KR102084798B1 - Humidificated gas turbine and pure oxygen combustion system having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 연료가 공급되며 순산소와 반응하여 연소반응이 일어나고, 증기상태의 물이 투입되는 연소부와, 상기 연소부에서 연소반응에 의해 발생 된 연소가스 및 투입된 증기에 의해 구동되는 터빈부를 포함하는 가습가스터빈을 제공한다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 가습가스터빈에 의하면, 기체상태의 증기를 연소부에 투입함으로서 발전시스템의 효율이 향상되는 효과를 제공한다.According to the present invention, a fuel is supplied and a combustion reaction occurs by reacting with pure oxygen, and a combustion unit into which water in a vapor state is introduced, and a turbine unit driven by the combustion gas and the injected steam generated by the combustion reaction in the combustion unit. It provides a humidification gas turbine comprising.
According to such a humidification gas turbine according to an embodiment of the present invention, by providing a vapor in the gaseous state to the combustion unit provides an effect of improving the efficiency of the power generation system.

Figure R1020130116432
Figure R1020130116432

Description

가습가스터빈 및 이를 구비하는 순산소 연소시스템{HUMIDIFICATED GAS TURBINE AND PURE OXYGEN COMBUSTION SYSTEM HAVING THE SAME}HUMIDIFICATED GAS TURBINE AND PURE OXYGEN COMBUSTION SYSTEM HAVING THE SAME

본 발명은 순산소 연소시스템에 관한 것으로, 상세하게는 가스터빈에 증기를 유입하여 가스터빈의 효율을 향상시키며 연료를 연소시키기 위해 순산소를 터빈에 투입하는 가습가스터빈 및 이를 구비하는 순산소 연소시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a oxy-fuel combustion system, and in particular, a humidification gas turbine for introducing pure oxygen into a turbine to inject steam into the turbine to improve the efficiency of the gas turbine and burn fuel, and oxy-fuel combustion having the same. It is about the system.

도 1을 참조하면, 종래의 연소시스템(10)은 가스터빈 압축기(1)와 연소실(3), 및 터빈(2)으로 구성된다. 여기서, 압축기(1)는 외부의 공기를 압축하여 연소실(3)로 공급하고, 연소실(3)은 공급된 압축된 공기와 연료를 연소시켜 고온 고압의 연소기체를 생산한다.Referring to FIG. 1, a conventional combustion system 10 includes a gas turbine compressor 1, a combustion chamber 3, and a turbine 2. Here, the compressor 1 compresses external air and supplies it to the combustion chamber 3, and the combustion chamber 3 burns the supplied compressed air and fuel to produce a combustion gas of high temperature and high pressure.

그리고, 이때 생성된 고온 고압상태의 연소공기를 이용하여 터빈(2)을 구동하고, 터빈(2)은 발전기에 동력을 전달하여 전기를 생산한다.Then, the turbine 2 is driven by using the generated combustion air at high temperature and high pressure, and the turbine 2 transmits power to the generator to produce electricity.

그런데, 종래의 연소시스템(10)은 연소 효율이 낮은 문제가 있었고, 질소산화물이 필연적으로 발생하는 문제가 있었다.By the way, the conventional combustion system 10 had a problem of low combustion efficiency, there was a problem that nitrogen oxide inevitably occurs.

본 발명은 상기 문제점 중 적어도 하나를 해결하기 위해 제안된 것으로서,본 발명은 일측면으로서, 가스터빈의 연소효율을 향상시킬 수 있는 가스터빈을 구비하는 연소시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve at least one of the above problems, and an object of the present invention is to provide a combustion system having a gas turbine capable of improving the combustion efficiency of the gas turbine as one aspect.

그리고, 본 발명은 일측면으로서, 질소산화물의 발생을 방지할 수 있는 연소시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a combustion system capable of preventing the generation of nitrogen oxides.

상기와 같은 목적으로 달성하기 위한 일 측면으로서 본 발명은, 연료가 공급되며 산소와 반응하여 연소반응이 일어나고, 증기상태의 물이 투입되는 연소부 및, 상기 연소부에서 연소반응에 의해 발생 된 연소가스 및 투입된 증기에 의해 구동되는 터빈부를 포함하는 가습가스터빈을 제공한다.As one aspect for achieving the above object, the present invention, the combustion is supplied by the fuel and reacts with oxygen to produce a combustion reaction, the water in the steam state is injected, and the combustion generated by the combustion reaction in the combustion unit It provides a humidification gas turbine comprising a turbine unit driven by the gas and the injected steam.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 상기 터빈부에서 배출되는 연소가스가 상기 연소부에 유입되는 산소 및/또는 물과 열교환하도록 상기 연소부에 연결되는 제1열교환부를 더 포함할 수 있다.In addition, as an aspect of the present invention, the combustion gas discharged from the turbine unit may further include a first heat exchanger connected to the combustion unit to exchange heat with oxygen and / or water introduced into the combustion unit.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 상기 제1열교환부를 통화한 연소가스를 이산화탄소와 물로 분리하도록 상기 열교환부에 연결되는 제1분리부를 더 포함할 수 있다.And, as an aspect of the present invention, it may further include a first separation unit connected to the heat exchange unit to separate the combustion gas passing through the first heat exchange unit into carbon dioxide and water.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 전술한 가습가스터빈 및, 상기 연소부에 산소를 공급하는 산소 발생부를 포함하는 순산소 연소시스템을 제공한다.In addition, an aspect of the present invention provides a pure oxygen combustion system including the above-described humidification gas turbine and an oxygen generator for supplying oxygen to the combustion unit.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 상기 산소 발생부는 공기가 유입되어 압축되는 압축부와, 상기 압축부에서 압축된 공기가 응축되는 응축부 및, 상기 응축부에서 응축된 응축수가 팽창하는 팽창부를 포함할 수 있다.In addition, as an aspect of the present invention, the oxygen generating unit includes a compression unit in which air is compressed by inflow, a condensation unit in which the air compressed in the compression unit is condensed, and an expansion unit in which the condensed water condensed in the condensation unit is expanded. can do.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 상기 팽창부에서 단열팽창된 응축수를 질소와 산소로 분리하도록 상기 팽창부와 연결되는 제2분리부를 더 포함할 수 있다.In addition, as an aspect of the present invention, the expansion unit may further include a second separator connected to the expansion unit to separate the adiabatic expansion condensed water into nitrogen and oxygen.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 상기 응축부는 상기 압축부에서 압축된 공기가 상기 제2분리부에서 분리된 질소와 열교환되도록 상기 제2분리부와 연결될 수 있다.In addition, as one aspect of the present invention, the condensation unit may be connected to the second separation unit such that the air compressed in the compression unit exchanges heat with nitrogen separated from the second separation unit.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 상기 압축부에서 유출된 공기와 상기 제1분리부에서 배출된 물이 열교환하도록 상기 압축부와 연결된 제2열교환부를 더 포함할 수 있다.In addition, as an aspect of the present invention, the air discharged from the compression unit and the water discharged from the first separation unit may further include a second heat exchange unit connected to the compression unit to heat exchange.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 상기 제2분리부에서 분리된 산소는 상기 제1열교환부에서 열교환되어 상기 연소부에 유입되도록, 상기 제2분리부는 상기 제1열교환부와 연결될 수 있다.In addition, as an aspect of the present invention, the second separation part may be connected to the first heat exchange part such that the oxygen separated in the second separation part is heat-exchanged in the first heat exchange part and flows into the combustion part.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 상기 제2분리부에서 분리된 산소가 저장되도록 상기 제2분리부와 연결된 산소저장부를 더 포함할 수 있다. In addition, as an aspect of the present invention, the oxygen separating unit may further include an oxygen storage unit connected to the second separating unit to store the oxygen separated in the second separating unit.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 상기 압축부는 상기 터빈부에서 발생되는 동력을 전달받기 위해 상기 터빈부와 연결될 수 있다.In addition, as an aspect of the present invention, the compression unit may be connected to the turbine unit to receive the power generated from the turbine unit.

이상에서와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 물을 기화시킨 증기를 연소부에 투입하고 연소가스와 혼합하여 터빈을 구동함으로써 발전시스템의 효율이 향상되는 효과를 제공한다.As described above, according to one embodiment of the present invention, the vaporized water is injected into the combustion unit and mixed with the combustion gas to drive the turbine to provide an effect of improving the efficiency of the power generation system.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 산소발생부와 연소부를 연결하여 산소를 연소부에 공급함으로써 질소산화물의 배출을 저감시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by supplying oxygen to the combustion unit by connecting the oxygen generator and the combustion unit, it is possible to reduce the emission of nitrogen oxides.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가습가스터빈 및 산소발생부에 열교환부를 설치하여 폐열을 회수함으로써 발전효율을 향상시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by installing a heat exchange unit in the humidification gas turbine and the oxygen generating unit to recover the waste heat can improve the power generation efficiency.

도 1은 종래의 연소시스템의 공정도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 가습가스터빈를 구비한 순산소 연소시스템의 공정도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 가습가스터빈를 구비한 순산소 연소시스템의 공정도.1 is a process diagram of a conventional combustion system.
Figure 2 is a process diagram of a pure oxygen combustion system having a humidified gas turbine according to an embodiment of the present invention.
3 is a process diagram of a pure oxygen combustion system having a humidified gas turbine according to another embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 가습가스터빈 및 이를 구비하는 순산소 연소시스템의 기술적 특징을 이해시키는데 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예에 의해 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술범위에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
First, the embodiments described below are embodiments suitable for understanding the technical features of the present invention, a humidification gas turbine and a pure oxygen combustion system having the same. However, the technical features of the present invention are not limited by the embodiments described or applied to the embodiments described below, and various modifications are possible in the technical scope of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 가습가스터빈(100)은, 연소반응이 일어나는 연소부(110)와 상기 연소부(110)에서 발생하는 연소가스로 터빈을 회전시키는 터빈부(120)를 포함하여 구성된다.Referring to Figure 2, the humidification gas turbine 100 according to an embodiment of the present invention, the turbine unit for rotating the turbine with the combustion unit 110 and the combustion gas generated in the combustion unit 110, the combustion reaction occurs. And 120.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 의한 연소부(110)는, 외부로부터 연료가 공급되어 산소와 연소반응이 일어날 때, 질소산화물의 생성을 방지하기 위해 질소가 포함된 공기를 상기 연소부(110)에 투입하지 않고, 산소만을 상기 연소부(110)에 투입하도록 산소발생부(200)와 연결된다.First, the combustion unit 110 according to an embodiment of the present invention, when the fuel is supplied from the outside and the combustion reaction occurs with oxygen, the combustion unit 110 to the air containing nitrogen to prevent the generation of nitrogen oxides. It is connected to the oxygen generator 200 to inject only oxygen into the combustion unit 110, without introducing into.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 가습가스터빈(100)은, 상기 연소부(110)에 터빈의 효율을 향상시키기 위해 증기화된 물이 투입된다. In the humidification gas turbine 100 according to an embodiment of the present invention, steamed water is introduced into the combustion unit 110 to improve the efficiency of the turbine.

그래서, 상기 연소부(110)에 투입된 연료와 산소가 연소반응하여 발생된 고온 고압의 연소가스에 상기 연소부(110)에 투입된 증기가 혼합되어 상기 터빈부(120)로 유입되어 상기 터빈부(120)를 구동하게 되어 터빈의 효율이 향상될 수 있다.Thus, the steam injected into the combustion unit 110 is mixed with the high temperature and high pressure combustion gas generated by the combustion reaction of the fuel and oxygen injected into the combustion unit 110 and flows into the turbine unit 120 to provide the turbine unit ( Driving the 120 may improve the efficiency of the turbine.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 가습가스터빈(100)은 상기 연소부(110)에 증기를 투입하기 위해, 물을 기화시키기 위해 별도의 에너지원을 사용하지 않고 상기 터빈부(120)를 구동한 후 배출되는 고온의 연소가스를 이용하기 위해 제1열교환부(130)를 더 포함할 수 있다.In addition, the humidification gas turbine 100 according to an embodiment of the present invention, in order to inject steam into the combustion unit 110, the turbine unit 120 without using a separate energy source to vaporize the water. The first heat exchanger 130 may further include a high temperature combustion gas discharged after driving.

그래서, 상기 제1열교환부(130)로 액체상태인 물이 통과할 때 고온의 연소가스와 열교환하여 물이 기체상태인 증기로 기화되어 상기 연소부(110)에 유입될 수 있게 된다.Thus, when water in the liquid state passes through the first heat exchanger 130, heat is exchanged with the high temperature combustion gas so that the water is vaporized into a gaseous vapor and introduced into the combustion unit 110.

또한, 상기 연소부(110)에 투입되는 산소 또한 액체상태인 산소를 상기 제1열교환부(130)에 의해 기화되어 상기 연소부(110)에 투입하도록 구비될 있다.In addition, the oxygen introduced into the combustion unit 110 may also be provided to inject the oxygen in a liquid state into the combustion unit 110 by vaporizing by the first heat exchange unit 130.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 가습가스터빈(100)은 일반 공기를 사용하지 않고 산소와 연료를 연소시키기 때문에 연소반응 후 발생되는 연소가스는 질소산화물을 포함하지 않고, 이산화탄소와 물을 포함하게 된다.In addition, since the humidifying gas turbine 100 according to the exemplary embodiment of the present invention burns oxygen and fuel without using normal air, the combustion gas generated after the combustion reaction does not include nitrogen oxides and includes carbon dioxide and water. Done.

이를 위해, 상기 제1열교환부(130)를 통과한 연소가스를 물과 이산화탄소로 분리하기 위해 제1분리부(140)를 더 포함할 수 있다.To this end, the first separation unit 140 may be further included to separate the combustion gas passing through the first heat exchange unit 130 into water and carbon dioxide.

그래서, 상기 제1분리부(140)에서는 이산화탄소와 물을 분리하여 이산화탄소를 분리하여 별도로 저장하도록 구비될 수 있다.Thus, the first separation unit 140 may be provided to separate the carbon dioxide and water to separate the carbon dioxide and store separately.

그리고, 물은 외부로 배출하거나, 상기 연소부(110)로 투입하여 연소가스와 혼합하여 상기 터빈부(120)를 구동할 수 있도록 재사용할 수 있다. In addition, the water may be discharged to the outside, or may be reused to be introduced into the combustion unit 110 to be mixed with the combustion gas to drive the turbine unit 120.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 순산소 연소시스템은 상기 가습가스터빈(100)에 산소를 공급하는 산소발생부(200)를 더 포함할 수 있다.In addition, the pure oxygen combustion system according to an embodiment of the present invention may further include an oxygen generator 200 for supplying oxygen to the humidification gas turbine 100.

도 2를 참조하면, 상기 산소발생부(200)는 공기가 유입되어 압축되는 압축부(210)와, 압축된 공기가 냉각되어 응축되는 응축부(240) 및, 상기 응축부(240)에서 생성되는 응축수가 단열팽창하는 팽창부(220)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the oxygen generator 200 may include a compression unit 210 in which air is introduced and compressed, a condensation unit 240 in which the compressed air is cooled and condensed, and the condensation unit 240. Condensed water is configured to include an expansion unit 220 for adiabatic expansion.

그리고, 상기 압축부(210)는 모터를 회전시켜 공기를 압축하여 응축수로 변환시키고, 본 발명의 일 실시예에 의한 순산소 연소시스템은 상기 터빈부(120)에서 발생하는 구동력을 이용하여 상기 압축부(210)를 구동하도록 상기 압축부(210)는 상기 터빈부(120)와 연결될 수 있다.In addition, the compression unit 210 compresses the air by rotating the motor to convert the condensate into a pure oxygen combustion system according to an embodiment of the present invention using the driving force generated in the turbine unit 120 to compress the air. The compression unit 210 may be connected to the turbine unit 120 to drive the unit 210.

그리고, 상기 팽창부(220)에서는 상기 압축부(210)에서 공기가 압축된 공기가 응축부(240)에 의해 액화된 응축수가 단열팽창하고, 상기 팽창부(220)에서는 응축수가 단열팽창시 일을 하여 산소 액화 온도(-183℃) 이하로 냉각되어 기화된 공기에서 산소가 분리될 수 있다.In the expansion part 220, the air compressed by the air in the compression part 210 is adiabaticly expanded condensed water liquefied by the condensation part 240, and in the expansion part 220, the condensed water is adiabaticly expanded. By cooling to below the oxygen liquefaction temperature (-183 ℃) can be separated oxygen from the vaporized air.

이 경우, 산소의 액화온도(-183℃)는 질소의 액화온도(-196.8℃)) 보다 높기 때문에 공기가 단열팽창되며 냉각될 때 산소가 먼저 액화되고 질소가 그 후에 액화된다.In this case, since the liquefaction temperature of oxygen (-183 ° C.) is higher than the liquefaction temperature of nitrogen (−196.8 ° C.), the air is adiabatic expanded and when cooled, oxygen is liquefied first and nitrogen is then liquefied.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 산소발생부(200)는, 액화되는 산소와 질소를 분리하기 위해 상기 팽창부(220)와 연결되는 제2분리부(250)를 포함할 수 있다. In addition, the oxygen generator 200 according to an embodiment of the present invention may include a second separator 250 connected to the expansion part 220 to separate the liquefied oxygen and nitrogen.

그리고, 상기 제2분리부(250)에서는 먼저 액화된 산소를 상기 가습가스터빈(100)으로 유입하도록 상기 연소부(110)와 직접 연결될 수 있고, 전술한 것과 같이 액체 산소를 기체상태로 바꾸기 위해 연소가스와 열교환하도록 상기 제1열교환부(130)와 연결될 수 있다.In the second separation unit 250, first, the liquefied oxygen may be directly connected to the combustion unit 110 to introduce the humidification gas turbine 100, and to change the liquid oxygen into a gas state as described above. It may be connected to the first heat exchanger 130 to exchange heat with the combustion gas.

한편, 상기 응축부(240)는 상기 압축부(210)에서 고온(120℃), 고압(2기압) 상태로 압축된 공기의 온도를 냉각하기 위해 구비되며, 상기 제2분리부(250)에서 분리된 액체질소와 열교환하도록 상기 제2분리부(250)와 연결된다.On the other hand, the condensation unit 240 is provided to cool the temperature of the air compressed in the high temperature (120 ℃), high pressure (2 atm) state in the compression unit 210, in the second separation unit 250 It is connected to the second separation unit 250 to exchange heat with the separated liquid nitrogen.

즉, 상기 응축부(240)는 열교환기와 같은 원리로 상기 압축부(210)에 의해 고온(120℃)고압(2기압)으로 압축된 공기가 상기 제2분리부(250)에서 분리된 저온의 액체상태(-150℃)인 액체질소 열교환 하는 방식으로 고온(120℃), 고압(2기압) 상태의 공기가 냉각되도록 구비되도록 일측은 상기 압축부(210)와 연결되며 타측은 상기 제2분리부(250)와 연결되도록 구비된다.That is, the condensation unit 240 has a low temperature in which air compressed at high temperature (120 ° C.) and high pressure (2 atmospheres) by the compression unit 210 is separated from the second separation unit 250 in the same principle as a heat exchanger. One side is connected to the compression unit 210 so that the air in a high temperature (120 ° C) and high pressure (2 atm) state is cooled in a liquid nitrogen heat exchange method in a liquid state (-150 ° C) and the other side is separated from the second side. It is provided to be connected to the unit 250.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 산소발생부(200)는 압축된 고온(120℃)의 공기를 이용하여 상기 제1분리부(140)에서 분리된 액체상태인 물의 온도를 높이도록 제2열교환부(230)를 더 포함할 수 있다. In addition, the oxygen generator 200 according to an embodiment of the present invention uses the compressed high temperature (120 ° C.) air to increase the temperature of the water in the liquid state separated from the first separator 140. The heat exchanger 230 may further include.

여기서, 상기 제2열교환부(230)는 상기 압축부(210)에서 연결된 고온(120℃)의 공기가 유입되도록 상기 압축부(210)와 연결되고, 상기 제1분리부(140)에서 분리된 물이 유입되도록 상기 제1분리부(140)와 연결될 수 있다.Here, the second heat exchange unit 230 is connected to the compression unit 210 so that the air of the high temperature (120 ℃) connected from the compression unit 210 is introduced, separated from the first separation unit 140 It may be connected to the first separator 140 so that water flows in.

그래서, 상기 제2열교환부(230)에서는 상기 제1분리부(140)에서 펌프에 의해 유입된 물이 상기 압축부(210)에서 생성된 고온(120℃)의 공기와 열교환하여 온도가 상승한 상태로 상기 제1열교환부(130)로 유입된다.Thus, in the second heat exchanger 230, the water introduced by the pump in the first separator 140 is heat-exchanged with the high temperature (120 ° C.) air generated by the compression unit 210 to increase the temperature. Flows into the first heat exchanger 130.

한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 순산소 연소시스템은 상기 터빈부(120)가 발전부(150)와 연결되어 전기를 생산하도록 구비될 수 있다.On the other hand, referring to Figure 2, the pure oxygen combustion system according to an embodiment of the present invention may be provided so that the turbine unit 120 is connected to the power generation unit 150 to produce electricity.

또한, 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예 의한 순산소 연소시스템은 상기 터빈부(120)에는 발전부(150)가 연결되지 않고 상기 산소발생부(200)와 연결되어 상기 산소발생부(200)에 포함된 압축부(210)만을 구동하도록 구비될 수 있다.In addition, referring to FIG. 3, the pure oxygen combustion system according to another embodiment of the present invention is connected to the oxygen generating unit 200 without the power generation unit 150 connected to the turbine unit 120. It may be provided to drive only the compression unit 210 included in the (200).

그리고, 상기 산소발생부(200)에서 생산되는 산소를 별도로 저장할 수 있도록 상기 제2분리부(250)와 연결되는 산소저장부(260)를 더 구비할 수 있다.
In addition, an oxygen storage unit 260 connected to the second separator 250 may be further provided to separately store the oxygen produced by the oxygen generator 200.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 가습가스터빈 및 이를 구비하는 순산소 연소시스템의 작용 효과에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of the humidification gas turbine and the pure oxygen combustion system having the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 가습가스터빈(100)은 상기 연소부(110)에 상기 산소발생부(200)로부터 공급되는 산소와 연료가 연소하여 연소가스가 생성된다.2, in the humidifying gas turbine 100 according to an exemplary embodiment of the present invention, combustion gas is generated by burning oxygen and fuel supplied from the oxygen generator 200 to the combustion unit 110.

그리고, 상기 연소부(110)에는 증기상태의 물이 투입되어 생성된 연소가스와 함께 상기 터빈부(120)로 유입되어 상기 터빈부(120)를 구동하고, 상기 터빈부(120)는 상기 발전부(150)와 연결되어 전기를 생산하게 된다.In addition, the combustion unit 110 flows into the turbine unit 120 together with the combustion gas generated by adding water in a vapor state to drive the turbine unit 120, and the turbine unit 120 generates the power generation. It is connected to the unit 150 to produce electricity.

그리고, 상기 터빈부(120)를 구동하고 상기 터빈부(120)에서 배출되는 연소가스는 상기 제1열교환부(130)로 유입되어 상기 제1열교환부(130)에 유입되는 산소와 물과 열교환하여 물과 산소를 기화시킨다.In addition, the combustion gas driving the turbine unit 120 and discharged from the turbine unit 120 is introduced into the first heat exchange unit 130 to exchange heat with oxygen and water introduced into the first heat exchange unit 130. To vaporize water and oxygen.

그리고, 상기 제1열교환부(130)에서 유출되는 연소가스는 상기 제1분리부(140)에 의해 이산화탄소와 물로 분리된다.In addition, the combustion gas flowing out of the first heat exchange unit 130 is separated into carbon dioxide and water by the first separation unit 140.

이때, 이산화탄소와 물은 외부로 배출될 수 있고, 물은 상기 제1열교환부(130)로 재순환되어 상기 연소부(110)로 투입되어 재사용될 수도 있다.In this case, carbon dioxide and water may be discharged to the outside, and water may be recycled to the first heat exchanger 130 and introduced into the combustion unit 110 to be reused.

그리고, 상기 제1분리부(140)에서 분리된 물은 제1열교환부(130)로 바로 유입되지 않고, 상기 산소발생부(200)의 제2열교환부(230)로 유입되어 상기 압축부(210)에서 유출되는 고온(120℃)의 공기와 열교환하여 온도가 상승한 상태로 다시 상기 제1열교환부(130)로 유입되어 상기 연소부(110)에 투입될 수 있다.In addition, the water separated in the first separation unit 140 does not flow directly into the first heat exchange unit 130, but flows into the second heat exchange unit 230 of the oxygen generating unit 200 and the compression unit ( Heat exchanged with the high temperature (120 ° C) air flowing out from 210 may be introduced into the first heat exchange unit 130 in the state where the temperature is increased to be injected into the combustion unit 110.

그리고, 상기 산소발생부(200)에서는, 공기가 상기 압축부(210)로 유입되어 고온(120℃)고압(2기압)상태에서 상기 응축부(240)로 유입되고, 상기 응축부(240)에서는 고온고압상태의 공기가 상기 제2분리부(250)에서 유입되는 저온의 액체질소(-150℃)와 열교환하여 냉각된다.In the oxygen generator 200, air is introduced into the compression unit 210 and introduced into the condensation unit 240 at a high temperature (120 ° C.) and high pressure (2 atmospheres), and the condensation unit 240 is formed. In the high temperature and high pressure air is cooled by heat exchange with the low temperature liquid nitrogen (-150 ℃) flowing from the second separation unit (250).

그리고, 냉각된 응축수는 상기 팽창부(220)로 유입되어 단열팽창하게 되고 단열팽창시 순차적으로 액화되어 산소(-183℃)와 질소(-196.8℃)가 생성된다.The cooled condensed water is introduced into the expansion part 220 to be adiabaticly expanded and liquefied sequentially during adiabatic expansion to generate oxygen (−183 ° C.) and nitrogen (−196.8 ° C.).

그리고, 생성된 산소는 다시 상기 연소부(110)로 유입되거나 상기 제1열교환부(130)로 유입되어 기화된 상태로 상기 연소부(110)에 유입되어 투입된 연료와 연소하게 된다.In addition, the generated oxygen is introduced into the combustion unit 110 again, or flows into the first heat exchange unit 130 and enters the combustion unit 110 in a vaporized state to be combusted with the injected fuel.

그리고, 도 3을 참조하면, 상기 터빈부(120)는 상기 발전부(150)와 연결되지 않고 전기를 생산하지 않고 상기 산소발생부(200)의 압축부(210)와 연결되어 상기 압축부(210)를 구동하여 산소를 생산하고 생산된 산소는 상기 산소저장부(260)에 유입되어 별도의 액화산소로 저장될 수 있다.
3, the turbine unit 120 is connected to the compression unit 210 of the oxygen generator 200 without being connected to the power generation unit 150 and producing electricity. Oxygen is produced by driving 210 and the produced oxygen may be introduced into the oxygen storage unit 260 to be stored as a separate liquefied oxygen.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 가습가스터빈(100)은 종래의 가스터빈에 비해 상기 연소부(110)에 투입되는 고온의 증기가 연소가스와 홉합된 상태로 상기 터빈부(120)를 구동하기 때문에 터빈의 효율이 향상될 수 있다.Therefore, the humidification gas turbine 100 according to an embodiment of the present invention is the turbine unit 120 in a state in which the hot steam is injected into the combustion unit 110 compared with the conventional gas turbine and the combustion gas. Because of the drive efficiency of the turbine can be improved.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 가습가스터빈을 구비하는 순산소 연소시스템은 상기 제1열교환부(130) 및 상기 제2열교환부(230)를 구비하여 시스템에서 발생하는 고온의 연소가스 및 고온의 공기를 액체상태인 물과 산소를 기화시키는데 사용하여 시스템 전체의 효율을 향상시킬 수 있다.
In addition, the pure oxygen combustion system having a humidified gas turbine according to an embodiment of the present invention includes the first heat exchanger 130 and the second heat exchanger 230, and a high temperature combustion gas generated in the system. Hot air can be used to vaporize liquid water and oxygen to improve the efficiency of the entire system.

본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it will be appreciated that the invention can be varied and modified without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that those skilled in the art can easily know.

100: 가습가스터빈 110: 연소부
120: 터빈부 130: 제1열교환부
140: 제1분리부 150: 발전부
200: 산소 발생부 210: 압축부
220: 팽창부 230: 제2열교환부
240: 응축부 250: 제2분리부
260: 산소저장부100: humidification gas turbine 110: combustion unit
120: turbine unit 130: first heat exchange unit
140: first separation unit 150: power generation unit
200: oxygen generator 210: compression unit
220: expansion unit 230: second heat exchange unit
240: condensation unit 250: second separation unit
260: oxygen storage unit

Claims (11)

연료가 공급되며 산소와 반응하여 연소반응이 일어나고, 증기상태의 물이 투입되는 연소부;
상기 연소부에서 연소반응에 의해 발생 된 연소가스와 투입된 증기에 의해 구동되는 터빈부; 및
상기 연소부에 기체상태의 산소와 증기상태의 물이 유입되도록, 상기 터빈부에서 배출된 고온의 연소가스를 액체상태의 산소와 액체상태의 물과 열교환시키는 제1열교환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가습가스터빈.A combustion unit to which fuel is supplied and reacts with oxygen to cause a combustion reaction, and to which water in a vapor state is injected;
A turbine unit driven by the combustion gas and the injected steam generated by the combustion reaction in the combustion unit; And
And a first heat exchanger configured to heat-exchange the hot combustion gas discharged from the turbine unit with the liquid oxygen and the liquid water so that gaseous oxygen and steam water are introduced into the combustion unit. Humidification turbine. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1열교환부를 통화한 연소가스를 이산화탄소와 물로 분리하도록 상기 제1열교환부에 연결되는 제1분리부;를 더 포함하는 가습가스터빈.The method of claim 1,
And a first separation unit connected to the first heat exchange unit to separate the combustion gas passing through the first heat exchange unit into carbon dioxide and water. 제1항 또는 제3항의 가습가스터빈; 및
상기 연소부에 산소를 공급하는 산소 발생부;를 포함하는 순산소 연소시스템.Humidification gas turbine of claim 1; And
Oxygen generator for supplying oxygen to the combustion unit; pure oxygen combustion system comprising a. 제4항에 있어서,
상기 산소 발생부는,
공기가 유입되어 압축되는 압축부;
상기 압축부에서 압축된 공기가 응축되는 응축부; 및
상기 응축부에서 응축된 응축수가 팽창하는 팽창부;를 포함하는 순산소 연소시스템.The method of claim 4, wherein
The oxygen generator,
Compression unit to which the air is introduced and compressed;
A condensation unit to condense the air compressed by the compression unit; And
Oxygen combustion system comprising; expansion unit for expanding the condensed water condensed in the condensation unit. 제5항에 있어서,
상기 팽창부에서 단열팽창된 응축수를 질소와 산소로 분리하도록 상기 팽창부와 연결되는 제2분리부;를 더 포함하는 순산소 연소시스템.The method of claim 5,
And a second separator connected to the expansion part so as to separate the adiabatic expansion condensed water from the expansion part with nitrogen and oxygen. 제6항에 있어서,
상기 응축부는,
상기 압축부에서 압축된 공기가 상기 제2분리부에서 분리된 질소와 열교환되도록 상기 제2분리부와 연결되는 것을 특징으로 하는 순산소 연소시스템.The method of claim 6,
The condensation unit,
And the air compressed in the compression unit is connected to the second separation unit to exchange heat with nitrogen separated in the second separation unit. 제6항에 있어서,
상기 압축부에서 유출된 공기와 상기 제1분리부에서 배출된 물이 열교환하도록 상기 압축부와 연결된 제2열교환부;를 더 포함하는 순산소 연소시스템.The method of claim 6,
And a second heat exchanger connected to the compression unit so that the air discharged from the compression unit and the water discharged from the first separation unit exchange heat. 제8항에 있어서,
상기 제2분리부에서 분리된 산소는 상기 제1열교환부에서 열교환되어 상기 연소부에 유입되도록, 상기 제2분리부는 상기 제1열교환부와 연결되는 것을 특징으로 하는 순산소 연소시스템.The method of claim 8,
And the second separation part is connected to the first heat exchange part so that the oxygen separated in the second separation part is exchanged with the first heat exchange part and introduced into the combustion part. 제6항에 있어서,
상기 제2분리부에서 분리된 산소가 저장되도록 상기 제2분리부와 연결된 산소저장부;를 더 포함하는 순산소 연소시스템.The method of claim 6,
And an oxygen storage unit connected to the second separation unit so that the oxygen separated in the second separation unit is stored. 제5항에 있어서,
상기 압축부는,
상기 터빈부에서 발생되는 동력을 전달받기 위해 상기 터빈부와 연결되는 것을 특징으로 하는 순산소 연소시스템.The method of claim 5,
The compression unit,
The oxy-fuel combustion system, characterized in that connected to the turbine to receive the power generated in the turbine.
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