KR102165976B1 - 가스 터빈 플랜트, 및 그 운전 방법 - Google Patents

가스 터빈 플랜트, 및 그 운전 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102165976B1
KR102165976B1 KR1020187027200A KR20187027200A KR102165976B1 KR 102165976 B1 KR102165976 B1 KR 102165976B1 KR 1020187027200 A KR1020187027200 A KR 1020187027200A KR 20187027200 A KR20187027200 A KR 20187027200A KR 102165976 B1 KR102165976 B1 KR 102165976B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
heat
cooling
gas turbine
pressure
Prior art date
Application number
KR1020187027200A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180114184A (ko
Inventor
히데유키 우에치
다츠오 이시구로
나오키 히사다
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Publication of KR20180114184A publication Critical patent/KR20180114184A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102165976B1 publication Critical patent/KR102165976B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/101—Regulating means specially adapted therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/106—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/32—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines using steam of critical or overcritical pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F02G5/04—Profiting from waste heat of exhaust gases in combination with other waste heat from combustion engines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

가스 터빈 플랜트는 가스 터빈(10)과, 배열 회수 보일러(100)와, 배열 회수 보일러(100)에 물을 공급하는 급수 계통(70)을 구비한다. 배열 회수 보일러(100)는 배기 가스로 물을 가열하여 증기를 발생시키는 증발기(109)와, 증발기(109)를 통과한 배기 가스로 외부로부터의 증기를 가열하는 재열기(106)를 갖는다. 급수 계통(70)은 급수원(68)으로부터의 물을 배열 회수 보일러(100)로 보내는 급수 라인(71)과, 급수 라인(71)을 흐르는 물인 급수의 온도를 조절하는 급수 온도 조절기(77)를 갖는다.

Description

가스 터빈 플랜트, 및 그 운전 방법
본 발명은 가스 터빈 및 배열 회수 보일러를 구비하는 가스 터빈 플랜트, 및 그 운전 방법에 관한 것이다.
본원은 2016년 3월 29일자로 일본에 출원된 일본 특허 출원 제 2016-065790 호에 근거하여 우선권을 주장하고, 이 내용을 여기에 원용한다.
가스 터빈 플랜트로서는, 가스 터빈과, 이 가스 터빈으로부터의 배기 가스로 증기를 발생하는 배열 회수 보일러를 구비하고 있는 플랜트가 있다.
이러한 가스 터빈 플랜트로서는, 예를 들어 이하의 특허문헌 1에 기재되어 있는 플랜트가 있다. 이 플랜트의 배열 회수 보일러는, 저압 절탄기(節炭器)와, 저압 증발기와, 제 1 고압 절탄기와, 제 1 저압 과열기와, 제 1 재열기와, 제 2 고압 절탄기와, 제 2 저압 과열기와, 고압 증발기와, 제 1 고압 과열기와, 제 2 재열기와, 제 2 고압 과열기와, 고압 펌프를 갖는다. 저압 절탄기, 저압 증발기, 제 1 고압 절탄기, 제 1 저압 과열기, 제 1 재열기, 제 2 저압 과열기, 고압 증발기, 제 1 고압 과열기, 제 2 재열기, 제 2 고압 과열기는, 이상의 순서로, 배기 가스의 하류측으로부터 상류측을 향해 늘어서 있다. 또한, 제 2 고압 절탄기는, 배기 가스의 흐름의 상하류 방향에서, 제 1 재열기와 동일한 위치에 배치되어 있다.
저압 절탄기는 외부로부터의 물을 배기 가스로 가열한다. 저압 증발기는 저압 절탄기로부터의 가열수를 배기 가스로 가열하여 저압 증기를 생성한다. 고압 펌프는 저압 절탄기로부터의 가열수를 승압한다. 제 1 고압 절탄기는 고압 펌프에서 승압된 가열수를 배기 가스로 가열한다. 제 1 저압 과열기는 저압 증기를 배기 가스로 과열한다. 제 1 재열기는 중압 증기 터빈으로부터 배기된 배기 증기를 가열한다. 제 2 고압 절탄기는 제 1 고압 절탄기에서 가열된 가열수를 더 가열한다. 제 2 저압 과열기는 제 1 저압 과열기에서 과열된 저압 증기를 더 과열하고, 이 과열 저압 증기를 저압 증기 터빈으로 보낸다. 고압 증발기는 제 2 고압 절탄기에서 가열된 가열수를 배기 가스로 가열하여 고압 증기를 생성한다. 제 1 고압 과열기는 고압 증기를 배기 가스로 과열한다. 제 2 재열기는 제 1 재열기에서 가열된 증기를 배기 가스로 더 과열하고, 이 과열 증기를 중압 증기 터빈으로 보낸다. 제 2 고압 과열기는 제 1 고압 과열기에서 과열된 고압 증기를 더 과열하고, 이것을 과열 고압 증기로서 고압 증기 터빈으로 보낸다.
이 배열 회수 보일러에서는, 배기 가스의 열을 유효하게 이용하기 위해서, 서로 압력이 상이한 복수 종류의 증기를 발생한다.
일본 특허 공개 제 2009-092372 호 공보
배열 회수 보일러에서는, 배기 가스의 열을 유효하게 이용하기 위해서, 배기 가스의 온도가 가능한 한 저온으로 될 때까지, 배기 가스의 열을 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 배기 가스의 온도가 지나치게 저온으로 되면, 이 배기 가스 중에 포함되는 NOx나 SOx가 응축하여, 황산수나 초산수 등이 되고, 이러한 부식액에 의해 연도(煙道) 등이 부식된다. 이 때문에, 배열 회수 보일러로부터 배기되는 배기 가스의 온도에는, 배기 가스의 열의 유효 이용과 연도 등의 보호 등의 관점으로부터 적절한 온도가 요구된다.
상기 특허문헌 1에 기재된 배열 회수 보일러에서는, 고압 증발기의 하류측에 재열기가 배치되어 있다. 이 재열기에는, 중압 증기 터빈으로부터 배기된 배기 증기가 유입되기 때문에, 이 재열기에서 배기 가스의 온도를 조절하는 것이 어렵다. 이 때문에, 이 재열기보다 하류측에 배치되어 있는 저압 증발기 등에서도, 배기 가스의 온도를 조절하는 것이 어렵다.
그래서, 본 발명은, 증발기의 하류측에 재열기가 배치되어 있는 배열 회수 보일러에서도, 배열 회수 보일러로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절할 수 있는 가스 터빈 플랜트, 및 그 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 일 태양으로서의 가스 터빈 플랜트는,
가스 터빈과, 상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열로 증기가 발생되는 배열 회수 보일러와, 상기 배열 회수 보일러에 물을 공급하는 급수 계통을 구비하며, 상기 배열 회수 보일러는 상기 배기 가스로 물을 가열하여 증기를 발생시키는 증발기와, 상기 증발기를 통과한 상기 배기 가스로 외부로부터의 증기를 가열하는 재열기를 갖고, 상기 급수 계통은 급수원으로부터의 물을 상기 배열 회수 보일러로 보내는 급수 라인과, 상기 급수 라인을 흐르는 물인 급수의 온도를 조절하는 급수 온도 조절기를 갖는다.
해당 가스 터빈 플랜트에서는, 배열 회수 보일러에 유입되는 급수의 온도를 조절함으로써, 배열 회수 보일러로부터 배기되는 배기 가스의 온도를 조절할 수 있다.
여기서, 상기 가스 터빈 플랜트에 있어서, 상기 급수 온도 조절기는 상기 급수를 가열하는 급수 가열기를 가져도 좋다.
해당 가스 터빈 플랜트에서는, 급수원으로부터의 물의 온도가 낮더라도, 급수 가열기에서 급수를 가열함으로써, 배열 회수 보일러에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 할 수 있다.
상기 급수 가열기를 갖는 상기 가스 터빈 플랜트에 있어서, 상기 가스 터빈은, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 상기 연소 가스로 구동되는 터빈을 갖고, 상기 급수 가열기는 상기 가스 터빈에 있어서의 냉각 대상으로부터 상기 급수로 열을 이동시켜서, 상기 냉각 대상을 냉각하는 동시에, 상기 급수를 가열하는 열 이동 장치를 가져도 좋다.
해당 가스 터빈 플랜트에서는, 가스 터빈에 있어서의 냉각 대상으로부터의 열을 유효하게 이용할 수 있다.
상기 열 이동 장치를 갖는 상기 가스 터빈 플랜트에 있어서, 상기 열 이동 장치는, 상기 압축기로부터의 압축 공기의 일부를 상기 냉각 대상으로 하여, 상기 급수와 열교환시켜 상기 압축 공기를 냉각하고, 상기 가스 터빈 중에서 상기 연소 가스와 접하는 고온 부품에 냉각된 상기 압축 공기를 보내는 냉각용 공기 냉각기와, 상기 압축기가 흡입하는 상기 공기를 상기 냉각 대상으로 하여, 상기 공기로부터 상기 급수로 열을 이동시켜 상기 공기를 냉각하고, 상기 압축기에 냉각된 상기 공기를 보내는 흡기 냉각기와, 상기 가스 터빈의 로터를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로부터의 윤활유를 상기 냉각 대상으로 하여, 상기 급수와 열교환시켜 상기 윤활유를 냉각하고, 냉각된 상기 윤활유를 상기 베어링에 되돌리는 윤활유 냉각기 중, 적어도 하나의 냉각기를 포함해도 좋다.
해당 가스 터빈 플랜트에서는, 고온 부품으로 보내는 공기의 냉각으로 얻은 열, 압축기가 흡입하는 공기의 냉각으로 얻은 열, 또는 윤활유의 냉각으로 얻은 열을 유효하게 이용할 수 있다.
상기 급수 가열기를 갖는, 이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 플랜트에 있어서, 상기 가스 터빈의 구동으로 발전하는 발전기를 구비하며, 상기 급수 가열기는 상기 발전기의 구성 부품을 냉각하는 냉각 매체와 상기 급수를 열교환시켜 상기 냉각 매체를 냉각하는 발전기 냉각기를 가져도 좋다.
해당 가스 터빈 플랜트에서는, 발전기의 냉각으로 얻은 열을 유효하게 이용할 수 있다.
상기 급수 가열기를 갖는, 이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 플랜트에 있어서, 상기 배열 회수 보일러에서 발생한 증기로 구동되는 증기 터빈과, 상기 증기 터빈의 구동으로 발전하는 발전기를 구비하며, 상기 급수 가열기는, 상기 증기 터빈의 로터를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로부터의 윤활유와 상기 급수를 열교환시켜 상기 윤활유를 냉각하고, 냉각된 상기 윤활유를 상기 베어링에 되돌리는 윤활유 냉각기와, 상기 발전기의 구성 부품을 냉각하는 냉각 매체와 상기 급수를 열교환시켜 상기 냉각 매체를 냉각하는 발전기 냉각기와, 상기 증기 터빈으로부터 추기한 증기와 상기 급수를 열교환시키는 증기 냉각기 중, 적어도 하나의 냉각기를 포함해도 좋다.
해당 가스 터빈 플랜트에서는, 윤활유의 냉각으로 얻은 열, 발전기의 냉각으로 얻은 열, 또는 증기를 냉각함으로써 얻은 열을 유효하게 이용할 수 있다.
상기 급수 가열기를 갖는, 이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 플랜트에 있어서, 상기 급수 가열기는 상기 가스 터빈 플랜트 외부의 열원을 이용하여, 상기 급수를 가열하는 외부 가열기를 가져도 좋다.
해당 가스 터빈 플랜트에서는, 가스 터빈 플랜트 외부의 열원을 이용함으로써, 가스 터빈 플랜트와 외부를 합하여 전체에서의 열 이용 효율을 높일 수 있다.
이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 플랜트에 있어서, 상기 급수 온도 조절기는 상기 급수를 냉각하는 급수 냉각기를 가져도 좋다.
해당 가스 터빈 플랜트에서는, 급수원으로부터의 물의 온도가 높더라도, 급수 냉각기에서 급수를 냉각함으로써, 배열 회수 보일러에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 할 수 있다. 또한, 급수 가열기와 급수 냉각기의 쌍방을 구비하고 있는 경우에는, 급수원으로부터의 물의 온도가 높더라도 낮더라도, 배열 회수 보일러에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 할 수 있다.
상기 급수 냉각기를 갖는 상기 가스 터빈 플랜트에 있어서, 상기 급수 냉각기는, 상기 배열 회수 보일러 내를 흐른 물인 보일러 유통수로부터 열을 흡수하여, 상기 급수원의 물의 온도보다 상기 보일러 유통수의 온도를 낮게 하고 나서, 상기 보일러 유통수를 상기 급수 중에 혼입하는 흡열 장치를 가져도 좋다.
이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 플랜트에 있어서, 상기 급수 온도 조절기는, 상기 배열 회수 보일러 내를 흐른 물인 보일러 유통수로부터 열을 흡수하여, 상기 보일러 유통수를 감온(減溫)하고 나서, 상기 보일러 유통수를 상기 급수 중에 혼입하는 흡열 장치를 가져도 좋다.
상기 흡열 장치를 갖는, 어느 하나의 상기 가스 터빈 플랜트에 있어서, 상기 흡열 장치는 저비점 매체가 응축과 증발을 반복하여 순환하는 저비점 매체 랭킨 사이클을 갖고, 상기 저비점 매체 랭킨 사이클은, 상기 보일러 유통수와 액체의 상기 저비점 매체를 열교환시켜서, 액체의 상기 저비점 매체를 가열하여 증발시키는 한편, 상기 보일러 유통수를 냉각하는 증발기를 가져도 좋다.
해당 가스 터빈 플랜트에서는, 보일러 유통수의 열을 유효하게 이용할 수 있다.
이상 중 어느 하나의 가스 터빈 플랜트에 있어서, 상기 배열 회수 보일러는 상기 증발기로서 고압 증발기만을 갖고, 상기 고압 증발기는, 소정의 압력에서의 정압 비열이 극대가 되는 정압 비열 극대 온도 이하의 온도의 물을, 상기 정압 비열 극대 온도 이상의 온도로 가열하는 증발기여도 좋다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 일 태양으로서의 가스 터빈 플랜트의 운전 방법은,
가스 터빈과, 상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열로 증기를 발생시키는 배열 회수 보일러와, 상기 배열 회수 보일러에 물을 공급하는 급수 계통을 구비하며, 상기 배열 회수 보일러는 상기 배기 가스로 물을 가열하여 증기를 발생시키는 증발기와, 상기 증발기를 통과한 상기 배기 가스로 외부로부터의 증기를 가열하는 재열기를 갖고, 상기 급수 계통은 급수원으로부터의 물을 상기 배열 회수 보일러로 보내는 급수 라인을 갖는, 가스 터빈 플랜트의 운전 방법으로서, 상기 급수 라인을 흐르는 물인 급수의 온도를 조절하는 급수 온도 조절 공정을 실행한다.
여기서, 상기 가스 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서, 상기 급수 온도 조절 공정은 상기 급수를 가열하는 급수 가열 공정을 포함해도 좋다.
상기 급수 가열 공정을 포함한 상기 가스 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서, 상기 가스 터빈은, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 상기 연소 가스로 구동되는 터빈을 갖고, 상기 급수 가열 공정은 상기 가스 터빈에 있어서의 냉각 대상으로부터 상기 급수로 열을 이동시켜서, 상기 냉각 대상을 냉각하는 동시에, 상기 급수를 가열하는 열 이동 공정을 포함해도 좋다.
상기 열 이동 공정을 포함한 상기 가스 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서, 상기 열 이동 공정은, 상기 압축기로부터의 압축 공기의 일부를 상기 냉각 대상으로 하여, 상기 급수와 열교환시켜 상기 압축 공기를 냉각하고, 상기 가스 터빈 중에서 상기 연소 가스와 접하는 고온 부품에 냉각된 상기 압축 공기를 보내는 냉각용 공기 냉각 공정과, 상기 압축기가 흡입하는 상기 공기를 상기 냉각 대상으로 하여, 상기 공기로부터 상기 급수로 열을 이동시켜 상기 공기를 냉각하고, 상기 압축기에 냉각된 상기 공기를 보내는 흡기 냉각 공정과, 상기 가스 터빈의 로터를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로부터의 윤활유를 상기 냉각 대상으로 하여, 상기 급수와 열교환시켜 상기 윤활유를 냉각하고, 냉각된 상기 윤활유를 상기 베어링에 되돌리는 윤활유 냉각 공정 중, 적어도 하나의 냉각 공정을 포함해도 좋다.
상기 급수 가열 공정을 포함하는, 이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서, 상기 가스 터빈 플랜트는 상기 가스 터빈의 구동으로 발전하는 발전기를 구비하며, 상기 급수 가열 공정은 상기 발전기의 구성 부품을 냉각하는 냉각 매체와 상기 급수를 열교환시켜 상기 냉각 매체를 냉각하는 발전기 냉각 공정을 포함해도 좋다.
상기 급수 가열 공정을 포함하는, 이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서, 상기 가스 터빈 플랜트는 상기 배열 회수 보일러에서 발생한 증기로 구동되는 증기 터빈과, 상기 증기 터빈의 구동으로 발전하는 발전기를 구비하며, 상기 급수 가열 공정은, 상기 증기 터빈의 로터를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로부터의 윤활유와 상기 급수를 열교환시켜 상기 윤활유를 냉각하고, 냉각된 상기 윤활유를 상기 베어링에 되돌리는 윤활유 냉각 공정과, 상기 발전기의 구성 부품을 냉각하는 냉각 매체와 상기 급수를 열교환시켜 상기 냉각 매체를 냉각하는 발전기 냉각 공정과, 상기 증기 터빈으로부터 추기한 증기와 상기 급수를 열교환시키는 증기 냉각 공정 중, 적어도 하나의 냉각 공정을 포함해도 좋다.
상기 급수 가열 공정을 포함하는, 이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서, 상기 급수 가열 공정은 상기 가스 터빈 플랜트 외부의 열원을 이용하여, 상기 급수를 가열하는 외부 가열 공정을 포함해도 좋다.
이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서, 상기 급수 온도 조절 공정은 상기 급수를 냉각하는 급수 냉각 공정을 포함해도 좋다.
상기 급수 냉각 공정을 포함한 상기 가스 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서, 상기 급수 냉각 공정은, 상기 배열 회수 보일러 내를 흐른 물인 보일러 유통수로부터 열을 흡수하여, 상기 급수원의 물의 온도보다 상기 보일러 유통수의 온도를 낮게 하고 나서, 상기 보일러 유통수를 상기 급수 중에 혼입하는 흡열 공정을 포함해도 좋다.
이상 중 어느 하나의 상기 가스 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서, 상기 급수 온도 조절 공정은, 상기 배열 회수 보일러 내를 흐른 물인 보일러 유통수로부터 열을 흡수하여, 상기 보일러 유통수를 감온하고 나서, 상기 보일러 유통수를 상기 급수 중에 혼입하는 흡열 공정을 포함해도 좋다.
상기 흡열 공정을 포함하는, 어느 하나의 상기 가스 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서, 상기 흡열 공정은 저비점 매체 랭킨 사이클에서, 저비점 매체를 순환시키는 랭킨 사이클 실행 공정을 포함하며, 상기 랭킨 사이클 실행 공정은, 상기 보일러 유통수와 액체의 상기 저비점 매체를 열교환시켜서, 액체의 상기 저비점 매체를 가열하여 증발시키는 한편, 상기 보일러 유통수를 냉각하는 증발 공정을 포함해도 좋다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 배열 회수 보일러로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 연소기의 모식적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 저비점 매체 랭킨 사이클의 계통도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 기기 주위의 급수 라인의 계통도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제 1 실시형태의 변형예에 있어서의 저비점 매체 랭킨 사이클의 계통도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제 2 실시형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 7은 본 발명에 따른 제 3 실시형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 8은 본 발명에 따른 제 4 실시형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 9는 본 발명에 따른 제５ 실시형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 10은 본 발명에 따른 제 6 실시형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 11은 본 발명에 따른 제 7 실시형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 12는 본 발명에 따른 제 8 실시형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 13은 본 발명에 따른 제 9 실시형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 14는 본 발명에 따른 제 10 실시형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 15는 본 발명에 따른 제 11 실시형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 16은 본 발명에 따른 제 12 실시형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 17은 본 발명에 따른 제 13 실시형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
이하, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 각종 실시형태에 대해서, 도면을 이용하여 설명한다.
[제 1 실시형태]
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 제 1 실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 가스 터빈(10)과, 가스 터빈(10)의 구동으로 발전하는 발전기(15)와, 배열 회수 보일러(100)와, 배열 회수 보일러(100)로부터의 배기 가스를 대기에 방출하는 연돌(煙突)(129)과, 배열 회수 보일러(100)와 연돌(129)을 접속하는 연도(煙道)(128)와, 복수의 증기 터빈(61, 62, 63)과, 복수의 증기 터빈(61, 62, 63)의 구동으로 발전하는 발전기(65)와, 증기 터빈(63)으로부터 배기된 증기를 물로 되돌리는 복수기(68)를 구비한다. 가스 터빈 플랜트는 또한, 흡기 냉각기(40)와, 연료 예열기(45)와, 냉각용 공기 냉각기(50)와, 복수기(급수원)(68) 내의 물을 배열 회수 보일러(100)로 보내는 급수 계통(70)을 구비한다. 흡기 냉각기(40)는 가스 터빈(10)이 흡입하는 공기(A)를 냉각한다. 연료 예열기(45)는 가스 터빈(10)으로 보내는 연료(F)를 예열한다. 냉각용 공기 냉각기(50)는 가스 터빈(10)을 구성하는 부품 중에서 고온의 연소 가스에 접하는 고온 부품을 냉각하기 위한 공기를 냉각한다.
가스 터빈(10)은, 공기(A)를 압축하는 공기 압축기(11)와, 공기 압축기(11)에서 압축된 공기 중에서 연료(F)를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기(20)와, 고온 고압의 연소 가스에 의해 구동되는 터빈(30)을 구비하고 있다.
터빈(30)은, 축선을 중심으로 회전하는 로터(31)와, 이 로터(31)를 덮는 터빈 케이싱(34)과, 터빈 케이싱(34)의 내주면에 마련되어 있는 복수의 정익렬(35)을 갖는다. 복수의 정익렬(35)은 축선이 연장되는 축방향으로 간격을 두고서 늘어서 있다. 각 정익렬(35)은 모두 축선을 중심으로 한 둘레방향으로 늘어서 있는 복수의 정익을 갖는다. 로터(31)는 축선을 중심으로 하여 축방향으로 연장되는 로터축(32)과, 이 로터축(32)의 외주에 고정되어 있는 복수의 동익렬(33)을 갖는다. 복수의 동익렬(33)은 각각 어느 하나의 정익렬(35)의 축방향 하류측에 배치되어 있다. 각 동익렬(33)은 모두 축선을 중심으로 한 둘레방향으로 늘어서 있는 복수의 동익을 갖는다.
연소기(20)는 터빈 케이싱(34)에 고정되어 있다. 이 연소기(20)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 연료(F)가 연소하는 미통(尾筒)(25)과, 이 미통(25)에 공기 압축기(11)로부터의 압축 공기와 함께 연료(F)를 분사하는 연료 분사기(21)를 갖는다. 연료 분사기(21)는 연료(F)를 분사하는 버너(22)와, 이 버너(22)를 지지하는 버너 지지통(23)을 갖는다. 미통(25)의 내주면과 외주면 사이에는, 냉각 공기가 흐르는 냉각 공기 유로(26)가 형성되어 있다. 이 냉각 공기 유로(26)는, 미통(25)의 외주면에서 개구되어 있는 공기 입구(27)와, 미통(25)의 내주면에서 개구되어 있는 공기 출구(28)를 갖는다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 터빈 로터(31)와 압축기 로터는 동일한 축선상에 배치되고 서로 연결되어, 가스 터빈 로터(13)를 이루고 있다. 이 가스 터빈 로터(13)에는, 전술한 발전기(15)의 로터가 접속되어 있다. 발전기(15)의 로터나 스테이터는, 예를 들어 수소 등의 냉각 매체로 냉각된다. 이 때문에, 발전기(15)에는 이 냉각 매체를 급수와의 열교환으로 냉각하는 발전기 냉각기(16)가 마련되어 있다. 가스 터빈 로터(13) 및 발전기 로터는 회전 가능하게 베어링(14)으로 지지되어 있다. 이 베어링(14)에는, 베어링(14)으로부터의 윤활유와 급수를 열교환시켜, 윤활유를 냉각하고, 이 윤활유를 베어링(14)에 되돌리는 윤활유 냉각기(17)가 마련되어 있다.
흡기 냉각기(40)는 흡기 열교환기(41)와, 흡기 냉동기(42)를 갖는다. 흡기 열교환기(41)는, 공기 압축기(11)가 흡입하는 공기(A)와 냉각 매체를 열교환시켜서, 공기(A)를 냉각하는 한편, 냉각 매체를 가열한다. 흡기 냉동기(42)는 흡기 열교환기(41)에서 가열된 냉각 매체의 열을 급수로 이동시켜, 급수를 가열하는 한편, 냉각 매체를 냉각한다.
연료 예열기(45)는 연료 공급원과 연소기(20)를 접속하는 연료 라인(48)에 마련되어 있다. 연료 예열기(45)는 배열 회수 보일러(100)에서 가열된 물과 연료(F)를 열교환시켜, 연료(F)를 가열한다.
냉각용 공기 냉각기(50)는 제 1 공기 냉각기(51)와, 제 2 공기 냉각기(52)와, 부스트 압축기(55)와, 제 3 공기 냉각기(53)와, 제 4 공기 냉각기(54)를 갖는다. 가스 터빈(10)을 구성하는 부품 중에서 고온의 연소 가스에 접하는 고온 부품으로서는, 연소기(20)의 미통(25), 터빈(30)의 정익 및 동익 등이 있다. 제 1 공기 냉각기(51) 및 제 2 공기 냉각기(52)는 공기 압축기(11)에서 압축된 압축 공기를 냉각하여, 미통(25)을 냉각하기 위한 미통 냉각 공기를 생성한다. 부스트 압축기(55)는 이 미통 냉각 공기를 승압하여, 미통(25)으로 보낸다. 미통(25)으로 보내진 미통 냉각 공기는 미통(25)의 냉각 공기 유로(26)를 통과하여 미통(25)을 냉각한다. 제 3 공기 냉각기(53)는 공기 압축기(11)에서 압축된 압축 공기를 냉각하여, 예를 들어 터빈(30)의 전단의 정익 및 동익을 냉각하기 위한 전단 냉각 공기를 생성한다. 제 4 공기 냉각기(54)는 공기 압축기(11)의 중단으로부터 추기한 추기 공기를 냉각하여, 예를 들어 터빈(30)의 후단의 정익 및 동익을 냉각하기 위한 후단 냉각 공기를 생성한다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트는, 증기 터빈(61, 62, 63)으로서, 저압 증기 터빈(63)과, 중압 증기 터빈(62)과, 고압 증기 터빈(61)을 갖는다. 각 증기 터빈(61, 62, 63)의 로터는 동일한 축선상에 배치되고 서로 연결되어, 증기 터빈 로터를 이루고 있다. 이 증기 터빈 로터에는, 전술한 발전기(65)의 로터가 접속되어 있다. 발전기(65)의 로터나 스테이터는, 예를 들어 수소 등의 냉각 매체로 냉각된다. 이 때문에, 발전기(65)에는 이 냉각 매체를 급수와의 열교환으로 냉각하는 발전기 냉각기(66)가 마련되어 있다. 증기 터빈 로터 및 발전기 로터는 회전 가능하게 베어링(64)으로 지지되어 있다. 이 베어링(64)에는, 베어링(64)으로부터의 윤활유와 급수를 열교환시켜, 윤활유를 냉각하고, 이 윤활유를 베어링(64)에 되돌리는 윤활유 냉각기(67)가 마련되어 있다. 또한, 여기에서는, 저압 증기 터빈(63), 중압 증기 터빈(62), 고압 증기 터빈(61)의 합계 3기의 증기 터빈에 대하여, 1기의 발전기(65)를 마련하고 있지만, 각 증기 터빈(61, 62, 63)에 발전기를 마련해도 좋다.
복수기(68)는 저압 증기 터빈(63)으로부터 배기된 증기를 물로 되돌린다.
급수 계통(70)은, 복수기(68)와 배열 회수 보일러(100)를 접속하는 급수 라인(71)과, 복수기(68) 내의 물을 배열 회수 보일러(100)로 보내는 급수 펌프(76)와, 급수 라인(71)을 흐르는 급수의 온도를 조절하는 급수 온도 조절기(77)를 갖는다. 급수 온도 조절기(77)는 급수를 가열하는 급수 가열기(78)와, 급수를 냉각하는 급수 냉각기(79)를 갖는다.
배열 회수 보일러(100)는 보일러 외측 프레임(101)과, 저압 절탄기(102)와, 저압 재열기(106)와, 고압 절탄기(107)와, 고압 증발기(109)와, 제 1 고압 과열기(111)와, 중압 재열기(112)와, 제 2 고압 과열기(113)와, 저온 열교환기(115)와, 고압 펌프(116)를 갖는다.
보일러 외측 프레임(101)은 터빈 케이싱(34)의 배기구 및 연도(128)에 접속되어 있다. 이 때문에, 보일러 외측 프레임(101) 내에는, 터빈 로터(31)를 회전시킨 연소 가스가 배기 가스로서 유입된다. 이 배기 가스는 보일러 외측 프레임(101) 내를 통과하고, 연도(128) 및 연돌(129)을 거쳐서, 대기로 방출된다. 본 실시형태에서는, 보일러 외측 프레임(101)의 연돌(129)측을 배기 가스의 흐름의 하류측(Dgd)으로 하고, 그 반대측을 상류측(Dgu)으로 한다.
저압 절탄기(102), 저압 재열기(106), 고압 절탄기(107), 고압 증발기(109), 제 1 고압 과열기(111), 중압 재열기(112), 제 2 고압 과열기(113)는 모두 적어도 일부가 보일러 외측 프레임(101) 내에 마련되어 있다. 여기서, 저압 절탄기(102), 고압 절탄기(107), 고압 증발기(109), 제 1 고압 과열기(111), 제 2 고압 과열기(113)는, 이상의 순서로, 배기 가스의 하류측(Dgd)으로부터 상류측(Dgu)으로 늘어서 있다. 저압 재열기(106)는, 배기 가스의 흐름의 상하류 방향(Dg)에서, 고압 절탄기(107)와 동일한 위치에 배치되어 있다. 또한, 중압 재열기(112)는, 배기 가스의 흐름의 상하류 방향(Dg)에서, 제 2 고압 과열기(113)와 동일한 위치에 배치되어 있다. 저온 열교환기(115)는 연도(128) 내에 배치되어 있다. 또한, 저온 열교환기(115)는, 보일러 외측 프레임(101) 내에 있어서, 저압 절탄기(102)보다 하류측(Dgd)에 배치되어 있어도 좋다. 또한, 이 저온 열교환기(115)는 생략되어도 좋다.
저온 열교환기(115)는 급수 라인(71)으로부터의 급수가 유입된다. 저온 열교환기(115)는, 연도(128)를 통과하는 배기 가스와 급수를 열교환시켜서, 급수를 가열하는 한편, 배기 가스를 냉각한다. 저압 절탄기(102)는 배기 가스와 저온 열교환기(115)에서 가열된 급수를 열교환시켜, 이 급수를 가열하여 저압 가열수를 생성한다. 저압 절탄기(102)와 고압 절탄기(107)는 제 1 가열수 라인(121)으로 접속되어 있다. 고압 펌프(116)는 이 제 1 가열수 라인(121)에 마련되어 있다. 고압 펌프(116)는 저압 가열수를 승압하여, 고압 가열수를 생성한다. 고압 절탄기(107)는 고압 가열수와 배기 가스를 열교환시켜, 고압 가열수를 더 가열한다. 저압 재열기(106)는, 중압 증기 터빈(62)으로부터 배기된 증기와 배기 가스를 열교환시켜서, 이 증기를 과열하여, 이 증기를 저압 과열 증기로서 저압 증기 터빈(63)으로 보낸다. 고압 증발기(109)는, 고압 절탄기(107)에서 가열된 고압 가열수와 배기 가스를 열교환시켜, 고압 가열수를 가열하여, 고압 증기를 생성한다. 제 1 고압 과열기(111)는 고압 증기와 배기 가스를 열교환시켜, 고압 증기를 과열한다. 중압 재열기(112)는, 고압 증기 터빈(61)으로부터 배기된 증기와 배기 가스를 열교환시켜, 이 증기를 과열하여, 이 증기를 중압 과열 증기로서 중압 증기 터빈(62)으로 보낸다. 제 2 고압 과열기(113)는, 제 1 고압 과열기(111)에서 과열된 고압 증기와 배기 가스를 열교환시켜, 이 고압 증기를 더 과열하여, 이 고압 증기를 고압 과열 증기로서 고압 증기 터빈(61)으로 보낸다.
여기서, 본 실시형태의 고압 증발기(109)는, 소정의 압력에서의 정압 비열이 극대가 되는 정압 비열 극대 온도(Tmax) 이하의 온도의 물을, 이 정압 비열 극대 온도(Tmax) 이상의 온도로 가열하는 장치이다. 구체적으로, 고압 증발기(109)에서 가열되는 물의 압력이 임계압인 경우, 고압 증발기(109)는, 임계압에 대해 정압 비열이 극대가 되는 온도, 즉 임계 온도(Tmax1)(정압 비열 극대 온도(Tmax)) 이하의 온도의 물을 임계 온도(Tmax1) 이상의 온도로 가열하는 장치이다. 고압 증발기(109)에서 가열되는 물의 압력이 임계압보다 높은 경우, 고압 증발기(109)는, 고압 증발기(109)에서 가열되는 물의 압력에 대해 정압 비열이 극대가 되는 온도, 즉 의임계(擬臨界) 온도(Tmax2)(정압 비열 극대 온도(Tmax)) 이하의 온도의 물을 의임계 온도(Tmax2) 이상의 온도로 가열하는 장치이다. 고압 증발기(109)에서 가열되는 물의 압력이 임계압보다 낮은 경우, 고압 증발기(109)는, 고압 증발기(109)에서 가열되는 물의 압력에 대해 정압 비열이 극대(이러한 경우, 무한대)가 되는 온도, 즉 포화 온도(Tmax3)(정압 비열 극대 온도(Tmax)) 이하의 온도의 물을 포화 온도(Tmax3) 이상의 온도로 가열하는 장치이다. 따라서, 이상 및 이하의 설명에서, 고압 증발기(109)에서 생성되는 증기란, 임계압에서, 임계 온도(Tmax1) 이하의 온도의 물이 임계 온도(Tmax1) 이상의 온도로 된 유체, 또는 초임계압에서, 의임계 온도(Tmax2) 이하의 온도의 물이 의임계 온도(Tmax2) 이상의 온도로 된 유체, 아임계압에서, 포화 온도(Tmax3) 이하의 온도의 물이 포화 온도(Tmax3) 이상의 온도로 된 유체이다. 또한, 고압 펌프(116)는 물의 압력을 임계압, 초임계압, 아임계압까지 승압하는 펌프이다.
급수 냉각기(79)는 제 1 저비점 매체 랭킨 사이클(81a)과, 제 2 저비점 매체 랭킨 사이클(81b)을 갖는다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1 저비점 매체 랭킨 사이클(81a) 및 제 2 저비점 매체 랭킨 사이클(81b)은 모두 배열 회수 보일러(100) 내를 흐른 물인 보일러 유통수로부터 열을 흡수하는 흡열 장치이다.
랭킨 사이클은 증기로 터빈을 구동시키는 사이클이다. 한편, 저비점 매체 랭킨 사이클은 물보다 비점이 낮은 매체(이하, 저비점 매체라고 함)를 이용하여 터빈을 구동시키는 사이클이다.
저비점 매체로서는, 예를 들어 이하의 물질이 있다.
· 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 모노클로로벤젠, 디클로로벤젠, 퍼플루오로데칼린 등의 유기 할로겐 화합물
· 부탄, 프로판, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸 등의 알칸
· 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 환상 알칸
· 티오펜, 케톤, 방향족 화합물
· R134a, R245fa 등의 냉매
· 이상을 조합한 것
제 1 저비점 매체 랭킨 사이클(이하, 단지 제 1 랭킨 사이클이라고 함)(81a) 및 제 2 저비점 매체 랭킨 사이클(이하, 단지 제 2 랭킨 사이클이라고 함)(81b)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 모두 액체의 저비점 매체를 가열하여 증발시키는 증발기(82)와, 증발한 저비점 매체로 구동되는 터빈(83)과, 터빈(83)을 구동시킨 저비점 매체를 냉각하여 응축시키는 응축기(84)와, 응축한 저비점 매체를 증발기(82)에 되돌리는 저비점 매체 펌프(85)와, 이상의 요소 사이에 저비점 매체를 흘리기 위한 저비점 매체 라인(86)을 갖는다. 터빈(83)에는, 예를 들어 이 터빈(83)의 구동으로 발전하는 발전기(89)가 접속되어 있다. 응축기(84)는 열교환기의 일종으로, 저비점 매체와 물 등의 냉각 매체를 열교환시킨다. 또한, 증발기(82)도 열교환기의 일종으로, 액체의 저비점 매체와 배열 회수 보일러(100)에서 가열된 액체의 물을 열교환시킨다.
급수 라인(71)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 복수기(68)와 배열 회수 보일러(100)의 저온 열교환기(115)를 접속하는 급수 주 라인(72)과, 급수 주 라인(72)으로부터 분기되어 있는 제 1 급수 분기 라인(73) 및 제 2 급수 분기 라인(74)을 갖는다. 급수 주 라인(72)에는, 급수 펌프(76)가 마련되어 있다. 제 1 급수 분기 라인(73)은, 이 급수 주 라인(72) 중에서 급수 펌프(76)가 마련되어 있는 위치보다 급수의 흐름의 하류측의 위치(P)로부터 분기되어 있다. 이 제 1 급수 분기 라인(73)에는, 증기 터빈에 접속되어 있는 발전기(65)에 관한 발전기 냉각기(66) 및 윤활유 냉각기(67)가 마련되어 있다. 따라서, 발전기 냉각기(66)에서는, 이 제 1 급수 분기 라인(73)을 흐르는 급수와, 발전기(65)를 냉각하는 냉각 매체를 열교환시켜서, 냉각 매체를 냉각하는 한편, 급수를 가열한다. 또한, 윤활유 냉각기(67)에서는, 이 제 1 급수 분기 라인(73)을 흐르는 급수와, 베어링(64)으로부터의 윤활유를 열교환시켜서, 윤활유를 냉각하는 한편, 급수를 가열한다.
급수 주 라인(72) 중에서 제 1 급수 분기 라인(73)의 분기 위치(P)보다 급수의 흐름의 하류측에는, 흡기 냉동기(42), 가스 터빈(10)에 접속되어 있는 발전기(15)에 관한 발전기 냉각기(16) 및 윤활유 냉각기(17), 제 4 공기 냉각기(54)가 이러한 순서로 마련되어 있다. 따라서, 흡기 냉동기(42)에서는, 공기 압축기(11)가 흡입하는 공기와의 열교환으로 가열된 냉각 매체의 열이 이 급수 주 라인(72)을 흐르는 급수로 이동한다. 이 결과, 냉각 매체가 냉각되는 한편, 급수가 가열된다. 또한, 발전기 냉각기(16)에서는, 이 급수 주 라인(72)을 흐르는 급수와, 발전기(15)를 냉각하는 냉각 매체를 열교환시켜서, 냉각 매체를 냉각하는 한편, 급수를 가열한다. 윤활유 냉각기(17)에서는, 이 급수 주 라인(72)을 흐르는 급수와, 베어링(14)으로부터의 윤활유를 열교환시켜서, 윤활유를 냉각하는 한편, 급수를 가열한다. 제 4 공기 냉각기(54)에서는, 이 급수 주 라인(72)을 흐르는 급수와, 공기 압축기(11)로부터 추기된 추기 공기를 열교환시켜서, 추기 공기를 냉각하는 한편, 급수를 가열한다.
제 2 급수 분기 라인(74)은, 급수 주 라인(72) 중에서, 윤활유 냉각기(17)가 마련되어 있는 위치보다 급수의 흐름의 하류측에 있어서 제 4 공기 냉각기(54)가 마련되어 있는 위치보다 급수의 흐름의 상류측의 위치(Q)로부터 분기되어 있다. 이 제 2 급수 분기 라인(74)에는, 제 2 공기 냉각기(52)가 마련되어 있다. 이 제 2 급수 분기 라인(74)은 급수 주 라인(72)에 대한 분기 위치(Q)보다 급수의 흐름의 하류측의 위치에서 급수 주 라인(72)에 접속되어 있다. 따라서, 제 2 공기 냉각기(52)에서는, 이 급수 주 라인(72)을 흐르는 급수와, 공기 압축기(11)에서 압축된 압축 공기가 열교환되어, 압축 공기가 냉각되는 한편, 급수가 가열된다.
전술한 제 1 급수 분기 라인(73)은 제 2 급수 분기 라인(74)과 급수 주 라인(72)의 접속 위치보다 급수의 흐름의 하류측의 위치에서 급수 주 라인(72)에 접속되어 있다.
저압 절탄기(102)에는, 저압 절탄기(102)에서 가열된 저압 가열수의 일부를 급수 라인(71)에 되돌리는 제 2 가열수 라인(122)이 접속되어 있다. 이 제 2 가열수 라인(122)은, 급수 주 라인(72)과 제 1 급수 분기 라인(73)의 접속 위치보다 급수의 흐름의 하류측의 위치에서, 급수 주 라인(72)에 접속되어 있다.
제 2 고압 과열기(113)와 고압 증기 터빈(61)의 증기 입구는 고압 증기 라인(123)으로 접속되어 있다. 고압 증기 터빈(61)의 증기 출구와 중압 재열기(112)는 고압 배기 라인(124)으로 접속되어 있다. 중압 재열기(112)와 중압 증기 터빈(62)의 증기 입구는 중압 증기 라인(125)으로 접속되어 있다. 중압 증기 터빈(62)의 증기 출구와 저압 재열기(106)는 중압 배기 라인(126)으로 접속되어 있다. 저압 재열기(106)와 저압 증기 터빈(63)의 증기 입구는 저압 증기 라인(127)으로 접속되어 있다. 저압 증기 터빈(63)의 증기 출구에는, 복수기(68)가 접속되어 있다.
저압 절탄기(102)와 고압 절탄기(107)를 접속하는 제 1 가열수 라인(121)으로부터는, 가스 터빈 열량 조절 라인(이하, GTHC 라인이라고 함)(90)이 분기되어 있다. 이 GTHC 라인(90)은 제 1 가열수 라인(121) 중에서, 고압 펌프(116)가 마련되어 있는 위치보다 가열수의 흐름의 하류측의 위치(R)로부터 분기되어 있다. 이 GTHC 라인(90)은, 제 1 가열수 라인(121)과 제 2 가열수 라인(122)을 접속하는 가스 터빈 열량 조절 주 라인(이하, GTHC 주 라인이라고 함)(91)과, 이 GTHC 주 라인(91)으로부터 분기되어 있는 제 1 가스 터빈 열량 조절 분기 라인(이하, 제 1 GTHC 분기 라인이라고 함)(92)과, 제 2 가스 터빈 열량 조절 분기 라인(이하, 제 2 GTHC 분기 라인이라고 함)(93)을 갖는다. 제 1 GTHC 분기 라인(92)은 GTHC 주 라인(91)으로부터 분기된 후, 이 GTHC 주 라인(91)에 접속되어 있다. 이 제 1 GTHC 분기 라인(92)에는, 제 1 공기 냉각기(51)가 마련되어 있다. 따라서, 제 1 공기 냉각기(51)에서는, 이 제 1 GTHC 분기 라인(92)을 흐르는 고압 가열수와, 공기 압축기(11)에서 압축된 압축 공기가 열교환되어, 압축 공기가 냉각되는 한편, 고압 가열수가 가열된다.
GTHC 주 라인(91) 중에서, 제 1 GTHC 분기 라인(92)의 분기 위치(S)와 그 접속 위치 사이에는, 제 3 공기 냉각기(53)가 마련되어 있다. 따라서, 제 3 공기 냉각기(53)에서는, 이 GTHC 주 라인(91)을 흐르는 고압 가열수와, 공기 압축기(11)에서 압축된 압축 공기가 열교환되어, 압축 공기가 냉각되는 한편, 고압 가열수가 가열된다.
제 2 GTHC 분기 라인(93)은, GTHC 주 라인(91) 중에서, 제 1 GTHC 분기 라인(92)과 GTHC 주 라인(91)의 접속 위치보다 고압 가열수의 흐름의 하류측의 위치(T)로부터 분기되어 있다. 이 제 2 GTHC 분기 라인(93)은 급수 주 라인(72)과 제 2 가열수 라인(122)의 접속 위치보다 급수의 흐름의 하류측의 위치에서 급수 주 라인(72)에 접속되어 있다. 이 제 2 GTHC 분기 라인(93)에는, 연료 예열기(45)가 마련되어 있다. 따라서, 연료 예열기(45)에서는, 이 제 2 GTHC 분기 라인(93)을 흐르는 고압 가열수와 연료(F)가 열교환되어, 고압 가열수가 냉각되는 한편, 연료(F)가 가열된다.
제 1 랭킨 사이클(81a)은, GTHC 주 라인(91) 중에서, 제 2 GTHC 분기 라인(93)의 분기 위치(T)보다 고압 가열수의 흐름의 하류측의 위치에 마련되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, GTHC 주 라인(91)은 제 1 랭킨 사이클(81a)의 증발기(82)에 접속되어 있다. 따라서, 이 증발기(82)에서는, 제 1 랭킨 사이클(81a) 내를 흐르는 저비점 매체와 GTHC 주 라인(91)을 흐르는 과정에서 가열된 고압 가열수를 열교환시켜서, 저비점 매체를 가열하여 기화시키는 한편, 고압 가열수를 냉각한다.
제 2 랭킨 사이클(81b)은, 제 2 가열수 라인(122) 중에서, GTHC 주 라인(91)과의 합류 위치보다 저압 가열수의 흐름의 하류측의 위치에 마련되어 있다. 이 제 2 가열수 라인(122)은 제 2 랭킨 사이클(81b)의 증발기(82)에 접속되어 있다. 따라서, 이 증발기(82)에서는, 제 2 랭킨 사이클(81b) 내를 흐르는 저비점 매체와 제 2 가열수 라인(122)을 흐르는 저압 가열수 및 제 1 랭킨 사이클(81a)에서 냉각된 고압 가열수를 열교환시켜서, 저비점 매체를 가열하여 기화시키는 한편, 이러한 가열수를 냉각한다. 냉각된 가열수의 온도는 급수 주 라인(72)을 흐르는 냉각수의 온도보다 낮다.
급수 가열기(78)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 급수 라인(71)에 마련되어 있는, 발전기(65)에 관한 발전기 냉각기(66) 및 윤활유 냉각기(67)와, 흡기 냉각기(40)와, 발전기(15)에 관한 발전기 냉각기(16) 및 윤활유 냉각기(17)와, 제 2 공기 냉각기(52)와, 제 4 공기 냉각기(54)를 갖고서 구성된다. 급수 가열기(78)를 구성하는 각 기기는 모두 열 이동 장치이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 급수 라인(71)에는, 급수 가열기(78)를 구성하는 이상의 각 기기(78x)에 유입되는 급수의 유량을 조절하기 위해, 도 4에 도시하는 바와 같이, 유량 조절 밸브(75a) 또는 바이패스량 조절 밸브(75b)가 마련되어 있다. 또한, 바이패스량 조절 밸브(75b)는 기기(78x)에 대하여 급수 라인(71)을 흐르는 급수를 바이패스시키는 바이패스 라인에 마련되어 있다.
GTHC 라인(90)에 마련되어 있는, 제 1 공기 냉각기(51), 제 3 공기 냉각기(53), 연료 예열기(45)는 가스 터빈 열량 조절기를 구성한다. GTHC 라인(90)에는, 이 GTHC기를 구성하는 이상의 각 기기에 유입되는 고압 가열수의 유량을 조절하기 위해, 도 4를 이용하여 설명한 급수 라인(71)과 마찬가지로, 유량 조절 밸브 또는 바이패스량 조절 밸브가 마련되어 있다.
다음에, 본 실시형태의 가스 터빈 플랜트의 동작에 대해서 설명한다.
가스 터빈(10)의 공기 압축기(11)는 공기(A)를 압축하여, 압축한 공기를 연소기(20)에 공급한다. 또한, 연소기(20)에는, 연료(F)도 공급된다. 연소기(20) 내에서는, 압축된 공기 중에서 연료(F)가 연소하여, 고온 고압의 연소 가스가 생성된다. 이 연소 가스는 연소기(20)로부터 터빈(30) 내의 연소 가스 유로로 보내져, 터빈 로터(31)를 회전시킨다. 이 터빈 로터(31)의 회전으로, 가스 터빈(10)에 접속되어 있는 발전기(15)는 발전한다.
터빈 로터(31)를 회전시킨 연소 가스는, 배기 가스로서 가스 터빈(10)으로부터 배기되고, 배열 회수 보일러(100) 및 연도(128)를 거쳐서, 연돌(129)로부터 대기로 방출된다. 배열 회수 보일러(100)는, 가스 터빈(10)으로부터의 배기 가스가 배열 회수 보일러(100)를 통과하는 과정에서, 이 배기 가스에 포함되어 있는 열을 회수한다.
배열 회수 보일러(100) 중에서, 가장 하류측(Dgd)(연돌(129)측)의 저온 열교환기(115)에는, 급수 라인(71)으로부터의 급수가 공급된다. 저온 열교환기(115)는 급수와 배기 가스를 열교환시켜, 급수를 가열한다. 저온 열교환기(115)에서 가열된 급수는 저압 절탄기(102)로 보내진다. 저압 절탄기(102)에서는, 이 급수와 배기 가스를 열교환시켜, 이 급수를 더 가열한다. 저압 절탄기(102)에서 가열된 급수인 저압 가열수의 일부는 제 2 가열수 라인(122)에 유입된다. 또한, 저압 절탄기(102)에서 가열된 저압 가열수의 다른 일부는 제 1 가열수 라인(121)에 유입된다. 제 1 가열수 라인(121)에 유입된 저압 가열수는 고압 펌프(116)로 승압되어 고압 가열수가 된다. 이 고압 가열수의 일부는 GTHC 라인(90)에 유입된다. 또한, 이 고압 가열수의 다른 일부는 제 1 가열수 라인(121)을 거쳐서 고압 절탄기(107)에 유입된다.
고압 절탄기(107)에서는, 배기 가스에 의해 고압 가열수가 더 가열된다. 고압 절탄기(107)에서 가열된 고압 가열수는 고압 증발기(109)에서 더 가열되어 고압 증기가 된다. 이 고압 증기는 제 1 고압 과열기(111) 및 제 2 고압 과열기(113)에서 더 과열되어 고압 과열 증기가 된다. 이 고압 과열 증기는 고압 증기 라인(123)을 거쳐서 고압 증기 터빈(61)에 유입되어, 이 고압 증기 터빈(61)을 구동시킨다. 고압 과열 증기는 고압 증기 터빈(61) 내를 흐르는 과정에서, 압력 및 온도의 쌍방이 저하한다. 고압 증기 터빈(61)으로부터 배기된 고압 과열 증기는 고압 배기 라인(124)을 거쳐서 중압 재열기(112)에 유입된다. 중압 재열기(112)에서는, 압력 및 온도가 저하한 고압 과열 증기를 재차 가열하여, 중압 과열 증기로 한다. 중압 과열 증기는 중압 증기 라인(125)을 거쳐서 중압 증기 터빈(62)에 유입되어, 이 중압 증기 터빈(62)을 구동시킨다. 중압 과열 증기는 중압 증기 터빈(62) 내를 흐르는 과정에서, 압력 및 온도의 쌍방이 저하한다. 중압 증기 터빈(62)으로부터 배기된 중압 과열 증기는 중압 배기 라인(126)을 거쳐서 저압 재열기(106)에 유입된다. 저압 재열기(106)에서는, 압력 및 온도가 저하한 중압 과열 증기를 재차 가열하여, 저압 과열 증기로 한다. 저압 과열 증기는 저압 증기 터빈(63)에 유입되어, 이 저압 증기 터빈(63)을 구동시킨다. 저압 증기 터빈(63)으로부터 배기된 저압 과열 증기는 복수기(68)에 유입된다. 복수기(68)에서는, 이 증기가 냉각되어 응축하고, 물이 된다.
공기 압축기(11)가 흡입하는 공기(A)의 온도가 높아지면, 이 공기 압축기(11)가 흡입하는 공기(A)의 질량 유량이 저하한다. 따라서, 공기 압축기(11)가 흡입하는 공기(A)의 온도가 높아지면, 가스 터빈 출력이 저하한다. 그래서, 본 실시형태에서는, 흡기 냉각기(40)에 의해, 공기 압축기(11)가 흡입하는 공기의 열을 급수로 이동시켜, 급수를 가열하는 한편 공기를 냉각한다(흡기 냉각 공정).
연소기(20)에 공급하는 연료(F)의 온도가 높을수록, 연소기(20)에서의 연료 소비량을 삭감할 수 있어, 플랜트의 효율이 높아진다. 그래서, 본 실시형태에서는, 연료 예열기(45)에 의해, 저압 절탄기(102)에서 가열된 급수인 고압 가열수와 연료(F)를 열교환시켜서, 고압 가열수를 냉각하는 한편 연료(F)를 가열한다.
고온 고압의 연소 가스에 노출되는 고온 부품은, 그 내구성을 높이기 위해서, 냉각하는 것이 바람직하다. 그래서, 본 실시형태에서는, 고온 부품에 대하여 냉각 공기를 보내고, 이 냉각 공기로 고온 부품을 냉각한다. 구체적으로, 본 실시형태에서는, 제 1 공기 냉각기(51) 및 제 2 공기 냉각기(52)에 의해, 공기 압축기(11)에서 압축된 압축 공기를 냉각하여, 미통 냉각 공기를 생성한다(냉각용 공기 냉각 공정). 이 미통 냉각 공기는 부스트 압축기(55)에 의해 승압되고 나서 연소기(20)의 미통(25)으로 보내져, 미통(25)을 냉각한다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 3 공기 냉각기(53)에 의해, 공기 압축기(11)에서 압축된 압축 공기를 냉각하여, 전단 냉각 공기를 생성한다(냉각용 공기 냉각 공정). 이 전단 냉각 공기는, 예를 들어 터빈(30)의 전단의 정익 및 동익으로 보내져, 이들을 냉각한다. 본 실시형태에서는, 제 4 공기 냉각기(54)에 의해, 공기 압축기(11)의 중단으로부터 추기한 추기 공기를 냉각하여, 후단 냉각 공기를 생성한다(냉각용 공기 냉각 공정). 이 후단 냉각 공기는, 예를 들어 터빈(30)의 후단의 정익 및 동익으로 보내져, 이들을 냉각한다.
급수 라인(71)을 흐르는 급수는 이 급수 라인(71)을 흐르는 과정에서, 급수 가열기(78)에 의해 가열된다(급수 가열 공정, 열 이동 공정). 구체적으로는, 이 급수는, 발전기(65)에 관한 발전기 냉각기(66) 및 윤활유 냉각기(67), 흡기 냉각기(40), 발전기(15)에 관한 발전기 냉각기(16) 및 윤활유 냉각기(17), 제 2 공기 냉각기(52), 제 4 공기 냉각기(54)에 의해, 가열된다(냉각용 공기 냉각 공정, 흡기 냉각 공정, 윤활유 냉각 공정, 발전기 냉각 공정). 급수 가열기(78)를 구성하는 각 기기에서의 급수의 가열량은, 각 기기에 대하여 마련되어 있는 유량 조절 밸브(75a) 또는 바이패스량 조절 밸브(75b) 등의 개방도를 변경함으로써, 적절하게 조절할 수 있다.
GTHC 라인(90)을 흐르는 고압 가열수는 제 1 공기 냉각기(51), 제 3 공기 냉각기(53)에 의해 가열된다. 또한, 이 고압 가열수는 연료 예열기(45)에 의해 냉각된다. 제 1 공기 냉각기(51) 및 제 3 공기 냉각기(53)에서의 고압 가열수의 가열량은, 이들에 대하여 마련되어 있는 유량 조절 밸브 또는 바이패스 밸브 등의 개방도를 변경함으로써, 적절하게 조절할 수 있다. 또한, 연료 예열기(45)에서의 고압 가열수의 냉각량은, 이 연료 예열기(45)에 대하여 마련되어 있는 유량 조절 밸브 또는 바이패스 밸브 등의 개방도를 변경함으로써, 적절하게 조절할 수 있다.
이상과 같이, 가열 및 냉각된 고압 가열수(보일러 유통수)는 제 1 랭킨 사이클(81a)에 의해 냉각된다. 구체적으로는, 제 1 랭킨 사이클(81a)의 증발기(82)에서, 저비점 매체와 고압 가열수가 열교환되어, 저비점 매체가 가열되어 기화하는 한편, 고압 가열수가 냉각된다(흡열 공정, 랭킨 사이클 실행 공정, 증발 공정). 기화한 저비점 매체는 제 1 랭킨 사이클(81a)의 터빈(83)을 구동시킨다. 이 결과, 이 터빈(83)에 접속되어 있는 발전기(89)가 발전한다.
제 1 랭킨 사이클(81a)에서 냉각된 고압 가열수는 제 2 가열수 라인(122)을 흐르는 저압 절탄기(102)로부터의 저압 가열수와 합류한다. 합류한 물은 제 2 랭킨 사이클(81b)에 의해 냉각된다. 구체적으로는, 제 2 랭킨 사이클(81b)의 증발기(82)에서, 저비점 매체와 합류 후의 물(보일러 유통수)이 열교환되어, 저비점 매체가 가열되어 기화하는 한편, 합류 후의 물이 냉각된다(흡열 공정, 랭킨 사이클 실행 공정, 증발 공정). 합류 후의 물의 온도는, 급수 주 라인(72) 중에서, 제 2 가열수 라인(122)과 급수 주 라인(72)의 접속 위치보다 급수의 흐름의 상류측에서의 급수의 온도보다 낮다. 이 물은 제 2 가열수 라인(122)을 거쳐서 급수 주 라인(72)을 흐르는 급수에 합류하여, 이 급수를 냉각한다(급수 냉각 공정).
배열 회수 보일러(100)에서는, 배기 가스의 열을 유효하게 이용하기 위해서, 배기 가스의 온도가 가능한 한 저온이 될 때까지, 배기 가스의 열을 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 배기 가스의 온도가 지나치게 저온으로 되면, 이 배기 가스 중에 포함되는 NOx나 SOx가 응축하여, 황산수나 초산수 등이 되고, 이러한 부식액에 의해 연도(128)나 연돌(129) 등이 부식된다. 이 때문에, 배열 회수 보일러(100)로부터 배기되는 배기 가스의 온도에는, 배기 가스의 열의 유효 이용과 연도(128) 등의 보호 등의 관점에서 적절한 온도가 요구된다.
본 실시형태의 배열 회수 보일러(100)에서는, 고압 증발기(109)의 하류측(Dgd)에 저압 재열기(106)가 배치되어 있다. 이 저압 재열기(106)에는, 중압 증기 터빈(62)으로부터 배기된 배기 증기가 유입되기 때문에, 저압 재열기(106)에서 배기 가스의 온도를 조절하는 것이 어렵다. 이 때문에, 이 저압 재열기(106)보다 하류측(Dgd)에 배치되어 있는 저압 절탄기(102) 등에서도, 배기 가스의 온도를 조절하는 것이 어렵다.
그래서, 본 실시형태에서는, 급수 라인(71)을 흐르는 급수를 가열하는 급수 가열기(78), 및 이 급수를 냉각하는 급수 냉각기(79)를 마련하여, 배열 회수 보일러(100)에 유입되는 급수의 온도를 조절함으로써(급수 온도 조절 공정, 급수 가열 공정, 급수 냉각 공정), 배열 회수 보일러(100)로부터의 배기되는 배기 가스의 온도를 조절한다. 게다가, 본 실시형태에서는, 급수 가열기(78)와 급수 냉각기(79)의 쌍방을 마련하고 있기 때문에, 복수기(68)로부터 급수 라인(71)에 유입되는 급수의 온도가 높은 경우에도, 반대로 온도가 낮은 경우에도, 배열 회수 보일러(100)에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 조절할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 배열 회수 보일러(100)로부터의 배기되는 배기 가스의 온도를 조절할 수 있으므로, 배기 가스의 열을 유효하게 이용할 수 있는 동시에, 배기 가스 중에 포함되는 NOx나 SOx의 응축에 의한 연도(128) 등의 부식을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 급수 가열기(78)에 의해 급수를 가열하는 열원으로서 가스 터빈(10)의 냉각 대상으로부터의 열을 이용하고 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 이 냉각 대상으로부터의 열을 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 급수 냉각기(79)에 의해, 급수의 냉각에 이용되는 가열수를 냉각하고 있다. 본 실시형태에서는, 이 가열수의 냉각으로 얻어진 열로 랭킨 사이클(81a, 81b)의 터빈(83)을 구동시켜, 전력을 얻고 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 이 가열수로부터의 열도 유효하게 이용할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 배열 회수 보일러(100)는, 증발기가 고압 증발기(109)뿐이다. 즉, 본 실시형태의 배열 회수 보일러(100)에서는, 이 보일러에서 발생시키는 증기의 전량을 고압 증발기(109)에서 발생시킨다. 고압 증발기(109)에서 발생하는 증기는, 고온이고 또한 고압이기 때문에, 고압 증기 터빈(61), 중압 증기 터빈(62) 및 저압 증기 터빈(63)의 구동에 이용할 수 있다. 즉, 고압 증발기(109)에서 발생하는 증기는 이용 가치가 높은 증기이다. 이 때문에, 이 배열 회수 보일러(100)에서 발생한 증기를 유효하게 이용할 수 있다. 게다가, 본 실시형태의 배열 회수 보일러(100)는, 증발기가 고압 증발기(109)뿐이기 때문에, 배열 회수 보일러(100)를 구성하는 열교환기의 수를 줄일 수 있어, 설비 코스트 및 유지 코스트를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 플랜트는 GTHC 라인(90)을 갖는다. 이것에 의해, 증발기가 고압 증발기(109)뿐이어서, 열 회수, 혹은 열원이 되는 경우의 선택지(選擇肢)가 적은 경우에도, 효과적으로 냉각 공기 냉각기의 배열을 회수하여, 유효하게 활용하는 동시에, 연료 예열기(45)에서 연료(F)를 가열하여, 플랜트의 효율을 높일 수 있다.
[흡열 장치의 변형예]
도 5를 참조하여, 제 1 실시형태에 있어서의 흡열 장치의 변형예에 대해서 설명한다.
상기 제 1 실시형태의 흡열 장치는 2개의 랭킨 사이클(81a, 81b)을 갖고 있다. 그렇지만, 상기 제 1 실시형태에 있어서의 2개의 랭킨 사이클(81a, 81b)의 기능을 하나의 랭킨 사이클로 만족시키는 것도 가능하다.
본 변형예의 흡열 장치는 이러한 랭킨 사이클(81c)을 갖고 있다. 또한, 이 흡열 장치도 급수 냉각기(79c)를 구성한다. 이 랭킨 사이클(81c)은 제 1 증발기(82a)와, 제 2 증발기(82b)와, 제 1 터빈(83a)과, 제 2 터빈(83b)과, 응축기(84)와, 제 1 저비점 매체 펌프(85a)와, 제 2 저비점 매체 펌프(85b)를 갖는다. 제 1 증발기(82a)는, GTHC 주 라인(91)을 흐르는 고압 가열수와 액체의 저비점 매체를 열교환시켜서, 고압 가열수를 냉각하는 한편, 저비점 매체를 가열하여 증발시킨다. 제 2 증발기(82b)는, 저압 절탄기(102)로부터의 저압 가열수와 제 1 증발기(82a)로부터 유출된 고압 가열수가 합류한 물과 액체의 저비점 매체를 열교환시켜서, 합류 후의 물을 냉각하는 한편, 저비점 매체를 가열하여 증발시킨다. 제 1 터빈(83a)은 제 1 증발기(82a)에서 증발한 저비점 매체로 구동된다. 제 2 터빈(83b)은 제 1 터빈(83a)으로부터 배기된 저비점 매체 및 제 2 증발기(82b)에서 증발한 저비점 매체로 구동된다. 제 1 터빈(83a)의 로터와 제 2 터빈(83b)의 로터는 서로 접속되어 있다. 이 로터에는, 예를 들어 제 1 터빈(83a) 및 제 2 터빈(83b)의 구동으로 발전하는 발전기(89c)가 접속되어 있다. 응축기(84)는 제 2 터빈(83b)으로부터 배기된 저비점 매체를 응축시킨다. 제 1 저비점 매체 펌프(85a)는 응축한 저비점 매체를 제 1 증발기(82a)로 보낸다. 제 2 저비점 매체 펌프(85b)는 응축한 저비점 매체를 제 1 저비점 매체 펌프(85a) 및 제 2 증발기(82b)로 보낸다.
또한, 흡열 장치는 제 1 랭킨 사이클(81a)과 제 2 랭킨 사이클(81b) 중, 한쪽의 랭킨 사이클만이라도 좋다. 예를 들면, 제 1 랭킨 사이클(81a)을 생략하고, 제 2 랭킨 사이클(81b)만이라도 좋다. 또한, 제 2 랭킨 사이클(81b)을 생략하고, 제 1 랭킨 사이클(81a)만이라도 좋다. 이러한 경우, GTHC 주 라인(91)을 급수 주 라인(72)에 접속한다. 또한, 이상의 경우에도, 랭킨 사이클을 거친 물의 온도는, 급수 주 라인(72) 중에서, 이 물이 급수와 합류하는 위치보다 급수의 흐름의 상류측에 있어서의 급수의 온도보다 낮을 필요가 있다. 이 때문에, 이 랭킨 사이클에서의 저비점 매체와 물의 열교환량을 상기 실시형태에 있어서의 랭킨 사이클에서의 저비점 매체와 물의 열교환량보다 많게 해야 하는 경우가 있다. 이러한 경우, 이 랭킨 사이클의 저비점 매체 펌프로부터의 저비점 매체의 토출 유량을 많게 하든지, 이 랭킨 사이클의 증발기에 있어서의 전열 면적을 많게 한다.
상기 제 1 실시형태의 흡열 장치, 본 변형예의 흡열 장치, 또한 이하의 실시형태의 흡열 장치는 모두 급수를 냉각하는 급수 냉각기를 구성한다. 그렇지만, 이러한 흡열 장치는 급수 가열기를 구성해도 좋다. 급수 가열기로서 기능하는 흡열 장치도, 배열 회수 보일러(100) 내를 흐른 물인 보일러 유통수로부터 열을 흡수하여, 이 보일러 유통수를 감온한다. 그렇지만, 급수 가열기로서 기능하는 흡열 장치로부터의 보일러 유통수의 온도는, 급수 주 라인(72) 중에서, 이 보일러 유통수와 급수가 합류하는 위치보다 급수의 흐름의 상류측에 있어서의 급수의 온도보다 높다. 따라서, 흡열 장치는 급수 냉각기로서 기능시켜도, 급수 가열기로서 기능시켜도 좋다.
또한, 이상의 설명한 흡열 장치는 모두 저비점 매체 랭킨 사이클이다. 그렇지만, 흡열 장치로서는, 저비점 매체 랭킨 사이클 대신에, 열 이동 장치를 마련해도 좋다. 이러한 경우, 이 열 이동 장치에 의해, 보일러 냉각수의 열을 다른 매체로 이동시켜, 보일러 냉각수를 감온하는 동시에, 매체의 온도를 높인다. 온도가 높아진 매체의 열은, 예를 들어 공장 프로세스의 열원, 화학 반응의 열원, 증기 발생, 급탕(給湯), 공조 등에 이용하면 좋다.
[제 2 실시형태]
도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트는, 제 1 실시형태의 가스 터빈 플랜트에 있어서의 배열 회수 보일러(100)를 변경한 것으로, 그 외의 구성은 제 1 실시형태의 가스 터빈 플랜트와 동일하다.
본 실시형태의 배열 회수 보일러(100a)는, 제 1 실시형태의 배열 회수 보일러(100)의 구성요소 외에, 저압 증발기(103)와, 저압 과열기(105)를 갖는다.
저압 증발기(103)는, 연소 가스의 상하류 방향(Dg)에서, 저압 절탄기(102)와 고압 절탄기(107) 사이에 배치되어 있다. 저압 과열기(105)는, 연소 가스의 상하류 방향(Dg)에서, 고압 절탄기(107)의 위치에 배치되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 연소 가스의 상하류 방향(Dg)에서, 고압 절탄기(107)의 위치에는, 이 저압 과열기(105) 외에, 저압 재열기(106)도 배치되어 있다. 단, 연소 가스의 상하류 방향(Dg)에서, 저압 과열기(105)는 저압 재열기(106)보다 하류측(Dgd)에 배치되어 있다.
저압 절탄기(102)에 접속되어 있는 제 2 가열수 라인(122)은 도중에 분기되어 있다. 이 분기되어 있는 라인은 가열수 공급 라인(122a)을 이루고, 저압 증발기(103)에 접속되어 있다. 따라서, 저압 증발기(103)에서는, 저압 절탄기(102)에서 가열된 급수인 저압 가열수가 배기 가스로 가열되어 저압 증기가 된다. 이 저압 증기는 저압 과열기(105)에서 과열되어 과열 저압 증기가 된다. 저압 과열기(105)에는, 저압 과열 증기 라인(122b)이 접속되어 있다. 이 저압 과열 증기 라인(122b)은 중압 증기 터빈(62)의 증기 출구와 저압 재열기(106)를 접속하는 중압 배기 라인(126)에 접속되어 있다. 따라서, 저압 과열기(105)로부터의 저압 과열 증기는 저압 과열 증기 라인(122b) 및 중압 배기 라인(126)을 거쳐서 저압 재열기(106)에 유입된다. 이 저압 재열기(106)에 유입된 증기는, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 저압 재열기(106)에서 과열된 후, 저압 증기 터빈(63)으로 보내진다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트도, 제 1 실시형태의 가스 터빈 플랜트와 마찬가지로, 고압 증발기(109)의 하류측(Dgd)에 저압 재열기(106)가 배치되어 있지만, 급수 가열기(78) 및 급수 냉각기(79)를 구비하고 있으므로, 저압 증기의 유량이 적은 경우에도, 배열 회수 보일러(100a)에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 조절할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서도, 배열 회수 보일러(100a)로부터의 배기되는 배기 가스의 온도를 조절할 수 있으므로, 배기 가스의 열을 유효하게 이용할 수 있는 동시에, 배기 가스 중에 포함되는 NOx나 SOx의 응축에 의한 연도(128) 등의 부식을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 플랜트는 GTHC 라인(90)을 갖는다. 이것에 의해, 저압 증기의 유량이 적어, 열 회수, 혹은 열원이 되는 경우의 선택지가 적은 경우에도, 효과적으로 냉각 공기 냉각기의 배열을 회수하여, 유효하게 활용하는 동시에, 연료 예열기(45)에서 연료(F)를 가열하여, 플랜트의 효율을 높일 수 있다.
[제 3 실시형태]
도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 제 3 실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트는 고압 증기 터빈(61) 및 저압 증기 터빈(63)을 갖지만, 제 1 및 제 2 실시형태의 가스 터빈 플랜트에 있어서의 중압 증기 터빈(62)을 갖지 않는다. 이러한 관계로, 본 실시형태의 가스 터빈 플랜트에 있어서의 배열 회수 보일러(100b)는 제 1 및 제 2 실시형태의 배열 회수 보일러(100, 100a)와 상이하다.
본 실시형태의 배열 회수 보일러(100b)는, 제 2 실시형태의 배열 회수 보일러(100a)로부터 중압 재열기(112)를 생략한 보일러이다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태의 배열 회수 보일러(100b)는, 제 1 실시형태의 배열 회수 보일러(100)에, 저압 증발기(103)와 저압 과열기(105)를 추가하는 한편, 제 1 실시형태의 배열 회수 보일러(100)로부터 중압 재열기(112)를 생략한 보일러이다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트는, 제 1 및 제 2 실시형태의 가스 터빈 플랜트에 있어서의 중압 증기 터빈(62) 및 중압 재열기(112)를 갖지 않는 관계상, 중압 재열기(112)와, 중압 증기 터빈(62)의 증기 입구를 접속하는 중압 증기 라인(125)과, 중압 증기 터빈(62)의 증기 출구와 저압 재열기(106)를 접속하는 중압 배기 라인(126)을 갖지 않는다.
본 실시형태의 고압 증기 터빈(61)의 증기 출구에 접속되어 있는 고압 배기 라인(124)은 저압 재열기(106)에 접속되어 있다. 저압 과열기(105)에 접속되어 있는 저압 과열 증기 라인(122b)은 이 고압 배기 라인(124)에 접속되어 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 저압 과열기(105)로부터의 저압 과열 증기, 및 고압 증기 터빈(61)으로부터 배기된 고압 증기가 저압 재열기(106)에 유입된다. 이 저압 재열기(106)에 유입된 증기는, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 저압 재열기(106)에서 과열된 후, 저압 증기 터빈(63)으로 보내진다.
본 실시형태의 배열 회수 보일러(100b)는, 제 1 및 제 2 실시형태의 배열 회수 보일러(100, 100a)와 마찬가지로, 고압 증발기(109)의 하류측(Dgd)에 저압 재열기(106)가 배치되어 있지만, 고압 증발기(109)의 상류측(Dgu)에는 중압 재열기(112)가 배치되어 있지 않다. 그렇지만, 본 실시형태의 가스 터빈 플랜트도, 이상의 각 실시형태와 마찬가지로, 급수 가열기(78) 및 급수 냉각기(79)를 구비하고 있으므로, 배열 회수 보일러(100b)에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 조절할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서도, 배열 회수 보일러(100b)로부터의 배기되는 배기 가스의 온도를 조절할 수 있으므로, 배기 가스의 열을 유효하게 이용할 수 있는 동시에, 배기 가스 중에 포함되는 NOx나 SOx의 응축에 의한 연도(128) 등의 부식을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 플랜트는 GTHC 라인(90)을 갖는다. 이것에 의해, 저압 증기의 유량이 적어, 열 회수, 혹은 열원이 되는 경우의 선택지가 적은 경우에도, 효과적으로 냉각 공기 냉각기의 배열을 회수하여, 유효하게 활용하는 동시에, 연료 예열기(45)에서 연료(F)를 가열하여, 플랜트의 효율을 높일 수 있다.
[제 4 실시형태]
도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 제 4 실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트도, 제 1 실시형태의 가스 터빈 플랜트에 있어서의 배열 회수 보일러(100)를 변경한 것으로, 그 외의 구성은 제 1 실시형태의 가스 터빈 플랜트와 기본적으로 동일하다.
본 실시형태의 배열 회수 보일러(100c)는 저온 열교환기(115), 저압 절탄기(102), 저압 증발기(103), 제 1 고압 절탄기(104), 제 1 저압 과열기(105), 제 1 중압 재열기(106c), 제 2 고압 절탄기(107c), 제 2 저압 과열기(108), 고압 증발기(109), 제 1 고압 과열기(111), 제 2 중압 재열기(112c), 제 2 고압 과열기(113)를 갖는다. 저온 열교환기(115), 저압 절탄기(102), 저압 증발기(103), 제 1 고압 절탄기(104), 제 1 저압 과열기(105), 제 1 중압 재열기(106c), 제 2 저압 과열기(108), 고압 증발기(109), 제 1 고압 과열기(111), 제 2 중압 재열기(112c), 제 2 고압 과열기(113)는, 이상의 순서로, 배기 가스의 하류측(Dgd)으로부터 상류측(Dgu)으로 늘어서 있다. 따라서, 본 실시형태의 배열 회수 보일러(100c)에서는, 고압 증발기(109)의 하류측(Dgd)에 제 1 중압 재열기(106c)가 배치되고, 고압 증발기(109)의 상류측(Dgu)에 제 2 중압 재열기(112c)가 배치되어 있다. 제 2 고압 절탄기(107c)는, 배기 가스의 상하류 방향(Dg)에서, 제 1 중압 재열기(106c)의 위치에 배치되어 있다. 제 2 고압 절탄기(107c)와 고압 증발기(109)는 고온 가열수 라인(121c)으로 접속되어 있다. 이 고온 가열수 라인(121c)으로부터는, GTHC 라인(90)이 분기되어 있다.
고압 증기 터빈(61)의 증기 출구와 제 1 중압 재열기(106c)는 고압 배기 라인(124)으로 접속되어 있다. 제 2 중압 재열기(112c)와 중압 증기 터빈(62)의 증기 입구는 중압 증기 라인(125)으로 접속되어 있다. 제 2 저압 과열기(108)와 저압 증기 터빈(63)의 증기 입구는 저압 증기 라인(127)으로 접속되어 있다. 중압 증기 터빈(62)의 증기 출구와 저압 증기 라인(127)은 중압 배기 라인(126)으로 접속되어 있다.
이상의 각 실시형태와 마찬가지로, 배열 회수 보일러(100c) 중에서, 가장 하류측(Dgd)의 저온 열교환기(115)에는, 급수 라인(71)으로부터의 급수가 공급된다. 저온 열교환기(115)는 이 급수를 가열한다. 저압 절탄기(102)는 저온 열교환기(115)에서 가열된 급수를 더 가열한다. 저압 절탄기(102)에서 가열된 급수인 저압 가열수의 일부는 제 2 가열수 라인(122)에 유입된다. 또한, 저압 절탄기(102)에서 가열된 저압 가열수의 다른 일부는 제 1 가열수 라인(121)에 유입된다. 제 1 가열수 라인(121)에 유입된 저압 가열수는 고압 펌프(116)에서 승압되어 고압 가열수가 된다. 이 고압 가열수는 제 1 고압 절탄기(104) 및 제 2 고압 절탄기(107c)에서 더 가열되어, 고온 가열수가 된다. 이 고온 가열수의 일부는, GTHC 라인(90)에 유입되어, 이상의 각 실시형태와 마찬가지로, 공기 압축기(11)로부터의 공기의 냉각에 이용된다. 또한, 이 고온 가열수의 다른 일부는 고압 증발기(109)에서 가열되어 고압 증기가 된다. 이 고압 증기는 제 1 고압 과열기(111) 및 제 2 고압 과열기(113)에서 과열되어 고압 과열 증기가 된다. 이 고압 과열 증기는 고압 증기 라인(123)을 거쳐서 고압 증기 터빈(61)으로 보내져, 고압 증기 터빈(61)을 구동시킨다. 고압 증기 터빈(61)으로부터 배기된 고압 과열 증기는 고압 배기 라인(124)을 거쳐서 제 1 중압 재열기(106c)로 보내진다. 이 고압 과열 증기는 제 1 중압 재열기(106c) 및 제 2 중압 재열기(112c)에서 과열되어, 중압 과열 증기가 된다. 이 중압 과열 증기는 중압 증기 라인(125)을 거쳐서 중압 증기 터빈(62)으로 보내져, 중압 증기 터빈(62)을 구동시킨다. 중압 증기 터빈(62)으로부터 배기된 중압 과열 증기는 중압 배기 라인(126) 및 저압 증기 라인(127)을 거쳐서 저압 증기 터빈(63)으로 보내진다.
저압 절탄기(102)에서 가열된 급수인 저압 가열수의 일부는 저압 증발기(103)에서 가열되어 저압 증기가 된다. 이 저압 증기는 제 1 저압 과열기(105) 및 제 2 저압 과열기(108)에서 과열되어, 저압 과열 증기가 된다. 이 저압 과열 증기는 저압 증기 라인(127)을 거쳐서 저압 증기 터빈(63)으로 보내진다. 따라서, 본 실시형태에서는, 이 저압 과열 증기, 및 중압 증기 터빈(62)으로부터 배기된 중압 과열 증기가 저압 증기 터빈(63)에 유입된다. 저압 증기 터빈(63)으로부터 배기된 저압 과열 증기는, 이상의 각 실시형태와 마찬가지로, 복수기(68)에 유입된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 배열 회수 보일러(100c)에서는, 고압 증발기(109)의 하류측(Dgd)에 제 1 중압 재열기(106c)가 배치되어 있는 동시에, 고압 증발기(109)의 상류측(Dgu)에 제 2 중압 재열기(112c)가 배치되어 있다. 게다가, 본 실시형태의 배열 회수 보일러(100c)는 제 1 실시형태의 배열 회수 보일러(100)에는 마련되지 않은 저압 증발기(103)나 저압 절탄기(102) 등을 갖는다. 그렇지만, 본 실시형태의 가스 터빈 플랜트도, 이상의 각 실시형태와 마찬가지로, 급수 가열기(78) 및 급수 냉각기(79)를 구비하고 있으므로, 배열 회수 보일러(100c)에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 조절할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서도, 배열 회수 보일러(100c)로부터의 배기되는 배기 가스의 온도를 조절할 수 있으므로, 배기 가스의 열을 유효하게 이용할 수 있는 동시에, 배기 가스 중에 포함되는 NOx나 SOx의 응축에 의한 연도(128) 등의 부식을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 플랜트는 GTHC 라인(90)을 갖는다. 이것에 의해, 저압 증기의 유량이 적어, 열 회수, 혹은 열원이 되는 경우의 선택지가 적은 경우에도, 효과적으로 냉각 공기 냉각기의 배열을 회수하여, 유효하게 활용하는 동시에, 연료 예열기(45)에서 연료(F)를 가열하여, 플랜트의 효율을 높일 수 있다.
[제５ 실시형태]
도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 제５ 실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트는, 제 1 실시형태의 가스 터빈 플랜트에 있어서의 배열 회수 보일러(100)를 변경한 것으로, 그 외의 구성은 제 1 실시형태의 가스 터빈 플랜트와 동일하다.
본 실시형태의 배열 회수 보일러(100d)는, 제 1 실시형태의 배열 회수 보일러(100)의 구성요소 외에, 조연(助燃) 연소기(131)를 갖는다.
본 실시형태의 배열 회수 보일러(100d)의 보일러 외측 프레임(101) 내에는, 유로 분기판(132)이 배치되어 있다. 이 유로 분기판(132)은, 보일러 외측 프레임(101) 내의 배기 가스 유로 중에서, 제 1 고압 과열기(111)보다 상류측(Dgu)의 부분을 제 1 유로(133)와 제 2 유로(134)로 분기한다. 제 1 유로(133) 내에는, 조연 연소기(131)와, 중압 재열기(112)와, 제 2 고압 과열기(113)가 배치되어 있다. 제 1 유로(133) 내에서, 중압 재열기(112)의 상하류 방향(Dg)의 위치와 제 2 고압 과열기(113)의 상하류 방향(Dg)의 위치는 동일하다.
조연 연소기(131)는, 제 1 유로(133) 내에서, 중압 재열기(112) 및 제 2 고압 과열기(113)보다 상류측(Dgu)에 배치되어 있다. 한편, 제 2 유로(134) 내에는, 배기 가스와 물을 열교환하는 열교환기류(熱交換器類)는 일절 배치되어 있지 않다.
조연 연소기(131)에는, 조연 연료 라인(49)에 의해, 연료 예열기(45)에서 가열된 연료(F)가 공급된다. 조연 연소기(131)는 이 연료(F)를 제 1 유로(133) 내에서 연소시킨다. 이 때문에, 가스 터빈(10)으로부터 배기된 배기 가스의 일부는 제 1 유로(133) 내에서 고온이 되어, 재연 배기 가스가 된다. 중압 재열기(112)에 유입된 증기 및 제 2 고압 과열기(113)에 유입된 증기는 모두 이 고온의 재연 배기 가스로 가열된다.
중압 재열기(112) 및 제 2 고압 과열기(113)를 통과한 재연 배기 가스는 제 1 고압 과열기(111) 내를 흐르는 가열수를 가열한다. 또한, 가스 터빈(10)으로부터 배기된 배기 가스의 다른 일부는 제 2 유로(134)를 흐른다. 이 배기 가스도 제 1 고압 과열기(111) 내를 흐르는 가열수를 가열한다. 즉, 제 1 고압 과열기(111)에서는, 재열 배기 가스와 가열수가 열교환되는 동시에, 배기 가스와 가열수가 열교환된다.
본 실시형태와 같이, 보일러 외측 프레임(101) 내에 조연 연소기(131)를 마련함으로써, 이 조연 연소기(131)에의 약간의 연료 공급으로, 이상의 각 실시형태보다 고온의 고압 과열 증기 및 고온의 중압 과열 증기를 얻을 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 증기의 이용 가치를 높일 수 있다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트도, 제 1 실시형태의 가스 터빈 플랜트와 마찬가지로, 고압 증발기(109)의 하류측(Dgd)에 저압 재열기(106)가 배치되어 있지만, 급수 가열기(78) 및 급수 냉각기(79)를 구비하고 있으므로, 배열 회수 보일러(100d)에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 조절할 수 있다.
[제 6 실시형태]
도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 제 6 실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트는, 제５ 실시형태에 있어서의 조연 연소기(131)에 대한, 중압 재열기(112), 제 2 고압 과열기(113) 및 제 1 고압 과열기(111)의 상대 위치를 변경한 것으로, 그 외의 구성은 제５ 실시형태의 구성과 동일하다.
보일러 외측 프레임(101) 내의 제 1 유로(133) 내에는, 조연 연소기(131) 및 중압 재열기(112)가 배치되어 있다. 또한, 보일러 외측 프레임(101) 내의 제 2 유로(134) 내에는, 제 2 고압 과열기(113) 및 제 1 고압 과열기(111)가 배치되어 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 제５ 실시형태와 달리, 제 1 유로(133) 내에는 제 2 고압 과열기(113)가 배치되어 있지 않다. 이 제 2 고압 과열기(113)는 제 2 유로(134) 내에 배치되어 있다. 제 2 유로(134) 내에서 제 2 고압 과열기(113)의 하류측(Dgd)에는, 제 1 고압 과열기(111)가 배치되어 있다.
본 실시형태에서는, 제５ 실시형태와 마찬가지로, 보일러 외측 프레임(101) 내에 조연 연소기(131)를 마련함으로써, 이 조연 연소기(131)에의 약간의 연료 공급으로, 이상의 각 실시형태보다 고온 중압 과열 증기를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 고압의 가열수가 흐르는 제 2 고압 과열기(113)가 고온의 재연 배기 가스에 노출되지 않기 때문에, 제５ 실시형태보다, 제 2 고압 과열기(113)의 내구성을 높일 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태에서는, 제５ 실시형태보다, 제 2 고압 과열기(113)를 구성하는 전열관을 염가의 재료로 형성할 수 있거나, 또는 이 전열관의 두께를 얇게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 가스 터빈 플랜트도, 이상의 각 실시형태와 마찬가지로, 급수 가열기(78) 및 급수 냉각기(79)를 구비하고 있으므로, 배열 회수 보일러(100e)에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 조절할 수 있다.
[제 7 실시형태]
도 11을 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 제 7 실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 배열 회수 보일러(100f)는, 제 1 실시형태의 배열 회수 보일러(100)의 구성요소 외에, 공기 가열기(135)를 갖는다. 공기 가열기(135)는, 보일러 외측 프레임(101) 중, 상하류 방향(Dg)에서 제 2 고압 과열기(113) 및 중압 재열기(112)가 위치하고 있는 부분에 배치되어 있다. 이 공기 가열기(135)에는, 공기 압축기(11)에서 생성된 압축 공기를 연소기(20)로 인도하는 압축 공기 라인(56)이 접속되어 있다. 따라서, 공기 압축기(11)로부터의 압축 공기의 일부는 이 압축 공기 라인(56)으로부터 보일러 외측 프레임(101) 내의 공기 가열기(135)에 의해 가열되고 나서, 연소기(20)에 유입된다.
이 때문에, 본 실시형태에서는, 이상의 실시형태보다 고온의 압축 공기를 연소기(20)에 공급할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 연소기(20)에서의 연료 소비량을 삭감할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 가스 터빈 플랜트도, 이상의 각 실시형태와 마찬가지로, 급수 가열기(78) 및 급수 냉각기(79)를 구비하고 있으므로, 배열 회수 보일러(100f)에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 조절할 수 있다.
[제 8 실시형태]
도 12를 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 제 8 실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트도, 제 7 실시형태와 마찬가지로, 공기 압축기(11)에서 생성된 압축 공기를 가열하는 공기 가열기(135a, 135b)를 갖는다. 본 실시형태에서는, 이 공기 가열기(135a, 135b)로서 제 1 공기 가열기(135a)와 제 2 공기 가열기(135b)를 갖는다. 단, 이러한 제 1 공기 가열기(135a) 및 제 2 공기 가열기(135b)는 배열 회수 보일러(100g)의 보일러 외측 프레임(101) 외부에 배치되어 있다. 또한, 이러한 제 1 공기 가열기(135a) 및 제 2 공기 가열기(135b)는 증기로 압축 공기를 가열한다. 제 1 공기 가열기(135a) 및 제 2 공기 가열기(135b)는 서로 병렬로 압축 공기 라인(56)에 마련되어 있다.
본 실시형태의 보일러 외측 프레임(101) 내에는, 제 7 실시형태에 공기 가열기(135) 대신에 제 1 재과열기(136a) 및 제 2 재과열기(136b)가 배치되어 있다. 이러한 제 1 재과열기(136a) 및 제 2 재과열기(136b)는 배기 가스에 의해 증기를 과열한다.
제 1 재과열기(136a)의 증기 입구는 고압 배기 라인(124)을 거쳐서 고압 증기 터빈(61)의 증기 출구와 접속되어 있다. 이 제 1 재과열기(136a)의 증기 출구는 제 1 공기 가열기(135a)의 증기 입구와 접속되어 있다. 이 제 1 공기 가열기(135a)의 증기 출구는 제 2 재과열기(136b)의 증기 입구와 접속되어 있다. 이 제 2 재과열기(136b)의 증기 출구는 제 2 공기 가열기(135b)의 증기 입구에 접속되어 있다. 이 제 2 공기 가열기(135b)의 증기 출구는 중압 재열기(112)에 접속되어 있다.
고압 증기 터빈(61)으로부터 배기된 증기는 고압 배기 라인(124)을 거쳐서 보일러 외측 프레임(101) 내의 제 1 재과열기(136a)에 유입된다. 제 1 재과열기(136a)에서는, 유입된 증기를 배기 가스에 의해 과열한다. 제 1 재과열기(136a)에서 과열된 증기는 제 1 공기 가열기(135a)에서 공기 압축기(11)로부터의 압축 공기를 가열한다. 제 1 공기 가열기(135a)에서 가열된 압축 공기는 연소기(20)에 유입된다. 제 1 공기 가열기(135a)에서 압축 공기를 가열한 증기는 보일러 외측 프레임(101) 내의 제 2 재과열기(136b)에서 배기 가스에 의해 과열된다. 제 2 재과열기(136b)에서 과열된 증기는 제 2 공기 가열기(135b)에서 공기 압축기(11)로부터의 압축 공기를 가열한다. 제 2 공기 가열기(135b)에서 가열된 압축 공기는 연소기(20)에 유입된다. 제 2 공기 가열기(135b)에서 압축 공기를 가열한 증기는 중압 재열기(112)에서 가열된 후, 중압 증기 라인(125)을 거쳐서 중압 증기 터빈(62)에 유입된다.
본 실시형태에서는, 제 1 공기 가열기(135a) 및 제 2 공기 가열기(135b)에서, 공기 압축기(11)로부터의 압축 공기와 증기를 열교환시켜, 압축 공기를 가열한다. 즉, 본 실시형태에서는, 열 전달율이 높고 또한 열 밀도가 높은 증기로 압축 공기를 가열한다. 따라서, 본 실시형태에서는, 제 1 공기 가열기(135a) 및 제 2 공기 가열기(135b)의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 압축 공기의 가열과 증기의 과열을 이중 루프화하고 있으므로, 압축 공기의 온도를 높일 수 있다.
또한, 본 실시형태의 가스 터빈 플랜트도, 이상의 각 실시형태와 마찬가지로, 급수 가열기(78) 및 급수 냉각기(79)를 구비하고 있으므로, 배열 회수 보일러(100g)에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 조절할 수 있다.
[제 9 실시형태]
도 13을 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 제 9 실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트는, 제 2 실시형태의 가스 터빈 플랜트에 있어서의 급수 가열기(78) 및 가스 터빈 열량 조절기에, 가스 터빈 플랜트 외부의 열원을 이용하여, 물 등을 가열하는 외부 가열기(140)를 추가한 플랜트이다. 또한, 본 실시형태의 가스 터빈 플랜트에 있어서의 배열 회수 보일러(100h)는 제 2 실시형태의 배열 회수 보일러(100a)로부터 저온 열교환기(115)를 생략한 보일러이다.
본 실시형태에 있어서의 외부 가열기(140)는 태양열 가열기(141) 및 지열 열교환기(142)이다. 태양열 가열기(141)는 급수 가열기(78)로서 급수 주 라인(72)에 마련되어 있다. 태양열 가열기(141)는 태양광을 받아서, 급수 주 라인(72) 중을 흐르는 급수를 가열한다. 지열 열교환기(142)는 지열 생산 우물(143)로부터의 열수와 GTHC 주 라인(91) 중을 흐르는 가열수를 열교환시켜, 가열수를 가열한다. 가열수를 가열한 지열 생산 우물(143)로부터의 열수는 지열 환원 우물(144)로 보내진다.
이상과 같이, 급수 가열기(78) 및 가스 터빈 열량 조절기로서 가스 터빈 플랜트 외부의 열원(태양열, 지열)을 이용하여 물 등을 가열하는 외부 가열기(140)를 이용해도 좋다. 또한, 외부 가열기(140)에서 물 등을 가열하는 열원으로서는, 바이오매스(biomass) 연료나 폐기물의 연소열, 공장 배열, 엔진의 배기 가스의 열, 재킷 냉각수의 열 등을 이용할 수 있다.
이상과 같이, 가스 터빈 플랜트 외부의 열원을 이용함으로써, 가스 터빈 플랜트와 외부를 합하여 전체에서의 열 이용 효율을 높일 수 있다.
본 실시형태는 제 2 실시형태의 변형예이다. 그렇지만, 다른 실시형태에 대해서도, 본 실시형태와 마찬가지로, 급수 가열기(78)로서 외부 가열기(140)를 이용해도 좋고, 가스 터빈 열량 조절기로서 외부 가열기(140)를 이용해도 좋다.
[제 10 실시형태]
도 14를 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 제 10 실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트는, 제 2 실시형태의 가스 터빈 플랜트에 있어서의 급수 가열기(78) 및 가스 터빈 열량 조절기에, 증기에 의해 물이나 연료를 가열하는 증기 열교환기(증기 냉각기)(145)를 추가한 플랜트이다.
본 실시형태에 있어서의 증기 열교환기(145)는 저압 증기 열교환기(87) 및 일차 연료 예열기(46)이다. 저압 증기 열교환기(87)는 급수 가열기(78)로서 급수 주 라인(72)에 마련되어 있다. 저압 증기 열교환기(87)에는, 저압 증기 터빈(63)으로부터 추기한 저압 증기와 급수 주 라인(72) 중을 흐르는 급수를 열교환시켜, 급수를 가열한다. 일차 연료 예열기(46)는 연소기(20)에 연료를 공급하는 연료 라인(48)에 마련되어 있다. 이 연료 라인(48) 중에서, 일차 연료 예열기(46)보다 연료(F)의 흐름의 하류측에는, 먼저 설명한 연료 예열기(45)가 마련되어 있다. 일차 연료 예열기(46)는 저압 증기 터빈(63)으로부터 추기한 저압 증기와 연료(F)를 열교환시켜, 연료(F)를 가열한다.
저압 증기 터빈(63)의 중간단의 위치에는, 추기 라인(146)이 접속되어 있다. 이 추기 라인(146)은 도중에 2개로 분기되어 있다. 제 1 추기 분기 라인(147)은 복수기(68)에 접속되어 있다. 저압 증기 열교환기(87)는 이 제 1 추기 분기 라인(147) 중에 마련되어 있다. 따라서, 저압 증기 터빈(63)으로부터 추기된 저압 증기의 일부는 제 1 추기 분기 라인(147)을 거쳐서 저압 증기 열교환기(87)에 유입되고 나서, 다시 제 1 추기 분기 라인(147)을 거쳐 복수기(68)에 유입된다. 제 2 추기 분기 라인(148)은 복수기(68)에 접속되어 있다. 일차 연료 예열기(46)는 이 제 2 추기 분기 라인(148) 중에 마련되어 있다. 따라서, 저압 증기 터빈(63)으로부터 추기된 저압 증기의 다른 일부는 제 2 추기 분기 라인(148)을 거쳐서 일차 연료 예열기(46)에 유입되고 나서, 복수기(68)에 유입된다.
이상과 같이, 급수 가열기(78) 및 가스 터빈 열량 조절기로서 저압 증기에 의해 물 등을 가열하는 증기 열교환기(증기 냉각기)(145)를 이용해도 좋다.
본 실시형태에서는, 저압 증기를 물 등의 가열에 이용함으로써, 이용 가치가 높은 고압 증기의 양을 상대적으로 증가시킬 수 있다. 이 때문에, 가스 터빈 플랜트의 효율을 높일 수 있다.
본 실시형태는, 전술한 바와 같이, 제 2 실시형태의 변형예이다. 그렇지만, 다른 실시형태에 대해서도, 본 실시형태와 마찬가지로, 저압 증기를 물 등의 가열에 이용해도 좋다.
[제 11 실시형태]
도 15를 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 제 11 실시형태에 대해서 설명한다.
이상의 각 실시형태에서는, 모두 급수 라인(71)을 흐르는 물과 GTHC 라인(90)을 흐르는 물이 합류한다. 본 실시형태에서는, 급수 라인(71)을 흐르는 물과 GTHC 라인(90i)을 흐르는 매체가 합류하지 않는다. 즉, 본 실시형태에서는, 급수 라인(71)에 대하여 GTHC 라인(90i)은 독립한 라인이다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트는 제 2 실시형태의 가스 터빈 플랜트의 변형예이다. 본 실시형태의 배열 회수 보일러(100a)는 제 2 실시형태의 배열 회수 보일러(100a)와 동일하다.
본 실시형태의 급수 계통(70i)에 있어서의 급수 라인(71i)은, 이상의 실시형태와 마찬가지로, 복수기(68)와 배열 회수 보일러(100a)를 접속하는 라인이다. 이 급수 라인(71i)에는, 발전기(65)에 관한 발전기 냉각기(66) 및 윤활유 냉각기(67)가 마련되어 있다. 단, 본 실시형태의 급수 라인(71i)에는, 제 2 실시형태의 가스 터빈 플랜트와 같이, 흡기 냉동기(42), 발전기(15)에 관한 발전기 냉각기(16) 및 윤활유 냉각기(17), 및 제 4 공기 냉각기(54)는 마련되어 있지 않다. 즉, 본 실시형태에서는, 발전기(65)에 관한 발전기 냉각기(66) 및 윤활유 냉각기(67)가 급수 가열기(78)를 구성한다.
저압 절탄기(102)와 급수 라인(71i)을 접속하는 제 2 가열수 라인(122)에는, 이상의 각 실시형태와 마찬가지로, 제 2 랭킨 사이클(81b)이 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 이 제 2 랭킨 사이클(81b)만이 급수 냉각기(79)를 구성한다.
본 실시형태의 GTHC 라인(90i)은 순환 라인(95)과, 제 1 GTHC 분기 라인(92)과, 제 2 GTHC 분기 라인(93)과, 제 3 GTHC 분기 라인(94)을 갖는다. 순환 라인(95)에서는, 내부를 흐르는 매체가 순환한다. 제 1 GTHC 분기 라인(92), 제 2 GTHC 분기 라인(93) 및 제 3 GTHC 분기 라인(94)은 순환 라인(95)으로부터 분기되고 다시 순환 라인(95)에 접속되어 있다.
순환 라인(95)에는, 내부를 흐르는 매체를 승압하는 매체 펌프(96)가 마련되어 있다. 또한, 이 순환 라인(95)에는, 제 3 랭킨 사이클(81d)이 마련되어 있다. 이 제 3 랭킨 사이클(81d)은 먼저 설명한 저비점 매체 랭킨 사이클이다. 이 제 3 랭킨 사이클(81d)에서는, 랭킨 사이클 내부를 흐르는 저비점 매체와 순환 라인(95)을 흐르는 매체를 열교환시켜, 순환 라인(95)을 흐르는 매체를 냉각한다.
제 1 GTHC 분기 라인(92)은, 순환 라인(95) 중에서 매체 펌프(96)가 마련되어 있는 위치보다 매체의 흐름의 하류측의 위치로부터 분기되고, 이 분기 위치보다 하류측의 위치에서 순환 라인(95)에 접속되어 있다. 이 제 1 GTHC 분기 라인(92)에는, 제 2 공기 냉각기(52)가 마련되어 있다. 또한, 순환 라인(95) 중에서 제 1 GTHC 분기 라인(92)의 분기 위치와 그 접속 위치 사이에는, 제 4 공기 냉각기(54)가 마련되어 있다.
제 2 GTHC 분기 라인(93)은, 순환 라인(95) 중에서 제 1 GTHC 분기 라인(92)의 접속 위치보다 매체의 흐름의 하류측의 위치로부터 분기되고, 이 분기 위치보다 하류측의 위치에서 순환 라인(95)에 접속되어 있다. 이 제 2 GTHC 분기 라인(93)에는, 제 3 공기 냉각기(53)가 마련되어 있다. 또한, 순환 라인(95) 중에서 제 2 GTHC 분기 라인(93)의 분기 위치와 그 접속 위치 사이에는, 제 1 공기 냉각기(51)가 마련되어 있다.
제 3 GTHC 분기 라인(94)은, 순환 라인(95) 중에서 제 2 GTHC 분기 라인(93)의 접속 위치보다 매체의 흐름의 하류측에 있어서, 제 3 랭킨 사이클(81d)의 설치 위치보다 상류측의 위치로부터 분기되어 있다. 이 제 3 GTHC 분기 라인(94)은, 순환 라인(95) 중에서 제 3 랭킨 사이클(81d)의 설치 위치와 매체 펌프(96)의 설치 위치 사이에 접속되어 있다. 이 제 3 GTHC 분기 라인(94)에는, 연료 예열기(45)가 마련되어 있다.
본 실시형태의 GTHC 라인(90i)에는, 고온(300℃ 이상)의 공기가 혼입해도 발화하지 않는 불연성의 매체가 흐른다. 불연성의 매체로서는, 예를 들어 물, 합성계 유기 열 매체유, 이산화탄소, 질소 등이 있다. 또한, 합성계 유기 열 매체유는, 예를 들어 디벤질 톨루엔을 주성분으로 하는 오일 등이 있다.
매체 펌프(96)로부터 토출된 매체는, GTHC 라인(90i)의 순환 라인(95)을 거쳐서, 제 4 공기 냉각기(54), 제 2 공기 냉각기(52), 제 3 공기 냉각기(53), 제 1 공기 냉각기(51)로 보내진다. 이러한 공기 냉각기(54~51)에서는, 매체와 공기 압축기(11)로부터의 공기를 열교환시켜서, 공기를 냉각하는 한편, 매체를 가열한다. 이러한 공기 냉각기(54~51)에서 가열된 매체의 일부는 연료 예열기(45)에 유입된다. 연료 예열기(45)에서는, 매체와 연료(F)를 열교환시켜서, 매체를 냉각하는 한편, 연료(F)를 가열한다. 이러한 공기 냉각기(54~51)에서 가열된 매체의 다른 일부는 제 3 랭킨 사이클(81d)의 증발기에 유입된다. 제 3 랭킨 사이클(81d)의 증발기에서는, 매체와 저비점 매체를 열교환시켜서, 매체를 냉각하는 한편, 저비점 매체를 가열하여 증발시킨다. 연료 예열기(45)를 통과한 매체 및 제 3 랭킨 사이클(81d)을 통과한 매체는 매체 펌프(96)에 흡입되어, 이 매체 펌프(96)로부터 토출된다.
이상과 같이, 급수 라인(71i)에 대하여 GTHC 라인(90i)을 독립시켜도 좋다. 본 실시형태에서는, 급수 라인(71i)에 대하여 GTHC 라인(90i)을 독립시켰으므로, 증기 터빈을 구동시키지 않고, 가스 터빈(10)만을 구동시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, GTHC 라인(90i) 중에 제 3 랭킨 사이클(81d)을 마련했으므로, 이 GTHC 라인(90i)을 매체가 흐르는 과정에서 얻은 열을 유효하게 이용할 수 있다.
본 실시형태는, 전술한 바와 같이, 제 2 실시형태의 변형예이다. 그렇지만, 다른 실시형태에 대해서도, 본 실시형태와 같게, 급수 라인(71)에 대해서 GTHC 라인(90)을 독립시켜도 좋다.
또한, 본 실시형태에 대해서도, 흡열 장치인 제 2 랭킨 사이클(81b)이 급수 냉각기(79)를 구성한다. 그렇지만, 이 흡열 장치도, 전술한 바와 같이, 급수 가열기로서 기능시켜도 좋다.
[제 12 실시형태]
도 16을 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 제 12 실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트는 제 11 실시형태의 가스 터빈 플랜트의 변형예이다.
본 실시형태의 급수 라인(71i) 및 급수 라인(71i)에 마련되어 있는 급수 가열기(78)는 제 11 실시형태와 동일하다. 한편, 본 실시형태의 GTHC 라인(90j) 및 이 GTHC 라인(90j)에 마련되어 있는 기기는 제 11 실시형태와 상이하다.
본 실시형태의 GTHC 라인(90j)은 순환계 GTHC 라인(97)과, 제 1 방출계 GTHC 라인(98)과, 제 2 방출계 GTHC 라인(99)을 갖는다. 순환계 GTHC 라인(97)은 순환 라인(95i)과, 제 1 GTHC 분기 라인(92)과, 제 2 GTHC 분기 라인(93)을 갖는다. 순환 라인(95i)에서는, 내부를 흐르는 매체가 순환한다. 제 1 GTHC 분기 라인(92) 및 제 2 GTHC 분기 라인(93)은 순환 라인(95i)으로부터 분기되고 다시 순환 라인(95i)에 접속되어 있다.
순환 라인(95i)에는, 제 11 실시형태와 마찬가지로, 매체 펌프(96) 및 제 3 랭킨 사이클(81d)이 마련되어 있다.
제 1 GTHC 분기 라인(92)은, 순환 라인(95i) 중에서 매체 펌프(96)가 마련되어 있는 위치보다 매체의 흐름의 하류측의 위치(S)로부터 분기되고, 이 분기 위치(S)보다 하류측의 위치에서 순환 라인(95i)에 접속되어 있다. 이 제 1 GTHC 분기 라인(92)에는, 제 2 공기 냉각기(52)가 마련되어 있다. 또한, 순환 라인(95i) 중에서 제 1 GTHC 분기 라인(92)의 분기 위치(S)와 그 접속 위치 사이에는, 제 4 공기 냉각기(54)가 마련되어 있다.
제 2 GTHC 분기 라인(93)은, 순환 라인(95i) 중에서 제 1 GTHC 분기 라인(92)의 접속 위치보다 매체의 흐름의 하류측의 위치(U)로부터 분기되고, 이 분기 위치(U)보다 하류측의 위치에서 순환 라인(95i)에 접속되어 있다. 이 제 2 GTHC 분기 라인(93)에는, 제 3 공기 냉각기(53)가 마련되어 있다. 또한, 순환 라인(95i) 중에서 제 2 GTHC 분기 라인(93)의 분기 위치와 그 접속 위치 사이에는, 제 1 공기 냉각기(51)가 마련되어 있다.
매체 펌프(96)로부터 토출된 매체는, 제 11 실시형태와 마찬가지로, 순환 라인(95i) 등을 거쳐서, 제 4 공기 냉각기(54), 제 2 공기 냉각기(52), 제 3 공기 냉각기(53), 제 1 공기 냉각기(51)로 보내진다. 이러한 공기 냉각기(54~51)에서는, 매체와 공기 압축기(11)로부터의 공기를 열교환시켜서, 공기를 냉각하는 한편, 매체를 가열한다. 이러한 공기 냉각기(54~51)에서 가열된 매체는 제 3 랭킨 사이클(81d)의 증발기에 유입된다. 제 3 랭킨 사이클(81d)의 증발기에서는, 매체와 저비점 매체를 열교환시켜서, 매체를 냉각하는 한편, 저비점 매체를 가열하여 증발시킨다. 제 3 랭킨 사이클(81d)을 통과한 매체는 매체 펌프(96)에 흡입되어, 이 매체 펌프(96)로부터 토출된다.
제 1 방출계 GTHC 라인(98)은 제 2 가열수 라인(122)과 복수기(68)를 접속한다. 이 제 1 방출계 GTHC 라인(98)에는, 연료 예열기(45)가 마련되어 있다. 저압 절탄기(102)에서 가열된 급수인 저압 가열수는 제 2 가열수 라인(122) 및 제 1 방출계 GTHC 라인(98)을 거쳐서 연료 예열기(45)에 유입된다. 연료 예열기(45)에서는, 연료(F)와 저압 가열수를 열교환시켜서, 연료(F)를 가열하는 한편, 저압 가열수를 냉각한다. 연료 예열기(45)에서 냉각된 저압 가열수는 제 1 방출계 GTHC 라인(98)을 거쳐서 복수기(68)에 유입된다.
제 2 방출계 GTHC 라인(99)은 저온 열교환기(115)와 복수기(68)를 접속한다. 이 제 2 방출계 GTHC 라인(99)에는, 흡기 가열기(47)가 마련되어 있다. 공기 압축기(11)가 흡입하는 공기(A)는 이 흡기 가열기(47)를 통과한다. 이 흡기 가열기(47)에서는, 공기 압축기(11)가 흡입하는 공기(A)와 저온 열교환기(115)에서 가열된 급수를 열교환시켜서, 공기(A)를 가열하는 한편, 급수를 냉각한다. 흡기 가열기(47)에서 냉각된 급수는 제 2 방출계 GTHC 라인(99)을 거쳐서 복수기(68)에 유입된다.
본 실시형태에서는, 흡기 가열기(47)에서 공기 압축기(11)가 흡입하는 공기(A)를 가열한다. 공기 압축기(11)가 흡입하는 공기(A)를 가열하고, 이 공기(A)의 온도가 높아지면, 공기 압축기(11)가 흡입하는 공기(A)의 질량 유량이 저하한다. 따라서, 공기 압축기(11)가 흡입하는 공기(A)의 온도가 높아지면, 가스 터빈 출력이 저하한다. 본 실시형태에서는, 전력 수요가 적어, 가스 터빈(10)을 저부하 운전시킬 때, 흡기 가열기(47)에서 공기 압축기(11)가 흡입하는 공기를 가열한다. 또한, 본 실시형태에서는, 정상적으로, 흡기 가열기(47)에서 공기(A)를 가열하고, 전력 수요 증대시에, 흡기 가열기(47)에 의한, 공기 압축기(11)가 흡입하는 공기(A)의 가열을 중지한다. 따라서, 본 실시형태에서는, 가스 터빈(10)의 출력 변동폭을 크게 할 수 있다.
본 실시형태는, 전술한 바와 같이, 제 11 실시형태의 변형예이다. 그렇지만, 다른 실시형태에 대해서도, 본 실시형태와 마찬가지로, 흡기 가열기(47)를 마련해도 좋다.
[제 13 실시형태]
도 17을 참조하여, 본 발명에 따른 가스 터빈 플랜트의 제 13 실시형태에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 가스 터빈 플랜트는 제 1 실시형태의 가스 터빈 플랜트의 변형예이다.
본 실시형태의 급수 주 라인(72)에는, 급수 냉각기(79h)가 마련되어 있다. 구체적으로는, 급수 주 라인(72) 중에 있어서, 제 2 가열수 라인(122)과의 접속 위치보다, 급수의 흐름의 하류측의 위치에 급수 냉각기(79h)가 마련되어 있다. 이 급수 냉각기(79h)는, 예를 들어 급수보다 온도가 낮은 매체와 급수를 열교환시켜, 급수를 감온시킨다. 급수와의 열교환으로 가열된 매체의 열은, 예를 들어 급탕의 열원, 건물이나 온실의 공조 등에 이용할 수 있다.
본 실시형태에서도, 이상의 각 실시형태와 마찬가지로, 급수 가열기(78) 및 급수 냉각기(79, 79h)를 구비하고 있으므로, 배열 회수 보일러(100)에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 조절할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서도, 배열 회수 보일러(100)로부터의 배기되는 배기 가스의 온도를 조절할 수 있으므로, 배기 가스의 열을 유효하게 이용할 수 있는 동시에, 배기 가스 중에 포함되는 NOx나 SOx의 응축에 의한 연도(128) 등의 부식을 억제할 수 있다.
[각종 변형예]
이상의 각 실시형태의 급수 가열기(78)는 급수를 가열하는 복수의 기기를 갖는다. 그렇지만, 급수 가열기(78)는 이들 모든 기기를 가질 필요는 없고, 이러한 기기 중 적어도 하나의 기기를 갖고 있으면 좋다.
이상의 각 실시형태의 가스 터빈 플랜트는 급수 가열기(78)와 급수 냉각기(79)의 쌍방을 구비하고 있다. 그렇지만, 급수 가열기(78)와 급수 냉각기(79) 중, 한쪽만을 구비하고 있어도 좋다. 예를 들면, 급수 가열기(78)만을 구비하고 있는 경우, 복수기(68)로부터 급수 라인(71)에 유입되는 급수의 온도를 낮게 설정해 두고, 급수 가열기(78)에서 이 급수를 가열하여, 배열 회수 보일러(100)에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 조절한다. 또한, 급수 냉각기(79)만을 구비하고 있는 경우, 복수기(68)로부터 급수 라인(71)에 유입되는 급수의 온도를 높게 설정해 두고, 급수 냉각기(79)에서 이 급수를 냉각하여, 배열 회수 보일러(100)에 유입되는 급수의 온도를 목적의 온도로 조절한다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명의 일 태양에 의하면, 배열 회수 보일러로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 조절할 수 있다.
10 : 가스 터빈 11 : 공기 압축기
13 : 가스 터빈 로터 14 : 베어링
15 : 발전기 16 : 발전기 냉각기
17 : 윤활유 냉각기 20 : 연소기
21 : 연료 분사기 22 : 버너
23 : 버너 지지통 25 : 미통
26 : 냉각 공기 유로 27 : 공기 입구
28 : 공기 출구 31 : 터빈 로터
32 : 로터축 33 : 동익렬
34 : 터빈 케이싱 35 : 정익렬
40 : 흡기 냉각기 41 : 흡기 열교환기
42 : 흡기 냉동기 45 : 연료 예열기
46 : 일차 연료 예열기 47 : 흡기 가열기
48 : 연료 라인 49 : 조연 연료 라인
50 : 냉각용 공기 냉각기 51 : 제 1 공기 냉각기
52 : 제 2 공기 냉각기 53 : 제 3 공기 냉각기
54 : 제 4 공기 냉각기 55 : 부스트 압축기
56 : 압축 공기 라인 61 : 고압 증기 터빈
62 : 중압 증기 터빈 63 : 저압 증기 터빈
65 : 발전기 64 : 베어링
66 : 발전기 냉각기 67 : 윤활유 냉각기
68 : 복수기(급수원) 70, 70i : 급수 계통
71, 71i : 급수 라인 72 : 급수 주 라인
73 : 제 1 급수 분기 라인 74 : 제 2 급수 분기 라인
75a : 유량 조절 밸브 75b : 바이패스량 조절 밸브
76 : 급수 펌프 77 : 급수 온도 조절기
78 : 급수 가열기 79, 79c, 79h : 급수 냉각기
81a : 제 1 저비점 매체 랭킨 사이클(제 1 랭킨 사이클)
81b : 제 2 저비점 매체 랭킨 사이클(제 2 랭킨 사이클)
81c : 저비점 매체 랭킨 사이클(랭킨 사이클)
81d : 제 3 랭킨 사이클 82 : 증발기
82a : 제 1 증발기 82b : 제 2 증발기
83 : 터빈 83a : 제 1 터빈
83b : 제 2 터빈 84 : 응축기
85 : 저비점 매체 펌프 85a : 제 1 저비점 매체 펌프
85b : 제 2 저비점 매체 펌프 86 : 저비점 매체 라인
87 : 저압 증기 열교환기 89, 89c : 발전기
90, 90i, 90j : 가스 터빈 열량 조절 라인(GTHC 라인)
91 : 가스 터빈 열량 조절 주 라인(GTHC 주 라인)
92 : 제 1 가스 터빈 열량 조절 분기 라인(제 1 GTHC 분기 라인)
93 : 제 2 가스 터빈 열량 조절 분기 라인(제 2 GTHC 분기 라인)
94 : 제 3 가스 터빈 열량 조절 분기 라인(제 3 GTHC 분기 라인)
95, 95i : 순환 라인 96 : 매체 펌프
97 : 순환계 GTHC 라인 98 : 제 1 방출계 GTHC 라인
99 : 제 2 방출계 GTHC 라인
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, 100h : 배열 회수 보일러
101 : 보일러 외측 프레임 102 : 저압 절탄기
103 : 저압 증발기 104 : 제 1 고압 절탄기
105 : 제 1 저압 과열기(저압 과열기)
106 : 저압 재열기(재열기) 106c : 제 1 중압 재열기(재열기)
107 : 고압 절탄기 107c : 제 2 고압 절탄기
108 : 제 2 저압 과열기 109 : 고압 증발기
111 : 제 1 고압 과열기 112 : 중압 재열기
112c : 제 2 중압 재열기 113 : 제 2 고압 과열기
115 : 저온 열교환기 116 : 고압 펌프
121 : 제 1 가열수 라인 121c : 고온 가열수 라인
122 : 제 2 가열수 라인 122a : 가열수 공급 라인
122b : 저압 과열 증기 라인 123 : 고압 증기 라인
124 : 고압 배기 라인 125 : 중압 증기 라인
126 : 중압 배기 라인 127 : 저압 증기 라인
128 : 연도 129 : 연돌
131 : 조연 연소기 132 : 유로 분기판
133 : 제 1 유로 134 : 제 2 유로
135 : 공기 가열기 135a : 제 1 공기 가열기
135b : 제 2 공기 가열기 136a : 제 1 재과열기
136b : 제 2 재과열기 140 : 외부 가열기
141 : 태양열 가열기 142 : 지열 열교환기
143 : 지열 생산 우물 145 : 증기 열교환기(증기 냉각기)
146 : 추기 라인 147 : 제 1 추기 분기 라인
148 : 제 2 추기 분기 라인

Claims (27)

  1. 가스 터빈과,
    상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열로 증기가 발생되는 배열 회수 보일러와,
    상기 배열 회수 보일러에 물을 공급하는 급수 계통을 구비하며,
    상기 배열 회수 보일러는 상기 배기 가스로 물을 가열하여 증기를 발생시키는 증발기와, 상기 증발기를 통과한 상기 배기가스로 외부로부터의 증기를 가열하는 재열기를 갖고,
    상기 급수 계통은 급수원으로부터의 물을 상기 배열 회수 보일러로 보내는 급수 라인과, 상기 급수 라인을 흐르는 물인 급수의 온도를 조절하는 급수 온도 조절기를 가지며,
    상기 급수 온도 조절기는 상기 급수를 가열하는 급수 가열기와, 상기 배열 회수 보일러 내를 통해서 가열된 급수인 가열수를 냉각하고, 냉각 후의 가열수에 상기 배열 회수 보일러 내를 통해서 가열된 급수인 가열수를 합류시키고, 합류 후의 물을 상기 급수 라인을 흐르는 물에 합류시켜, 상기 배열 회수 보일러에 유입하는 물을 냉각하는 급수 냉각기를 갖는
    가스 터빈 플랜트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 터빈은, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 상기 연소 가스로 구동되는 터빈을 갖고,
    상기 급수 가열기는, 상기 가스 터빈에 있어서의 냉각 대상으로부터 상기 급수로 열을 이동시켜서, 상기 냉각 대상을 냉각하는 동시에, 상기 급수를 가열하는 열 이동 장치를 갖는
    가스 터빈 플랜트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 이동 장치는,
    상기 압축기로부터의 압축 공기의 일부를 상기 냉각 대상으로 하여, 상기 급수와 열교환시켜 상기 압축 공기를 냉각하고, 상기 가스 터빈 중에서 상기 연소 가스와 접하는 고온 부품에 냉각된 상기 압축 공기를 보내는 냉각용 공기 냉각기와,
    상기 압축기가 흡입하는 상기 공기를 상기 냉각 대상으로 하여, 상기 공기로부터 상기 급수로 열을 이동시켜 상기 공기를 냉각하고, 상기 압축기에 냉각된 상기 공기를 보내는 흡기 냉각기와,
    상기 가스 터빈의 로터를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로부터의 윤활유를 상기 냉각 대상으로 하여, 상기 급수와 열교환시켜 상기 윤활유를 냉각하고, 냉각된 상기 윤활유를 상기 베어링에 되돌리는 윤활유 냉각기 중,
    적어도 하나의 냉각기를 포함하는
    가스 터빈 플랜트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 터빈의 구동으로 발전하는 발전기를 구비하며,
    상기 급수 가열기는 상기 발전기의 구성 부품을 냉각하는 냉각 매체와 상기 급수를 열교환시켜 상기 냉각 매체를 냉각하는 발전기 냉각기를 갖는
    가스 터빈 플랜트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배열 회수 보일러에서 발생한 증기로 구동되는 증기 터빈과,
    상기 증기 터빈의 구동으로 발전하는 발전기를 구비하며,
    상기 급수 가열기는,
    상기 증기 터빈의 로터를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로부터의 윤활유와 상기 급수를 열교환시켜 상기 윤활유를 냉각하고, 냉각된 상기 윤활유를 상기 베어링에 되돌리는 윤활유 냉각기와,
    상기 발전기의 구성 부품을 냉각하는 냉각 매체와 상기 급수를 열교환시켜 상기 냉각 매체를 냉각하는 발전기 냉각기와,
    상기 증기 터빈으로부터 추기한 증기와 상기 급수를 열교환시키는 증기 냉각기 중,
    적어도 하나의 냉각기를 포함하는
    가스 터빈 플랜트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 급수 가열기는 상기 가스 터빈 플랜트 외부의 열원을 이용하여, 상기 급수를 가열하는 외부 가열기를 갖는
    가스 터빈 플랜트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 급수 냉각기는, 상기 배열 회수 보일러 내를 흘러서 가열된 급수인 상기 가열수로부터 열을 흡수하여, 상기 급수원의 물의 온도보다 상기 가열수의 온도를 낮게 하고 나서, 상기 가열수를 상기 급수 라인을 흐르는 물에 합류시키는 흡열 장치를 갖는
    가스 터빈 플랜트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 흡열 장치는 저비점 매체가 응축과 증발을 반복하여 순환하는 저비점 매체 랭킨 사이클을 갖고,
    상기 저비점 매체 랭킨 사이클은, 상기 가열수와 액체의 상기 저비점 매체를 열교환시켜서, 액체의 상기 저비점 매체를 가열하여 증발시키는 한편, 상기 가열수를 냉각하는 증발기를 갖는
    가스 터빈 플랜트.
  9. 가스 터빈과, 상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열로 증기를 발생시키는 배열 회수 보일러와, 상기 배열 회수 보일러에 물을 공급하는 급수 계통을 구비하며,
    상기 배열 회수 보일러는 상기 배기 가스로 물을 가열하여 증기를 발생시키는 증발기와, 상기 증발기를 통과한 상기 배기 가스로 외부로부터의 증기를 가열하는 재열기를 갖고,
    상기 급수 계통은 급수원으로부터의 물을 상기 배열 회수 보일러로 보내는 급수 라인을 갖는, 가스 터빈 플랜트의 운전 방법에 있어서,
    상기 급수 라인을 흐르는 물인 급수의 온도를 조절하는 급수 온도 조절 공정을 실행하고,
    상기 급수 온도 조절 공정은, 상기 급수를 가열하는 급수 가열 공정과, 상기 배열 회수 보일러 내를 통해서 가열된 급수인 가열수를 냉각하고, 냉각 후의 가열수에 상기 배열 회수 보일러 내를 통해서 가열된 급수인 가열수를 합류시키고, 합류 후의 물을 상기 급수 라인을 흐르는 물에 합류시켜, 상기 배열 회수 보일러에 유입하는 물을 냉각하는 급수 냉각 공정을 포함하는
    가스 터빈 플랜트의 운전 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 터빈은, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 상기 연소 가스로 구동되는 터빈을 갖고,
    상기 급수 가열 공정은, 상기 가스 터빈에 있어서의 냉각 대상으로부터 상기 급수로 열을 이동시켜서, 상기 냉각 대상을 냉각하는 동시에, 상기 급수를 가열하는 열 이동 공정을 포함하는
    가스 터빈 플랜트의 운전 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 열 이동 공정은,
    상기 압축기로부터의 압축 공기의 일부를 상기 냉각 대상으로 하여, 상기 급수와 열교환시켜 상기 압축 공기를 냉각하고, 상기 가스 터빈 중에서 상기 연소 가스와 접하는 고온 부품에 냉각된 상기 압축 공기를 보내는 냉각용 공기 냉각 공정과,
    상기 압축기가 흡입하는 상기 공기를 상기 냉각 대상으로 하여, 상기 공기로부터 상기 급수로 열을 이동시켜 상기 공기를 냉각하고, 상기 압축기에 냉각된 상기 공기를 보내는 흡기 냉각 공정과,
    상기 가스 터빈의 로터를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로부터의 윤활유를 상기 냉각 대상으로 하여, 상기 급수와 열교환시켜 상기 윤활유를 냉각하고, 냉각된 상기 윤활유를 상기 베어링에 되돌리는 윤활유 냉각 공정 중,
    적어도 하나의 냉각 공정을 포함하는
    가스 터빈 플랜트의 운전 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 터빈 플랜트는 상기 가스 터빈의 구동으로 발전하는 발전기를 구비하며,
    상기 급수 가열 공정은 상기 발전기의 구성 부품을 냉각하는 냉각 매체와 상기 급수를 열교환시켜 상기 냉각 매체를 냉각하는 발전기 냉각 공정을 포함하는
    가스 터빈 플랜트의 운전 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 터빈 플랜트는 상기 배열 회수 보일러에서 발생한 증기로 구동되는 증기 터빈과, 상기 증기 터빈의 구동으로 발전하는 발전기를 구비하며,
    상기 급수 가열 공정은,
    상기 증기 터빈의 로터를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로부터의 윤활유와 상기 급수를 열교환시켜 상기 윤활유를 냉각하고, 냉각된 상기 윤활유를 상기 베어링에 되돌리는 윤활유 냉각 공정과,
    상기 발전기의 구성 부품을 냉각하는 냉각 매체와 상기 급수를 열교환시켜 상기 냉각 매체를 냉각하는 발전기 냉각 공정과,
    상기 증기 터빈으로부터 추기한 증기와 상기 급수를 열교환시키는 증기 냉각 공정 중,
    적어도 하나의 냉각 공정을 포함하는
    가스 터빈 플랜트의 운전 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 급수 가열 공정은 상기 가스 터빈 플랜트 외부의 열원을 이용하여, 상기 급수를 가열하는 외부 가열 공정을 포함하는
    가스 터빈 플랜트의 운전 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 급수 냉각 공정은, 상기 배열 회수 보일러 내를 흘러서 가열된 급수인 상기 가열수로부터 열을 흡수하여, 상기 급수원의 물의 온도보다 상기 가열수의 온도를 낮게 하고 나서, 상기 가열수를 상기 급수 라인을 흐르는 물에 합류시키는 흡열 공정을 포함하는
    가스 터빈 플랜트의 운전 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 흡열 공정은 저비점 매체 랭킨 사이클에서, 저비점 매체를 순환시키는 랭킨 사이클 실행 공정을 포함하며,
    상기 랭킨 사이클 실행 공정은, 상기 가열수와 액체의 상기 저비점 매체를 열교환시켜서, 액체의 상기 저비점 매체를 가열하여 증발시키는 한편, 상기 가열수를 냉각하는 증발 공정을 포함하는
    가스 터빈 플랜트의 운전 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
KR1020187027200A 2016-03-29 2017-03-08 가스 터빈 플랜트, 및 그 운전 방법 KR102165976B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-065790 2016-03-29
JP2016065790 2016-03-29
PCT/JP2017/009252 WO2017169594A1 (ja) 2016-03-29 2017-03-08 ガスタービンプラント、及びその運転方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180114184A KR20180114184A (ko) 2018-10-17
KR102165976B1 true KR102165976B1 (ko) 2020-10-15

Family

ID=59964129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187027200A KR102165976B1 (ko) 2016-03-29 2017-03-08 가스 터빈 플랜트, 및 그 운전 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11274575B2 (ko)
JP (1) JP6734363B2 (ko)
KR (1) KR102165976B1 (ko)
CN (1) CN108884728B (ko)
DE (1) DE112017001619T5 (ko)
WO (1) WO2017169594A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7014661B2 (ja) * 2018-03-29 2022-02-01 三菱重工業株式会社 ボイラープラント、及びその運転方法
CN109488544A (zh) * 2018-12-14 2019-03-19 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种地热能与天然气联合循环互补发电系统及方法
CN110340104B (zh) * 2019-06-06 2021-11-05 吕梁学院 一种煤矸石生态资源化综合利用设备及其综合利用方法
RU2743868C1 (ru) * 2020-07-13 2021-03-01 Общество с ограниченной ответственностью "Симонов и партнеры" Паропаровая энергетическая установка
EP4071338B1 (en) * 2021-04-08 2024-01-31 General Electric Technology GmbH Gas turbine system having serial heat exchangers
CN113666446B (zh) * 2021-08-27 2022-11-22 西安热工研究院有限公司 耦合煤电的低温多效海水淡化系统最佳热源确定方法及系统
EP4375489A1 (en) * 2022-11-24 2024-05-29 Doosan Enerbility Co., Ltd. Combined power generation system and operation control method thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007064049A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Hitachi Eng Co Ltd ガスタービンコージェネレーション設備の廃熱回収システム
JP2008121483A (ja) * 2006-11-10 2008-05-29 Kawasaki Heavy Ind Ltd 熱媒体供給設備および太陽熱複合発電設備なびにこれらの制御方法
JP2012117517A (ja) * 2010-10-28 2012-06-21 General Electric Co <Ge> 複合サイクル発電プラントの熱交換器
JP2015048796A (ja) * 2013-09-03 2015-03-16 三菱重工業株式会社 蒸気タービンプラント、これを備えているコンバインドサイクルプラント、及び蒸気タービンプラントの運転方法
JP2015183595A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 排熱回収装置、これを備えているガスタービンプラント、及び排熱回収方法
JP2015183594A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 給水予熱装置、これを備えているガスタービンプラント、及び給水予熱方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3150487A (en) * 1963-04-08 1964-09-29 Gen Electric Steam turbine-gas turbine power plant
EP0020821A1 (de) 1979-07-02 1981-01-07 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Verfahren zur Ausnutzung der in einem Abgas enthaltenen Abwärme
US4961311A (en) * 1989-09-29 1990-10-09 Westinghouse Electric Corp. Deaerator heat exchanger for combined cycle power plant
JPH06212909A (ja) 1993-01-21 1994-08-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複合発電プラント
JP3082826B2 (ja) 1994-10-24 2000-08-28 三菱重工業株式会社 排熱回収装置
EP0908602B1 (de) 1997-10-06 2003-03-12 ALSTOM (Switzerland) Ltd Verfahren zum Betrieb einer Kombianlage
JPH11270352A (ja) 1998-03-24 1999-10-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 吸気冷却型ガスタービン発電設備及び同発電設備を用いた複合発電プラント
JP2004036535A (ja) 2002-07-04 2004-02-05 Kansai Electric Power Co Inc:The 発電所主機排熱回収装置
JP2006211837A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Hitachi Ltd プラント設備
JP4794229B2 (ja) 2005-07-21 2011-10-19 中国電力株式会社 ガスタービン発電装置及びガスタービン複合発電システム
US20070017207A1 (en) * 2005-07-25 2007-01-25 General Electric Company Combined Cycle Power Plant
US7874162B2 (en) * 2007-10-04 2011-01-25 General Electric Company Supercritical steam combined cycle and method
EP2385223A1 (de) 2010-05-04 2011-11-09 Thermal PowerTec GmbH Verfahren zur Steigerung des Wirkungsgrades von Gas- und Dampfturbinenanlagen
JP2013217214A (ja) * 2012-04-05 2013-10-24 Kawasaki Heavy Ind Ltd 有機媒体を利用するガスタービンエンジン装置
US20140033676A1 (en) * 2012-08-02 2014-02-06 Raymond Pang Unique method of solar integration in combined cycle power plant
JP6296286B2 (ja) * 2014-03-24 2018-03-20 三菱日立パワーシステムズ株式会社 排熱回収システム、これを備えているガスタービンプラント、排熱回収方法、及び排熱回収システムの追設方法
US10126048B2 (en) * 2014-04-07 2018-11-13 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation Floating liquefied-gas production facility
JP2016065790A (ja) 2014-09-25 2016-04-28 日本精機株式会社 車両用表示装置
US9470112B2 (en) * 2014-11-13 2016-10-18 General Electric Company System and method for heat recovery and steam generation in combined cycle systems

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007064049A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Hitachi Eng Co Ltd ガスタービンコージェネレーション設備の廃熱回収システム
JP2008121483A (ja) * 2006-11-10 2008-05-29 Kawasaki Heavy Ind Ltd 熱媒体供給設備および太陽熱複合発電設備なびにこれらの制御方法
JP2012117517A (ja) * 2010-10-28 2012-06-21 General Electric Co <Ge> 複合サイクル発電プラントの熱交換器
JP2015048796A (ja) * 2013-09-03 2015-03-16 三菱重工業株式会社 蒸気タービンプラント、これを備えているコンバインドサイクルプラント、及び蒸気タービンプラントの運転方法
JP2015183595A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 排熱回収装置、これを備えているガスタービンプラント、及び排熱回収方法
JP2015183594A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 給水予熱装置、これを備えているガスタービンプラント、及び給水予熱方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108884728A (zh) 2018-11-23
CN108884728B (zh) 2021-04-27
JPWO2017169594A1 (ja) 2019-02-14
DE112017001619T5 (de) 2018-12-20
KR20180114184A (ko) 2018-10-17
US11274575B2 (en) 2022-03-15
US20200332681A1 (en) 2020-10-22
WO2017169594A1 (ja) 2017-10-05
JP6734363B2 (ja) 2020-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102165976B1 (ko) 가스 터빈 플랜트, 및 그 운전 방법
US11519303B2 (en) Waste heat recovery system, gas turbine plant provided with same, waste heat recovery method, and installation method for waste heat recovery system
KR102113929B1 (ko) 배열 회수 장치, 이것을 구비하고 있는 가스 터빈 플랜트, 및 배열 회수 방법
CN107250511B (zh) 吸气冷却方法、执行该方法的吸气冷却装置、具备该装置的废热回收设备及燃气涡轮成套设备
US8567196B2 (en) Steam turbine power plant and operating method thereof
EP2535542B1 (en) Systems and methods for improving the efficiency of a combined cycle power plant
RU2595192C2 (ru) Электростанция с встроенным предварительным нагревом топливного газа
RU2516068C2 (ru) Газотурбинная установка, утилизационный парогенератор и способ эксплуатации утилизационного парогенератора
US8387356B2 (en) Method of increasing power output of a combined cycle power plant during select operating periods
US20120102962A1 (en) Heat exchanger for a combined cycle power plant
US10900418B2 (en) Fuel preheating system for a combustion turbine engine
WO2011082949A2 (en) Combined cycle power plant and method of operating such power plant
US20190323384A1 (en) Boilor plant and method for operating the same
JP6071679B2 (ja) ガスタービンコンバインドプラント
WO2017199170A1 (en) Cogenerative organic rankine cycle system
US11719156B2 (en) Combined power generation system with feedwater fuel preheating arrangement
JP6405589B2 (ja) 排熱回収装置
KR20170118889A (ko) 보일러, 이것을 구비하는 증기 발생 플랜트, 및 보일러의 운전 방법
JPH11173111A (ja) 火力発電プラント
JPH10311206A (ja) コンバインドサイクル発電プラント
KR20170141514A (ko) 직접 연소 타입의 초임계 이산화탄소 발전 시스템
JPH02259301A (ja) 排熱回収ボイラ
KR102481490B1 (ko) 복합 발전 시스템 및 복합 발전 시스템의 구동 방법

Legal Events

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