KR101920156B1 - Suction air cooling module and suction air cooling system for gas turbine using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 흡입공기 냉각모듈 및 이를 이용한 가스터빈 흡입공기 냉각시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 가스터빈으로 흡입되는 공기를 냉각 시에 가스터빈으로 유입되는 수분을 차단하는 흡입공기 냉각모듈 및 이를 이용한 가스터빈 흡입공기 냉각시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an intake air cooling module and a gas turbine intake air cooling system using the same, and more particularly, to an intake air cooling module for blocking moisture introduced into a gas turbine when cooling air sucked into a gas turbine, To a gas turbine inlet air cooling system.
일반적으로 가스터빈은 연소가스의 유동에서 에너지를 추출하는 회전동력기관이다. 상기 가스터빈은 공기압축기와 터빈 그리고 연소실로 이루어져 상기 공기압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소실에서 연소됨으로써 고온 고압의 기체가 팽창되고 이 힘을 이용하여 터빈을 구동시킨다. 상기 터빈의 구동에 의해 발생되는 에너지는 터빈축을 통해 토크(Torque)로 전달되거나 추력이나 압축공기 형태로 얻는다. 이렇게 얻은 에너지로 발전기, 항공기, 기차, 선박 등을 구동하는데 쓰인다. 가스터빈의 열효율은 압축기와 터빈의 효율이 높을수록 좋으며, 대체로 압축압력이 높을수록 좋다. 그리고 터빈으로 들어가는 연소가스의 온도를 높게 하면 열효율이 좋아진다.Generally, a gas turbine is a rotary power engine that extracts energy from the flow of combustion gases. The gas turbine is composed of an air compressor, a turbine, and a combustion chamber. The air compressed in the air compressor is mixed with the fuel and burned in the combustion chamber, so that the gas of high temperature and high pressure is expanded and the turbine is driven by this force. The energy generated by the driving of the turbine is transmitted through the turbine shaft as a torque or in the form of thrust or compressed air. This energy is used to drive generators, aircraft, trains, ships, and so on. The higher the efficiency of the compressor and the turbine, the better the thermal efficiency of the gas turbine. The higher the compression pressure, the better. The higher the temperature of the combustion gas entering the turbine, the better the thermal efficiency.
이러한 가스터빈 발전소는 원자력 및 석탄 발전설비에 비해 발전원가가 높으므로 여름철 최대부하에 대한 전력공급용으로 이용되고 있다.These gas turbine power plants are used for power supply to the peak load in summer because of high cost of power generation compared to nuclear power and coal power generation facilities.
그런데, 가스터빈은 대기온도와 관계없이, 일정부피의 공기를 흡입하는 엔진이므로, 여름철 대기온도가 높아지면 가스터빈으로 유입되는 공기의 온도가 높아져서 부피가 커지게 되어 공기밀도가 하강함에 따라 가스터빈으로 유입되는 공기의 절대량이 감소한다. 이에 따라, 공기를 압축하기 위한 에너지가 더 많이 소모된다. However, since the gas turbine is an engine that sucks a certain volume of air regardless of the atmospheric temperature, when the atmospheric temperature increases in summer, the temperature of the air flowing into the gas turbine increases to become bulky, The absolute amount of air flowing into the combustion chamber decreases. As a result, more energy is consumed to compress the air.
따라서, 여름철 기온이 상승함에 따라 전력부하는 증대함에 반하여 가스터빈의 출력 및 효율은 감소하는 문제점이 있다.Therefore, as the temperature of summer increases, the power load increases while the output and efficiency of the gas turbine decrease.
이러한 문제를 해결하기 위해, 가스터빈의 흡입공기를 냉각하여 하절기에 감소되는 가스터빈의 출력을 증가시키고자, 가스터빈의 흡입공기 냉각(Turbine Inlet Air Cooling, TIAC) 시스템으로 다양한 방법들이 개발되고 있다. In order to solve this problem, various methods have been developed as Turbine Inlet Air Cooling (TIAC) systems of gas turbines in order to cool the intake air of the gas turbine to increase the output of the gas turbine which is reduced in the summer .
이 중 기화 냉각(Evaporative cooling) 방식은, 물을 흡수할 수 있는 패드(냉각패드)에 물을 직접 분사하여 이를 통과하는 공기를 냉각하는 방식이다. 그러나, 기화 냉각 방식에 의하면, 분사되는 물이 가스터빈으로 유입되어 압축기와 블레이드를 손상시키고, 수분으로 인한 필터 차압이 증가되는 등의 운영상의 문제점이 발생할 수 있다. Among them, the evaporative cooling method is a method of directly spraying water onto a pad (a cooling pad) capable of absorbing water to cool the air passing through the pad. However, according to the vaporization cooling method, there may arise operational problems such as jetting water to the gas turbine, damaging the compressor and the blade, and increasing the filter differential pressure due to moisture.
또한, 가스터빈의 경우, 공기 중에 포함된 먼지나 물방울이 유입되는 경우, 가스터빈의 블레이드와 압축기에 치명적인 손상을 초래하기 때문에, 가스터빈의 입구부에 필터하우스를 설치하여 이물질의 유입을 최소화하고 있다. 그리고, 이러한 기화 냉각기를 가스터빈의 필터하우스 내에 설치한다.Further, in the case of a gas turbine, dust or water droplets contained in the air may cause damage to the blades of the gas turbine and the compressor. Therefore, a filter house may be installed at the inlet of the gas turbine to minimize the inflow of foreign matter have. Then, this vaporization cooler is installed in the filter house of the gas turbine.
그러나, 필터하우스에 기화 냉각기를 설치하는 경우, 이물질의 유입은 최소화되지만, 차압이 증가하여 터빈의 출력이 감소할 수 있으므로, 필터하우스에 냉각장치와 별도로 습분제거기(Mist Eliminator)를 설치하는 경우, 차압이 더욱 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 습분제거기를 별도로 설치하면, 필터하우스 전체 차압이 증가하고 고가의 제작비가 문제되며, 설치 시에 공간의 제약 등 다양한 문제가 발생할 수 있다. However, when the vapor cooler is installed in the filter house, the inflow of the foreign matter is minimized, but the differential pressure may increase and the turbine output may decrease. Therefore, when the filter house is provided with a mist eliminator separately from the cooling device, The differential pressure may further increase. Further, if the dehumidifier is installed separately, the total pressure difference of the filter house is increased, the production cost is expensive, and various problems such as space restriction may occur at the time of installation.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 가스터빈으로의 수분의 유입을 최소화하여 안정적인 가스터빈의 운전을 도모하는 흡입공기 냉각모듈 및 이를 이용한 가스터빈 흡입공기 냉각시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an intake air cooling module and a gas turbine intake air cooling system using the same, which minimizes the inflow of moisture into a gas turbine to operate a stable gas turbine .
또한, 본 발명은, 가스터빈 설치 시의 투자비와 설치비를 최소화하고, 공간을 효율적으로 이용하며, 차압효과가 감소하는, 흡입공기 냉각모듈 및 이를 이용한 가스터빈 흡입공기 냉각시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an intake air cooling module and a gas turbine intake air cooling system using the same, which minimizes the investment cost and installation cost in installation of the gas turbine, efficiently utilizes the space, and reduces the differential pressure effect do.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 흡입공기 냉각모듈은, 공기유입부 및 공기유출부가 형성되고, 공기유입부와 공기유출부를 연통시키는 중공이 형성된 프레임부와, 상기 프레임부 내의 상기 공기유입부 측에 장착되고, 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와 연결되며, 상기 냉각수 공급부에서 공급되는 수분을 흡수하여 유입되는 공기를 냉각시키는, 냉각패드부와, 상기 프레임부 내의 상기 공기유출부 측에 장착되고, 상기 냉각패드부와 기설정된 이격거리(L) 만큼 이격되게 구비되어 공간부를 형성하며, 상기 공간부를 통과하는 수분을 흡수하는, 비산방지 패드부를 포함하여, 상기 공간부로 유입된 수분이 상기 공기유출부를 통해 외부로 비산되는 것을 방지하도록, 상기 프레임부 내부에 상기 냉각패드부와 함께 상기 비산방지 패드부가 추가로 장착되어, 이중의 패드 구조로 모듈화되고, 상기 이격거리(L)는, 상기 공간부에 유입된 수분이 상기 비산방지 패드부를 그대로 통과하지 않고, 상기 비산방지 패드부에 흡수 가능하도록, 상기 공간부로 유입된 수분의 유속과 양에 기초하여 설정되고, 상기 프레임부는, 상기 냉각패드부와 상기 비산방지 패드부 사이의 이격거리를 유지하도록, 상기 냉각패드부와 상기 비산방지 패드부의 위치를 고정하는, 제1 패드가이드 및 제2 패드가이드를 더 포함하고, 상기 제1 패드가이드는 상기 공간부에 구비되며 상기 중공을 향하는 방향으로 돌출되고, 상기 냉각패드부가 상기 공간부를 향하여 이동하는 것이 제한되도록 상기 냉각패드부의 상기 공간부를 향하는 면이 걸리게 구비되고, 상기 제2 패드가이드는, 상기 제1 패드가이드와 이격되게 상기 공간부에 구비되며, 상기 중공을 향하는 방향으로 돌출되고, 상기 비산방지 패드부가 상기 공간부를 향하여 이동하는 것이 제한되도록 상기 비산방지 패드부의 상기 공간부를 향하는 면이 걸리게 구비된다.In order to achieve the above object, an intake air cooling module according to the present invention comprises: a frame part formed with an air inflow part and an air outflow part and having a hollow communicating the air inflow part and the air outflow part; A cooling pad unit that is mounted on the sub-side and is connected to a cooling water supply unit that supplies cooling water, and that absorbs moisture supplied from the cooling water supply unit to cool the introduced air; , And a scattering-preventing pad portion that is spaced apart from the cooling pad portion by a predetermined gap distance (L) to form a space portion and absorbs moisture passing through the space portion, the moisture introduced into the space portion is absorbed by the air outflow Preventing pad portion is formed inside the frame portion together with the cooling pad portion so as to prevent the scattering pad portion from being scattered to the outside, And the moisture absorbing pad portion is configured to absorb the moisture introduced into the space portion without passing through the scattering preventing pad portion as it is, Wherein the frame portion is fixed based on a flow rate and an amount of water introduced into the cooling pad portion and the scattering prevention pad portion so that the cooling pad portion and the scattering- The first pad guide is provided in the space and is protruded in the direction toward the hollow, and the movement of the cooling pad toward the space is limited, And the second pad guide is disposed on the space portion facing the space portion of the cooling pad portion so that the second pad guide is spaced apart from the first pad guide And a surface of the scatter preventive pad portion facing the space is hooked so as to protrude in a direction toward the hollow and restrict movement of the scatter preventive pad toward the space.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 의한 냉각모듈을 이용한 가스터빈 흡입공기 냉각시스템은, 공기가 유입되는 가스터빈의 입구에 설치되는 필터하우스와, 상기 필터하우스 내부에 설치되어, 상기 가스터빈의 압축기로 흡입되는 공기를 냉각시키는, 흡입공기 냉각모듈을 포함하되, 상기 흡입공기 냉각모듈은, 공기유입부 및 공기유출부가 형성되고, 공기유입부와 공기유출부를 연통시키는 중공이 형성된 프레임부와, 상기 프레임부 내의 상기 공기유입부 측에 장착되고, 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와 연결되며, 상기 냉각수 공급부에서 공급되는 수분을 흡수하여 유입되는 공기를 냉각시키는, 냉각패드부와, 상기 프레임부 내의 상기 공기유출부 측에 장착되고, 상기 냉각패드부와 기설정된 이격거리(L) 만큼 이격되게 구비되어 공간부를 형성하며, 상기 공간부를 통과하는 수분을 흡수하는, 비산방지 패드부를 포함하여, 상기 흡입공기 냉각모듈은, 상기 공간부로 유입된 수분이 상기 공기유출부를 통해 외부로 비산되는 것을 방지하도록, 상기 프레임부 내부에 상기 냉각패드부와 함께 상기 비산방지 패드부가 추가로 장착되어, 이중의 패드 구조로 모듈화되고, 상기 이격거리(L)는, 상기 공간부에 유입된 수분이 상기 비산방지 패드부를 그대로 통과하지 않고, 상기 비산방지 패드부에 흡수 가능하도록, 상기 공간부로 유입된 수분의 유속과 양에 기초하여 설정되고, 상기 프레임부는, 상기 냉각패드부와 상기 비산방지 패드부 사이의 이격거리를 유지하도록, 상기 냉각패드부와 상기 비산방지 패드부의 위치를 고정하는, 제1 패드가이드 및 제2 패드가이드를 더 포함하고, 상기 제1 패드가이드는 상기 공간부에 구비되며 상기 중공을 향하는 방향으로 돌출되고, 상기 냉각패드부가 상기 공간부를 향하여 이동하는 것이 제한되도록 상기 냉각패드부의 상기 공간부를 향하는 면이 걸리게 구비되고, 상기 제2 패드가이드는, 상기 제1 패드가이드와 이격되게 상기 공간부에 구비되며, 상기 중공을 향하는 방향으로 돌출되고, 상기 비산방지 패드부가 상기 공간부를 향하여 이동하는 것이 제한되도록 상기 비산방지 패드부의 상기 공간부를 향하는 면이 걸리게 구비된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a gas turbine intake air cooling system using a cooling module, the system comprising: a filter house installed at an inlet of a gas turbine into which air is introduced; And a suction air cooling module for cooling the air sucked into the suction air cooling module, wherein the suction air cooling module comprises: a frame part in which an air inlet part and an air outlet part are formed and in which a hollow for communicating the air inlet part and the air outlet part is formed; A cooling pad portion mounted on the air inlet portion side in the frame portion and connected to a cooling water supply portion for supplying cooling water to cool the incoming air by absorbing moisture supplied from the cooling water supply portion; And a space portion formed to be spaced apart from the cooling pad portion by a predetermined distance L, The air intake cooling system according to
이와 같이 본 발명에 따른 흡입공기 냉각모듈은, 종래에 냉각기와 별도로 습분 제거기를 별도로 설치하던 것과 달리, 하나의 냉각모듈에 냉각패드부 이외에 비산방지 패드부를 추가로 장착하여 모듈화된 형태로 제작하고, 냉각패드부와 비산방지 패드부 사이에 적절한 이격거리를 유지함으로써, 가스터빈으로의 수분 유입을 최소화하여 안정적인 가스터빈의 운전을 도모할 수 있다.As described above, the suction air cooling module according to the present invention differs from the prior art in that a moisture eliminator is separately provided separately from a cooler, a cooling pad is additionally mounted on one cooling module to form a modularized form, It is possible to minimize the inflow of water into the gas turbine and maintain stable operation of the gas turbine by maintaining a proper separation distance between the cooling pad portion and the scatter preventive pad portion.
또한, 본 발명에 따르면, 습분 제거기를 별도로 설치할 필요가 없으므로 가스터빈 설치 시의 투자비와 설치비를 최소화할 수 있고 공간을 효율적으로 이용할 수 있다. 그리고, 종래 습분 제거기를 설치하는 경우에 비해 차압효과가 감소하는 효과를 얻을 수 있다.Further, according to the present invention, there is no need to separately install a dehumidifier, it is possible to minimize the investment cost and installation cost when installing the gas turbine, and to utilize the space efficiently. Further, the effect of reducing the differential pressure effect can be obtained as compared with the case where the conventional moisture eliminator is installed.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 흡입공기 냉각모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 측 단면도이다.
도 3은 도 1에서 냉각패드부와 비산방지 패드부를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 적용되는 냉각패드부의 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 냉각모듈을 이용한 가스터빈 흡입공기 냉각시스템의 실시예를 도시한 정면도이다. 1 is a perspective view illustrating an intake air cooling module according to an embodiment of the present invention.
2 is a side sectional view of Fig.
3 is a cross-sectional view showing the cooling pad portion and the scattering-preventing pad portion in FIG.
4 is a conceptual view of a cooling pad portion applied to an embodiment of the present invention.
5 is a front view showing an embodiment of a gas turbine intake air cooling system using a cooling module according to the present invention.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 흡입공기 냉각모듈 및 이를 이용한 가스터빈 흡입공기 냉각시스템의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.First, the embodiments described below are embodiments suitable for understanding the technical characteristics of the intake air cooling module of the present invention and the gas turbine intake air cooling system using the same. However, the technical features of the present invention are not limited by the embodiments to which the present invention is applied or explained in the following embodiments, and various modifications are possible within the technical scope of the present invention.
도 1 내지 도 3에 도시된 실시예를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 흡입공기 냉각모듈(100)은, 프레임부(200)와, 냉각패드부(400)와, 비산방지 패드부(600)를 포함한다.1 to 3, the suction
프레임부(200)는, 공기유입부(201) 및 공기유출부(203)가 형성되고, 공기유입부(201)와 공기유출부(203)를 연통시키는 중공이 형성된다.The
구체적으로, 프레임부(200)는, 도 1에 도시된 실시예와 같이, 전, 후방이 개방된 형상을 가지는 프레임으로 제공될 수 있고, 일측의 개방부에는 공기유입부(201)가 마련되고, 타측의 개방부에는 공기유출부(203)가 마련될 수 있다. 프레임부(200)는, 예를 들어 후술하는 바와 같이, 가스터빈 입구에 구비되는 필터하우스(미도시)에 설치될 수 있다. 그리고, 공기유입부(201)로 가스터빈에 유입되는 공기가 유입될 수 있고, 프레임부(200)에 구비된 중공을 통과한 공기가 공기유출부(203)로 유출될 수 있다.Specifically, the
냉각패드부(400)는, 프레임부(200)의 공기유입부(201) 측에 장착되고, 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(300)와 연결되며, 냉각수 공급부(300)에서 공급되는 수분을 흡수하여 유입되는 공기를 냉각시킨다.The
구체적으로, 도 2 및 도 4에 도시된 실시예를 참조하면, 냉각패드부(400)는 공기유입부(201) 측에 장착되어 유입되는 공기를 냉각시킬 수 있다. 또한, 냉각패드부(400)는, 냉각수 공급부(300)로부터 공급되는 수분을 흡수하고, 흡수된 수분과 유입된 공기를 충돌시켜서 공기를 냉각시킬 수 있다. 도 2에서 A1은 공기유입부(201)로 공급되는 공기로, 외기의 온도에 따라 상온 또는 고온의 공기일 수 있다. 또한, 도 2에서 A2는 냉각패드부(400)를 통과하여 냉각된 공기일 수 있다. 2 and 4, the
한편, 비산방지 패드부(600)는, 프레임부(200)의 공기유출부(203) 측에 장착되고, 냉각패드부(400)와 기설정된 이격거리 만큼 이격되게 구비되어 공간부를 형성하고, 공간부로 유입된 수분이 공기유출부(203)를 통해 외부로 비산되는 것을 방지하도록, 공간부를 통과하는 수분을 흡수한다.The scattering
구체적으로, 비산방지 패드부(600)는, 냉각패드부(400)와 별도로, 공기유출부(203) 측에 배치되게 프레임부(200)에 설치될 수 있다. 또한, 비산방지 패드부(600)는, 냉각패드부(400)와 이격되게 설치되어, 냉각패드부(400)와의 사이에 공간부를 형성할 수 있다. Specifically, the scattering-preventing
이러한 공간부에는, 냉각패드부(400)에 의해 냉각된 공기(A2)와, 냉각수 공급부(300)에 의해 냉각패드부(400)로 공급된 수분(W)이 함께 유입될 수 있다. 이때, 냉각패드부(400)로부터 유입된 수분이 비산방지 패드부(600)를 그대로 통과하는 경우, 공기유출부(203) 측에 설치되는 기기(예를 들어 가스터빈의 블레이드(미도시)와 압축기(미도시) 등)에 수분이 유입되어 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명에 따른 냉각모듈은 이러한 문제를 해결하고자, 냉각패드부(400)와 별도로 비산방지 패드부(600)를 설치하여, 공간부로 유입된 수분이 공기유출부(203)를 통해 외부로 비산되지 않도록 할 수 있다. 비산방지 패드부(600)의 재질은, 예를 들어 냉각패드부(400)와 같은 재질로 이루어질 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The air A2 cooled by the
이때, 냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600) 사이의 거리인 이격거리(L)는, 공간부에 유입된 수분이, 비산방지 패드부(600)를 그대로 통과하지 않고, 비산방지 패드부(600)에 흡수 가능한 거리일 수 있다. At this time, the separation distance L, which is the distance between the
구체적으로, 냉각수 공급부(300)로부터 냉각패드부(400)로 분사된 수분(W)은, 유입되는 공기의 유속에 의해 냉각패드부(400)로부터 공간부로 이동한다. 이때 냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600) 사이의 거리가 너무 가까우면, 공간부로 유입된 수분(W)이 비산방지 패드부(600)를 그대로 통과할 수 있다. 그런데, 비산방지 패드부(600)와 냉각패드부(400)가 적절한 이격거리(L) 만큼 이격되게 설치되면, 유입된 수분(W)인 물방울의 적어도 일부가 공기의 흐름을 따라 이동하면서 자중에 의해 아래 방향으로 떨어져서, 공간부 내에서 프레임부(200)의 바닥 또는 비산방지 패드부(600)의 하단부를 향하여 이동할 수 있다. 이에 따라, 비산방지 패드부(600)로 접근하는 수분(W, 물방울)의 양이 적어지거나 수분의 유속이 떨어지면서, 비산방지 패드부(600)로 접근하는 수분을 비산방지 패드부(600)가 대부분 흡수할 수 있게 된다. 즉, 이러한 적절한 공간부를 형성하는 이격거리(L)에 의해, 공간부로 유입된 수분이 비산방지 패드부(600)에 의해 흡수 가능하게 되어, 공기유출부(203)의 외측으로 수분이 비산되는 것을 방지할 수 있다. Specifically, the water W injected from the cooling
그러나, 이격거리(L)가 너무 길면, 냉각모듈(100) 내에서 차지하는 공간이 커지거나, 냉각모듈(100) 전체의 크기가 커지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이격거리(L)는, 공간부로 유입된 수분이 비산방지 패드부(600)에 흡수될 수 있는 범위이면서, 공간 차지비율이 너무 크지 않는 적절한 범위인 것이 바람직하다. 또한, 이러한 이격거리(L)는, 냉각모듈의 설치환경과 작업공정에 따라 다양하게 적용될 수 있다.However, if the separation distance L is too long, the space occupied in the
여기서, 냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600)의 크기는, 프레임부(200)의 크기에 맞게 다양하게 적용될 수 있다. 그리고 냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600)의 두께는, 설치되는 환경의 특성과, 냉각 효율, 목표 냉각온도 및 냉각수 공급 수량 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. Here, the size of the
이와 같이 본 발명에 따른 흡입공기 냉각모듈(100)은, 종래에 냉각기와 별도로 습분 제거기를 별도로 설치하던 것과 달리, 하나의 냉각모듈에 냉각패드부(400) 이외에 비산방지 패드부(600)를 추가로 장착하여 모듈화된 형태로 제작하고, 냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600) 사이에 적절한 이격거리(L)를 유지함으로써, 가스터빈으로의 수분 유입을 최소화하여 안정적인 가스터빈의 운전을 도모할 수 있다. As described above, the suction
또한, 별도의 습분 제거기를 설치할 필요가 없으므로 가스터빈 설치 시의 투자비와 설치비를 최소화할 수 있고 공간을 효율적으로 이용할 수 있다. 그리고, 종래 습분 제거기를 설치하는 경우에 비해 차압효과가 감소하는 효과를 얻을 수 있다. In addition, since there is no need to provide a separate desulfurizer, the investment cost and the installation cost for installing the gas turbine can be minimized, and the space can be utilized efficiently. Further, the effect of reducing the differential pressure effect can be obtained as compared with the case where the conventional moisture eliminator is installed.
한편, 냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600)는, 프레임부(200)에 탈착 가능하게 설치될 수 있다. 여기서, 냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600)의 설치방법에는 제한이 없으며, 프레임부(200)에 조립 또는 결합한 후에, 분리를 용이하게 할 수 있다면, 다양한 설치방법이 적용될 수 있다. Meanwhile, the
이와 같이 냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600)가 탈착 가능하게 설치됨으로써, 공기의 냉각이 필요없는 겨울철에는 제거할 수 있고, 냉각모듈(100)의 정비 시에는, 냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600)를 교체할 수 있다. Since the
냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600)는, 유입되는 공기가 통과하도록 복수의 공극을 가진 스펀지 형태를 포함하며, 비산방지 패드부(600)의 공극은 냉각패드부(400)의 공극보다 크게 형성될 수 있다.The
구체적으로, 비산방지 패드부(600)는 냉각패드부(400)보다 성긴 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 냉각모듈(100)이 이중의 패드로 이루어져도, 차압이 증가하는 것을 최소화하여, 차압의 증가로 인해 터빈 출력이 감소하는 것을 방지할 수 있다. Specifically, the scattering-preventing
한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 프레임부(200)는, 상부커버(210)와 하부커버(230)를 더 포함할 수 있다. 1 and 2, the
상부커버(210)는, 냉각수 공급부(300)와 연결되고, 냉각패드부(400)로 수분을 분사하도록 구비된 냉각수 분사배관(212)이 형성될 수 있다. 여기서 상부커버(210)에는, 냉각수 분사배관(212)에서 분사된 수분이 냉각패드부(400)로 공급되도록 연통구(213)가 형성될 수 있다. 하부커버(230)는, 냉각패드부(400)와, 비산방지 패드부(600)에서 흡수한 물이 배수되는 홈통(231)을 구비할 수 있다. The
또한, 냉각수 공급부(300)는, 급수라인(310)과 배수라인(330)을 포함할 수 있다.The cooling
급수라인(310)은, 냉각수 분사배관(212)과 연결되어 물을 공급할 수 있다. 배수라인(330)은, 홈통(231)과 연결되어 배수되는 물을 처리할 수 있다. 여기서, 급수라인(310)은 냉각수 분사배관(212)에 구비된 유입구(211)를 통해, 냉각수 분사배관(212)과 연결될 수 있다. 그리고, 홈통(231)은 배수된 물을 처리하기 용이하도록 바닥이 경사지게 형성될 수 있다.The
한편, 도 3에 도시된 실시예를 참조하면, 프레임부(200)는, 제1 패드가이드(251)와, 제2 패드가이드(253)를 더 포함할 수 있다.3, the
제1 패드가이드(251)는, 냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600) 사이의 이격거리(L)를 유지하도록, 중공 측으로 돌출 형성되어 냉각패드부(400)의 위치를 고정할 수 있다. 제2 패드가이드(253)는, 중공 측으로 돌출 형성되어 비산방지 패드부(600)의 위치를 고정할 수 있다. The
이러한 제1 패드가이드(251)와 제2 패드가이드(253)에 의해, 냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600)의 위치가 고정됨으로써, 유입되는 공기 또는 수분의 유속에 의해 이격거리(L)가 변경되는 것을 방지할 수 있다. The
여기서, 제1 패드가이드(251)와, 제2 패드가이드(253)의 돌출된 형태는 도시된 실시예에 한정하는 것은 아니며, 상기 냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600)의 위치가 고정되게 설치할 수 있다면, 다양한 변형실시가 가능하다. The protruded shapes of the
이하에서는 본 발명에 따른 흡입공기 냉각모듈(100)의, 흡입공기 냉각과정 및 수분 제거과정을 설명한다. Hereinafter, the intake air cooling process and the moisture removal process of the intake
먼저, 급수라인(310)에서 공급된 물이, 유입구(211)를 통해 냉각수 분사배관(212)으로 유입되고, 냉각수 분사배관(212)으로 유입된 물은 냉각패드부(400)로 분사되어, 도 2에 도시된 D 방향으로 이동하면서 냉각패드부(400)의 상당 부분에 공급될 수 있다.The water supplied from the
그리고, 외부의 공기(A1)가 공기유입부(201)를 통해 유입되어 냉각패드부(400)를 통과하면서, 냉각패드부(400)가 흡수한 수분과 충돌하여 냉각될 수 있다. 냉각된 공기(A2)와 냉각패드부(400)에 공급된 수분(W)은, 외기의 유속에 의해 공간부로 이동할 수 있다. The external air A1 flows through the
냉각패드부(400)로 공급된 수분(W)은, 냉각패드부(400)와 비산방지 패드부(600)가 이격거리(L) 만큼 이격되어 형성된 공간부를 통과하면서, 자중에 의해 하방향으로 이동하여 유속이 약해지거나 바닥으로 떨어질 수 있다. 이에 따라, 비산방지 패드부(600)로 접근한 수분(W)은, 비산방지 패드부(600)에 의해 대부분 흡수될 수 있다. 따라서, 공기유출부(203)를 통해 유출되는 공기(A3)에는 수분 함유량이 적게 되어, 후단에 설치되는 기기의 손상을 방지할 수 있다. The water W supplied to the
한편, 이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 측면에 의한 냉각모듈을 이용한 가스터빈 흡입공기 냉각시스템(10)을 설명한다.1 to 5, a gas turbine intake
본 발명에 따른 냉각모듈을 이용한 가스터빈 흡입공기 냉각시스템(10)은, 필터하우스와, 흡입공기 냉각모듈(100)을 포함할 수 있다. The gas turbine inlet
필터하우스는, 공기가 유입되는 가스터빈의 입구에 설치할 수 있다.The filter house may be installed at the inlet of the gas turbine into which air is introduced.
흡입공기 냉각모듈(100)은, 필터하우스 내부에 설치되어, 가스터빈의 압축기로 흡입되는 공기를 냉각시킬 수 있다.The intake
구체적으로, 흡입공기 냉각모듈(100)은, 공기유입부(201) 및 공기유출부(203)가 형성되고, 공기유입부(201)와 공기유출부(203)를 연통시키는 중공이 형성된 프레임부(200)와, 프레임부(200)의 공기유입부(201) 측에 장착되고, 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(300)와 연결되며, 냉각수 공급부(300)에서 분사되는 수분을 흡수하여 유입되는 공기를 냉각시키는, 냉각패드부(400)와, 프레임부(200)의 공기유출부(203) 측에 장착되고, 냉각패드부(400)와 기설정된 이격거리(L) 만큼 이격되게 구비되어 공간부를 형성하고, 공간부로 유입된 수분이 공기유출부(203)를 통해 외부로 비산되는 것을 방지하도록, 공간부를 통과하는 수분을 흡수하는 비산방지 패드부(600)를 포함할 수 있다. Specifically, the intake
또한, 도 5에 도시된 실시예를 참조하면, 흡입공기 냉각모듈(100)은, 필터하우스의 내부에, 종방향 또는 횡방향 중 적어도 한 방향으로, 다수 개가 적층되어 설치될 수 있다.5, the intake
구체적으로, 흡입공기 냉각모듈(100)은 필터하우스의 면적과 가스터빈의 크기 및 용도에 맞게 적절한 개수로 종, 횡방향으로 적층 또는 배열되게 설치될 수 있다. 상기와 같이 구성된 흡입공기 냉각모듈(100)을 미리 제작하여, 설치환경에 맞게 적절한 개수로 설치할 수 있으므로, 현장적용성이 향상될 수 있고, 작업시간이 단축될 수 있다. In particular, the intake
여기서, 급수라인(310)과 배수라인(330)은, 각각의 흡입공기 냉각모듈(100)에 따라 개별로 구비될 수도 있으나, 도시된 실시예와 같이, 하나의 급수라인(310)과 하나의 배수라인(330)에 복수의 흡입공기 냉각모듈(100)이 연결될 수도 있다. Here, the
이와 같이 본 발명에 따른 흡입공기 냉각모듈은, 종래에 냉각기와 별도로 습분 제거기를 별도로 설치하던 것과 달리, 하나의 냉각모듈에 냉각패드부 이외에 비산방지 패드부를 추가로 장착하여 모듈화된 형태로 제작하고, 냉각패드부와 비산방지 패드부 사이에 적절한 이격거리를 유지함으로써, 가스터빈으로의 수분 유입을 최소화하여 안정적인 가스터빈의 운전을 도모할 수 있다. As described above, the suction air cooling module according to the present invention differs from the prior art in that a moisture eliminator is separately provided separately from a cooler, a cooling pad is additionally mounted on one cooling module to form a modularized form, It is possible to minimize the inflow of water into the gas turbine and maintain stable operation of the gas turbine by maintaining a proper separation distance between the cooling pad portion and the scatter preventive pad portion.
또한, 별도의 습분 제거기를 설치할 필요가 없으므로 가스터빈 설치 시의 투자비와 설치비를 최소화할 수 있고 공간을 효율적으로 이용할 수 있다. 그리고, 종래 습분 제거기를 설치하는 경우에 비해 차압효과가 감소하는 효과를 얻을 수 있다. In addition, since there is no need to provide a separate desulfurizer, the investment cost and the installation cost for installing the gas turbine can be minimized, and the space can be utilized efficiently. Further, the effect of reducing the differential pressure effect can be obtained as compared with the case where the conventional moisture eliminator is installed.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present invention.
100: 흡입공기 냉각모듈 200: 프레임부
201: 공기유입부 203: 공기유출부
210: 상부커버 212: 냉각수 분사배관
230: 하부커버 231: 홈통
251: 제1 패드가이드 253: 제2 패드가이드
300: 냉각수 공급부 310: 급수라인
330: 배수라인 400: 냉각패드부
600: 비산방지 패드부
10: 냉각모듈을 이용한 가스터빈 흡입공기 냉각시스템100: Suction air cooling module 200:
201: air inlet 203: air outlet
210: upper cover 212: cooling water injection pipe
230: lower cover 231:
251: first pad guide 253: second pad guide
300: Cooling water supply part 310: Water supply line
330: Drain line 400: Cooling pad section
600: Shatterproof pad portion
10: Gas turbine intake air cooling system using cooling module
Claims (9)
상기 프레임부 내의 상기 공기유입부 측에 장착되고, 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와 연결되며, 상기 냉각수 공급부에서 공급되는 수분을 흡수하여 유입되는 공기를 냉각시키는, 냉각패드부; 및,
상기 프레임부 내의 상기 공기유출부 측에 장착되고, 상기 냉각패드부와 기설정된 이격거리(L) 만큼 이격되게 구비되어 공간부를 형성하며, 상기 공간부를 통과하는 수분을 흡수하는, 비산방지 패드부를 포함하여,
상기 공간부로 유입된 수분이 상기 공기유출부를 통해 외부로 비산되는 것을 방지하도록, 상기 프레임부 내부에 상기 냉각패드부와 함께 상기 비산방지 패드부가 추가로 장착되어, 이중의 패드 구조로 모듈화되고,
상기 이격거리(L)는, 상기 공간부에 유입된 수분이 상기 비산방지 패드부를 그대로 통과하지 않고, 상기 비산방지 패드부에 흡수 가능하도록, 상기 공간부로 유입된 수분의 유속과 양에 기초하여 설정되고,
상기 프레임부는, 상기 냉각패드부와 상기 비산방지 패드부 사이의 이격거리를 유지하도록, 상기 냉각패드부와 상기 비산방지 패드부의 위치를 고정하는, 제1 패드가이드 및 제2 패드가이드를 더 포함하고,
상기 제1 패드가이드는 상기 공간부에 구비되며 상기 중공을 향하는 방향으로 돌출되고, 상기 냉각패드부가 상기 공간부를 향하여 이동하는 것이 제한되도록 상기 냉각패드부의 상기 공간부를 향하는 면이 걸리게 구비되고,
상기 제2 패드가이드는, 상기 제1 패드가이드와 이격되게 상기 공간부에 구비되며, 상기 중공을 향하는 방향으로 돌출되고, 상기 비산방지 패드부가 상기 공간부를 향하여 이동하는 것이 제한되도록 상기 비산방지 패드부의 상기 공간부를 향하는 면이 걸리게 구비되는, 흡입공기 냉각모듈.A frame part having an air inflow part and an air outflow part and having a hollow for communicating the air inflow part and the air outflow part;
A cooling pad unit mounted on the air inlet side of the frame unit and connected to a cooling water supply unit for supplying cooling water, the cooling pad unit absorbing moisture supplied from the cooling water supply unit to cool the introduced air; And
A scattering prevention pad portion mounted on the side of the air outlet portion in the frame portion and spaced apart from the cooling pad portion by a predetermined distance L to form a space portion and absorbing moisture passing through the space portion So,
Preventing pad portion is additionally mounted together with the cooling pad portion in the frame portion so as to prevent moisture that has flowed into the space portion from being scattered to the outside through the air outlet portion,
The separation distance L is set based on the flow rate and amount of the water introduced into the space portion so that the moisture introduced into the space portion can be absorbed by the scattering prevention pad portion without passing through the scattering prevention pad portion as it is And,
The frame portion may further include a first pad guide and a second pad guide for fixing a position of the cooling pad portion and the scattering-prevention pad portion so as to maintain a separation distance between the cooling pad portion and the scattering- ,
Wherein the first pad guide is provided in the space portion and is protruded in a direction toward the hollow portion so that the surface of the cooling pad portion facing the space portion is restricted so that the movement of the cooling pad portion toward the space portion is restricted,
The second pad guide is provided in the space portion so as to be spaced apart from the first pad guide and protrudes in a direction toward the hollow portion so that movement of the shatterproof pad portion toward the space portion is restricted, And a surface facing the space is hooked.
상기 냉각패드부와 상기 비산방지 패드부는, 상기 프레임부에 탈착 가능하게 설치되는, 흡입공기 냉각모듈.The method according to claim 1,
Wherein the cooling pad portion and the scattering-prevention pad portion are detachably installed in the frame portion.
상기 냉각패드부와 상기 비산방지 패드부는, 유입되는 공기가 통과하도록 복수의 공극을 가진 스펀지 형태를 포함하며, 상기 비산방지 패드부의 공극은 상기 냉각패드부의 공극보다 크게 형성되는, 흡입공기 냉각모듈.The method according to claim 1,
Wherein the cooling pad portion and the scatter preventive pad portion include a sponge shape having a plurality of voids to allow the inflow air to pass therethrough and the air gap of the scatter preventive pad portion is formed larger than the air gap of the cooling pad portion.
상기 프레임부는,
상기 냉각수 공급부와 연결되고, 상기 냉각패드부로 수분을 분사하도록 구비된 냉각수 분사배관이 형성된 상부커버; 및,
상기 냉각패드부와 상기 비산방지 패드부에서 흡수한 물이 배수되는 홈통을 구비한 하부커버를 포함하는, 흡입공기 냉각모듈.The method according to claim 1,
The frame unit includes:
An upper cover connected to the cooling water supply unit and having a cooling water injection pipe for spraying moisture to the cooling pad unit; And
And a lower cover having a trough through which the water absorbed by the cooling pad portion and the scatter preventive pad portion is drained.
상기 냉각수 공급부는,
상기 냉각수 분사배관과 연결되어 물을 공급하는 급수라인; 및,
상기 홈통과 연결되어 배수되는 물을 처리하는 배수라인을 포함하는, 흡입공기 냉각모듈.6. The method of claim 5,
The cooling water supply unit
A water supply line connected to the cooling water injection pipe to supply water; And
And a drain line connected to the trough for processing water to be drained.
상기 필터하우스 내부에 설치되어, 상기 가스터빈의 압축기로 흡입되는 공기를 냉각시키는, 흡입공기 냉각모듈을 포함하되,
상기 흡입공기 냉각모듈은,
공기유입부 및 공기유출부가 형성되고, 공기유입부와 공기유출부를 연통시키는 중공이 형성된 프레임부;
상기 프레임부 내의 상기 공기유입부 측에 장착되고, 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와 연결되며, 상기 냉각수 공급부에서 공급되는 수분을 흡수하여 유입되는 공기를 냉각시키는, 냉각패드부; 및,
상기 프레임부 내의 상기 공기유출부 측에 장착되고, 상기 냉각패드부와 기설정된 이격거리(L) 만큼 이격되게 구비되어 공간부를 형성하며, 상기 공간부를 통과하는 수분을 흡수하는, 비산방지 패드부를 포함하여,
상기 흡입공기 냉각모듈은, 상기 공간부로 유입된 수분이 상기 공기유출부를 통해 외부로 비산되는 것을 방지하도록, 상기 프레임부 내부에 상기 냉각패드부와 함께 상기 비산방지 패드부가 추가로 장착되어, 이중의 패드 구조로 모듈화되고,
상기 이격거리(L)는, 상기 공간부에 유입된 수분이 상기 비산방지 패드부를 그대로 통과하지 않고, 상기 비산방지 패드부에 흡수 가능하도록, 상기 공간부로 유입된 수분의 유속과 양에 기초하여 설정되고,
상기 프레임부는, 상기 냉각패드부와 상기 비산방지 패드부 사이의 이격거리를 유지하도록, 상기 냉각패드부와 상기 비산방지 패드부의 위치를 고정하는, 제1 패드가이드 및 제2 패드가이드를 더 포함하고,
상기 제1 패드가이드는 상기 공간부에 구비되며 상기 중공을 향하는 방향으로 돌출되고, 상기 냉각패드부가 상기 공간부를 향하여 이동하는 것이 제한되도록 상기 냉각패드부의 상기 공간부를 향하는 면이 걸리게 구비되고,
상기 제2 패드가이드는, 상기 제1 패드가이드와 이격되게 상기 공간부에 구비되며, 상기 중공을 향하는 방향으로 돌출되고, 상기 비산방지 패드부가 상기 공간부를 향하여 이동하는 것이 제한되도록 상기 비산방지 패드부의 상기 공간부를 향하는 면이 걸리게 구비되는, 냉각모듈을 이용한 가스터빈 흡입공기 냉각시스템.A filter house installed at an inlet of a gas turbine into which air flows; And
And an intake air cooling module installed inside the filter house for cooling the air sucked into the compressor of the gas turbine,
The intake air cooling module includes:
A frame part having an air inflow part and an air outflow part and having a hollow for communicating the air inflow part and the air outflow part;
A cooling pad unit mounted on the air inlet side of the frame unit and connected to a cooling water supply unit for supplying cooling water, the cooling pad unit absorbing moisture supplied from the cooling water supply unit to cool the introduced air; And
A scattering prevention pad portion mounted on the side of the air outlet portion in the frame portion and spaced apart from the cooling pad portion by a predetermined distance L to form a space portion and absorbing moisture passing through the space portion So,
The intake air cooling module is further equipped with the cooling pad portion and the scattering-preventing pad portion inside the frame portion so as to prevent moisture introduced into the space portion from being scattered to the outside through the air outlet portion, Modularized into a pad structure,
The separation distance L is set based on the flow rate and amount of the water introduced into the space portion so that the moisture introduced into the space portion can be absorbed by the scattering prevention pad portion without passing through the scattering prevention pad portion as it is And,
The frame portion may further include a first pad guide and a second pad guide for fixing a position of the cooling pad portion and the scattering-prevention pad portion so as to maintain a separation distance between the cooling pad portion and the scattering- ,
Wherein the first pad guide is provided in the space portion and is protruded in a direction toward the hollow portion so that the surface of the cooling pad portion facing the space portion is restricted so that the movement of the cooling pad portion toward the space portion is restricted,
The second pad guide is provided in the space portion so as to be spaced apart from the first pad guide and is protruded in the direction toward the hollow portion so that movement of the shatterproof pad portion toward the space portion is restricted, And a surface facing the space is hooked on the gas turbine inlet air cooling system.
상기 흡입공기 냉각모듈은, 상기 필터하우스의 내부에, 종방향 또는 횡방향 중 적어도 한 방향으로, 다수 개가 적층되어 설치되는, 냉각모듈을 이용한 가스터빈 흡입공기 냉각시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the intake air cooling module is installed in a plurality of stacked layers in at least one of a longitudinal direction and a transverse direction inside the filter house.
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---|---|---|---|
KR1020170073373A KR101920156B1 (en) | 2017-06-12 | 2017-06-12 | Suction air cooling module and suction air cooling system for gas turbine using the same |
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KR1020170073373A KR101920156B1 (en) | 2017-06-12 | 2017-06-12 | Suction air cooling module and suction air cooling system for gas turbine using the same |
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KR (1) | KR101920156B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010281559A (en) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | General Electric Co <Ge> | System for conditioning airflow entering turbo machine |
KR101488766B1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-02-11 | (주) 조은바람 | Installation Structure of Frame for Air Cooling Pad |
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2017
- 2017-06-12 KR KR1020170073373A patent/KR101920156B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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AMND | Amendment | ||
AMND | Amendment | ||
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GRNT | Written decision to grant |