KR102207200B1 - Power generation efficiency improvement system through temperature control of intake air of turbine - Google Patents

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김시환
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Abstract

The present invention relates to a generator operating a turbine by using gas and, more specifically, to a system for improving the efficiency of power generation through suctioned air temperature control which can control the temperature of air flowing into a gas turbine. In other words, the system includes: a brine circulation part (10) exchanging heat with suctioned air flowing into a compressor of a gas turbine (2); a first gas heat exchange part (20) provided to cool brine through a heat exchange with liquefied gas supplied from a fuel tank (1) by being expanded and connected to the circulation line (14); a thermal heat exchange part (30) provided to heat the brine by using exhaust heat of the gas turbine (2) as a heat source by being connected to the circulation line (14); a second gas heat exchange part (40) provided to exchange heat from the liquefied gas supplied from the fuel tank (2) to gasified gas by the exhaust heat of the gas turbine (2) as a heat source; and a control part (50) provided to control the operation of the first and second gas heat exchange parts (20)(40) and the thermal heat exchange part (30). As the system for improving the efficiency of power generation through suctioned air temperature control is used, the system can promote an improvement in the output of a gas turbine without being influenced by an external temperature due to a waste heat recycling cycle, which can quickly and accurately cool and heat the temperature of suctioned air of the gas turbine by complexly using the evaporation heat of liquefied gas and the exhaust heat of the gas turbine, and, in particular, can increase the efficiency of cooling suctioned air by using an absorptive freezer when the recovery of exhaust heat is sufficient.

Description

터빈의 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템 {Power generation efficiency improvement system through temperature control of intake air of turbine}Power generation efficiency improvement system through temperature control of intake air of turbine}

본 발명은 터빈의 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템으로서, 이를 보다 상세히 설명하면 LNG나 오일 등의 연료를 이용하여 터빈을 돌리는 발전장치에 있어서, 가스터빈 안으로 유입되는 공기의 온도를 조절할 수 있는 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템에 관한 것이다.The present invention is a system for improving power generation efficiency by controlling the temperature of the intake air of the turbine, and if this is described in more detail, in a power generation device that rotates the turbine using fuel such as LNG or oil, the temperature of the air introduced into the gas turbine can be controlled. It relates to a system for improving power generation efficiency through temperature control of intake air.

통상적으로 가스터빈은 압축기로 공기를 압축하고 압축된 공기를 연소실로 이끌어, 여기서 연료를 분산해서 연소시키고, 이때 생긴 고온 고압의 가스를 터빈에 내뿜으면서 팽창시켜 터빈을 회전시키는 회전형 열기관이다. 이러한 가스터빈은 기동 시간 및 정지 시간이 짧고 건설이 용이하다는 장점으로 인해 발전설비를 포함하는 산업분야에 널리 이용되고 있다.Typically, a gas turbine is a rotary heat engine that rotates the turbine by compressing air with a compressor and leading the compressed air to a combustion chamber, where fuel is dispersed and combusted, and the resulting high-temperature and high-pressure gas is blown into the turbine while expanding it. These gas turbines are widely used in industrial fields including power generation facilities due to the advantages of short start and stop times and easy construction.

그러나 가스터빈 출력은 압축기로 공급되는 유입공기의 온도와 반비례하게 영향을 받는바, 대기온도가 높아지면 연소에 필요한 공기 밀도가 낮아져서 대기온도가 최고로 높은 하절기에 가스터빈의 최대 출력이 약 10%까지 저하됨에 따라 압축기로 주입되는 공기의 온도를 제어하기 위해 여러 가지 장치 및 방법들이 제안되고 있다.However, the gas turbine output is affected in inverse proportion to the temperature of the inlet air supplied to the compressor.As the air temperature increases, the air density required for combustion decreases, and the maximum output of the gas turbine reaches about 10% in summer when the air temperature is the highest. As it decreases, various devices and methods have been proposed to control the temperature of air injected into the compressor.

이에 종래에 개시된 특허등록 제10-1834450호에서, 가스 터빈의 공기 냉각 시스템은 LNG 탱크로부터 배출되는 증발가스를 가압하는 증발가스 가압부; 상기 증발가스 가압부로부터 제공받은 가압 여분 증발가스를 가압 전 증발가스와 열교환하는 제1열교환부; 상기 제1열교환부를 거친 상기 가압 여분 증발가스를 팽창기를 거쳐 기체와 액체로 분리하는 기액분리기; 상기 기액분리기에서 액화된 증발가스와 순환 냉매를 열교환하는 제2 열교환부; 및 상기 순환 냉매를 이용하여 가압 흡입공기를 1차 열교환하는 제3열교환부를 포함하는 기술이 선 등록된 바 있다.Accordingly, in Patent Registration No. 10-1834450 disclosed in the prior art, the air cooling system of the gas turbine includes a boil-off gas pressurizing unit for pressurizing the boil-off gas discharged from the LNG tank; A first heat exchange unit for exchanging the pressurized excess boil-off gas provided from the boil-off gas pressurization unit with the boil-off gas before pressurization; A gas-liquid separator for separating the pressurized excess boil-off gas passing through the first heat exchange unit into gas and liquid through an expander; A second heat exchange unit for exchanging heat exchange between the liquefied boil-off gas and the circulating refrigerant in the gas-liquid separator; And a third heat exchanger for primary heat exchange of pressurized suction air using the circulating refrigerant has been previously registered.

또한, 다른 특허등록 10-1549003호에서, 공기 유입부로 유입되는 공기를 압축하는 압축부와, 상기 압축된 공기를 NG(천연액화가스) 연료와 혼합한 다음 착화시켜 연소가스를 생성하는 연소부와, 상기 연소부에 NG연료를 공급하는 NG연료저장부와, 상기 NG연료저장부로부터 공급되는 NG연료를 가열하여 연소부에 공급하는 연료가열부를 포함하는 가스터빈에 있어서, 상기 NG연료저장부로부터 공급되는 저온의 NG연료를 냉매로 활용하여 상기 공기 유입부로 유입된 공기를 냉각시키고 열교환에 의해 온도가 상승된 NG연료를 상기 연료가열부로 공급하여 NG연료의 가열에너지를 절감시키는 열교환부를 포함하는 기술이 선 등록된 바 있다.In addition, in another patent registration No. 10-1549003, a compression unit for compressing the air introduced into the air inlet unit, and a combustion unit for generating combustion gas by mixing the compressed air with NG (natural liquefied gas) fuel and then igniting it. In the gas turbine comprising an NG fuel storage unit for supplying NG fuel to the combustion unit, and a fuel heating unit for heating NG fuel supplied from the NG fuel storage unit to supply to the combustion unit, from the NG fuel storage unit Technology including a heat exchange unit that cools the air introduced into the air inlet by using the supplied low-temperature NG fuel as a refrigerant and supplies the NG fuel whose temperature is increased by heat exchange to the fuel heating unit to reduce the heating energy of the NG fuel. This line has been registered.

그러나, 상기 종래 기술들은 저온의 LNG연료를 냉매로 활용하여 고온의 유입 공기를 설정 온도로 냉각하여 압축기로 유입하려는 기술이나, 이는 단순히 고온의 유입 공기를 냉각하는 기능만을 수행하는 것으로 저온의 유입 공기로 인한 가스터빈 효율저하에 대한 대책 마련이 시급한 실정이다.However, the above-described conventional techniques use low-temperature LNG fuel as a refrigerant to cool the high-temperature inlet air to a set temperature to flow into the compressor, but this is a technique that merely cools the high-temperature inlet air. There is an urgent need to prepare a countermeasure against the decrease in gas turbine efficiency due to the problem.

즉, 가스터빈을 하절기와 동절기 기온차가 크거나, 러시아와 같이 극동 지방에서 구동시, 유입공기 온도가 급격히 낮아 가스터빈 효율이 오히려 저하되고, 또 낮은 외부기온으로 인해 저온 고압상태의 액화가스를 기화가스로 열교환하는데 많은 에너지가 소모되므로 가스터빈을 이용한 발전효율 향상에 한계가 따랐다.In other words, when the gas turbine has a large difference in temperature between summer and winter, or when the gas turbine is driven in the Far East, such as Russia, the inlet air temperature is rapidly lowered, and the gas turbine efficiency is rather lowered. Since a lot of energy is consumed to heat exchange with gas, there is a limit to the improvement of power generation efficiency using a gas turbine.

KR 10-1834450 B1 (2018.02.26.)KR 10-1834450 B1 (2018.02.26.) KR 10-1549003 B1 (2015.08.26.)KR 10-1549003 B1 (2015.08.26.)

본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 액화가스 기화열 및 가스터빈 배기열을 복합적으로 이용하여 가스터빈 흡입공기 온도를 신속 정확하게 냉각 및 히팅하는 폐열 재활용 사이클에 의해 외부 기온에 영향을 받지 않고 가스터빈 출력 향상을 도모할 수 있는 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템을 제공함을 본 발명의 해결과제로 한다. In the present invention, in order to solve all the problems of the prior art, a new technology was created, and a waste heat recycling cycle that quickly and accurately cools and heats the gas turbine intake air temperature by using a combination of vaporization heat of liquefied gas and gas turbine exhaust heat. It is a problem of the present invention to provide a system for improving power generation efficiency through temperature control of intake air that can improve gas turbine output without being affected by temperature.

또한, 배기열 회수가 충분한 경우 흡수식 냉동기를 활용하여 가스터빈의 흡입공기 냉각 효율을 높일 수 있는 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.In addition, it is an object of the present invention to provide a system for improving power generation efficiency through temperature control of intake air that can increase the intake air cooling efficiency of a gas turbine by utilizing an absorption chiller when exhaust heat recovery is sufficient.

이와 함께 별도로 기술하지는 않았으나 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 청구범위를 감안하여 유추할 수 있는 범위 내의 또 다른 목적들도 본 발명의 전체 과제에 포함되도록 한다.Along with this, although not described separately, other objects within the range that can be inferred in consideration of the specific content and claims for carrying out the following invention are also included in the entire subject of the present invention.

상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템을 구성하되, 가스터빈(2)의 압축기 입구에 설치되어 압축기로 유입되는 흡입공기를 열교환하는 방열코일(12)과, 방열코일(12) 상으로 브라인을 순환 공급하는 순환라인(14)과, 순환라인(14)에 연결되어 브라인을 저장하는 브라인탱크(16)로 이루어지는 브라인 순환부(10)와; 상기 순환라인(14)에 연결되어 삼방밸브(22)에 의해 브라인 이동이 on/off 제어되고, 연료탱크(1)로부터 공급되는 천연가스와 열교환에 의해 브라인을 냉각하도록 구비되는 제 1가스 열교환부(20)와; 상기 순환라인(14)에 연결되어, 가스터빈(2) 배기열을 열원으로 이용하여 브라인을 히팅하도록 구비되는 온열 열교환부(30)와; 상기 가스터빈(2) 배기열을 열원으로 이용하여 연료탱크(2)로부터 공급되는 액화가스를 기화가스(NG)로 열교환하도록 구비되는 제 2가스 열교환부(40); 및 상기 제 1, 2가스 열교환부(20)(40) 및 온열 열교환부(30) 작동을 제어하도록 구비되는 제어부(50)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. As a specific means for solving the problem of the above invention, in the present invention, a system for improving power generation efficiency through temperature control of the suction air is configured, but heat dissipation that heats the suction air flowing into the compressor by being installed at the inlet of the compressor A brine circulation unit 10 comprising a coil 12, a circulation line 14 for circulating and supplying brine onto the heat dissipation coil 12, and a brine tank 16 connected to the circulation line 14 to store brine Wow; A first gas heat exchange unit connected to the circulation line 14 to control the movement of brine on/off by the three-way valve 22 and to cool the brine by heat exchange with natural gas supplied from the fuel tank 1 (20) and; A thermal heat exchange unit 30 connected to the circulation line 14 and provided to heat brine using exhaust heat from the gas turbine 2 as a heat source; A second gas heat exchange unit 40 provided to heat exchange the liquefied gas supplied from the fuel tank 2 with vaporized gas (NG) by using the exhaust heat of the gas turbine 2 as a heat source; And a control unit 50 provided to control the operation of the first and second gas heat exchange units 20 and 40 and the thermal heat exchange unit 30.

또한, 상기 제 1가스 열교환부(20)에서 열교환되어 방열코일(12)을 거친 브라인은 순환라인(14)에 연결되는 냉수 열교환기(60) 및 흡수식 냉동기(62)에 의해 예냉되고, 상기 흡수식 냉동기(62)는 가스터빈(2) 배기열과 열교환되도록 구비되는 것을 특징으로 한다. In addition, the brine heat-exchanged in the first gas heat exchange unit 20 and passed through the heat dissipation coil 12 is pre-cooled by the cold water heat exchanger 60 and the absorption chiller 62 connected to the circulation line 14, and the absorption type The refrigerator 62 is characterized in that it is provided to exchange heat with the exhaust heat of the gas turbine 2.

또한, 상기 온열 열교환부(30)는 브라인 순환부(10)의 순환라인(14)에 확장 연결되어 열교환 삼방밸브(32)에 의해 브라인 이동이 on/off 제어되는 온수 열교환기(34)가 구비되고, 온수 열교환기(34)는 제 2가스 열교환부(40)로 이동되는 열원과 열교환에 의해 브라인이 승온되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the thermal heat exchange unit 30 is provided with a hot water heat exchanger 34 that is extendedly connected to the circulation line 14 of the brine circulation unit 10 to control the movement of brine on/off by the heat exchange three-way valve 32 And, the hot water heat exchanger 34 is characterized in that it is provided to increase the temperature of the brine by heat exchange with the heat source moved to the second gas heat exchange unit 40.

상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 본 발명은 액화가스 기화열 및 가스터빈 배기열을 복합적으로 이용하여 가스터빈 흡입공기 온도를 신속 정확하게 냉각 및 히팅하는 폐열 재활용 사이클에 의해 외부 기온에 영향을 받지 않고 가스터빈의 출력 향상을 높일 수 있는 장점이 있다. According to a specific means for solving the above-described problem, the present invention is not affected by external temperature by a waste heat recycling cycle that quickly and accurately cools and heats the gas turbine intake air temperature using a combination of the liquefied gas vaporization heat and the gas turbine exhaust heat. There is an advantage that can increase the output of the gas turbine.

또한, 배기열 회수가 충분한 경우 흡수식 냉동기를 활용하여 가스터빈의 흡입공기 냉각 효율을 증대할 수 있는 효과가 있다.In addition, when exhaust heat recovery is sufficient, there is an effect of increasing the intake air cooling efficiency of the gas turbine by using an absorption chiller.

도 1은 본 발명에서 제공하는 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템의 바람직한 일 실시예를 도시한 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템의 냉브라인 모드를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 3은 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템의 온브라인 모드를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 4는 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템의 비상운전 모드를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 5는 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템의 멀티 냉브라인 모드를 개략적으로 나타내는 구성도.1 is an overall configuration diagram showing a preferred embodiment of a system for improving power generation efficiency through intake air temperature control provided by the present invention.
2 is a block diagram schematically showing a cold brine mode of a system for improving power generation efficiency through temperature control of intake air according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram schematically showing an on-line mode of a system for improving power generation efficiency through intake air temperature control.
4 is a block diagram schematically showing an emergency operation mode of a system for improving power generation efficiency through intake air temperature control.
5 is a block diagram schematically showing a multi-cool brine mode of a system for improving power generation efficiency through temperature control of intake air.

이하 첨부된 도면의 구체적인 실시예에 따라 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 구성 실시예에 따른 하기 도면은 구성과 작용효과를 구체적으로 설명하기 위한 실시예로서, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 좁게 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 따라서 이러한 실시예에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형실시가 가능함은 통상의 기술자에게는 당연하다할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail according to specific embodiments of the accompanying drawings. The following drawings according to the configuration examples of the present invention are examples for specifically explaining the configuration and effects, and the technical scope of the present invention is not narrowly limited or changed thereby. Therefore, it will be natural to those skilled in the art that various modifications can be implemented within the scope of the technical idea of the present invention based on these embodiments.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member interposed therebetween. .

도 1은 본 발명에서 제공하는 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템의 바람직한 일 실시예를 도시한 전체 구성도로, 본 발명은 연료탱크(1)로부터 공급되는 액화가스를 이용하여 가스터빈(2)을 구동하는 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템에 관한 것으로, 이는 액화가스 기화열 및 가스터빈 배기열을 복합적으로 이용하여 가스터빈 흡입공기 온도를 신속 정확하게 냉각 및 히팅하는 폐열 재활용 사이클에 의해 외부 기온에 영향을 받지 않고 가스터빈 출력을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 브라인 순환부(10), 제 1가스 열교환부(20), 온열 열교환부(30), 제 2가스 열교환부(40) 및 제어부(50)를 포함하는 주요구성으로 이루어진다.1 is an overall configuration diagram showing a preferred embodiment of a system for improving power generation efficiency through intake air temperature control provided in the present invention. The present invention uses a liquefied gas supplied from a fuel tank 1 to provide a gas turbine 2 It relates to a system for improving power generation efficiency by controlling the temperature of the intake air that drives ), and this is a waste heat recycling cycle that quickly and accurately cools and heats the gas turbine intake air temperature using a combination of vaporization heat of liquefied gas and gas turbine exhaust heat. In order to improve the gas turbine output without being affected by the brine circulation unit 10, the first gas heat exchange unit 20, the thermal heat exchange unit 30, the second gas heat exchange unit 40, and the control unit 50 It consists of main components including ).

본 발명의 명세서와 도면에서는 가스터빈(2)의 연료로 LNG를 사용한 예를 주로 기술하고 있으나, 연소실의 구조를 변형하여 등유나 경유 등 다양한 연료를 사용할 수 있음은 당연하다. In the specification and drawings of the present invention, an example of using LNG as a fuel for the gas turbine 2 is mainly described, but it is natural that various fuels such as kerosene or diesel can be used by modifying the structure of the combustion chamber.

먼저 본 발명에 따른 브라인 순환부(10)를 살펴보면, 상기 가스터빈(2)의 압축기로 유입되는 흡입공기를 열교환하는 방열코일(12)과, 방열코일(12) 상으로 브라인을 순환 공급하기 위해 펌프가 설치되는 순환라인(14)과, 순환라인(14)에 직접 또는 간적접으로 연결 설치되어 브라인을 저장하는 브라인탱크(16)로 이루어진다. First, looking at the brine circulation unit 10 according to the present invention, in order to circulate and supply brine to the heat dissipation coil 12 and the heat dissipation coil 12 for heat exchange of the suction air flowing into the compressor of the gas turbine 2 It consists of a circulation line 14 on which a pump is installed, and a brine tank 16 which is connected directly or indirectly to the circulation line 14 to store brine.

여기서 브라인은 펌프 작동에 의해 순환라인(14)을 타고 순환하며 간접적으로 열을 운반하는 매개체로서, 감열에 의하여 열을 이동하면서도 누수나 파손 시 터빈엔진에 심각한 손상이나 고장을 야기하지 않도록 하기 위해 물 대신 NaCl, CaCl2, MgCl2의 무기질 브라인, 유기질 브라인 중 선택적으로 사용하는 것이 바람직하다. Here, brine is a medium that circulates through the circulation line 14 by pump operation and indirectly transports heat.It is used instead of water to prevent serious damage or failure to the turbine engine in case of leakage or breakage while moving heat by direct heat. It is preferable to use selectively among inorganic brine and organic brine of NaCl, CaCl2, and MgCl2.

상기 방열코일(12)은 가스터빈(2)의 압축기 입구에 설치되어 열교환에 의해 유입공기를 냉각 또는 히팅하도록 구비되는바, 즉, 후술하는 냉브라인 모드(M1)에서 냉각 브라인이 순환 시 유입공기가 냉각 처리되고, 온브라인 모드(M2)에서 히팅 브라인이 순환 시 유입공기가 히팅 처리되게 된다.The heat dissipation coil 12 is installed at the inlet of the compressor of the gas turbine 2 and provided to cool or heat the inlet air by heat exchange. That is, the inlet air when the cooling brine is circulated in the cold brine mode (M1) to be described later. Is cooled, and when the heating brine is circulated in the on-brine mode (M2), the inlet air is heated.

본 발명에 따른 제 1가스 열교환부(20)는 상기 순환라인(14)에 확장 연결되어 연료탱크(1)로부터 공급되는 액화가스와 열교환에 의해 브라인을 냉각하도록 구비된다.The first gas heat exchange unit 20 according to the present invention is extendedly connected to the circulation line 14 to cool the brine by heat exchange with the liquefied gas supplied from the fuel tank 1.

상기 제 1가스 열교환부(20)의 후단에는 삼방밸브(22)가 설치되며, 이 삼방밸브(22)에는 순환라인(14)에서 분기되는 바이패스라인(18)이 설치된다.A three-way valve 22 is installed at a rear end of the first gas heat exchange unit 20, and a bypass line 18 branching from the circulation line 14 is installed in the three-way valve 22.

따라서 상기 순환라인(14)을 타고 순환되는 브라인은 삼방밸브(22)가 on 작동 시 제 1가스 열교환부(20)를 경유하여 방열코일(12) 측으로 이동되며, 또 삼방밸브(22)가 off 작동 시에는 제 1가스 열교환부(20)를 경유하지 바이패스라인(18)을 통해 방열코일(12) 측으로 이동되도록 구성된다.Therefore, when the three-way valve 22 is turned on, the brine circulated through the circulation line 14 is moved to the heat dissipation coil 12 side through the first gas heat exchange unit 20, and the three-way valve 22 is turned off. In operation, it is configured to move toward the heat dissipation coil 12 through the bypass line 18 without passing through the first gas heat exchange unit 20.

그리고, 상기 제 1가스 열교환부(20)는 내부에 액화가스가 이동되는 제1라인과 브라인이 이동되는 제 2라인이 구비되고, 제 1, 2라인을 타고 이동하는 액화가스와 브라인 간에 열교환이 이루어진다.In addition, the first gas heat exchange unit 20 includes a first line through which the liquefied gas moves and a second line through which the brine moves, and heat exchange between the liquefied gas and the brine moving along the first and second lines is performed. Done.

중남미, 중동, 동남아 등지의 고온 환경에서는 연소에 필요한 공기 밀도가 낮아져서 가스터빈의 출력이 저하되는데, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 시스템에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이 연료탱크(1)에서 공급되는 액화가스는 상기 제 1가스 열교환부(20)를 거치면서 기화가스(NG)로 기화되어 가스터빈(2)의 연소실로 공급되고, 또 브라인은 4~6℃로 냉각되어 방열코일(12) 측으로 이동되면 가스터빈(2) 유입공기가 방열코일(12)과 열교환되어 11~13℃로 냉각되므로, 고온 환경에서도 가스터빈의 출력저하현상이 방지되어 발전효율 향상을 도모할 수 있게 된다. In high-temperature environments in Central and South America, the Middle East, and Southeast Asia, the air density required for combustion is lowered and the output of the gas turbine is lowered. According to the system of the present invention configured as described above, in the fuel tank 1 as shown in FIG. The supplied liquefied gas is vaporized as vaporized gas (NG) while passing through the first gas heat exchange unit 20 and supplied to the combustion chamber of the gas turbine 2, and the brine is cooled to 4~6°C to heat radiating coil 12 ), the inlet air of the gas turbine 2 is heat-exchanged with the heat dissipation coil 12 and is cooled to 11~13℃, so that the output reduction phenomenon of the gas turbine is prevented even in a high temperature environment, thereby improving power generation efficiency.

한편, 상기 제 1가스 열교환부(20)에서 열교환되어 방열코일(12)을 거친 브라인은 순환라인(14)에 연결되는 냉수 열교환기(60) 및 흡수식 냉동기(62)에 의해 예냉되고, 상기 흡수식 냉동기(62)는 가스터빈(2) 배기열과 열교환되도록 구비된다. 여기서 흡수식 냉동기(62) 기체의 물에 의한 흡수성을 이용한 통상의 냉동기로서, 터빈을 가동함으로써 발생되는 배기열을 효과적으로 활용하기 위한 구성이다.Meanwhile, the brine heat-exchanged in the first gas heat exchange unit 20 and passed through the heat dissipation coil 12 is pre-cooled by the cold water heat exchanger 60 and the absorption chiller 62 connected to the circulation line 14, and the absorption type The refrigerator 62 is provided to exchange heat with the exhaust heat of the gas turbine 2. Here, the absorption chiller 62 is a conventional refrigerator using the absorption of gas by water, and is configured to effectively utilize exhaust heat generated by operating a turbine.

구체적으로, 상기 흡수식 냉동기(62)는 가스터빈(2) 배기열을 온열공급원으로 공급받아 열교환되어 출력되는 냉수를 이용하여 방열코일(12)을 거치면서 승온된 브라인을 예냉하므로, 이후 제 1가스 열교환부(20)의 효율을 향상시킬 수 있고, 제 1가스 열교환부(20)를 통한 브라인 냉각 온도 제어에 따른 정밀도가 향상된다. Specifically, the absorption chiller 62 pre-cools the brine raised while passing through the heat dissipation coil 12 using cold water that is heat-exchanged and output by receiving exhaust heat from the gas turbine 2 as a heat supply source. The efficiency of the unit 20 can be improved, and precision according to the brine cooling temperature control through the first gas heat exchange unit 20 is improved.

또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 제 1가스 열교환부(20) 측에 고장이나 문제가 발생하였을 때 상기 흡수식 냉동기(62)만으로 방열코일(12)을 거친 브라인을 냉각하여 운전할 수 있어 돌발 상황에도 안정적으로 대처할 수 있게 된다. In addition, although not shown in the drawing, when a failure or problem occurs on the side of the first gas heat exchange unit 20, only the absorption chiller 62 can cool the brine passing through the heat dissipation coil 12 and operate it, even in an unexpected situation. You will be able to cope with it stably.

다음으로 본 발명에 따른 온열 열교환부(30)는 상기 순환라인(14)에 연결되어, 가스터빈(2) 배기열을 열원으로 이용하여 브라인을 히팅하도록 구비된다. 온열 열교환부(30)는 가스터빈(2) 배기열에 의해 히팅된 온수를 열원으로 이용하여 순환라인(14)을 타고 순환되는 브라인을 히팅하는바, 이때 브라인은 삼방밸브(22) off 작동으로 인해 제 1가스 열교환부(20)를 경유하지 않고 방열코일(12) 측으로 다이렉트 이동되도록 구성된다.Next, the thermal heat exchange unit 30 according to the present invention is connected to the circulation line 14 and is provided to heat brine using exhaust heat from the gas turbine 2 as a heat source. The thermal heat exchange unit 30 heats the brine circulated through the circulation line 14 by using hot water heated by the exhaust heat of the gas turbine 2 as a heat source. At this time, the brine is operated by the three-way valve 22 off. It is configured to be moved directly toward the heat dissipation coil 12 without passing through the first gas heat exchange unit 20.

즉, 상기 온열 열교환부(30)는 브라인 순환부(10)의 순환라인(14)에 확장 연결되어 열교환 삼방밸브(32)에 의해 브라인 이동이 on/off 제어되는 온수 열교환기(34)가 구비되고, 온수 열교환기(34)는 제 2가스 열교환부(40)로 이동되는 열원과 열교환에 의해 브라인이 승온되도록 구비된다.That is, the thermal heat exchange unit 30 is provided with a hot water heat exchanger 34 which is extendedly connected to the circulation line 14 of the brine circulation unit 10 to control the movement of brine on/off by the heat exchange three-way valve 32 In addition, the hot water heat exchanger 34 is provided so that the brine is heated by heat exchange with a heat source transferred to the second gas heat exchange unit 40.

이에 상기 온열 열교환부(30)를 거친 브라인은 40~60℃로 히팅되어 방열코일(12) 측으로 이동되고, 기온이 낮은 환경에서 가스터빈(2)으로 유입되는 공기가 방열코일(12)과 열교환되어 11~13℃로 히팅되므로, 러시아와 같이 매우 추운지역에서도 가스터빈 출력을 안정적으로 향상시킬 수 있고, 발전기 동력원으로 이용시 발전효율 향상을 도모한다.Accordingly, the brine that has passed through the thermal heat exchange unit 30 is heated to 40 to 60°C and is moved to the heat dissipation coil 12, and the air flowing into the gas turbine 2 in a low temperature environment heats the heat with the heat dissipation coil 12. As it is heated to 11~13℃, gas turbine output can be stably improved even in very cold regions such as Russia, and power generation efficiency improved when used as a generator power source.

한편, 상기 순환라인(14)을 타고 순환되는 브라인은 브라인탱크(16)를 경유하도록 구성되어, 브라인의 냉각 또는 히팅에 따른 팽창, 수축 작동에 대응하여 순환라인(14) 손상을 방지함과 더불어 브라인 순환부(10)에 에어가 찼을 경우 효과적으로 에어를 제거할 수 있어 유지 보수 및 관리의 효율성을 높이게 된다. On the other hand, the brine circulated through the circulation line 14 is configured to pass through the brine tank 16, so as to prevent damage to the circulation line 14 in response to the expansion and contraction operation due to cooling or heating of the brine, When air is filled in the brine circulation unit 10, air can be effectively removed, thereby increasing the efficiency of maintenance and management.

본 발명에 따른 제 2가스 열교환부(40)는 상기 가스터빈(2) 배기열을 열원으로 이용하여 연료탱크(2)로부터 공급되는 액화가스를 기화가스로 열교환하도록 구비된다. 제 2가스 열교환부(40)는 내부에 액화가스가 이동되는 제1라인과 가스터빈(2) 배기열에 의해 히팅된 온수가 이동되는 제 2라인이 구비되고, 제 1, 2라인을 타고 이동하는 액화가스와 온수 간에 열교환에 의해 액화가스는 기화가스로 기화되어 가스터빈(2) 연소실로 공급된다.The second gas heat exchange unit 40 according to the present invention is provided to heat exchange the liquefied gas supplied from the fuel tank 2 with the vaporized gas using the exhaust heat of the gas turbine 2 as a heat source. The second gas heat exchange unit 40 is provided with a first line through which liquefied gas is moved and a second line through which hot water heated by exhaust heat of the gas turbine 2 is moved, and moves along the first and second lines. By heat exchange between the liquefied gas and the hot water, the liquefied gas is vaporized into a vaporized gas and supplied to the combustion chamber of the gas turbine (2).

이처럼 액화가스가 제 2가스 열교환부(40)에 의해 기화가스로 기화되어 공급됨에 따라 온브라인 모드(M2)에서 제 1가스 열교환부(20)가 비활성화되더라도 기화가스 공급이 원활하게 이루어진다.In this way, as the liquefied gas is vaporized and supplied as vaporized gas by the second gas heat exchange unit 40, the vaporized gas supply is smoothly performed even if the first gas heat exchange unit 20 is deactivated in the on-line mode (M2).

만약, 가스터빈(2)의 연료를 LNG가 아닌 연료용으로 정제한 오일을 사용할 경우에는 상기 제 1가스 열교환부(20)와 제 2 가스 열교환부(40)가 생략될 수 있을 것이다. If the fuel of the gas turbine 2 is refined for fuel other than LNG, the first gas heat exchange unit 20 and the second gas heat exchange unit 40 may be omitted.

본 발명에 따른 제어부(50)는 상기 제 1, 2가스 열교환부(20)(40) 및 온열 열교환부(30) 작동을 제어하여, 냉브라인 모드(M1), 온브라인 모드(M2), 비상운전 모드(M3) 및 보조 냉브라인 모드(M1') 중 어느 하나의 모드를 선택적으로 실행하도록 구비된다.The control unit 50 according to the present invention controls the operation of the first and second gas heat exchange units 20 and 40 and the thermal heat exchange unit 30, so that the cold brine mode (M1), the on brine mode (M2), and the emergency It is provided to selectively execute one of the driving mode M3 and the auxiliary cold brine mode M1'.

도 2는 더운지역에서 가스터빈 발전기 효율향상 시스템의 냉브라인 모드(M1)를 개략적으로 나타내는 구성도로, 이는 제 1가스 열교환부(20) 및 흡수식 냉동기(62) 활성화, 삼방밸브(22)를 on 작동하고, 연료탱크(1)로부터 공급되는 액화가스와 브라인을 열교환하여 출력되는 냉각 브라인을 이용하여 터빈 내부로 유입되는 외부의 더운 흡입공기를 냉각하게 된다. 이 때 제 1가스 열교환부(20)로 유입된 액화가스는 브라인과의 열교환에 의해 기화가스로 상변화하여 터빈으로 공급된다. FIG. 2 is a schematic diagram showing a cold brine mode (M1) of a gas turbine generator efficiency improvement system in a hot area, which is a first gas heat exchange unit 20 and an absorption chiller 62 activated, and a three-way valve 22 is turned on. In operation, the liquefied gas supplied from the fuel tank 1 and the brine are heat-exchanged to cool the external hot intake air flowing into the turbine using the cooling brine output. At this time, the liquefied gas introduced into the first gas heat exchange unit 20 is converted into vaporized gas by heat exchange with brine and supplied to the turbine.

또한, 방열코일(12)에서 외기와 열교환되어 승온된 브라인은 순환라인(14) 상에 설치된 냉수 열교환기(60)에 의해 일차 냉각되어 브라인탱크(16) 내로 집수될 수 있다. In addition, the brine heated by heat exchange with outside air in the heat dissipation coil 12 may be first cooled by the cold water heat exchanger 60 installed on the circulation line 14 and collected into the brine tank 16.

도 3은 추운지역에서 가스터빈 발전기 효율을 향상시키기 위한 온브라인 모드(M2)를 개략적으로 나타내는 구성도로, 이는 상기 온열 열교환부(30) 및 제 2가스 열교환부(40) 활성화, 삼방밸브(22) off 작동 및 열교환 삼방밸브(32) on 작동하고, 온수 열교환기(34)에 의해 제 2가스 열교환부(40)로 공급되는 열원과 브라인을 열교환하여 출력되는 히팅 브라인을 이용하여 외기의 차가운 흡입공기를 히팅하면서 제 2가스 열교환부(40)에 의해 액화가스를 기화가스로 열교환하여 터빈으로 공급되게 된다. 3 is a block diagram schematically showing an on-line mode (M2) for improving gas turbine generator efficiency in a cold area, which is the activation of the thermal heat exchange unit 30 and the second gas heat exchange unit 40, and a three-way valve 22 ) Off operation and heat exchange The three-way valve 32 is on, and the heat source supplied to the second gas heat exchange unit 40 by the hot water heat exchanger 34 is exchanged between the heat source and the brine. While heating air, the liquefied gas is heat-exchanged with the vaporized gas by the second gas heat exchange unit 40 to be supplied to the turbine.

우리나라의 동절기나, 극한지역에서는 제 2가스 열교환부(40)의 열원으로 상기 가스터빈(2) 배기열을 액화가스를 기화가스로 변화시키는 온열원으로 활용할 수 있어 효율적이면서 불필요한 에너지 소비를 줄일 수 있는 장점을 갖는다. In winter or in extreme regions of Korea, the exhaust heat of the gas turbine 2 can be used as a heat source for the second gas heat exchanger 40 as a heat source for converting liquefied gas into vaporized gas, so it is efficient and can reduce unnecessary energy consumption. Has an advantage.

이처럼 본 발명에서 제공하는 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템은 극한적인 외기온도 환경에서도 가스터빈 발전기로 유입되는 흡입(intake)측 온도를 제어하여 안정적이고 우수한 발전효율을 제공할 수 있는 것이다. As described above, the system for improving power generation efficiency through intake air temperature control provided by the present invention can provide stable and excellent power generation efficiency by controlling the intake side temperature flowing into the gas turbine generator even in an extreme outdoor temperature environment.

도 4는 시스템의 비상운전 모드를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 이 비상운전 모드(M3)는 상기 제 1가스 열교환부(20)를 비활성화하면서 순환라인(14)을 통한 브라인 순환을 정지하고, 제 2가스 열교환부(40)만 활성화시켜 액화가스를 기화가스로 열교환하여 공급한다. 4 is a block diagram schematically showing the emergency operation mode of the system. In this emergency operation mode (M3), the circulation of brine through the circulation line 14 is stopped while deactivating the first gas heat exchange unit 20, and only the second gas heat exchange unit 40 is activated to convert the liquefied gas into vaporized gas. It is supplied by heat exchange.

이러한 시스템 운전은 외부 기온이 가스터빈(2) 구동에 최적화된 온도범위에 해당되어 흡입측 온도를 제어할 필요가 없는 경우, 또는 제 1, 2가스 열교환부(20)(40) 및 온열 열교환부(30)의 고장으로 브라인을 이용한 유입공기 열교환이 정지된 비상상황에서도 액상의 천연가스를 기화시켜 터빈의 연소실로 안정적으로 공급될 수 있도록 하기 위한 경우에 수행하게 된다. In such a system operation, when the external temperature falls within the temperature range optimized for driving the gas turbine 2 and there is no need to control the suction side temperature, or the first and second gas heat exchange units 20 and 40 and the thermal heat exchange unit Even in an emergency situation in which the heat exchange of the inlet air using brine is stopped due to the failure of (30), it is performed when the liquid natural gas is vaporized so that it can be stably supplied to the combustion chamber of the turbine.

도 5는 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템의 멀티 냉브라인 모드를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 상기 제어부(50)는 냉브라인 모드(M1)에서 액화가스를 기화가스로 열교환하는 열원이 부족할 경우 보조 냉브라인 모드(M1')가 실행되도록 구비된다. 상기 보조 냉브라인 모드(M1')는 냉브라인 모드(M1)를 실행한 상태로 제 2가스 열교환부(40)를 활성화하여 연료탱크(1)로부터 공급되는 액화가스를 기화가스로 열교환하여 공급된다.5 is a block diagram schematically showing a multi-cool brine mode of a system for improving power generation efficiency through intake air temperature control. The control unit 50 is provided to execute an auxiliary cold brine mode M1' when there is insufficient heat source for exchanging liquefied gas with vaporized gas in the cold brine mode M1. The auxiliary cold brine mode (M1') is supplied by activating the second gas heat exchange unit 40 while executing the cold brine mode (M1) to heat exchange the liquefied gas supplied from the fuel tank 1 with vaporized gas. .

즉, 상기 제 1가스 열교환부(20)를 순환하는 브라인의 온도가 낮을수록 액화가스와의 열교환 효율이 저하되어 기화가스 공급량이 감소되는데, 이처럼 브라인 순환부(10)의 브라인 온도가 낮아 제 1가스 열교환부(20)만으로 가스터빈 발전기에 필요로 하는 기화가스를 확보하기 어려운 경우라도 상기 제 2가스 열교환부(40) 활성화로 인해 액화가스가 기화가스로 기화되어 보충될 수 있도록 한다. That is, as the temperature of the brine circulating in the first gas heat exchange unit 20 decreases, the heat exchange efficiency with the liquefied gas decreases and the amount of gasification gas supplied decreases. As such, the brine temperature of the brine circulation unit 10 decreases, so that the first Even when it is difficult to secure the vaporized gas required for the gas turbine generator with only the gas heat exchange unit 20, the liquefied gas is vaporized into the vaporized gas due to the activation of the second gas heat exchange unit 40 to be supplemented.

이때 상기 제 1, 2가스 열교환부(20)(40)로 투입되는 액화가스량은 제 1, 2밸브(21)(41)의 연계작동에 의해 비례제어 되므로, 제 1, 2가스 열교환부(20)(40)를 거쳐 출력되는 기화가스 총량이 일정하게 공급되도록 제어될 수 있다. At this time, since the amount of liquefied gas injected into the first and second gas heat exchange units 20 and 40 is proportionally controlled by the linked operation of the first and second valves 21 and 41, the first and second gas heat exchange units 20 ) It can be controlled so that the total amount of the vaporized gas output through 40 is constantly supplied.

이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.As described above, the most preferred embodiments of the present invention have been described in the detailed description of the present invention, but various modifications may be made within the scope of the technical scope of the present invention. Therefore, the scope of protection of the present invention is not limited to the above embodiments, but the scope of protection should be recognized from the techniques of the claims to be described later and equivalent technical means from these techniques.

1: 연료탱크 2: 가스터빈
10: 브라인 순환부 12: 방열코일
14: 순환라인 16: 브라인탱크 18: 바이패스라인
20: 제 1가스 열교환부 21: 제 1밸브
22: 삼방밸브
30: 온열 열교환부
32: 열교환 삼방밸브 34: 온수 열교환기
40: 제 2가스 열교환부 41: 제 2밸브
50: 제어부
60: 냉수 열교환기 62: 흡수식 냉동기
M1: 냉브라인 모드 M1': 멀티 냉브라인 모드
M2: 온브라인 모드 M3: 비상운전 모드1: fuel tank 2: gas turbine
10: brine circulation part 12: heat dissipation coil
14: circulation line 16: brine tank 18: bypass line
20: first gas heat exchange unit 21: first valve
22: three-way valve
30: thermal heat exchange unit
32: heat exchange three-way valve 34: hot water heat exchanger
40: second gas heat exchanger 41: second valve
50: control unit
60: cold water heat exchanger 62: absorption chiller
M1: Cold brine mode M1': Multi cold brine mode
M2: On-line mode M3: Emergency operation mode

Claims (6)

가스터빈(2)의 압축기 입구에 설치되어 압축기로 유입되는 흡입공기를 열교환하는 방열코일(12)과, 방열코일(12) 상으로 브라인을 순환 공급하는 순환라인(14)과, 순환라인(14)에 연결되어 브라인을 저장하는 브라인탱크(16)로 이루어지는 브라인 순환부(10);
상기 순환라인(14)에 연결되어 삼방밸브(22)에 의해 브라인 이동이 on/off 제어되고, 연료탱크(1)로부터 공급되는 천연가스와 열교환에 의해 브라인을 냉각하도록 구비되는 제 1가스 열교환부(20);
상기 순환라인(14)에 연결되어, 가스터빈(2) 배기열을 열원으로 이용하여 브라인을 히팅하도록 구비되는 온열 열교환부(30);
상기 가스터빈(2) 배기열을 열원으로 이용하여 연료탱크(2)로부터 공급되는 액화가스를 기화가스(NG)로 열교환하도록 구비되는 제 2가스 열교환부(40); 및
상기 제 1, 2가스 열교환부(20)(40) 및 온열 열교환부(30) 작동을 제어하도록 구비되는 제어부(50);를 포함하며,
상기 온열 열교환부(30)는 브라인 순환부(10)의 순환라인(14)에 확장 연결되어 열교환 삼방밸브(32)에 의해 브라인 이동이 on/off 제어되는 온수 열교환기(34)가 구비되고, 온수 열교환기(34)는 제 2가스 열교환부(40)로 이동되는 열원과 열교환에 의해 브라인이 승온되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 터빈의 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템.
A heat dissipation coil 12 installed at the compressor inlet of the gas turbine 2 to heat exchange the suction air flowing into the compressor, a circulation line 14 for circulating and supplying brine onto the heat dissipating coil 12, and a circulation line 14 ) Is connected to the brine circulation unit 10 consisting of a brine tank 16 for storing brine;
A first gas heat exchange unit connected to the circulation line 14 to control the movement of brine on/off by the three-way valve 22 and to cool the brine by heat exchange with natural gas supplied from the fuel tank 1 (20);
A thermal heat exchange unit 30 connected to the circulation line 14 and provided to heat brine using exhaust heat of the gas turbine 2 as a heat source;
A second gas heat exchange unit 40 provided to heat exchange the liquefied gas supplied from the fuel tank 2 with vaporized gas (NG) by using the exhaust heat of the gas turbine 2 as a heat source; And
Includes; a control unit 50 provided to control the operation of the first and second gas heat exchange units 20 and 40 and the thermal heat exchange unit 30,
The thermal heat exchange unit 30 is provided with a hot water heat exchanger 34 which is extendedly connected to the circulation line 14 of the brine circulation unit 10 to control the movement of brine on/off by the heat exchange three-way valve 32, The hot water heat exchanger 34 is a system for improving power generation efficiency by controlling the temperature of the intake air of the turbine, characterized in that the heat exchanger 34 is provided so that the brine is heated by heat exchange with a heat source moved to the second gas heat exchange unit 40.
 제 1항에 있어서,
상기 제 1가스 열교환부(20)에서 열교환되어 방열코일(12)을 거친 브라인은 순환라인(14)에 연결되는 냉수 열교환기(60) 및 흡수식 냉동기(62)에 의해 예냉되고, 상기 흡수식 냉동기(62)는 가스터빈(2) 배기열과 열교환되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 터빈의 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템.
The method of claim 1,
The brine heat exchanged in the first gas heat exchange unit 20 and passed through the heat dissipation coil 12 is precooled by a cold water heat exchanger 60 and an absorption chiller 62 connected to the circulation line 14, and the absorption chiller ( 62) is a system for improving power generation efficiency through temperature control of the intake air of the turbine, characterized in that it is provided to exchange heat with the exhaust heat of the gas turbine (2).
 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제어부(50)는, 제 1가스 열교환부(20) 및 흡수식 냉동기(62) 활성화, 삼방밸브(22) on 작동하고, 연료탱크(1)로부터 공급되는 액화가스와 브라인을 열교환하여 출력되는 냉각 브라인을 이용하여 흡입공기를 냉각하면서 제 1가스 열교환부(20)에 의해 액화가스를 기화가스로 열교환하도록 제어하는 냉브라인 모드(M1)와,
상기 온열 열교환부(30) 및 제 2가스 열교환부(40) 활성화, 삼방밸브(22) off 작동 및 열교환 삼방밸브(32) on 작동하고, 온수 열교환기(340)에 의해 제 2가스 열교환부(40)로 공급되는 열원과 브라인을 열교환하여 출력되는 히팅 브라인을 이용하여 흡입공기를 히팅하면서 제 2가스 열교환부(40)에 의해 액화가스를 기화가스로 열교환하도록 제어하는 온브라인 모드(M2)와,
상기 제 1가스 열교환부(20)를 비활성화하면서 순환라인(14)를 통한 브라인 순환을 정지하고, 제 2가스 열교환부(40) 활성화로 액화가스를 기화가스로 열교환하여 공급하는 비상운전 모드(M3) 중 어느 하나의 모드를 실행하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 터빈의 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템.
The method of claim 1,
The control unit 50 activates the first gas heat exchange unit 20 and the absorption chiller 62, operates the three-way valve 22, and heat-exchanges the liquefied gas and brine supplied from the fuel tank 1 to output cooling. A cold brine mode (M1) for controlling the liquefied gas to heat exchange with the vaporized gas by the first gas heat exchange unit 20 while cooling the suction air using brine;
The thermal heat exchange unit 30 and the second gas heat exchange unit 40 are activated, the three-way valve 22 is turned off, and the heat exchange three-way valve 32 is turned on, and the second gas heat exchange unit is operated by the hot water heat exchanger 340 ( 40) and the on-line mode (M2) for controlling the liquefied gas to heat exchange with the vaporized gas by the second gas heat exchange unit 40 while heating the suction air using the heating brine output by exchanging the heat source and brine. ,
Emergency operation mode (M3) in which the circulation of brine through the circulation line 14 is stopped while the first gas heat exchange unit 20 is deactivated, and the liquefied gas is exchanged with vaporized gas by activating the second gas heat exchange unit 40. ) Power generation efficiency improvement system through the intake air temperature control of the turbine, characterized in that provided to execute any one of the modes.
 제 4항에 있어서,
상기 제어부(50)는 냉브라인 모드(M1)에서 액화가스를 기화가스로 열교환하는 열원이 부족할 경우 보조 냉브라인 모드(M1')가 실행되고, 상기 보조 냉브라인 모드(M1')는 냉브라인 모드(M1)를 실행한 상태로 제 2가스 열교환부(40)를 활성화하여 연료탱크(1)로부터 공급되는 액화가스를 기화가스로 열교환하여 공급하고, 상기 제 1, 2가스 열교환부(20)(40)로 투입되는 액화가스량은 제 1, 2밸브(21)(41)의 연계작동에 의해 비례제어 되어 제 1, 2가스 열교환부(20)(40)를 거쳐 출력되는 기화가스 총량이 일정하게 제어되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 터빈의 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템.
The method of claim 4,
When the heat source for exchanging liquefied gas into vaporized gas in the cold brine mode (M1) is insufficient, the control unit 50 executes the auxiliary cold brine mode (M1'), and the auxiliary cold brine mode (M1') is a cold brine mode. In the state in which (M1) is executed, the second gas heat exchange unit 40 is activated to heat-exchange and supply the liquefied gas supplied from the fuel tank 1 to vaporized gas, and the first and second gas heat exchange units 20 ( The amount of liquefied gas input to 40) is proportionally controlled by the linked operation of the first and second valves 21 and 41, and the total amount of gasified gas output through the first and second gas heat exchange units 20 and 40 is constant. Power generation efficiency improvement system through temperature control of the intake air of the turbine, characterized in that provided to be controlled.
 가스터빈(2)의 압축기 입구에 설치되어 압축기로 유입되는 흡입공기를 열교환하는 방열코일(12)과, 방열코일(12) 상으로 브라인을 순환 공급하는 순환라인(14)과, 순환라인(14)에 연결되어 브라인을 저장하는 브라인탱크(16)로 이루어지는 브라인 순환부(10);
상기 순환라인(14)에 연결되어, 가스터빈(2) 배기열을 열원으로 이용하여 브라인을 히팅하도록 구비되는 온열 열교환부(30); 및
상기 온열 열교환부(30) 작동을 제어하도록 구비되는 제어부(50);를 포함하여 이루어지며,
상기 방열코일(12)을 거친 브라인은 순환라인(14)에 연결되는 냉수 열교환기(60) 및 흡수식 냉동기(62)에 의해 예냉되고, 상기 흡수식 냉동기(62)는 가스터빈(2) 배기열과 열교환되도록 구비되며,
상기 온열 열교환부(30)는 브라인 순환부(10)의 순환라인(14)에 확장 연결되어 열교환 삼방밸브(32)에 의해 브라인 이동이 on/off 제어되는 온수 열교환기(34)가 구비되고, 온수 열교환기(34)는 제 2가스 열교환부(40)로 이동되는 열원과 열교환에 의해 브라인이 승온되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 터빈의 흡입공기 온도제어를 통한 발전효율 향상 시스템.A heat dissipation coil 12 installed at the compressor inlet of the gas turbine 2 to heat exchange the suction air flowing into the compressor, a circulation line 14 for circulating and supplying brine onto the heat dissipating coil 12, and a circulation line 14 ) Is connected to the brine circulation unit 10 consisting of a brine tank 16 for storing brine;
A thermal heat exchange unit 30 connected to the circulation line 14 and provided to heat brine using exhaust heat of the gas turbine 2 as a heat source; And
Containing a control unit 50 provided to control the operation of the thermal heat exchange unit 30,
The brine passing through the heat dissipation coil 12 is pre-cooled by a cold water heat exchanger 60 and an absorption chiller 62 connected to the circulation line 14, and the absorption chiller 62 exchanges heat with the exhaust heat of the gas turbine 2 Is provided as possible,
The thermal heat exchange unit 30 is provided with a hot water heat exchanger 34 which is extendedly connected to the circulation line 14 of the brine circulation unit 10 to control the movement of brine on/off by the heat exchange three-way valve 32, The hot water heat exchanger 34 is a system for improving power generation efficiency by controlling the temperature of the intake air of the turbine, characterized in that the heat exchanger 34 is provided so that the brine is heated by heat exchange with a heat source moved to the second gas heat exchange unit 40.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021162390A1 (en) * 2020-02-12 2021-08-19 디에이치테크 주식회사 System for increasing power generation efficiency by controlling inlet air temperature of turbine
CN115387910A (en) * 2021-05-25 2022-11-25 华能北京热电有限责任公司 Cooling water system for cooling air of turbine of gas turbine

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114278436A (en) * 2021-12-21 2022-04-05 华能桂林燃气分布式能源有限责任公司 Two-stage dual-mode gas turbine inlet air temperature-adjusting waste heat utilization system and method
CN116317175B (en) * 2023-02-21 2024-01-23 华北电力大学 Solar-driven RSOC distributed poly-generation system and co-generation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005291094A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Osaka Gas Co Ltd Power plant facility using liquefied gas vaporizing device
WO2008136119A1 (en) * 2007-04-26 2008-11-13 Hitachi, Ltd. Gas turbine utilizing cold heat of lng and operating method of gas turbine utilizing cold heat of lng
KR20130070767A (en) * 2011-12-20 2013-06-28 삼성중공업 주식회사 Heat transfer system of ship
KR101549003B1 (en) 2014-05-20 2015-09-01 주식회사 아이스기술 Air Cooling System of Gas Turbine
KR101834450B1 (en) 2016-07-28 2018-03-06 삼성중공업(주) method and Air Cooling System of Gas Turbine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6014855A (en) * 1997-04-30 2000-01-18 Stewart & Stevenson Services, Inc. Light hydrocarbon fuel cooling system for gas turbine
JP5291576B2 (en) * 2009-08-28 2013-09-18 三菱重工業株式会社 Intake air temperature control device for gas turbine, and gas turbine and gas turbine combined cycle power plant equipped with the same
KR102207200B1 (en) * 2020-02-12 2021-01-25 디에이치테크 주식회사 Power generation efficiency improvement system through temperature control of intake air of turbine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005291094A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Osaka Gas Co Ltd Power plant facility using liquefied gas vaporizing device
WO2008136119A1 (en) * 2007-04-26 2008-11-13 Hitachi, Ltd. Gas turbine utilizing cold heat of lng and operating method of gas turbine utilizing cold heat of lng
KR20130070767A (en) * 2011-12-20 2013-06-28 삼성중공업 주식회사 Heat transfer system of ship
KR101549003B1 (en) 2014-05-20 2015-09-01 주식회사 아이스기술 Air Cooling System of Gas Turbine
KR101834450B1 (en) 2016-07-28 2018-03-06 삼성중공업(주) method and Air Cooling System of Gas Turbine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021162390A1 (en) * 2020-02-12 2021-08-19 디에이치테크 주식회사 System for increasing power generation efficiency by controlling inlet air temperature of turbine
CN115387910A (en) * 2021-05-25 2022-11-25 华能北京热电有限责任公司 Cooling water system for cooling air of turbine of gas turbine

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