KR101915943B1 - Hybrid generator - Google Patents

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Abstract

하이브리드 발전장치에 대한 발명이 개시된다. 하이브리드 발전장치는: 가스연료를 연소하여 구동되는 가스 터빈; 가스 터빈에서 배출되는 공급가스가 유동되고, 보일러의 버너부에 연결되는 보일러 버너측 핫가스 공급덕트; 가스 터빈에서 배출되는 공급가스가 유동되고, 상기 보일러의 호퍼부에 연결되는 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트; 및 보일러 버너측 핫가스 공급덕트와 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트에 연결되고, 보일러 버너측 핫가스 공급덕트와 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트에 유량분배를 조절하는 가스터빈 출구가스 유량분배기를 포함하고, 가스터빈 출구가스 유량분배기는 가스 터빈에서 배출되는 가스가 보일러 버너측 핫가스 공급덕트와 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트에 분배되는 비율을 조정하는 것을 특징으로 한다.An invention on a hybrid power generation device is disclosed. A hybrid power generation apparatus includes: a gas turbine driven by burning gas fuel; A hot gas supply duct on the boiler burner side where the feed gas discharged from the gas turbine flows and is connected to the burner portion of the boiler; A hot gas supply duct on the boiler hopper side where the feed gas discharged from the gas turbine flows and is connected to the hopper portion of the boiler; And a gas turbine outlet gas flow rate distributor connected to the hot gas supply duct on the boiler burner side and the hot gas supply duct on the boiler hopper side for regulating flow distribution to the hot gas supply duct on the boiler burner side and the hot gas supply duct on the boiler hopper side , The gas turbine outlet gas flow rate distributor is characterized in that the ratio of the gas discharged from the gas turbine to the hot gas supply duct at the boiler burner side and the hot gas supply duct at the boiler hopper side is adjusted.

Figure R1020160154433
Figure R1020160154433

Description

하이브리드 발전장치{HYBRID GENERATOR}[0001] HYBRID GENERATOR [0002]

본 발명은 하이브리드 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존 석탄화력 발전소에 추가하여 발전 효율을 향상시키고, 열회수 효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid power generation apparatus, and more particularly, to a hybrid power generation apparatus capable of improving power generation efficiency and improving heat recovery efficiency in addition to existing coal-fired power generation plants.

석탄화력 발전소에서는 석탄을 원료로 사용하여 발전한다. 석탄은 발전산업의 초기부터 현재까지 중요한 에너지 공급원 역할을 담당하고 있다.In coal-fired power plants, coal is developed using raw materials. Coal is an important energy source from the early days of the power industry to the present.

석탄화력 발전소에서는 온실가스, 미세먼지 및 질소산화물 등의 오염물질이 배출된다. 따라서 환경규제나 환경정책 등에 의해 다른 청정 에너지원으로 발전원료의 전환이 요구되고 있다. 최근에는 세일가스의 등장에 따라 가스 가격이 인하되고 있다. 가스 가격의 인하 추세에 따라 가스가 발전원료의 대안으로 대두되고 있다. Coal-fired power plants emit pollutants such as greenhouse gases, fine dust, and nitrogen oxides. Therefore, the conversion of raw materials to other clean energy sources is required by environmental regulations and environmental policies. Recently, the price of gas has been lowered due to the appearance of sail gas. As the price of gas is lowered, gas is emerging as an alternative to raw materials for power generation.

하지만 막대한 비용으로 건설된 기존의 석탄화력 발전소의 가동을 단기간 동안에 중단하기는 어렵다. 따라서, 기존 석탄화력 발전소를 개조하여 석탄과 가스를 혼소하는 방안이 고려될 수 있다.However, it is difficult to stop the operation of existing coal-fired power plants, which have been built at great cost, in a short period of time. Therefore, a method of remodeling existing coal-fired power plants to combine coal and gas can be considered.

그러나 이 경우 가스를 보일러 연료로 사용하게 되면 연료 성상의 특성상 보일러 효율 저하가 발생될 뿐만 아니라, 기존 랭킨 사이클(Rankine cycle)의 틀을 벋어나지 못하므로 효율이 매우 낮다. 그러므로 석탄과 비교시 여전히 매우 값비싼 연료인 가스를 연료로 사용하기에는 경제적인 부담이 매우 크다고 할 수 있다.However, in this case, when the gas is used as the boiler fuel, the boiler efficiency is deteriorated due to the characteristics of the fuel property, and the efficiency of the Rankine cycle is very low because the conventional Rankine cycle can not be achieved. Therefore, it can be said that the economical burden of using the gas, which is still a very expensive fuel, as the fuel is very high in comparison with the coal.

따라서 보다 효율적으로 석탄과 가스를 혼소하는 하이브리드 발전장치에 대한 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for development of a hybrid power generation apparatus that combines coal and gas more efficiently.

본 발명은 석탄화력 발전소를 단순히 석탄-가스혼소 발전소로 개조하는 경우에 나타나는 효율저하 및 열전달특성 변화와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 발전 효율을 향상시키고, 열회수 효과를 향상시키며, 최적연소를 가능하게 하는 하이브리드 발전장치을 제공하는 것이다.The present invention has been made in order to solve problems such as a decrease in efficiency and a change in heat transfer characteristics when a coal-fired power plant is simply converted into a coal-gas fired power plant. The object of the present invention is to improve the power generation efficiency, And to provide a hybrid power generation apparatus capable of optimizing combustion.

본 발명에 따른 하이브리드 발전장치는: 가스연료를 연소하여 구동되는 가스 터빈; 상기 가스 터빈에서 배출되는 공급가스가 유동되고, 보일러의 버너부에 연결되는 보일러 버너측 핫가스 공급덕트; 상기 가스 터빈에서 배출되는 공급가스가 유동되고, 상기 보일러의 호퍼부에 연결되는 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트; 및 상기 보일러 버너측 핫가스 공급덕트와 상기 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트에 연결되고, 상기 보일러 버너측 핫가스 공급덕트와 상기 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트에 유량분배를 조절하는 가스터빈 출구가스 유량분배기를 포함하고, 상기 가스터빈 출구가스 유량분배기는 상기 가스 터빈에서 배출되는 가스가 상기 보일러 버너측 핫가스 공급덕트와 상기 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트에 분배되는 비율을 조정하는 것을 특징으로 한다.A hybrid power generation apparatus according to the present invention comprises: a gas turbine driven by burning a gaseous fuel; A hot gas supply duct on the boiler burner side where the feed gas discharged from the gas turbine flows and is connected to the burner portion of the boiler; A hot gas supply duct on the boiler hopper side where a feed gas discharged from the gas turbine flows and is connected to a hopper portion of the boiler; And a gas turbine outlet gas flow rate control valve connected to the boiler burner side hot gas supply duct and the boiler hopper side hot gas supply duct for controlling the flow distribution to the boiler burner side hot gas supply duct and the boiler hopper side hot gas supply duct, Wherein the gas turbine outlet gas flow rate distributor adjusts the rate at which gas discharged from the gas turbine is distributed to the boiler burner side hot gas supply duct and the boiler hopper side hot gas supply duct.

상기 하이브리드 발전장치는 상기 보일러의 배기가스의 열량을 회수하기 위한 열량회수장치를 포함하고, 상기 열량회수장치는 상기 보일러의 출구에서 배기가스의 유량을 각각 공기예열기측 및 급수-배기가스 열교환기측으로 분배 공급하여 배기가스가 보유한 열량을 재생할 수 있다.The hybrid power generation apparatus includes a heat recovery apparatus for recovering the heat amount of the exhaust gas of the boiler, wherein the heat recovery apparatus is configured to control the flow rate of the exhaust gas at the outlet of the boiler to the air pre- heater side and the water- So that the amount of heat retained by the exhaust gas can be regenerated.

상기 가스터빈 출구가스 유량분배기는 상기 보일러 버너측 핫가스 공급덕트와 상기 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트가 분지되는 부분에 연결될 수 있다.The gas turbine outlet gas flow rate distributor may be connected to a branch of the boiler burner side hot gas supply duct and the boiler hopper side hot gas supply duct.

복수기에서 상기 보일러까지 공급되는 저압급수 가열기, 고압급수 가열기 및 급수배관에서 분기되는 급수-배기가스 열교환계통을 포함하고, 상기 급수-배기가스 열교환계통에 보일러 배기가스 덕트가 연결되어 급수를 가열할 수 있다.And a water supply-exhaust gas heat exchange system branched from the water supply pipe, wherein the boiler exhaust gas duct is connected to the water supply-exhaust gas heat exchange system to heat the water supply have.

상기 급수-배기가스 열교환계통은, 상기 저압급수 가열기의 유입측과 배출측에 연결되는 저압측 급수-배기가스 열교환기; 및 상기 고압급수 가열기의 유입측과 배출측에 연결되는 고압측 급수-배기가스 열교환기를 포함할 수 있다.The water supply-exhaust gas heat exchange system includes: a low pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger connected to an inlet side and an exhaust side of the low pressure feedwater heater; And a high pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger connected to the inlet side and the discharge side of the high-pressure feedwater heater.

상기 급수-배기가스 열교환계통은 고압측 급수-배기가스 열교환기출구배관을 포함하고, 상기 고압측 급수-배기가스 열교환기출구배관에는 고압급수 분배기가 설치되고, 상기 고압급수 분배기는 상기 고압측 급수-배기가스 열교환기에 공급되는 급수량을 제어할 수 있다.The high-pressure side water-heat exchanger and the high-pressure side water-heat exchanger are provided with a high-pressure side water-heat exchanger, and the high-pressure side water-heat exchanger and the high- - It is possible to control the amount of water supplied to the exhaust gas heat exchanger.

상기 급수-배기가스 열교환계통은 상기 저압측 급수-배기가스 열교환기출구배관을 포함하고, 상기 저압측 급수-배기가스 열교환기출구배관에는 저압급수 분배기가 설치되고, 상기 저압급수 분배기는 상기 저압측 급수-배기가스 열교환기에 공급되는 급수량을 제어할 수 있다.Pressure water supply heat exchanger, the low-pressure side water supply-exhaust gas heat exchange system includes the low-pressure side water supply-exhaust gas heat exchange outlet pipe, the low-pressure side water supply-heat exchanger outlet pipe is provided with a low-pressure water supply distributor, The amount of water supplied to the water-exhaust gas heat exchanger can be controlled.

상기 보일러 배기가스의 출구측에서 상기 공기예열기측 공급가스와 보일러 배기가스 덕트의 유량 배분을 조절하도록 보일러 배기가스 유량분배기가 설치될 수 있다.A boiler exhaust gas flow distributor may be provided to regulate the flow distribution of the air preheater side feed gas and the boiler exhaust gas duct at the outlet side of the boiler exhaust gas.

본 발명에 따르면, 가스 터빈에서 배출되는 가스가 보일러 버너측 핫가스 공급덕트와 보일러 하부 호퍼측 핫가스 공급덕트를 통해 버너부와 호퍼부에 공급되므로, 고온의 폐열을 활용할 수 있다. 즉, 브레이튼 사이클에서 폐기되는 열원과 산소가 랭킨 사이클의 열원과 연소용 산소로 이용될 수 있다. 따라서, 발전 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the gas discharged from the gas turbine is supplied to the burner portion and the hopper portion through the hot gas supply duct on the boiler burner side and the hot gas supply duct on the boiler lower hopper side, so that waste heat of high temperature can be utilized. That is, the heat source and oxygen that are discarded in the Brayton cycle can be used as the heat source for the Rankine cycle and the oxygen for combustion. Therefore, the power generation efficiency can be improved.

또한, 본 발명에 따르면, 보일러 버너측 핫가스 공급덕트, 그리고 보일러 하부 호퍼측 핫가스 공급덕트 간의 유량 배분을 가스 터빈 출구가스 유량분배기를 통해 조절하므로, 보일러 화로의 복사 열전달량을 조절할 수 있다. Further, according to the present invention, the flow rate distribution between the boiler burner side hot gas supply duct and the boiler lower hopper side hot gas supply duct is controlled through the gas turbine outlet gas flow rate distributor, so that the radiative heat transfer amount of the boiler furnace can be controlled.

또한, 본 발명에 따르면, 보일러 배기가스의 폐열을 발전소의 저압급수가열기 및 고압급수가열기 각각에 승온용 열원으로 재활용하여 발전 효율을 향상시킬 수 있다.Further, according to the present invention, the waste heat of the boiler exhaust gas can be recycled as a heat source for raising the temperature of each of the low-pressure feedwater and the high-pressure feedwater of the power plant, thereby improving the power generation efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 발전장치를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 발전장치에서 가스 터빈과 보일러의 연결 구조를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 발전장치에서 급수와 배기가스의 열교환 구조를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a hybrid power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a connection structure between a gas turbine and a boiler in a hybrid power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram showing a heat exchange structure of water supply and exhaust gas in the hybrid power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 하이브리드 발전장치의 일 실시예를 설명한다. 하이브리드 발전장치를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an embodiment of a hybrid power generation apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the course of describing the hybrid power generation apparatus, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 발전장치를 도시한 회로도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 발전장치에서 가스 터빈과 보일러의 연결 구조를 도시한 회로도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 발전장치에서 급수와 배기가스의 열교환 구조를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram showing a connection structure between a gas turbine and a boiler in a hybrid power generation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a circuit diagram of a hybrid power generation apparatus according to an embodiment of the present invention. Is a circuit diagram showing a heat exchange structure of water supply and exhaust gas in a hybrid power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 발전장치는 보일러 배기가스 덕트 (130), 공기 예열기(123), 가스 터빈(150), 보일러 버너측 핫가스 공급덕트(151), 보일러 하부 호퍼측 핫가스 공급덕트 (152) 및 가스 터빈 출구가스 유량분배기(155)를 포함한다.1 to 3, a hybrid power generation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a boiler exhaust gas duct 130, an air preheater 123, a gas turbine 150, a boiler burner side hot gas supply duct 151 A boiler lower hopper side hot gas supply duct 152, and a gas turbine outlet gas flow distributor 155.

석탄연료는 보일러(110)에 공급된다. 석탄연료로는 작은 입자로 이루어진 미분탄(pulverized coal)이다.The coal fuel is supplied to the boiler (110). The coal fuel is pulverized coal made of small particles.

보일러(110)에는 석탄을 연소시키도록 버너부(112)가 설치된다. 버너부(112)에서는 석탄을 점화하여 화염을 형성한다.  The burner unit 112 is installed in the boiler 110 so as to burn coal. In the burner unit 112, coal is ignited to form a flame.

보일러(110)에서 버너부(112)의 상부측에는 과열기(114)가 설치된다. 과열기(114)는 석탄연료의 연소열을 이용하여 급수를 고온 고압의 증기로 만들어 증기 터빈(116)에 공급한다. 과열기(114)와 증기 터빈(116)은 증기 공급관(116a)에 의해 서로 연결된다. In the boiler 110, a superheater 114 is installed on the upper side of the burner portion 112. The superheater 114 uses the heat of combustion of the coal fuel to convert the feed water into steam of high temperature and high pressure and supply it to the steam turbine 116. The superheater 114 and the steam turbine 116 are connected to each other by a steam supply pipe 116a.

급수(Feed water)는 단열 압축된 후 보일러입구 급수배관(160)을 통해 보일러(110)에 공급되고, 보일러(110)와 과열기(114)에서 급수가 정압 가열되고, 증기 터빈(116)에 공급되는 증기는 단열 팽창되고, 증기 터빈(116)에서 배출되는 증기는 복수기(117)에서 응축된다. 따라서, 보일러(110), 증기 터빈(116) 및 복수기(117)는 랭킨 사이클(rankine cycle)로 구동된다.The feed water is adiabatically compressed and then supplied to the boiler 110 through the boiler inlet water pipe 160. The water in the boiler 110 and the superheater 114 is heated at a constant pressure and supplied to the steam turbine 116 The steam that is discharged from the steam turbine 116 is condensed in the condenser 117. The condensed steam is condensed in the condenser 117, Thus, the boiler 110, the steam turbine 116, and the condenser 117 are driven in a rankine cycle.

석탄이송 및 연소용 공기 공급덕트(120)는 대기를 공기예열기(123)을 통해 공급하며, 석탄이송 및 연소용 공기 공급덕트(120)에는 송풍기(125)가 연결된다.The coal transfer and combustion air supply duct 120 supplies the air through the air preheater 123 and the air supply duct 120 for the coal transfer and combustion is connected to the blower 125.

보일러 배기가스 덕트(130)에는 보일러(110)에서 발생되는 배기가스가 배출된다. 보일러 배기가스 덕트(130)는 연돌(10)(stack)에 연결된다.Exhaust gas generated in the boiler 110 is discharged to the boiler exhaust gas duct 130. The boiler exhaust gas duct 130 is connected to the stack 10.

공기 예열기(123)에는 석탄이송 및 연소용 공기 공급덕트(120)와 보일러 배기가스 덕트(130)가 연결된다. 공기 예열기(123)에서는 석탄 이송용 공기가 배기가스의 폐열과 열교환된 후 보일러(110)에 공급된다.The air preheater 123 is connected to the coal transfer and combustion air supply duct 120 and the boiler exhaust gas duct 130. In the air preheater 123, the coal transfer air is heat-exchanged with the waste heat of the exhaust gas and then supplied to the boiler 110.

가스 터빈(150)은 가스연료를 연소후 팽창시켜서 전기출력을 얻는다. 가스 터빈(150)은 브레이튼 사이클(brayton cycle)로 구동된다. The gas turbine (150) expands the gas fuel after combustion to obtain an electric output. The gas turbine 150 is driven in a brayton cycle.

가스 터빈(150)의 출구에서 배출되는 가스는 고온 상태이며, 대략 12% 정도의 산소를 포함한다.The gas exiting the outlet of the gas turbine 150 is hot and contains approximately 12% oxygen.

보일러 버너측 핫가스 공급덕트(151)에는 가스 터빈(150)에서 배출되는 공급가스가 공급된다. 보일러 버너측 핫가스 공급덕트(151)는 보일러(110)의 버너부(112)에 연결된다. 보일러 버너측 핫가스 공급덕트(151)에 의해 공급되는 공급가스는 버너부(112)에서 연소용 공기로 이용된다. 가스 터빈(150)에서 배출되는 공급가스가 버너부(112)의 연소용 가스로 이용되므로, 브레이튼 사이클에서 폐기되는 공급가스가 석탄 보일러(110)에서 랭킨 사이클의 공급열원으로 이용될 수 있다.The hot gas supply duct 151 on the boiler burner side is supplied with the supply gas discharged from the gas turbine 150. The boiler burner side hot gas supply duct 151 is connected to the burner portion 112 of the boiler 110. The supply gas supplied by the hot gas supply duct 151 on the boiler burner side is used as combustion air in the burner portion 112. Since the feed gas discharged from the gas turbine 150 is used as the combustion gas for the burner portion 112, the feed gas discarded in the Brayton cycle can be used as the supply heat source for the Rankine cycle in the coal boiler 110.

가스 터빈 출구가스 유량분배기(155)는 보일러 버너측 핫가스 공급덕트(151) 와 보일러 하부 호퍼측 핫가스 공급덕트(152)에 연결되고, 보일러 버너측 핫가스 공급덕트(151)과 보일러 하부 호퍼측 핫가스 공급덕트(152)에 공급가스의 공급량을 조절한다. 이때, 가스 터빈 출구가스 유량분배기(155)는 보일러 버너측 핫가스 공급덕트(151)과 보일러 하부 호퍼측 핫가스 공급덕트(152)가 분기되는 부분에 연결된다. The gas turbine outlet gas flow distributor 155 is connected to the hot gas supply duct 151 at the boiler burner side and the hot gas supply duct 152 at the boiler lower hopper side and is connected to the hot gas supply duct 151 at the boiler burner side, Side hot gas supply duct 152 to regulate the supply amount of the supply gas. At this time, the gas turbine outlet gas flow distributor 155 is connected to the boiler burner side hot gas supply duct 151 and the boiler lower hopper side hot gas supply duct 152 where the hot gas supply duct 152 branches.

가스터빈 출구가스 유량분배기(155)가 보일러 버너측 핫가스 공급덕트(151)와 보일러 하부 호퍼측 핫가스 공급덕트(152)에 가스의 공급량을 조절하므로, 보일러(110)의 복사 열전달량을 조절할 수 있다.The gas turbine outlet gas flow distributor 155 adjusts the supply amount of the gas to the hot gas supply duct 151 at the boiler burner side and the hot gas supply duct 152 at the boiler lower hopper side, .

즉, 보일러(110)의 복사열 에너지가 목표값보다 상대적으로 증가되는 경우, 가스 터빈 출구가스 유량분배기(155)는 보일러 버너측 핫가스 공급덕트(151)에 공급되는 공급가스를 증가시켜 복사열 에너지를 감소시킨다. 또한, 보일러(110)의 복사열 에너지가 목표 값보다 상대적으로 감소되는 경우, 가스 터빈 출구가스 유량분배기(155)는 보일러 하부 호퍼측 핫가스 공급덕트(152)에 공급되는 공급가스를 증가시켜 복사열 에너지를 증가시킨다.That is, when the radiant heat energy of the boiler 110 is relatively increased relative to the target value, the gas turbine outlet gas flow distributor 155 increases the supply gas supplied to the boiler burner side hot gas supply duct 151, . Further, when the radiant heat energy of the boiler 110 is relatively lower than the target value, the gas turbine outlet gas flow distributor 155 increases the supply gas supplied to the boiler lower hopper side hot gas supply duct 152, .

따라서, 가스/석탄 혼소율의 변화, 운전부하변화 및 연료 조성이 변화되는 경우에도 보일러(110)의 복사열 에너지를 목표 값에 맞추어 일정하게 유지되게 할 수 있으므로, 발전 효율이 향상될 수 있다.Therefore, even when the gas / coal mixing ratio, the operation load change, and the fuel composition are changed, the radiant heat energy of the boiler 110 can be kept constant to the target value, so that the power generation efficiency can be improved.

보일러(110)의 배기가스의 열량을 회수하기 위한 열량회수장치(130,140)를 포함하고, 열량회수장치(130,140)는 보일러(110)의 출구에서 배기가스의 유량을 각각 공기예열기(123)측 및 급수-배기가스 열교환기(190)측으로 분배 공급하여 배기가스가 보유한 열량을 재생한다.And a heat recovery apparatus 130 and 140 for recovering the amount of heat of the exhaust gas of the boiler 110. The heat recovery apparatus 130 and 140 are installed at the outlet of the boiler 110 to control the flow rate of the exhaust gas to the air preheater 123, To the water-exhaust gas heat exchanger (190) side to regenerate the heat amount held by the exhaust gas.

과열기(114)는 주증기 배관(116a)을 통해 증기 터빈(116)에 증기를 공급하고, 증기 터빈(116)에서 팽창을 완료한 증기는 복수기(117)에 배출된다. The superheater 114 supplies steam to the steam turbine 116 via the main steam line 116a and the steam which has completed the expansion in the steam turbine 116 is discharged to the condenser 117. [

이때, 증기 터빈(116)에는 고압급수 가열기용 추기증기 배관(118)과 저압급수 가열기용 추기증기 배관(119)이 연결된다. At this time, the additional steam pipe 118 for the high-pressure feedwater heater and the additional steam pipe 119 for the low-pressure feedwater heater are connected to the steam turbine 116.

고압급수 가열기용 추기증기 배관(118)에는 고압급수 가열기용 추기증기 조절밸브(118a)가 설치되고, 저압급수 가열기용 추기증기 배관(119)에는 저압급수 가열기용 추기증기 조절밸브(119a)가 설치된다. The additional steam supply pipe 118a for the high-pressure feedwater heater is provided in the additional steam pipe 118 for the high-pressure feedwater heater, the additional steam control valve 119a for the low-pressure feedwater heater is installed in the additional steam pipe 119 for the low- do.

고압급수 가열기용 추기증기 배관(118)은 고압급수 가열기(169)에 연결되고, 저압급수 가열기용 추기증기 배관(119)은 저압급수 가열기(168)에 연결된다. The additional steam pipe 118 for the high pressure feedwater heater is connected to the high pressure feedwater heater 169 and the additional steam pipe 119 for the low pressure feedwater heater is connected to the low pressure feedwater heater 168.

또한 고압급수 가열기(169)와 저압급수 가열기(168) 사이에는 탈기기(166)가 연결되고, 탈기기(166)에는 증기 터빈(116)에서 증기를 공급하여 포화온도까지 가열되어 증기에 포함된 용존 산소가 제거된다.A deaerator 166 is connected between the high pressure feedwater heater 169 and the low pressure feedwater heater 168 and the deaerator 166 is supplied with steam from the steam turbine 116 to be heated to a saturation temperature, Dissolved oxygen is removed.

하이브리드 발전장치는 급수-배기가스 열교환계통 배관(170), 배기가스 재생용 덕트(140) 및 저압측 급수-배기가스 열교환기(191), 고압측 급수-배기가스 열교환기(191)를 더 포함한다.The hybrid electric power generation apparatus further includes a water-exhaust gas heat exchange system piping 170, an exhaust gas regeneration duct 140, a low-pressure side water-exhaust gas heat exchanger 191, and a high-pressure side water-exhaust gas heat exchanger 191 do.

일반적인 발전시스템에서는 저압급수 가열기(168)와 고압급수 가열기(169)가 설치된다. 급수배관(160)은 복수기(117)와 저압급수 가열기(168)를 연결하는 제1 급수 유로부(161)와, 저압급수 가열기(168)와 탈기기(166)를 연결하는 제2 급수 유로부(162)와, 탈기기(166)와 고압급수 가열기(169)를 연결하는 제3 급수 유로부(163)와, 제4 급수 유로부(164)와 제5 급수 유로부(165)를 포함한다. In a general power generation system, a low-pressure feedwater heater 168 and a high-pressure feedwater heater 169 are installed. The water supply pipe 160 includes a first water feed passage 161 for connecting the condenser 117 and the low pressure feedwater heater 168 and a second water feed passage portion 161 for connecting the low pressure feedwater heater 168 and the deaerator 166, A third water feed passage portion 163 for connecting the deaerator 166 and the high pressure feedwater heater 169 and a fourth water feed passage portion 164 and a fifth water feed passage portion 165 .

하이브리드 발전장치의 급수-배기가스 열교환계통(170)은 저압측 급수-배기가스 열교환기출구배관 (171), 고압측 급수-배기가스 열교환기출구배관(173), 저압급수 분배기(181), 고압급수 분배기(183), 저압급수 혼합기(185), 고압급수 혼합기(188) 저압측 급수-배기가스 열교환기(191), 고압측 급수-배기가스 열교환기(193)를 더 포함한다. The water supply-exhaust gas heat exchange system 170 of the hybrid power generation apparatus includes a low pressure side water supply-exhaust gas heat exchange outlet pipe 171, a high pressure side water supply-exhaust gas heat exchange outlet pipe 173, a low pressure water supply distributor 181, Pressure side feed water-exhaust gas heat exchanger 193 and a high-pressure side feed water-exhaust gas heat exchanger 193. The low-pressure side feed water-exhaust gas heat exchanger 193 and the high-pressure side feed water-

저압급수 분배기(181)는 제1 급수 유로부(161)를 따라 유동되는 급수 중 일부를 분배하여 저압측 급수-배기가스 열교환기(191)로 보낸다. The low pressure water distributor 181 distributes a portion of the water flowing along the first water supply flow passage 161 to the low pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger 191.

고압급수 분배기(183)는 탈기기(116)에서 배출된 급수의 일부를 고압측 급수-배기가스 열교환기(193)으로 보내준다.The high-pressure water distributor 183 delivers a part of the water discharged from the deaerator 116 to the high-pressure-side water supply-exhaust gas heat exchanger 193.

배기가스 재생용 덕트(140)는 보일러 배기가스 유량분배기(133)에 연결된다.The exhaust gas regeneration duct 140 is connected to the boiler exhaust gas flow rate distributor 133.

저압측 급수-배기가스 열교환기(191) 및 고압측 급수-배기가스 열교환기 (193)는 배기가스 재생용 덕트(140)로부터 열원을 얻어 급수를 가열되게 한다. The low-pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger 191 and the high-pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger 193 receive a heat source from the exhaust gas recovery duct 140 to heat the feed water.

급수 열교환기(190)는 저압측 급수-배기가스 열교환기(191)와 고압측 급수-배기가스 열교환기(193)를 포함한다. The water supply heat exchanger (190) includes a low pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger (191) and a high pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger (193).

저압측 급수-배기가스 열교환기(191)는 저압급수 분배기(181)에서 분기되어 유입되는 저압급수를 승온시킨다. 저압급수 분배기(181)가 저압측 급수-배기가스 열교환기(191)에 공급되는 급수량을 제어하므로, 저압측 급수-배기가스 열교환기(191)의 열회수율을 제어할 수 있다.The low-pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger 191 increases the temperature of the low-pressure water supply branched from the low-pressure water supply distributor 181. The low-pressure feedwater distributor 181 controls the amount of water supplied to the low-pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger 191, so that the heat recovery rate of the low-pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger 191 can be controlled.

고압측 급수-배기가스 열교환기(193)는 저압급수 분배기(183)에서 분기되어 유입되는 고압급수를 승온시킨다. 고압급수 분배기(183)가 고압측 급수-배기가스 열교환기(193)에 공급되는 급수량을 제어하므로, 고압측 급수-배기가스 열교환기(193)의 열회수율을 제어할 수 있다.The high-pressure-side water supply-exhaust gas heat exchanger 193 increases the temperature of the high-pressure water supplied from the low-pressure water distributor 183. The heat recovery rate of the high-pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger 193 can be controlled because the high-pressure water distributor 183 controls the amount of water supplied to the high-pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger 193.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 발전장치의 작동에 관해 설명하기로 한다.The operation of the hybrid power generation apparatus according to an embodiment of the present invention will now be described.

가스 터빈(150)에서 배출되는 공급가스는 가스 터빈 출구가스 유량분배기(155)에 공급된다. 가스 터빈 출구가스 유량분배기(155)는 보일러 버너측 핫가스 공급덕트(151)과 보일러 하부 호퍼측 핫가스 공급덕트(152)간의 유량을 분배하는 역할을 하는데, 가스/석탄 혼소율의 변화, 운전부하변화 및 연료 조성변화에 맞추어 자동 또는 수동으로 운전원이 적절한 유량 분배를 가능하게 하는 기능을 한다. The feed gas discharged from the gas turbine 150 is supplied to a gas turbine outlet gas flow distributor 155. The gas turbine outlet gas flow distributor 155 serves to distribute the flow rate between the hot gas supply duct 151 at the boiler burner side and the hot gas supply duct 152 at the boiler lower hopper side, It functions to allow the operator to distribute the flow automatically or manually, depending on load changes and fuel composition changes.

가스 터빈(150)에서 배출되는 고온의 가스를 보일러(110)의 열원과 연소용 가스로 활용되므로, 발전 효율을 향상시킬 수 있다.  Since the high temperature gas discharged from the gas turbine 150 is used as a heat source for the boiler 110 and a combustion gas, the power generation efficiency can be improved.

또한, 외부 공기는 석탄이송 및 연소용 공기 공급덕트(120)을 통해 공기 예열기(123)에 공급된다. 공기 예열기(123)의 다른 일편은 보일러 배기가스 덕트(130)와 연결되어 있으므로, 외부공기는 예열되어 보일러(110)의 내부에 공급된다. Further, the outside air is supplied to the air preheater 123 through the coal conveying and combustion air supply duct 120. The other part of the air preheater 123 is connected to the boiler exhaust gas duct 130 so that the outside air is preheated and supplied to the interior of the boiler 110.

복수기(117)에서 응축된 급수는 저압급수 분배기 (181)에서 유량의 일부를 분배하여 저압측 급수-배기가스 열교환기(191)로 보내고, 배기가스의 폐열을 이용하여 저압부 급수를 가열한 후 저압급수 혼합기(185)로 보내진다. The water condensed in the condenser 117 is supplied to the low pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger 191 by distributing a part of the flow rate in the low pressure water supply distributor 181, heating the low pressure side water supply by using waste heat of the exhaust gas Low-pressure feed water mixer 185.

탈기기(166)는 용존산소를 제거된 급수는 펌프를 통해 고압으로 가압된 후 고압급수 분배기(183)에 보내진다. 고압급수 분배기(183)에서는 유량의 일부를 분배하여 고압측 급수-배기가스 열교환기(193)로 보내고, 배기가스의 폐열을 이용하여 고압 급수를 가열한 후 보일러(110)로 보내진다. 상기 구성은 배기가스의 열량 재생을 고압측 급수-배기가스 열교환기(193)와 저압측 급수-배기가스 열교환기(191)에서 각각 수행함으로서 운전방법의 유연성 확보가 가능하고, 기존 급수가열기에 공급되는 추기스팀의 유량을 줄일 수 있으므로 발전소 출력증강의 효과도 얻게 된다.The deaerator 166 is fed to the high pressure water distributor 183 after the dissolved oxygen is pressurized to a high pressure through the pump. The high-pressure water distributor 183 distributes a portion of the flow rate to the high-pressure side water-to-exhaust gas heat exchanger 193, heats the high-pressure feed water using the waste heat of the exhaust gas, The above-described configuration can ensure the flexibility of the operation method by performing the regeneration of the exhaust gas by the high-pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger 193 and the low pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger 191, Since the flow rate of the additional steam supplied can be reduced, the power output enhancement effect is also obtained.

보일러(110)의 배기가스는 보일러 배기가스 유량분배기(133)에 공급된다. 보일러 배기가스 유량분배(133)는 주어진 발전소 운전조건에 맞추어 운전원이 자동 또는 수동으로 급수로 회수되는 열회수량 및 공기 예열기(123)의 열교환량을 조절할 수 있게 한다. 상기 구성은 발전소의 기동시 또는 석탄만 100% 연소가 필요한 경우에는 기존 발전시스템과 동일하게 운전이 가능하며, 가스-석탄혼소 발전시에도 배가스의 열량을 재생하여 최대의 효율을 얻을 수 있게 한다. The exhaust gas of the boiler 110 is supplied to the boiler exhaust gas flow rate distributor 133. The boiler exhaust gas flow rate distribution 133 allows the operator to adjust the heat recovery amount of the air preheater 123 and the amount of heat recovered by the operator automatically or manually in accordance with the given operation conditions of the power plant. When the power plant is started or 100% of the coal is required to be combusted, the above-described configuration can be operated in the same manner as the existing power generation system, and the maximum efficiency can be obtained by regenerating the heat amount of the exhaust gas even in the case of gas-

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be defined by the claims.

110: 보일러 111: 보일러 바디
112: 버너부 113: 보일러 호퍼부
114: 과열기 116: 증기 터빈
116a: 주증기 배관 117: 복수기
118: 고압급수 가열기용 추기증기 배관
118a: 고압급수 가열기용 추기증기 조절밸브
119: 저압급수 가열기용 추기증기 배관
119a: 저압급수 가열기용 추기증기 조절밸브
120: 석탄이송 및 연소용 공기 공급덕트
123: 공기 예열기
125: 송풍기 130: 보일러 배기가스 덕트
133: 보일러 배기가스 유량분배기 135: 보일러 배기가스 혼합기
140: 배기가스 재생용 덕트 141: 배기가스 재생용 덕트1
142: 배기가스 재생용 덕트2 143: 배기가스 재생용 덕트3
150: 가스 터빈 151: 보일러 버너측 핫가스 공급덕트
152: 보일러 하부 호퍼측 핫가스 공급덕트
155:가스 터빈 출구가스 유량분배기
160: 급수배관 161: 제1 급수 유로부
162: 제2 급수 유로부 163: 제3 급수 유로부
164: 제4 급수 유로부 165: 제5 급수 유로부
166: 탈기기 168: 저압급수 가열기
169: 고압급수 가열기
170: 급수-배기가스 열교환계통
171: 저압측 급수-배기가스 열교환기출구배관
173: 고압측 급수-배기가스 열교환기출구배관
181: 저압급수 분배기 183: 고압급수 분배기
185: 저압급수 혼합기 188: 고압급수 혼합기
190: 급수-배기가스 열교환기
191: 저압측 급수-배기가스 열교환기
193: 고압측 급수-배기가스 열교환기110: boiler 111: boiler body
112: burner part 113: boiler hopper part
114: superheater 116: steam turbine
116a: main steam piping 117: condenser
118: Additional steam piping for high pressure feed water heater
118a: Additional steam control valve for high pressure feed water heater
119: Additional steam piping for low pressure feed water heater
119a: Additional steam control valve for low pressure feed water heater
120: Air supply duct for coal transfer and combustion
123: Air preheater
125: blower 130: boiler exhaust gas duct
133: Boiler exhaust gas flow distributor 135: Boiler exhaust gas mixer
140: exhaust gas regeneration duct 141: exhaust gas regeneration duct 1
142: exhaust gas regeneration duct 2 143: exhaust gas regeneration duct 3
150: Gas turbine 151: Hot gas supply duct on the boiler burner side
152: Hot gas supply duct on the boiler lower hopper side
155: Gas turbine outlet gas flow distributor
160: water supply pipe 161: first water supply flow path portion
162: second water supply flow path portion 163: third water supply flow path portion
164: fourth water supply passage portion 165: fifth water supply passage portion
166: deaerator 168: low pressure feedwater heater
169: High-pressure feedwater heater
170: water-exhaust gas heat exchange system
171: Low-pressure side water supply-exhaust gas heat exchange outlet pipe
173: High-pressure water supply-exhaust gas heat exchanger outlet pipe
181: Low pressure water dispenser 183: High pressure water dispenser
185: low-pressure feed mixer 188: high-pressure feed mixer
190: water-exhaust gas heat exchanger
191: Low pressure side water-exhaust gas heat exchanger
193: High pressure side water-exhaust gas heat exchanger

Claims (8)

가스연료를 연소하여 구동되는 가스 터빈;
상기 가스 터빈에서 배출되는 공급가스가 유동되고, 보일러의 버너부에 연결되는 보일러 버너측 핫가스 공급덕트;
상기 가스 터빈에서 배출되는 공급가스가 유동되고, 상기 보일러의 호퍼부에 연결되는 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트; 및
상기 보일러 버너측 핫가스 공급덕트와 상기 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트에 연결되고, 상기 보일러 버너측 핫가스 공급덕트와 상기 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트에 유량분배를 조절하는 가스터빈 출구가스 유량분배기를 포함하고,
상기 가스터빈 출구가스 유량분배기는 상기 가스 터빈에서 배출되는 가스가 상기 보일러 버너측 핫가스 공급덕트와 상기 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트에 분배되는 비율을 조정하고,
복수기에서 상기 보일러까지 공급되는 저압급수 가열기, 고압급수 가열기 및 급수배관에서 분기되는 급수-배기가스 열교환계통을 포함하고,
상기 급수-배기가스 열교환계통에 보일러 배기가스 덕트가 연결되어 급수를 가열하고,
상기 급수-배기가스 열교환계통은,
상기 저압급수 가열기의 유입측과 배출측에 연결되는 저압측 급수-배기가스 열교환기; 및
상기 고압급수 가열기의 유입측과 배출측에 연결되는 고압측 급수-배기가스 열교환기를 포함하고,
상기 급수-배기가스 열교환계통은 고압측 급수-배기가스 열교환기출구배관을 포함하고,
상기 고압측 급수-배기가스 열교환기출구배관에는 고압급수 분배기가 설치되고,
상기 고압급수 분배기는 상기 고압측 급수-배기가스 열교환기에 공급되는 급수량을 제어하고,
상기 급수-배기가스 열교환계통은 저압측 급수-배기가스 열교환기출구배관을 포함하고,
상기 저압측 급수-배기가스 열교환기출구배관에는 저압급수 분배기가 설치되고,
상기 저압급수 분배기는 상기 저압측 급수-배기가스 열교환기에 공급되는 급수량을 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
A gas turbine driven by burning gaseous fuel;
A hot gas supply duct on the boiler burner side where the feed gas discharged from the gas turbine flows and is connected to the burner portion of the boiler;
A hot gas supply duct on the boiler hopper side where a feed gas discharged from the gas turbine flows and is connected to a hopper portion of the boiler; And
A gas turbine outlet gas flow distributor connected to said boiler burner side hot gas supply duct and said boiler hopper side hot gas supply duct for regulating flow distribution to said boiler burner side hot gas supply duct and said boiler hopper side hot gas supply duct, Lt; / RTI >
Wherein the gas turbine outlet gas flow rate distributor adjusts a rate at which gas discharged from the gas turbine is distributed to the boiler burner side hot gas supply duct and the boiler hopper side hot gas supply duct,
A water supply-exhaust gas heat exchange system branched from a low-pressure feedwater heater supplied from the condenser to the boiler, a high-pressure feedwater heater, and a water supply pipe,
The boiler exhaust gas duct is connected to the water supply-exhaust gas heat exchange system to heat the feed water,
The water-exhaust gas heat exchange system comprises:
A low pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger connected to an inlet side and a discharge side of the low-pressure feedwater heater; And
And a high-pressure side water-exhaust gas heat exchanger connected to an inlet side and an outlet side of the high-pressure feedwater heater,
The water-exhaust gas heat exchange system includes a high-pressure side water-exhaust gas heat exchange outlet pipe,
The high-pressure side water supply-exhaust gas heat exchange outlet pipe is provided with a high-pressure water supply distributor,
The high pressure water distributor controls the amount of water supplied to the high pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger,
The water supply-exhaust gas heat exchange system includes a low-pressure side water supply-exhaust gas heat exchange outlet pipe,
Pressure water supply / distribution pipe is provided in the low-pressure-side water supply-exhaust gas heat exchange outlet pipe,
And the low-pressure feedwater distributor controls an amount of water supplied to the low-pressure side water supply-exhaust gas heat exchanger.
제1 항에 있어서,
상기 보일러의 배기가스의 열량을 회수하기 위한 열량회수장치를 포함하고,
상기 열량회수장치는 상기 보일러의 출구에서 배기가스의 유량을 각각 공기예열기측 및 급수-배기가스 열교환기측으로 분배 공급하여 배기가스가 보유한 열량을 재생하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
The method according to claim 1,
And a heat recovery device for recovering the heat amount of the exhaust gas of the boiler,
Wherein the heat recovery apparatus distributes and supplies the flow rate of the exhaust gas to the air preheater and the water supply-exhaust gas heat exchanger, respectively, at the outlet of the boiler to regenerate the heat amount held by the exhaust gas.
제1 항에 있어서,
상기 가스터빈 출구가스 유량분배기는 상기 보일러 버너측 핫가스 공급덕트와 상기 보일러 호퍼측 핫가스 공급덕트가 분지되는 부분에 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
The method according to claim 1,
Wherein the gas turbine outlet gas flow rate distributor is connected to a branch of the boiler burner side hot gas supply duct and the boiler hopper side hot gas supply duct.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제2 항에 있어서,
상기 보일러 배기가스의 출구측에는 보일러 배기가스 유량분배기가 설치되고, 상기 보일러 배기가스 유량분배기는 상기 공기 예열기측과 상기 급수-배기가스 열교환기측으로 보일러 배기가스를 분배 공급하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the boiler exhaust gas flow rate distributor is installed at an outlet side of the boiler exhaust gas and the boiler exhaust gas flow rate distributor distributes and supplies the boiler exhaust gas to the air preheater and the water supply and exhaust gas heat exchanger. .
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