은 도 1에 나타낸 바와 같이 그 타단 측이 여러 개(도 1에서는 4개)로 분기하여 형성되고, 각각이 연소기케이싱(224)을 관통하여 중간축커버(253)에 설치되고, 공간부(262)를 개재하여 냉각공기 공급구멍(256)에 대하여 통하고 있다. 또한 냉각공기배관(301)은 그 도중에 열교환기인 TCA쿨러(303)가 설치되어 있다. TCA쿨러(303)는 냉각공기배관(301)의 일단 측에 접속되는 입구헤더(303a)와 냉각공기배관(301)의 타단 측에 접속되는 출구헤더(303b)가 열교환부(303c)에 설치되고, 입구헤더(303a)에서 공급되는 압축공기를 열교환부(303c)에서 냉매와 열교환시켜 열교환 후의 압축공기를 출구헤더(303b)에서 배출한다. 일반적으로 이 TCA쿨러(303)는 도 1에 나타낸 바와 같이 가스터빈(200) 등이 수용되어 있는 가스터빈 발전설비(1)의 건물(1a)의 외부에 배치되어 있으므로, 냉각공기배관(301)은 건물(1a)의 외부로 인출되어 TCA쿨러(303)와 접속됨과 동시에 TCA쿨러(303)에서 재차 건물(1a)로 돌아가는 구성을 한다. 또한 도 1에 나타낸 바와 같이 냉각공기배관(301)은 그 도중에 TCA쿨러(303)보다도 타단 측에 필터(304)가 설치되어 있다.
가스터빈(200)의 운전 시에는 가스터빈(200)의 압축기(201)로 압축된 압축공기가 터빈차실(254)에 공급된다. 이 압축공기가 터빈차실(254)에서 연소기(202)로 인도되고, 연소기(202)에서 고온 및 고압의 연소가스가 생성되며, 미통(222)을 거쳐 연소가스통로(255)로 흘러들어 터빈(203)으로 보내진다. 냉각공기시스템(300)은 압축기(201)의 출구에 통하는 터빈차실(254)로 공급된 압축공기의 일부가 냉각공기배관(301)의 일단 측에서 추기(抽氣)되고, 냉각공기배관(301)의 타단 측에서 공간부(262)를 거쳐 관통구멍(263)을 통하여 터빈(203) 측인 냉각공기 공급구멍(256)에 공급되고, 각 터빈운동날개(233)의 냉각구멍을 통과한다. 냉각공기배관(301)을 통과하는 압축공기는 TCA쿨러(303)에 의해 냉각되고, 또한 필터(304)에 의해 이물질이 제거되어 각 터빈운동날개(233)에 도달하고 각 터빈운동날개(233)를 냉각한다.
이와 같이 냉각공기시스템(300)에서는, 냉각공기배관(301)은 불필요한 압력 손실을 발생하지 않도록 충분한 배관단면적을 가지고 형성되어 있다. 또한 일반적으로 가스터빈(200)의 냉각공기시스템(300)에서 냉각공기배관(301)의 일단 측이 접속되는 압축기(201) 측의 터빈차실(254)에서는 추기된 압축공기를 압력손실 없이 터빈 측으로 공급할 필요가 있다. 한편 냉각공기배관(301)의 타단 측이 접속되는 터빈(203) 측의 냉각공기 공급구멍(256)이나 터빈운동날개(233)의 냉각구멍은 냉각된 공기를 불필요하게 소비하여 가스터빈 성능을 저하시키게 되는 일이 없도록 실 부분 등에서 누출되는 공기량을 저감할 필요가 있다. 따라서 냉각공기배관(301)의 일단 측인 터빈차실(254)과, 냉각공기배관(301)의 타단 측인 냉각공기 공급구멍(256)이나 터빈운동날개(233)의 냉각구멍의 CdA값(유로의 유량계수(Cd)와 면적(A)의 곱)을 비교하면 터빈차실(254) 측이 크고 냉각공기 공급구멍(256)이나 터빈운동날개(233)의 냉각구멍 측이 작은 관계에 있다.
그런데 상술한 냉각공기시스템(300)은 압축기(201)의 출구에서 압축공기를 추기하여 터빈(203) 측에 공급하는 것이지만, 기타 냉각공기시스템에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 도 4는 본 실시형태에 관한 가스터빈 발전설비의 다른 예의 개략 구성도이고, 냉각공기시스템의 다른 예를 나타내고 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이 냉각공기시스템(500)은 압축기(201)의 중간단에서 압축공기를 추기하여 터빈(203) 측으로 공급한다.
상술한 가스터빈(200)에서 도 2에 나타낸 바와 같이 압축기(201)는 압축기케이싱(212)에 따른 압축기고정날개(213)의 위치 외측에 압축기케이싱(212)의 내부에 연통함과 동시에 터빈원주방향을 따라 환형상으로 형성된 압축기추기실(215)이 설치되어 있다. 또한 터빈(203)은 연소기케이싱(224)에 따른 터빈고정날개(232)의 위치 외측에 터빈원주방향을 따라 환형상으로 형성된 터빈날개환 캐비티(235)가 설치되어 있다. 터빈날개환 캐비티(235)는 각 터빈고정날개(232)의 내부에 설치된 냉각구멍(도시하지 않음)에 통하고 있다.
압축기추기실(215)에는 도 4에 나타낸 바와 같이 냉각공기시스템(500)을 이루는 냉각공기배관(501)의 일단 측이 접속되어 있다. 또한 냉각공기배관(501)은 그 타단 측이 터빈날개환 캐비티(235)에 접속되어 있다. 또한 냉각공기배관(501)은 그 도중에 열교환기인 TCA쿨러(503)가 설치되어 있다. TCA쿨러(503)는 냉각공기배관(501)의 일단 측에 접속되는 입구헤더(503a)와 냉각공기배관(501)의 타단 측에 접속되는 출구헤더(503b)가 열교환부(503c)에 설치되고, 입구헤더(503a)에서 공급되는 냉각대상과 열교환부(503c)에서 열교환을 행하고, 열교환 후의 냉각대상을 출구헤더(503b)에서 배출한다. 이 TCA쿨러(503)는 열교환 효율의 향상을 도모하기 위해 도 4에 나타낸 바와 같이 가스터빈(200) 등이 수용되어 있는 가스터빈 발전설비(1)의 건물(1a)의 외부에 배치되어 있고, 냉각공기배관(501)이 건물(1a)의 외부로 인출되어 TCA쿨러(503)에 접속되어 있다. 또한 도 4에 나타낸 바와 같이 냉각공기배관(501)은 그 도중에 TCA쿨러(503)보다도 타단 측에 필터(504)가 설치되어 있다. 이 필터(504)도 가스터빈 발전설비(1)의 건물(1a)의 외부에 배치되어 있다.
따라서 냉각공기시스템(500)은 가스터빈(200)의 압축기(201)로 압축된 압축공기가 압축기추기실(215)에서 냉각공기배관(501)의 일단 측에서 추기되고, 냉각공기배관(501)의 타단 측에서 터빈날개환 캐비티(235)를 거쳐 각 터빈고정날개(232)의 냉각구멍을 통과한다. 냉각공기배관(501)을 통과하는 압축공기는 TCA쿨러(503)에 의해 냉각되고, 또한 필터(504)에 의해 압축기추기실(215)에서 반입되는 이물질이 제거되어 각 터빈고정날개(232)에 도달하여 각 터빈고정날개(232)를 냉각한다.
이와 같이 냉각공기시스템(500)에서는, 냉각공기배관(501)은 불필요한 압력 손실을 발생하지 않도록 충분한 배관단면적을 가지고 형성되어 있다. 또한 일반적으로 가스터빈(200)의 냉각공기시스템(500)에서 냉각공기배관(501)의 일단 측이 접속되는 압축기(201) 측의 압축기추기실(215)에서는 추기된 압축공기를 압력손실 없이 터빈 측에 공급할 필요가 있다. 한편 냉각공기배관(501)의 타단 측이 접속되는 터빈(203) 측의 터빈고정날개(232)의 냉각구멍은 냉각된 공기를 불필요하게 소비하여 가스터빈 성능을 저하시키게 되는 일이 없도록 실 부분 등에서 누출되는 공기량을 저감할 필요가 있다. 따라서 냉각공기배관(501)의 일단 측인 압축기추기실(215)과, 냉각공기배관(501)의 타단 측인 터빈고정날개(232)의 냉각구멍의 CdA값(유로의 유량계수(Cd)와 면적(A)의 곱)을 비교하면 압축기추기실(215) 측이 크고 터빈고정날개(232)의 냉각구멍 측이 작은 관계에 있다.
건조공기시스템(400)은 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치로서, 냉각공기시스템(300), (500) 내에 건조공기를 공급하는 것이다. 건조공기시스템(400)은 도 1이나 도 4에 나타낸 바와 같이 건조공기 공급원(401)에 접속된 건조공기배관(402)이 냉각공기배관(301), (501)에 접속되어 있다. 건조공기 공급원(401)은 건조한 공기를 발생시키는 것이면 되고, 본 실시형태에서는 설비 내에 제어공기를 공급하는 제어공기 공급시스템에서 건조공기를 취득하고 있다. 제어공기 공급시스템은 발전설비에 배치된 공기작동밸브의 구동원으로서, 도에는 명시하지 않지만 공기를 압축기로 압축하고, 제습기로 제습하여 건조공기를 발생시킨다. 제어공기 공급시스템에서 건조공기는 공기조에 비축되고, 그곳에서 발전설비 내의 각처(예를 들어 건물(1a)이나 보일러설비나 물 처리설비)로 공급되고 각종 공기작동밸브의 구동에 이용된다.
또한 건조공기시스템(400)은 도 1이나 도 4에 나타낸 바와 같이 건조공기배관(402)이 냉각공기시스템(300), (500)의 냉각공기배관(301), (501)에 대하여, 그 타단 측에 가까이에서 열교환기인 TCA쿨러(303), (503)보다도 터빈(203) 측에 접속되어 있는 것이 바람직하다. 또한 건조공기시스템(400)은 건조공기배관(402)이 냉각공기시스템(300), (500)의 냉각공기배관(301), (501)에 대하여, 그 타단 측에 가까이에서 필터(304), (504)보다도 터빈(203) 측에 접속되어 있는 것이 보다 바람직하다.
건조공기시스템(400)은 건조공기배관(402)이 냉각공기배관(301), (501)에 접속되고, 필요에 따라 건조공기 공급원(401)에서 건조공기를 냉각공기시스템(300), (500)으로 공급 가능하게 구성되어 있다. 따라서 건조공기배관(402)은 개폐밸브가 설치되어 있다. 개폐밸브는 하나여도 되지만 안전을 위해 건조공기 공급원(401) 측에서 냉각공기시스템(300), (500)을 향하여 제1개폐밸브(403) 및 제2개폐밸브(404)를 갖는 것이 바람직하다. 각 개폐밸브(403), (404) 사이가 되는 건조공기배관(402)에는 외기에 개방된 블로배관(402a)이 접속되어 있다. 이 블로배관(402a)은 블로개폐밸브(405)에 의해 개폐된다.
그리고 건조공기시스템(400)은 가스터빈(200)의 정지 시(주로 터빈정지 또는 터닝상태)에 이용된다. 즉, 가스터빈(200)의 정지 시 개폐밸브인 제1개폐밸브(403) 및 제2개폐밸브(404)를 개방 상태로 하고, 블로개폐밸브(405)를 폐쇄 상태로 한다. 그러면 건조공기 공급원(401)에서 건조공기가 건조공기배관(402)을 개재하여 냉각공기배관(301), (501)에 공급된다. 따라서 냉각공기시스템(300), (500) 내에 건조공기가 보내지고, 해당 냉각공기시스템(300), (500) 안이 건조된다. 이 결과 냉각공기시스템(300), (500)에 따른 냉각공기배관(301), (501)의 내면의 녹의 발생이 억제되게 된다. 또한 냉각공기시스템(300), (500)에 건조공기를 공급하는 타이밍으로는 가스터빈(200)의 정지 시부터 3일 경과했을 때에 행해져도 된다. 가스터빈(200)이 정지하여 3일 이상 경과하면 냉각공기배관(301), (501) 내의 공기온도가 이슬점 이하로 내려가고, 대기 중의 습분이 결로할 가능성이 높아지기 때문이다.
또한 건조공기시스템(400)은 가스터빈(200)의 정지 시 또는 정지부터 3일 경과했을 때에 자동적으로 작동하도록 구성해도 된다. 이 경우 건조공기시스템(400)은 가스터빈(200)의 정지나 운전을 검출하고, 제1개폐밸브(403), 제2개폐밸브(404) 및 블로개폐밸브(405)를 제어하는 제어장치(406)를 가진다. 제어장치(406)는 가스터빈(200)의 정지를 검출하기 위해, 예를 들어 가스터빈(200)의 제어장치(도시하지 않음)에 접속된다. 또한 제어장치(406)는 제1개폐밸브(403), 제2개폐밸브(404) 및 블로개폐밸브(405)를 제어하기 위해 제1개폐밸브(403), 제2개폐밸브(404) 및 블로개폐밸브(405)에 접속된다. 그리고 제어장치(406)는 가스터빈(200)의 운전 중 제1개폐밸브(403), 제2개폐밸브(404) 및 블로개폐밸브(405)를 폐쇄 제어한다. 또한 제어장치(406)는 가스터빈(200)의 정지에서 블로개폐밸브(405)를 폐쇄 제어한 상태로 제1개폐밸브(403), 제2개폐밸브(404)의 순서로 개방 제어한다. 또한 제어장치(406)는 가스터빈(200)의 운전 중 제1개폐밸브(403) 및 제2개폐밸브(404)가 폐쇄 상태가 되지 않는 경우 블로개폐밸브(405)를 개방 제어한다.
이와 같이 본 실시형태의 가스터빈 발전설비(1)는 발전기(100)에 접속되는 터빈(203), 터빈(203)에 연소가스를 공급하는 연소기(202) 및 연소기(202)에 압축공기를 공급하는 압축기(201)를 구비하는 가스터빈(200)과, 압축기(201)의 중간단 또는 출구에 일단 측이 접속되고 터빈(203)에 타단 측이 접속되어 압축기(201)에서 추기한 압축공기를 터빈(203)에 공급하는 냉각공기시스템(300), (500)과, 냉각공기시스템(300), (500)에 접속되어 가스터빈(200)의 정지 시에 냉각공기시스템(300), (500) 내에 건조공기를 공급하는 건조공기시스템(400)을 가진다.
이 가스터빈 발전설비(1)에 의하면 가스터빈(200)의 정지 시, 건조공기가 냉각공기시스템(300), (500)에 공급됨으로써 해당 냉각공기시스템(300), (500) 안이 건조된다. 이 결과 냉각공기시스템(300), (500)에 따른 냉각공기배관(301), (501)의 내면의 녹의 발생을 억제할 수 있다.
그런데 가스터빈(200)을 장기(예를 들어, 30일 이상) 정지한 경우에는 냉각공기시스템(300), (500)에 따른 냉각공기배관(301), (501)의 내면의 녹을 배출하는 목적으로 가스터빈(200)을 부하 없이 냉각공기시스템(300), (500)의 블로운전을 행하는 것이 고려되지만, 이 블로운전은 발전에 제공하지 않는 연료를 소모하게 된다. 본 실시형태의 가스터빈 발전설비(1)에 의하면 가스터빈(200)의 정지 시 건조공기가 냉각공기시스템(300), (500)에 공급됨으로써 해당 냉각공기시스템(300), (500) 안이 건조되어 녹의 발생이 억제되므로, 블로운전을 행하지 않아도 되게 되어 연료사용량을 저감할 수 있다.
또한 본 실시형태의 가스터빈 발전설비(1)에서는 건조공기시스템(400)은 냉각공기시스템(300), (500)에 대하여 타단 측에 가깝게 접속되어 있다.
냉각공기시스템(300)에서 냉각공기배관(301)의 일단 측인 냉각공기배관(301)과 연소기케이싱(224)의 접속부의 개구는 CdA값이 크고, 냉각공기배관(301)의 타단 측에 접속되는 터빈운동날개(233)의 냉각구멍 측의 CdA값이 작으므로, 건조공기는 냉각공기배관(301)의 일단 측인 연소기케이싱(224) 측을 향하여 많이 흐르게 된다. 또한 냉각공기시스템(500)에서 냉각공기배관(501)의 일단 측인 압축기추기실(215) 측의 CdA값이 크고, 냉각공기배관(501)의 타단 측에 접속되는 터빈고정날개(232)의 냉각구멍 측의 CdA값이 작으므로, 건조공기는 냉각공기배관(501)의 일단 측인 압축기추기실(215) 측을 향하여 많이 흐르게 된다. 따라서 본 실시형태의 가스터빈 발전설비(1)와 같이 건조공기시스템(400)을 냉각공기시스템(300), (500)에 대하여 타단 측에 가깝게(바람직하게는 냉각공기배관(301), (501)의 타단부) 접속함으로써, 냉각공기시스템(300), (500) 전체의 분위기를 효율 좋게 건조공기로 치환할 수 있고, 냉각공기시스템(300), (500)에 따른 냉각공기배관(301), (501)의 내면의 녹의 발생을 억제하는 효과를 현저하게 얻을 수 있다.
또한 본 실시형태의 가스터빈 발전설비(1)에서는 냉각공기시스템(300), (500)은 그 도중에 압축공기를 냉각하는 TCA쿨러(열교환기)(303), (503)를 구비하고, 건조공기시스템(400)은 TCA쿨러(303), (503)보다도 터빈(203) 측에서 냉각공기시스템(300), (500)과 접속되어 있다.
냉각공기시스템(300)에서 냉각공기배관(301)의 일단 측인 냉각공기배관(301)과 연소기케이싱(224)의 접속부의 개구는 CdA값이 크고, 냉각공기배관(301)의 타단 측에 접속되는 터빈운동날개(233)의 냉각구멍 측의 CdA값이 작으므로, 건조공기는 냉각공기배관(301)의 일단 측인 연소기케이싱(224) 측을 향하여 많이 흐르게 된다. 또한 냉각공기시스템(500)에서 냉각공기배관(501)의 일단 측인 압축기추기실(215) 측의 CdA값이 크고, 냉각공기배관(501)의 타단 측에 접속되는 터빈고정날개(232)의 냉각구멍 측의 CdA값이 작으므로, 건조공기는 냉각공기배관(501)의 일단 측인 압축기추기실(215) 측을 향하여 많이 흐르게 된다. 따라서 본 실시형태의 가스터빈 발전설비(1)와 같이 건조공기시스템(400)을 TCA쿨러(303), (503)보다도 터빈(203) 측에서 냉각공기시스템(300), (500)에 대하여 접속함으로써, 냉각공기시스템(300), (500) 전체의 분위기를 효율 좋게 건조공기로 치환할 수 있고, 냉각공기시스템(300), (500)에 따른 냉각공기배관(301), (501)의 내면의 녹의 발생을 억제하는 효과를 현저하게 얻을 수 있다. 게다가 이 가스터빈 발전설비(1)에 의하면 건조공기시스템(400)을 TCA쿨로(303), (503)보다도 터빈(203) 측에서 냉각공기시스템(300), (500)에 대하여 접속함으로써, TCA쿨러(303), (503)에 대하여 보다 많은 건조공기를 흐르게 할 수 있고, TCA쿨러(303), (503) 내부의 습도를 신속하게 저하시킬 수 있으므로, TCA쿨러(303), (503)에 따른 녹의 발생을 억제할 수 있다.
또한 일반적으로 가스터빈(200)의 냉각공기배관(301), (501)에 TCA쿨러(303), (503)를 설치하는 경우, TCA쿨러(303), (503)는 냉각공기배관(301), (501)의 배관의 전장 중 반 정도의 위치에 설치되는 경우가 많다. 이 경우 본 실시형태의 가스터빈 발전설비(1)에 의하면 건조공기시스템(400)은 냉각공기배관(301), (501)의 배관의 전장 중 터빈(203) 측(타단 측)과 가까운 위치에 접속되므로, 냉각공기배관(301), (501)의 배관의 전장 중 큰 비율을 점하는 접속점에서 압축기(201) 측의 배관에 효과적으로 건조공기를 보낼 수 있다. 따라서 냉각공기배관(301), (501)에 따른 배관 내면의 녹의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한 본 실시형태의 가스터빈 발전설비(1)에서는 냉각공기시스템(300), (500)은 그 도중에 압축공기에서 이물질을 제거하는 필터(304), (504)를 구비하고, 건조공기시스템(400)은 필터(303), (504)보다도 터빈(203) 측에서 냉각공기시스템(300), (500)과 접속되어 있다.
상술한 바와 같이 건조공기는 냉각공기배관(501)의 일단 측인 압축기추기실(215) 측을 향하여 많이 흐르게 된다. 따라서 본 실시형태의 가스터빈 발전설비(1)와 같이 건조공기시스템(400)을 필터(304), (504)보다도 터빈(203) 측에서 냉각공기시스템(300), (500)에 대하여 접속함으로써, 냉각공기시스템(300), (500) 전체에 대하여 보다 많은 건조공기를 흐르게 할 수 있고, 냉각공기시스템(300), (500)에 따른 냉각공기배관(301), (501)의 내면의 녹의 발생을 억제하는 효과를 현저하게 얻을 수 있다. 게다가 이 가스터빈 발전설비(1)에 의하면 필터(304), (504)에 대하여 보다 많은 건조공기를 흐르게 할 수 있고, 필터(304), (504)에 따른 녹의 발생을 억제할 수 있다.
또한 본 실시형태의 가스터빈 발전설비(1)에서는, 건조공기시스템(400)은 설비 내에 제어공기를 공급하는 제어공기 공급시스템에서 건조공기를 취득한다.
제어공기 공급시스템은 설비에 배치된 공기작동밸브의 구동원으로서 제습된 건조공기를 발생한다. 이 제어공기 공급시스템은 가스터빈(200)의 정지 시에 건조공기의 수요가 적으므로 이 건조공기를 건조공기시스템(400)으로 이용함으로써, 새로운 건조공기 공급원을 준비하는 일 없이 설비 내에서 이용되고 있는 건조공기를 유효하게 이용할 수 있다.
1 가스터빈 발전설비
100 발전기
200 가스 터빈
201 압축기
203 터빈
300, 500 냉각공기시스템
301, 501 냉각공기배관
303, 503 TCA쿨러(열교환기)
400 건조공기시스템

Claims (7)

  1. 발전기에 접속되는 터빈, 상기 터빈에 연소가스를 공급하는 연소기 및 상기 연소기에 압축공기를 공급하는 압축기를 구비하는 가스터빈과,
    상기 압축기의 중간단 또는 출구에 일단 측이 접속되고 상기 터빈에 타단 측이 접속되어, 도중에 상기 압축공기를 냉각하는 열교환기를 구비하고, 상기 압축기에서 추기한 압축공기를 상기 터빈에 공급하는 냉각공기시스템과,
    상기 냉각공기시스템에 접속되고 상기 가스터빈의 정지 시에 상기 열교환기를 포함하는 상기 냉각공기시스템 내에 건조공기를 공급하는 건조공기시스템과,
    상기 냉각공기시스템의 상기 열교환기 및 상기 터빈의 사이에 배치된 필터를 갖고,
    상기 건조공기시스템은 상기 필터보다도 상기 터빈측에서 상기 냉각공기시스템에 접속되는 것을 특징으로 하는, 가스터빈 발전설비.

  2. 발전기에 접속되는 터빈, 상기 터빈에 연소가스를 공급하는 연소기 및 상기 연소기에 압축공기를 공급하는 압축기를 구비하는 가스터빈과,
    상기 압축기의 중간단 또는 출구에 일단 측이 접속되고 상기 터빈에 타단 측이 접속되어, 도중에 상기 압축공기를 냉각하는 열교환기를 구비하고, 상기 압축기에서 추기한 압축공기를 상기 터빈에 공급하는 냉각공기시스템과,
    상기 냉각공기시스템에 접속되고 상기 가스터빈의 정지 시에 상기 열교환기를 포함하는 상기 냉각공기시스템 내에 건조공기를 공급하는 건조공기시스템을 구비하고,
    상기 냉각공기시스템은, 상기 냉각공기시스템과 상기 건조공기시스템과의 접속개소에서 상기 터빈측의 냉각공기시스템의 유량계수(Cd)와 면적(A)의 곱이, 상기 접속개소에서 상기 압축기측의 냉각공기시스템의 유량계수(Cd)와 면적(A)의 곱보다도 작게 되도록 구성되고,
    상기 건조공기시스템은 상기 열교환기보다도 상기 터빈 측에서 상기 냉각공기시스템에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는, 가스터빈 발전설비.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 건조공기시스템은 설비 내에 제어공기를 공급하는 제어공기 공급시스템에서 건조공기를 취득하는 것을 특징으로 하는, 가스터빈 발전설비.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항의 가스터빈 발전설비의 가스터빈 냉각공기시스템 건조방법으로서,
    상기 가스터빈의 정지 시에 상기 열교환기를 포함하는 상기 냉각공기시스템 내에 상기 건조공기를 공급하는 것을 특징으로 하는, 가스터빈 냉각공기시스템 건조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열교환기보다도 상기 터빈 측에 상기 건조공기를 공급하는 것을 특징으로 하는, 가스터빈 냉각공기시스템 건조방법.
KR1020167018702A 2014-01-27 2015-01-21 가스터빈 발전설비, 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치 및 건조방법 KR101867199B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2014-012719 2014-01-27
JP2014012719A JP6389613B2 (ja) 2014-01-27 2014-01-27 ガスタービン発電設備およびガスタービン冷却空気系統乾燥方法
PCT/JP2015/051577 WO2015111637A1 (ja) 2014-01-27 2015-01-21 ガスタービン発電設備、ガスタービン冷却空気系統乾燥装置および乾燥方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160097343A KR20160097343A (ko) 2016-08-17
KR101867199B1 true KR101867199B1 (ko) 2018-06-12

Family

ID=53681438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167018702A KR101867199B1 (ko) 2014-01-27 2015-01-21 가스터빈 발전설비, 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치 및 건조방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10352249B2 (ko)
JP (1) JP6389613B2 (ko)
KR (1) KR101867199B1 (ko)
CN (1) CN105899783B (ko)
MX (1) MX370415B (ko)
TW (1) TWI613359B (ko)
WO (1) WO2015111637A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11149642B2 (en) * 2015-12-30 2021-10-19 General Electric Company System and method of reducing post-shutdown engine temperatures
CN106215639A (zh) * 2016-08-10 2016-12-14 广东惠州天然气发电有限公司 燃机除湿结构、除湿机在燃机中的应用及其除湿控制方法
EP3269531B1 (en) * 2016-12-12 2019-05-22 Sidel Participations Dehydration circuit for an electromagnetic processing unit of hollow bodies
US10739002B2 (en) * 2016-12-19 2020-08-11 General Electric Company Fluidic nozzle assembly for a turbine engine
CN107575304B (zh) * 2017-10-24 2024-05-03 南通联科电子科技有限公司 一种燃机内防腐蚀方法
US11725584B2 (en) 2018-01-17 2023-08-15 General Electric Company Heat engine with heat exchanger
US11788470B2 (en) 2021-03-01 2023-10-17 General Electric Company Gas turbine engine thermal management
US11591965B2 (en) 2021-03-29 2023-02-28 General Electric Company Thermal management system for transferring heat between fluids
US11674396B2 (en) 2021-07-30 2023-06-13 General Electric Company Cooling air delivery assembly
US11702958B2 (en) 2021-09-23 2023-07-18 General Electric Company System and method of regulating thermal transport bus pressure

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102597462A (zh) * 2010-01-05 2012-07-18 三菱重工业株式会社 燃气轮机

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0643811B2 (ja) * 1985-07-29 1994-06-08 株式会社日立製作所 ガスタービンのホットパーツ冷却方法
JP2884803B2 (ja) * 1991-03-19 1999-04-19 株式会社日立製作所 ガスタービンの冷却空気制御方法及びその装置
JPH09209713A (ja) * 1996-02-05 1997-08-12 Toshiba Corp 蒸気冷却コンバインドサイクルプラント
JP3194079B2 (ja) * 1996-06-12 2001-07-30 株式会社日立製作所 ガス化複合発電プラント
JP3977909B2 (ja) * 1997-11-26 2007-09-19 三菱重工業株式会社 回収式蒸気冷却ガスタービン
WO2002066324A2 (en) * 2001-02-16 2002-08-29 Hamilton Sundstrand Corporation Improved aircraft system architecture
JP3849473B2 (ja) * 2001-08-29 2006-11-22 株式会社日立製作所 ガスタービンの高温部冷却方法
EP1293655A1 (en) * 2001-09-13 2003-03-19 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine, driving method thereof and gas turbine combined electric power generation plant
WO2003074854A1 (fr) * 2002-03-04 2003-09-12 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Equipement de turbine, equipement de generation de puissance composite et procede de fonctionnement de la turbine
JP3961407B2 (ja) * 2002-11-20 2007-08-22 株式会社日立製作所 蒸気タービンの乾燥保管方法および装置
JP2006329071A (ja) * 2005-05-26 2006-12-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン
JP2007146787A (ja) 2005-11-29 2007-06-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン
GB0608859D0 (en) * 2006-05-05 2006-06-14 Rolls Royce Plc A gas turbine engine
JP4918388B2 (ja) * 2007-03-29 2012-04-18 三菱重工業株式会社 コンバインド発電プラント
JP5215815B2 (ja) * 2008-11-06 2013-06-19 三菱重工業株式会社 タービン冷却系統制御装置、タービン冷却系統、及びタービン冷却系統制御方法
US8727706B2 (en) * 2011-01-04 2014-05-20 General Electric Company System for providing cooling and purging air flow to a rotary machine online monitoring system
EP2562369B1 (de) * 2011-08-22 2015-01-14 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage sowie Gasturbinenanlage zur Durchführung des Verfahrens
JP5639560B2 (ja) 2011-09-30 2014-12-10 三菱日立パワーシステムズ株式会社 蒸気タービン発電プラントの長期保管システム
JP5639568B2 (ja) * 2011-11-15 2014-12-10 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ２軸式ガスタービン
US9169782B2 (en) * 2012-01-04 2015-10-27 General Electric Company Turbine to operate at part-load
GB201200139D0 (en) * 2012-01-06 2012-02-15 Rolls Royce Plc Coolant supply system
JP5812873B2 (ja) * 2012-01-12 2015-11-17 三菱日立パワーシステムズ株式会社 コンバインドサイクル発電プラント
US9376931B2 (en) * 2012-01-27 2016-06-28 General Electric Company Turbomachine passage cleaning system
JP5946697B2 (ja) * 2012-05-25 2016-07-06 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン高温部の冷却システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102597462A (zh) * 2010-01-05 2012-07-18 三菱重工业株式会社 燃气轮机

Also Published As

Publication number Publication date
CN105899783B (zh) 2017-12-08
JP6389613B2 (ja) 2018-09-12
WO2015111637A1 (ja) 2015-07-30
JP2015140691A (ja) 2015-08-03
TW201546361A (zh) 2015-12-16
TWI613359B (zh) 2018-02-01
US10352249B2 (en) 2019-07-16
US20160326963A1 (en) 2016-11-10
KR20160097343A (ko) 2016-08-17
CN105899783A (zh) 2016-08-24
MX2016008942A (es) 2016-09-16
MX370415B (es) 2019-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101867199B1 (ko) 가스터빈 발전설비, 가스터빈 냉각공기시스템 건조장치 및 건조방법
EP2708720B1 (en) Gas turbine and operating method thereof
JP5571106B2 (ja) ガスタービン
US8820091B2 (en) External cooling fluid injection system in a gas turbine engine
RU2562682C2 (ru) Турбина, включающая систему клапанов уплотнительного воздуха
JP2016508569A (ja) ガスタービンエンジンのため熱保持及び熱分散システム
US9945266B2 (en) Combined cycle power plant thermal energy conservation
CN103899419A (zh) 轴流压缩机以及轴流压缩机的运转方法
KR101833657B1 (ko) 가스터빈의 운전방법 및 운전제어장치
US20160061060A1 (en) Combined cycle power plant thermal energy conservation
RU2392465C2 (ru) Способ охлаждения газотурбинных двигателей при аварийном (внезапном) выключении энергетических установок
JP2018096352A (ja) ガスタービンエンジンおよびその制御方法
JP6548989B2 (ja) 複合サイクル発電所熱エネルギー保存
RU2011153235A (ru) Турбороторный двигатель
KR200450321Y1 (ko) 터빈 전면부에 대한 냉각 및 배기가스 차폐기능을 갖는과급기
JP2016050580A (ja) 複合サイクル発電プラントの熱エネルギー節減方法
JP2012057584A (ja) 蒸気タービン

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant