KR101933883B1 - Gas turbine generating apparatus and startup operating method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스터빈 발전장치에 관한 것으로 가스터빈, 상기 가스터빈으로 유입되는 액화연료를 기화시키는 기화기, 상기 가스터빈의 배기열을 열원으로 스팀을 발생시키는 스팀발생기, 상기 스팀발생기에서 생성되는 스팀으로 구동되는 스팀터빈, 상기 스팀터빈에서 배출되는 유체와 해수가 열교환하는 제1열교환기, 상기 제1열교환기로 해수를 유동시키고, 상기 제1열교환기에 연결되는 해수공급라인, 해수공급펌프가 설치되고 상기 해수공급라인에 연결되는 복수 개의 해수공급펌프라인을 포함하는 제1해수공급배관 및 상기 제1열교환기와 상기 기화기를 연결하는 제2해수공급배관을 포함한다. The present invention relates to a gas turbine power generator, and more particularly, to a gas turbine generator that includes a gas turbine, a vaporizer for vaporizing the liquefied fuel flowing into the gas turbine, a steam generator for generating steam from the exhaust heat of the gas turbine as a heat source, A seawater supply line connected to the first heat exchanger and a seawater supply pump are installed in the first heat exchanger, and the seawater supply pump is installed in the first heat exchanger, A first seawater supply pipe including a plurality of seawater supply pump lines connected to the supply line, and a second seawater supply pipe connecting the first heat exchanger and the vaporizer.
Description
본 발명은 가스터빈 발전장치 및 이의 스타트업 구동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전체 시스템의 초기 구동시 공급되는 열량에 대응되는 필요한 해수만을 효율적으로 공급할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine power generation apparatus and a start-up driving method thereof, and more particularly, to an apparatus and a method for efficiently supplying required seawater corresponding to a heat amount supplied during initial operation of the entire system.
선박을 포함하는 해상구조물에는 해상구조물 운영을 위하여 필요한 전력의 생산하기 위한 다양한 발전장치가 구비된다.The offshore structure including the ship is provided with various power generation devices for the production of the power required for the operation of the offshore structure.
또한 최근에는 발전시스템 자체가 해상구조물 위에 구비되는 경우가 있고, 이에 따라 재난 등에 의하여 해당 지역의 전력공급이 안되는 경우, 또는 충분한 발전설비가 구비되는 않는 지역의 근해에 배치되어 전력을 공급하는 다양한 형태의 전력선들에 대한 개념이 제안되고 있다. In recent years, there have been cases where the power generation system itself is installed on the offshore structure, and accordingly, when the power supply to the corresponding region is not provided due to a disaster or the like, or in various forms The concept of the power lines of the power line is proposed.
이러한 선박에는 다양한 형태의 발전설비를 구비할 수 있으나, 최근에 액화천연가스를 주연료로 하는 가스터빈발전 및 가스터빈발전에서 발생하는 폐열을 회수하여 에너지 효율을 증가시킬 수 있도록 구성된 가스터빈발전장치가 많이 사용되고 있다. Such ships may have various types of power generation facilities. However, recently, there has been proposed a gas turbine power generation apparatus that is configured to recover waste heat generated from gas turbine power generation and gas turbine power generation using liquefied natural gas as the main fuel, Is widely used.
그리고 전체 시스템의 구동에 필요한 열원으로 해상구조물임에 따라 확보가 용이한 해수를 이용하는 것이 일반적이다. In addition, it is common to use seawater that can be easily secured according to the sea structure as a heat source necessary for driving the entire system.
그리고 해수의 공급을 위하여 다수의 해수공급펌프를 구비하고, 필요한 양에 대응되는 펌프를 구동하여 열원을 확보하고 있다. A plurality of seawater supply pumps are provided for the supply of seawater, and a heat source is secured by driving pumps corresponding to the required amount.
그러나, 종래의 가스터빈 발전장치의 경우 정상운전을 고려한 설계에 따라 특수운전조건, 예를 들어 가스터빈 발전장치의 초기 운전시를 고려하여 시스템을 설계하는 경우가 적었다. However, in the conventional gas turbine generator, there are few cases in which the system is designed in consideration of special operation conditions, for example, initial operation of the gas turbine generator, according to the design considering normal operation.
이에 따라 불필요한 해수펌프의 구동 또는 유입된 해수의 불필요한 유동 등이 발생한다는 문제점이 있었다. Accordingly, there is a problem that unnecessary operation of the seawater pump or unnecessary flow of the inflowing seawater occurs.
본 발명의 기술적 과제는, 배경기술에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가스터빈 발전장치의 초기 구동에 필요한 연료만을 효과적으로 기화시킬 수 있는 해수공급펌프 및 유동라인을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a seawater supply pump and a flow line capable of effectively vaporizing only fuel required for initial operation of a gas turbine power generator.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. There will be.
기술적 과제를 해결하기 위해 안출된 본 발명의 가스터빈발전장치는 가스터빈, 상기 가스터빈으로 유입되는 액화연료를 기화시키는 기화기, 상기 가스터빈의 배기열을 열원으로 스팀을 발생시키는 스팀발생기, 상기 스팀발생기에서 생성되는 스팀으로 구동되는 스팀터빈, 상기 스팀터빈에서 배출되는 유체와 해수가 열교환하는 제1열교환기, 상기 제1열교환기로 해수를 유동시키고, 상기 제1열교환기에 연결되는 해수공급라인, 해수공급펌프가 설치되고 상기 해수공급라인에 연결되는 복수 개의 해수공급펌프라인을 포함하는 제1해수공급배관 및 상기 제1열교환기와 상기 기화기를 연결하는 제2해수공급배관을 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a gas turbine power generation system including a gas turbine, a vaporizer for vaporizing the liquefied fuel flowing into the gas turbine, a steam generator for generating steam from the exhaust heat of the gas turbine, A first heat exchanger for exchanging heat between the fluid discharged from the steam turbine and the seawater, a seawater supply line connected to the first heat exchanger, a seawater supply line connected to the first heat exchanger, A first seawater supply pipe including a plurality of seawater supply pump lines installed with a pump and connected to the seawater supply line, and a second seawater supply pipe connecting the first heat exchanger and the vaporizer.
여기서 상기 해수공급펌프는 스타트업펌프를 포함하고, 일단은 상기 스타트업펌프의 해수공급펌프라인 및 제1해수공급라인이 만나는 지점에 연결되고, 타단은 제2해수공급배관에 연결되는 스타트업바이패스배관을 더 포함할 수 있다. Wherein the seawater supply pump includes a start-up pump, one end is connected to a point where the sea water supply pump line of the start-up pump meets the first seawater supply line, and the other end is connected to a start- And may further include a pass pipe.
그리고 상기 스타트업펌프에서 공급되는 해수의 상기 스타트업바이패스배관 및 제1해수공급라인으로의 유동을 선택하는 스타트업밸브를 포함할 수 있다. And a start-up valve for selecting the flow of seawater supplied from the start-up pump to the start-up bypass piping and the first seawater supply line.
그리고 본 발명의 가스터빈 발전장치 스타트업 구동방법은 복수 개의 해수펌프 중 적어도 하나를 구동하는 스타트업펌프 구동단계, 가스터빈의 구동하기 위한 기설정된 양의 액화연료를 기화기로 공급하는 스타트업 연료공급단계 및 상기 스타트업펌프를 통하여 공급되는 해수를 상기 기화기로 공급하여 액화연료를 기화시키는 스타트업 기화단계를 포함할 수 있다. The gas turbine power plant start-up drive method of the present invention includes a start-up pump driving step for driving at least one of a plurality of seawater pumps, a start-up fuel supply for supplying a predetermined amount of liquefied fuel for driving the gas turbine to the vaporizer And a start-up vaporization step of supplying seawater supplied through the start-up pump to the vaporizer to vaporize the liquefied fuel.
그리고 상기 스타트업 기화단계에서 기화된 액화가스를 이용하여 터빈을 구동하는 터빈발전단계, 터빈에서 발생하는 배기가스를 이용하여 스팀을 발생시키는 스팀발생단계, 상기 스팀을 이용하여 스팀터빈을 구동하여 스팀발전을 하는 스팀발전단계, 상기 복수 개의 해수펌프 중 일부를 이용하여 상기 스팀터빈에서 배출되는 유체를 냉각하는 스팀냉각단계를 더 포함할 수 있다. A turbine generating step of driving the turbine using the liquefied gas vaporized in the start-up vaporization step, a steam generating step of generating steam by using exhaust gas generated in the turbine, a steam generating step of driving the steam turbine by using the steam, And a steam cooling step of cooling the fluid discharged from the steam turbine using a part of the plurality of seawater pumps.
또한, 상기 스팀을 냉각한 해수를 이용하여 가스터빈으로 공급되는 액화연료를 기화하는 기화열원전환단계, 상기 가스터빈의 구동을 위한 연료를 증가시키는 공급연료증가단계, 복수 개의 해수펌프의 구동을 증가시키는 해수펌프구동증가단계를 더 포함할 수 있다. In addition, it is also possible to increase the number of operations of the plurality of seawater pumps by increasing the number of the seawater pumps, increasing the number of the seawater pumps, increasing the number of the seawater pumps, increasing the number of the seawater pumps, And a step of increasing the operation of the seawater pump.
그리고 상기 스타트업 펌프가 공급하는 해수가 상기 스팀터빈에서 배출되는 유체를 냉각하도록 스타트업 펌프의 유로를 전환하는 스타트업해수펌프유로전환단계를 더 포함할 수 있다. And a start-up seawater pump channel switching step of switching the channel of the start-up pump so that the sea water supplied by the start-up pump cools the fluid discharged from the steam turbine.
본 발명의 가스터빈 발전장치 및 스타트업 구동방법은 아래와 같은 효과가 있다. The gas turbine power generation apparatus and start-up drive method of the present invention have the following effects.
첫째, 가스터빈 발전장치의 운전을 스타트업운전 및 정상운전으로 구분하고, 각 운전에 따라 공급되는 액화연료에 필요한 양의 해수를 공급할 수 있다. 따라서 불필요한 해수펌프의 구동 및 이에 따른 비효율적인 유동을 차단할 수 있다는 장점이 있다. First, the operation of the gas turbine power generation system is divided into a start-up operation and a normal operation, and the amount of seawater necessary for the liquefied fuel supplied according to each operation can be supplied. Therefore, there is an advantage that unnecessary operation of the seawater pump and thus ineffective flow can be blocked.
둘째, 기존의 가스터빈 발전장치에 시스템에 대한 설계 변경하지 않고, 유지한 상태에서 복수 개의 해수공급펌프 중 어느 하나와 기화기를 연결하는 바이패스배관 및 유동 제어를 위한 밸브만의 구비하는 간단한 설계변경을 통하여 상기 첫번째의 효과의 구현이 가능하다.Second, a simple design change is made to the existing gas turbine power generation system without bypassing the design of the system, bypass piping connecting one of a plurality of seawater supply pumps and the vaporizer in the maintained state, and valves for flow control It is possible to implement the first effect.
이러한 본 발명에 의한 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가스터빈 발전장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가스터빈 발전장치의 스타트업 구동시 해수의 흐름을 나타내는 도면;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가스터빈 발전장치의 정상운전시의 해수의 흐름을 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가스터빈 운전방법을 나타내는 순서도;
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 가스터빈 운전방법 중 스타트업 운전과정을 나타내는 순서도;
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유로전환 운전과정을 나타내는 순서도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a gas turbine generator according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a view showing a flow of seawater during start-up driving of a gas turbine power generation apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing the flow of seawater in a steady-state operation of a gas turbine power generation apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 is a flow diagram illustrating a gas turbine operating method according to an embodiment of the present invention;
5 is a flowchart illustrating a start-up operation process in a gas turbine operating method according to an embodiment of the present invention;
6 is a flowchart showing a flow path switching operation process according to an embodiment of the present invention;
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, the well-known functions or constructions are not described in order to simplify the gist of the present invention.
아울러, 본 발명을 설명하는데 있어서, 전방/후방 또는 상측/하측과 같이 방향을 지시하는 용어들은 당업자가 본 발명을 명확하게 이해할 수 있도록 기재된 것들로서, 상대적인 방향을 지시하는 것이므로, 이로 인해 권리범위가 제한되지는 않는다고 할 것이다.Moreover, in describing the present invention, terms indicating a direction such as forward / rearward or upward / downward are described in order that a person skilled in the art can clearly understand the present invention, and the directions indicate relative directions, It is not limited.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가스터빈 발전장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가스터빈 발전장치의 스타트업 구동시 해수의 흐름을 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가스터빈 발전장치의 정상운전시의 해수의 흐름을 나타내는 도면이다. FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a gas turbine power generator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing the flow of seawater during start-up driving of a gas turbine power generator according to an embodiment of the present invention And FIG. 3 is a view showing the flow of seawater in the normal operation of the gas turbine generator according to the embodiment of the present invention.
도 1 내지 도3을 참조하면, 본 발명의 가스터빈 발전장치는 가스터빈(10) 및 가스터빈(10)에서 발생하는 배기가스의 폐열을 회수하기 위한 스팀터빈(40)을 포함한다. 그리고 스팀터빈(40)에서 배출되는 스팀을 냉각하여 순환시키는 열원 및 가스터빈(10)으로 유입되는 액화연료를 기화시키기 위한 열원으로 해수를 사용한다. 1 to 3, the gas turbine power generation apparatus of the present invention includes a
구체적으로 본 발명의 가스터빈 발전장치는 가스터빈(10), 기화기(20), 스팀발생기(30), 스팀터빈(40), 제1열교환기(50), 제1해수공급배관(60) 및 제2해수공급패관(70)을 포함한다. Specifically, the gas turbine generator of the present invention includes a
가스터빈(10)은 공급되는 연료에 의하여 구동되어 발전을 하고, 연소된 연료에 의한 배기가스는 후술하는 스팀발생기(30)를 통과하면서 유입되는 유체를 기화시키면서 열이 회수되게 된다.The
기화기(20)는 가스터빈(10)으로 유입되는 액화연료를 기화시킨다. 여기서 액화연료로는 액상의 다양한 연료가 적용될 수 있으나, 본 실시예에서는 액화천연가스(LNG)를 기준으로 설명한다. The
그리고 기화를 위한 열원으로는 해수가 사용되고, 본 발명에서는 기화기(20)에 후술하는 제2해수공급배관(70)이 연결되고, 제2해수공급배관(70)을 유동하는 해수가 기화기(20)를 통과하면서 액화연료를 기화시키게 된다.In the present invention, the second
한편, 기화기(20)로 유입되는 연료는 다양한 방식으로 공급될 수 있고, 본 실시예에서는 LNG화물창에 연결된 액상라인(21) 및 BOG라인(22)를 포함한다. 그리고 BOG라인(22)에는 유동하는 BOG를 가압하기 위한 압축기(23)이 설치될 수 있고, 액상라인(21) 및 BOG라인(22)은 재응축기(Re-condensor: 24)로 연결된다. On the other hand, the fuel flowing into the
그리고 재응축기(24)에서 응축된 액화연료는 고압펌프(25)를 통하여 가압되어 기화기(20)로 유입되게 된다. 한편, 본 실시예에서는 고압펌프(25)에서 가압된 액화연료의 일부가 회수라인(26)을 통하여 재응축기(24)로 유입될 수 있도록 설계될 수 있다. The liquefied fuel condensed in the recondenser (24) is then pressurized through the high-pressure pump (25) and introduced into the carburetor (20). On the other hand, in the present embodiment, a part of the liquefied fuel pressurized by the high-
스팀발생기(30)은 가스터빈(10)을 구동하고 배출되는 배기열을 흡수하고, 흡수된 열을 통하여 유체를 증발하여 스팀을 발생한다. 그리고 스팀발생기(30)에서 발생된 스팀은 스팀터빈(40)으로 유동하고, 스팀터빈(40)의 구동에 따라 발전이 진행된다. The
제1열교환기(50)는 스팀터빈(40)에서 발전을 한 다음 배출되는 유체와 해수가 열교환을 한다. 그리고 제1열교환기(50)에는 해수가 공급되는 제1해수공급배관(60)이 연결된다. The first heat exchanger (50) performs heat exchange between the discharged fluid and seawater after power generation by the steam turbine (40). The first heat exchanger (50) is connected to a first seawater supply pipe (60) to which seawater is supplied.
제1해수공급배관(60)은 제1열교환기(50)로 해수를 유동시키고, 제1열교환기(50)에 연결된 해수공급라인(63), 해수공급라인(63)에 연결되고 해수공급펌프(61)가 설치되는 복수 개의 해수공급펌프라인(62)을 포함한다. 따라서 가스터빈(10)의 발전량에 따른 배기열량의 변화에 따라 필요한 열량의 해수를 가변적으로 공급할 수 있게 된다. The first
그리고 공급되는 해수의 양의 조절은 각 해수공급펌프(61)의 구동여부에 따라 결정되거나, 별도로 해수공급펌프라인(62)을 개폐하기 위한 밸브에 의하여 조절될 수 있다. The adjustment of the amount of the supplied seawater can be determined depending on whether each
제2해수공급배관(70)은 제1열교환기(50)와 기화기를(20)를 연결한다. 그리고 제1열교환기(50)에서 스팀과 열교환이 되면서 가열된 해수는 제2해수공급배관(70)을 통하여 기화기(20)로 유동하고, 기화기(20)의 액화연료를 기화시키게 된다.The second
즉, 본 발명에서의 가스터빈 발전장치는 가스터빈(10) 및 가스터빈(10)의 폐열을 회수하기 위한 스팀터빈(40)이 구비된다. 그리고 해수를 이용하여 스팀터빈(40)에서 배출되는 유체 및 가스터빈(10)으로 유입되는 액화연료를 순차적으로 냉각을 한다.That is, the gas turbine power generation apparatus of the present invention is provided with a
한편, 장치의 초기 구동시 최초 구동에 필요한 기설정된 양의 액화연료로 가스터빈(10)을 구동한 다음, 순차적으로 전체 발전용량에 맞는 액화연료의 양에 도달하도록 연료주입량을 늘리게 된다. On the other hand, when the apparatus is initially driven, the
이에 따라 초기 구동시 기설정된 양의 액화연료가 기화기(20)로 투입되고, 이를 기화하기 위한 열량도 정상적인 발전운전을 하는 경우에 비하여 상대적으로 작게 필요하다. Accordingly, a predetermined amount of liquefied fuel is injected into the
결국, 정상 발전운전시보다 초기 스타트업시에는 작은 해수량이 필요하게 된다. 이에 따라 본 발명에서는 복수 개의 해수공급펌프배관(62) 및 각 배관에 해수공급펌프(61)를 구비하고, 각 해수공급펌프배관(61)이 선택적으로 차폐가 될 수 있도록 구성한다. 따라서 초기 운전시 불필요하게 모든 펌프(70)를 구동하지 않고, 필요한 해수량에 대응되는 펌프만 구동할 수 있게 된다. As a result, a smaller amount of seawater is required at the initial start-up than during normal power generation operation. Accordingly, in the present invention, a plurality of seawater
한편, 초기 스타트업시 기화기로 최초 해수가 유입되는 경우, 가스터빈(10)이 발전을 시작하기 전이여서 배기가스가 발생하지 않는다. 따라서 스팀터빈(40)을 구동하기 위한 열원이 발생하지 않는 상태이다. 이 경우 제1열교환기(50)에는 열교환이 필요하지 않으므로, 해수를 기화기(20)로 바로 유동시키는 것이 효율적이다. On the other hand, when the initial seawater flows into the carburetor at the initial start-up, the exhaust gas is not generated before the
따라서 복수 개의 해수공급펌프 중 어느 하나를 스타트업펌프(61a)로 정의하고, 정의된 스타트업펌프(61a)의 해수공급펌프라인(62a) 및 제1해수공급라인(63)이 만나는 지점에 일단이 연결되고, 타단이 제2해수공급배관(70)에 연결되는 스타트업바이패스배관(80)을 더 포함할 수 있다. Accordingly, any one of the plurality of seawater supply pumps is defined as the start-up
결국 초기 스타트업 구동시 열교환이 발생하지 않는 제1열교환기(40)로 불필요한 해수의 유동을 발생시키기 않고, 초기 스타트업시 기화기(20)로 유입되는 액화연료만을 기화시키기 위한 열량의 해수만을 기화기(20)로 유동시킬 수 있다. As a result, the
그리고 본 발명에서는 스타트업펌프(61a)에서 공급되는 해수의 스타트업바이패스배관(80) 및 제1해수공급라인(63)으로의 유동을 선택하는 스타트업밸브를 포함할 수 있다. The present invention may include a start-up valve for selecting the flow of the seawater supplied from the start-up
스타트업밸브는 스타트업바이패스배관(80), 제1해수공급라인(63) 및 스타트업펌프(61a)가 설치되는 해수펌프공급라인(62a)가 만나는 지점에 삼방밸브가 설치될 수 있고, 본 실시예에서는 스타트업바이패스배관(80) 및 해수펌프공급라인(62a)에 각각 별도의 밸브(81a, 63a)가 설치된다. The start-up valve may be provided with a three-way valve at the point where the start-up
따라서 스타트업단계가 지난 다음에는 스타트업바이패스배관(80)에 설치된 밸브(80a)가 차단되고, 해수펌프공급라인(62a)에 설치된 밸브가 개방되어 스타트업펌프(61a)에 의하여 공급되는 해수 역시 다른 해수공급펌프(61)에서 공급되는 해수와 함께 제1해수공급라인(63)을 통하여 제1열교환기(50)으로 유동한 다음 제2해수공급배관(70)을 통하여 기화기(20)로 유입되게 된다. The
한편, 본 발명에서는 가스터빈(10)의 효율을 증가시키기 위하여 가스터빈(10)으로 유입되는 공기를 냉각하기 위한 제2열교환기(90)를 더 포함한다. 그리고 공기의 냉각을 위한 열원으로 선박 내부의 다양한 열원이 사용될 수 있지만, 본 실시예에서는 기화기(20)에서 액화연료를 기화시키면서 냉각된 해수가 제2열교환기(90)로 유동하면서 흡입공기를 냉각시킬 수 있을 것이다. The present invention further includes a second heat exchanger (90) for cooling the air introduced into the gas turbine (10) in order to increase the efficiency of the gas turbine (10). In this embodiment, the cooled seawater is supplied to the second heat exchanger (90) while vaporizing the liquefied fuel in the vaporizer (20) while cooling the intake air .
또한, 가스터빈(10)에서의 효율적인 연소를 위하여 기화기(20)에서 기화된 연료를 가스터빈 유입 전 다시 한 번 가열하는 가열기(100)을 더 포함할 수 있다. 그리고 가열을 위한 공급열원으로 다양한 열원이 사용될 수 있고, 본 실시예에서는 스팀발생기(30)에서 배기열에 의하여 가열된 스팀의 열원을 사용하여 가열을 할 수 있도록 설계될 수 있다. The apparatus may further include a
상기와 같이 본 발명의 가스터빈 발전장치의 전체적인 구성을 설명하였고, 이하 본 발명의 가스터빈 발전장치의 스타트업시 운전방법에 대하여 설명한다.As described above, the overall configuration of the gas turbine generator of the present invention has been described, and the operation method of the gas turbine generator of the present invention at the start-up will be described below.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가스터빈 운전방법을 나타내는 순서도, 도 5는 본 발명의 일시예에 따른 가스터빈 운전방법 중 스타트업 운전과정을 나타내는 순서도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유로전환 운전과정을 나타내는 순서도이다.FIG. 4 is a flowchart showing a gas turbine operating method according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a flowchart showing a start-up operation process in a gas turbine operating method according to a temporal example of the present invention. Fig. 8 is a flowchart showing a flow path switching operation process according to an example.
도 4 내지 도6을 참조하면, 본 발명의 가스터빈 발전장치 스타트업 운전방법은 스타트업운전과정(S10), 유로전환운전과정(S20) 및 정상운전과정(S30)을 포함한다. 4 to 6, the gas turbine power plant start-up operation method of the present invention includes a start-up operation step S10, a flow path switching operation step S20, and a normal operation step S30.
스타트업운전과정(S10)은 가스터빈 발전장치를 초기 구동을 하는 과정으로 스타트업 펌프구동단계(S11), 스타트업 연료공급단계(S12), 스타트업 기화단계(S13), 터빈발전단계(S14), 스팀발생단계(S15), 스팀발전단계(S16) 및 스팀냉각단계(S17)을 포함한다. The start-up operation step S10 is a step of initializing the gas turbine power generation apparatus. The start-up pump drive step S11, the start-up fuel supply step S12, the start up vaporization step S13, the turbine power generation step S14 ), A steam generating step S15, a steam generating step S16, and a steam cooling step S17.
스타트업펌프 구동단계(S11)에서는 복수 개의 해수공급펌프(61) 중 적어도 일부를 구동하고, 스타트업 연료공급단계(S12)는 본 발명의 가스터빈 발전장치를 구동하기 위한 기설정된 양의 액화연료를 기화기로 공급한다. 그리고 스타트업 기화단계(S13)에서 스타트업펌프(61a)를 통하여 공급되는 해수를 상기 기화기로 공급하여 액화연료를 기화시킨다. In the start-up pump driving step S11, at least a part of the plurality of seawater supply pumps 61 is driven, and the start-up fuel supply step S12 is a step of supplying a predetermined amount of liquefied fuel To the vaporizer. In the start-up vaporization step S13, seawater supplied through the start-up
즉, 가스터빈 발전장치의 초기 구동에 필요한 최소한의 액화연료 및 이에 대응하는 기화열원을 이용하여 가스터빈(10)을 먼저 구동한다. 그리고 이를 위하여 상기 본 발명의 전체적인 구성에서 설명한 것과 같이 초기 기화를 위한 열원에 해당하는 해수는 복수 개의 해수공급탱크(61) 중 적어도 일부가 해수탱크공급라인(62), 제1해수공급라인(63), 제1열교환기(50: 스팀발전을 하기 전 단계이기 때문에 열교환이 이루어 지지는 않음), 제2해수공급배관(70)을 통하여 기화기(20)로 공급될 수 있다. That is, the
열교환이 이루어지지 않는 제1열교환기(50)로의 불필요한 유동을 하지 않고, 복수 개의 해수공급펌프(61) 중 어느 하나로 정의되는 스타트업펌프(61a), 스타트업펌프라인(62a), 스타트업바이패스배관(80) 및 제2해수공급라인(70)을 통하여 기화기(20)로 유동할 수도 있을 것이다. The start-up
가스터빈발전단계(S14)에서는 기화기를 통화하면서 기화된 연료에 의하여 가스터빈(10)이 구동을 하면서 발전을 한다. 가스터빈(10)의 구동에 의하여 배기가스가 발생을 하게 되고, 배기열의 회수를 위하여 스팀발생단계(S15)에서는 스팀터빈발생기(30)를 통하여 배기가스와 유체를 열교환시키고, 이에 따라 유체가 증발하면서 스팀이 발생하게 된다. In the gas turbine power generation step S14, the
그리고 스팀발전단계(S16)에서는 스팀터빈발생기(30)에서 발생한 스팀을 이용하여 발전을 진행하고, 스팀터빈(40)을 구동하고 배출되는 유체는 제1열교환기(50)를 통하여 냉각되고(스팀냉각단계(S17)), 다시 스팀터빈발생기(30)로 유입되면서 순환을 하게 된다. In step S16, steam is generated from the
한편, 스팀냉각단계(S17)에서는 스타트업펌프(61a)를 제외한 다른 해수공급펌프(61)가 구동하여 제1해수공급라인(63)을 통하여 제1열교환기(50)로 유입되어 스팀을 냉각하게 된다. In the steam cooling step S17, a
유로전환운전과정(S20)은 기화열원전환단계(S21), 공급연료증가단계(S22), 해수공급펌프구동증가단계(S23) 및 스타트업해수펌프유로전환단계(S24)를 포함한다. The flow path switching operation step S20 includes the step of switching the source of heat of vaporization S21, the step of increasing the supply fuel S22, the step of increasing the operation of the sea water supply pump S23 and the step S24 of switching the start-up seawater pump channel.
기화열원전환단계(S21)에서는 제1열교환기(50)에서 스팀을 냉각한 해수를 제2해수공급배관(70)을 통하여 기화기(20)로 유동시킨다.In the heat source conversion step S21, the sea water that has cooled the steam in the
이 경우, 기화기(20)으로는 스타트업펌프(61a)에 의한 해수 및 제1열교환기(50)에서 배출되는 해수가 공급될 수 있고, 스타트업펌프(61a)의 유동을 차단하는 경우 제1열교환기(50)에서 배출되는 해수만 공급될 수 있을 것이다. In this case, the seawater discharged from the start-up
그리고 이 단계는 본 발명의 가스터빈(10) 및 스팀터빈(40)이 모두 구동되는 상태이고, 기화기(20)로 초기 기설정된 액화연료를 기화하기 위한 열량보다 많은 열량이 제공되고 있는 상태이기 때문에 기화기(20)로 공급되는 연료를 증가시키는 공급연료증가단계(S22)가 수행될 수 있다. This step is a state in which both the
공급연료증가단계(S22)에서 순차적으로 공급하는 연료를 증가시킴에 따라 가스터빈(10)에서 발생하는 배기가스의 양도 증가하게 되고, 결국 전체 시스템에 충분한 냉열을 공급하기 위하여 해수공급펌프(61)의 구동 수를 증가시키는 해수펌프구동증가단계(S23)가 수행될 수 있다. The amount of the exhaust gas generated in the
한편, 스타트업펌프(61a)는 복수 개의 해수공급펌프(61) 중 어느 하나로 정의가 되었고, 전체 시스템이 구동되고 있으며, 제1열교환기(50)를 통과한 충분한 해수가 기화기(10)로 공급되고 있기 때문에 직접 스타트업바이패스배관(80)을 통하여 기화기(20)로 유동할 필요성이 낮아지게 된다. On the other hand, the start-up
따라서 스타트업해수펌프유로전환단계(S24)에서는 스타트업바이패스배관(80)에 설치된 밸브(80a)가 차단되고, 해수펌프공급라인(62a)에 설치된 밸브가 개방한다. 즉 모든 해수공급펌프(61)에서 공급되는 해수는 제1열교환기(50)와 기화기(20)를 순차적으로 유동한 다음, 제2열교환기(90)을 통하여 가스터빈(10) 흡입공기를 냉각한 다음 배출되는 정상운전과정(S30)이 수행되게 된다. Therefore, in the start-up seawater pump channel switching step S24, the
결국 본 발명의 가스터빈 발전장치 스타트업 방법에 따르면, 가스터빈 발전장비의 스타트업시 불필요하게 모든 해수공급펌프(61)을 구동하거나, 해수공급펌프(61)를 통하여 유입된 해수가 불필요한 경로로 유동하지 않고, 스타트업 구동에 필요한 기화기(20)로 설정된 양이 최단경로로 제공될 있다는 장점이 있다. . As a result, according to the gas turbine generator start-up method of the present invention, all the seawater supply pumps 61 are unnecessarily driven at the start-up of the gas turbine power generation equipment, or the seawater introduced through the
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents thereof.
10: 가스터빈 20: 기화기
30: 스팀발생기 40: 증기터빈
50: 스팀냉각기 60: 제1해수공급배관
70: 제2해수공급배관 80: 스타트업바이패스배관
90: 제2열교환기 100: 가열기
10: gas turbine 20: vaporizer
30: Steam generator 40: Steam turbine
50: steam cooler 60: first seawater supply pipe
70: Second seawater supply piping 80: Start-up bypass piping
90: second heat exchanger 100: heater
Claims (7)
상기 가스터빈으로 유입되는 액화연료를 기화시키는 기화기;
상기 가스터빈의 배기열을 열원으로 스팀을 발생시키는 스팀발생기;
상기 스팀발생기에서 생성되는 스팀으로 구동되는 스팀터빈;
상기 스팀터빈에서 배출되는 유체와 해수가 열교환하는 제1열교환기;
상기 제1열교환기로 해수를 유동시키고, 상기 제1열교환기에 연결되는 해수 공급라인과 복수개의 해수공급펌프가 설치되고, 상기 해수공급라인에 연결되는 복수 개의 해수 공급펌프라인을 포함하는 제1해수공급배관; 및
상기 제1열교환기와 상기 기화기를 연결하는 제2해수공급배관;
을 포함하고,
상기 해수공급펌프는 스타트업펌프를 포함하고,
일단은 상기 스타트업펌프의 해수공급펌프라인 및 제1해수공급라인이 만나는 지점에 연결되고, 타단은 제2해수공급배관에 연결되는 스타트업바이패스배관;
을 더 포함하는 해수를 이용한 가스터빈 발전장치.Gas turbines;
A vaporizer for vaporizing the liquefied fuel flowing into the gas turbine;
A steam generator for generating steam by using the heat of exhaust of the gas turbine as a heat source;
A steam turbine driven by the steam generated by the steam generator;
A first heat exchanger for exchanging heat between the fluid discharged from the steam turbine and seawater;
A first seawater supply line including a seawater supply line connected to the first heat exchanger and a plurality of seawater supply pumps installed in the first heat exchanger and a plurality of seawater supply pump lines connected to the seawater supply line, pipe; And
A second seawater supply pipe connecting the first heat exchanger and the vaporizer;
/ RTI >
Wherein the seawater supply pump includes a start-up pump,
A start-up bypass pipe connected to a point where the sea water supply pump line and the first sea water supply line of the start-up pump meet, and the other end is connected to a second sea water supply pipe;
Wherein the gas turbine generator further comprises:
상기 스타트업펌프에서 공급되는 해수의 상기 스타트업바이패스배관 및 제1해수공급라인으로의 유동을 선택하는 스타트업밸브를 포함하는 해수를 이용한 가스터빈 발전장치.The method according to claim 1,
And a start-up valve for selecting the flow of seawater supplied from the start-up pump to the start-up bypass piping and the first seawater supply line.
복수 개의 해수공급펌프 중 적어도 하나를 구동하는 스타트업펌프 구동단계;
가스터빈의 구동하기 위한 기설정된 양의 액화연료를 기화기로 공급하는 스타트업 연료공급단계; 및
상기 스타트업펌프를 통하여 공급되는 해수를 상기 기화기로 공급하여 액화연료를 기화시키는 스타트업 기화단계;
를 포함하는 가스터빈발전장치 스타트업 구동방법.A start-up drive method for a gas turbine generator using the gas turbine generator according to claim 1,
A start-up pump driving step of driving at least one of a plurality of sea water supply pumps;
A start-up fuel supply step of supplying a predetermined amount of liquefied fuel for driving the gas turbine to the vaporizer; And
A start-up vaporization step of supplying seawater supplied through the start-up pump to the vaporizer to vaporize the liquefied fuel;
Wherein the gas turbine power generation start-up drive method comprises:
상기 스타트업 기화단계에서 기화된 액화가스를 이용하여 터빈을 구동하는 터빈발전단계;
터빈에서 발생하는 배기가스를 이용하여 스팀을 발생시키는 스팀발생단계;
상기 스팀을 이용하여 스팀터빈을 구동하여 스팀발전을 하는 스팀발전단계;
상기 복수 개의 해수공급펌프 중 일부를 이용하여 상기 스팀터빈에서 배출되는 유체를 냉각하는 스팀냉각단계;
를 더 포함하는 가스터빈발전장치 스타트업 구동방법.5. The method of claim 4,
A turbine power generation step of driving the turbine using the liquefied gas vaporized in the start-up vaporization step;
A steam generating step of generating steam by using exhaust gas generated from a turbine;
A steam generator for generating steam by driving the steam turbine using the steam;
A steam cooling step of cooling the fluid discharged from the steam turbine using a part of the plurality of seawater supply pumps;
Further comprising the steps of:
상기 스팀을 냉각한 해수를 이용하여 가스터빈으로 공급되는 액화연료를 기화하는 기화열원전환단계;
상기 가스터빈의 구동을 위한 연료를 증가시키는 공급연료증가단계;
복수 개의 해수공급펌프의 구동을 증가시키는 구동증가단계;
를 더 포함하는 가스터빈발전장치 스타트업 구동방법.6. The method of claim 5,
A vaporizing heat source switching step of vaporizing the liquefied fuel supplied to the gas turbine using the sea water cooled by the steam;
A supply fuel increasing step of increasing a fuel for driving the gas turbine;
A drive increasing step of increasing the drive of the plurality of sea water supply pumps;
Further comprising the steps of:
상기 스타트업 펌프가 공급하는 해수가 상기 스팀터빈에서 배출되는 유체를 냉각하도록 스타트업 펌프의 유로를 전환하는 유로전환단계;
를 더 포함하는 가스터빈발전장치 스타트업 구동방법.
The method according to claim 6,
A flow path switching step of switching the flow path of the start-up pump so that the sea water supplied by the start-up pump cools the fluid discharged from the steam turbine;
Further comprising the steps of:
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