KR102460996B1 - 복합발전 플랜트 - Google Patents

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KR102460996B1
KR102460996B1 KR1020170108120A KR20170108120A KR102460996B1 KR 102460996 B1 KR102460996 B1 KR 102460996B1 KR 1020170108120 A KR1020170108120 A KR 1020170108120A KR 20170108120 A KR20170108120 A KR 20170108120A KR 102460996 B1 KR102460996 B1 KR 102460996B1
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송용석
정승재
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삼성중공업(주)
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Abstract

증기 발전시스템에서 배출되는 배기가스를 이용하여 공냉식으로 해수를 증발시켜 냉각시킨 후 배출하는 온배수 저감형 복합발전 플랜트가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 복합발전 플랜트는 해상 또는 하상에 부유 또는 고정되거나 해안 또는 하안에 정박하여 발전하는 복합발전 플랜트에 있어서, 가스 또는 연료유를 연소하여 발전하는 발전 엔진을 포함하는 연료 발전시스템; 연료 발전시스템에서 배출되는 배기가스에서 폐열을 회수하여 발전하며, 증기를 응축시키는 응축기를 구비하는 증기 발전시스템; 증기를 응축시키기 위한 해수를 취수하여 응축기로 공급하는 해수 공급시스템; 응축기에서의 열교환에 의해 승온된 해수를 공급받아 공냉식으로 냉각하는 해수냉각탑; 및 증기 발전시스템에서 배출되는 배기가스를 이송하여 해수냉각탑에 주입시키는 배기가스 공급라인을 포함한다. 해수냉각탑은 배기가스 공급라인을 통해 공급되는 배기가스에 의해 해수를 증발시키도록 구성된다.

Description

복합발전 플랜트{COMBINED CYCLE POWER PLANT}
본 발명은 해상 또는 하상에 부유 또는 고정되거나 해안 또는 하안에 정박하여 발전하는 복합발전 플랜트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 증기 발전시스템에서 배출되는 배기가스를 이용하여 공냉식으로 해수를 냉각하여 배출시키는 온배수 저감형 복합발전 플랜트에 관한 것이다.
최근 선박 및 해양구조물에 관한 환경 규제가 강화되고 있다. 일 예로, 해양 복합 발전플랜트의 경우, 증기를 응축시키기 위한 냉매가 사용되는데, 증기 응축을 위한 열교환 과정에서 승온된 냉매(해수)의 온배수 배출에 관한 규제를 통해 생태계 파괴를 방지하고 있다.
발전 플랜트에서 배출되는 해수의 온도를 낮추기 위한 방안으로, 예를 들어 해수의 펌핑 유량을 늘려서 온도 상승이 최소화되는 조건으로 증기 발전시스템 및 해수 공급시스템을 가동하거나, 승온된 해수의 배출 전에 가열되지 않은 상태의 해수를 혼합하여 해수의 온도를 낮춘 후 배출시킬 수 있다.
그러나, 두 가지 방안 모두 설비 및 운용 비용이 과도하게 발생하는 문제가 있다. 전자의 경우, 펌프 용량을 증가시켜야 하고 해수 공급을 위한 배관이나 열교환기 등의 관련 장비의 규모를 증가시켜야 하며, 전력 소모 증가 등의 문제점도 발생한다. 후자의 경우에는 혼합 펌프와 이와 관련한 배관을 추가로 도입해야 하는 문제점도 있다.
본 발명은 증기 발전시스템에서 배출되는 배기가스를 이용하여 공냉식으로 해수를 증발시켜 냉각시킨 후 배출하는 온배수 저감형 복합발전 플랜트를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 복합발전 플랜트는 해상 또는 하상에 부유 또는 고정되거나 해안 또는 하안에 정박하여 발전하는 복합발전 플랜트에 있어서, 가스 또는 연료유를 연소하여 발전하는 발전 엔진을 포함하는 연료 발전시스템; 상기 연료 발전시스템에서 배출되는 배기가스에서 폐열을 회수하여 발전하며, 증기를 응축시키는 응축기를 구비하는 증기 발전시스템; 상기 증기를 응축시키기 위한 해수를 취수하여 상기 응축기로 공급하는 해수 공급시스템; 상기 응축기에서의 열교환에 의해 승온된 해수를 공급받아 공냉식으로 냉각하는 해수냉각탑; 및 상기 증기 발전시스템에서 배출되는 배기가스를 이송하여 상기 해수냉각탑에 주입시키는 배기가스 공급라인을 포함하고, 상기 해수냉각탑은 상기 배기가스 공급라인을 통해 공급되는 배기가스에 의해 해수를 증발시키도록 구성된다.
상기 해수냉각탑은, 상기 배기가스가 주입되는 내부 공간을 가지며, 상기 내부 공간에 상기 배기가스의 상승기류가 형성되며, 상단에는 상기 배기가스의 배출구가 형성되고, 저부에 해수를 배출시키는 드레인 배관이 형성되는 본체; 및 상기 본체 내에서 상기 배출구의 하부인 동시에 상기 배기가스가 주입되는 주입구의 상부에 마련되고, 상기 응축기로부터 공급된 해수를 상기 배기가스에 의해 증발시키는 증발기를 포함할 수 있다.
상기 해수냉각탑은 상기 배출구를 통해 배출되는 습공기를 연돌로 이송하는 배출라인을 더 포함할 수 있다.
상기 해수냉각탑은 상기 상승기류의 형성을 원활하게 하기 위하여 상기 본체 내에 마련되는 팬을 더 포함할 수 있다.
상기 복합발전 플랜트는 상기 배기가스 공급라인에 마련되고, 외부의 공기를 흡입하여 상기 배기가스와 함께 상기 해수냉각탑으로 공급시키는 보충관을 더 포함할 수 있다.
삭제
상기 복합발전 플랜트는 상기 배기가스가 상기 해수냉각탑의 저부에 마련된 드레인 배관으로 배출되지 않도록, 상기 드레인 배관의 입구를 상기 해수냉각탑 내에 주입된 상기 배기가스로부터 밀폐시키는 밀폐부재가 형성될 수 있다.
상기 복합발전 플랜트는 상기 발전 엔진에서 배출되는 배기가스에 의해 구동되어 상기 발전 엔진의 흡입기로 압축공기를 공급하는 압축기; 상기 압축기에 의해 압축된 압축공기 중의 일부를 이송하여 상기 해수냉각탑에 주입시키는 압축공기 공급라인; 및 상기 배기가스 공급라인 및 상기 압축공기 공급라인을 통해 상기 해수냉각탑으로 주입되는 배기가스 및 압축공기의 유량을 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 증기 발전시스템에서 배출되는 배기가스를 이용하여 공냉식으로 해수를 증발시켜 냉각시킨 후 배출하는 온배수 저감형 복합발전 플랜트가 제공된다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합발전 플랜트의 구성도이다.
도 2는 도 1의 'A'부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합발전 플랜트의 구성도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합발전 플랜트의 구성도이다. 본 실시예에 따른 복합발전 플랜트는 해상 또는 하상(강위)에 부유 또는 고정되거나 해안 또는 하안에 정박하여 발전하는 부유식 또는 고정식 발전 플랜트일 수 있다.
본 실시예에 따른 복합발전 플랜트는 발전 엔진/터빈에서 배출되는 배기가스의 폐열을 회수하여 추가로 증기 발전을 하며, 이 과정에서 복수기(응축기)에서 증기를 응축하기 위해 해수가 사용되어 과량의 온해수가 발생한다. 이 온해수를 배출하기 전에 냉각하여 배출해야 하는데, 본 발명에서는 증기 발전시스템에서 배출되는 배기가스를 이용하여 공냉식으로 해수를 증발, 냉각시키도록 구성된다.
본 명세서에서 해수는 강을 제외한 바다에 존재하는 물을 의미하는 것으로 제한되지 않으며, 복합발전 플랜트가 강위에 부유하거나 하안에 정박하여 운용되는 경우 해수는 강물을 나타내는 것으로 이해하여야 한다.
도 1을 비롯한 이하의 도면에서, 기체의 흐름은 점선 화살표로 도시되고, 액체의 흐름은 실선 화살표로 도시된다. 도시되지 않더라도, 기체 또는 액체가 이송되는 라인들에는 액체/가스의 이송 및 운용에 필요한 탱크, 펌프, 압축기 또는 밸브 등의 수단이 마련될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합발전 플랜트(100)는 연료 발전시스템(110), 증기 발전시스템(130), 해수 공급시스템(140), 해수냉각탑(150) 및 배기가스 공급라인(190)을 포함한다.
연료 발전시스템(110), 증기 발전시스템(130), 해수 공급시스템(140), 해수냉각탑(150) 및 배기가스 공급라인(190)은 복합발전 플랜트(100)의 선체(도시생략) 상에 설치될 수 있다.
연료 발전시스템(110)은 가스(예를 들어, 천연가스, 석유가스 또는 액화가스 등) 또는 연료유를 연소하여 발전하는 발전 엔진(generator engine)을 포함할 수 있다. 발전 엔진은 기상 또는 액상의 연료에 의해 가동되는 터빈(turbine)을 포함할 수 있다. 연료 발전시스템(110)은 가스 발전시스템, 디젤 발전시스템으로 제공될 수 있다.
증기 발전시스템(steam power generation system)(130)은 연료 발전시스템(110)에서 배출되는 배기가스에서 폐열을 회수하여 발전한다. 일 실시예로, 증기 발전시스템(130)은 폐열 회수 및 증기 발생기(Heat Recovery and Steam Generation)(131)와, 응축기(condenser)(132)를 포함할 수 있다.
폐열 회수 및 증기 발생기(131)는 배기가스를 이용하여 생성되는 증기를 이용하여 터빈을 구동함으로써 배기가스의 폐열을 이용한 발전을 수행할 수 있다. 응축기(132)는 폐열 회수 및 증기 발생기(131)에 의해 생성되는 증기를 응축시킬 수 있다. 본 명세서에서 증기는 폐열을 회수하여 발전을 하기 위한 작동 유체로서, 수증기를 의미하는 것으로 한정되지 않으며, 수증기 이외의 다양한 작동 유체로 제공될 수 있다.
보다 구체적으로, 폐열 회수 및 증기 발생기(131)는 응축기(132)에 의해 생성된 응축수를 압축기(120)에서 배출되는 배기가스와 열교환시켜 증기 발전을 위한 증기를 생성한다. 폐열 회수 및 증기 발생기(131)에 의해 생성된 증기에 의해 증기 터빈이 가동되어 발전이 이루어지며, 응축기(132)는 증기 터빈을 가동한 후 배출되는 증기를 응축시켜 응축수를 생성한다.
응축기(132)에 의해 생성된 응축수는 순환펌프에 의해 순환되어 다시 폐열 회수 및 증기 발생기(131)로 공급된다.
증기 발전시스템(130)에서 배출된 배기가스는 배기가스 처리유닛(133)에 의해 후처리된 후, 배기가스 공급라인(190)을 통해 해수냉각탑(150)으로 공급되어 주입된다.
해수 공급시스템(140)은 응축기(132)에서 증기를 응축시키기 위한 해수를 취수하여 응축기(132)로 공급한다. 일 실시예로, 해수 공급시스템(140)은 해수 취수를 위한 펌프(141)와, 취수된 해수를 처리하여 공급하는 해수처리유닛(142)을 포함할 수 있다.
응축기(132)에서 열교환을 통해 승온된 해수는 해수 배출라인(145)을 통해 해수냉각탑(150)으로 이송될 수 있다. 해수 냉각시스템(143)은 냉각기(144)를 이용하여 해수를 냉각시켜 해수 배출라인(145)으로 공급하여 응축기(132)에서 승온된 해수와 혼합시킴으로써 해수의 온도를 낮출 수 있다.
해수냉각탑(150)은 응축기(132)에서의 열교환에 의해 승온된 해수를 해수 배출라인(145)을 통해 공급받아 공냉식으로 냉각시킬 수 있다. 해수냉각탑(150)은 증기 발전시스템(130)에서 승온된 해수를 배기가스 공급라인(190)을 통해 공급되는 배기가스를 이용하여 증발 및 냉각시키도록 구성될 수 있다.
일 실시예로, 해수냉각탑(150)은 본체(150a)와, 증발기(151), 팬(152)을 포함하여 구성될 수 있다. 본체(150a)는 배기가스 공급라인(190)을 통해 공급된 배기가스가 주입되는 내부 공간을 갖는다. 본체(150a)의 내부 공간에는 배기가스의 상승기류가 형성된다.
증발기(151)는 본체(150a) 내에서 배출구(150b)의 하부인 동시에 배기가스가 주입되는 주입구의 상부에 마련될 수 있다. 증발기(151)는 응축기(132)로부터 공급된 해수를 배기가스의 상승기류에 의해 증발시키도록 구성될 수 있다. 본체(150a) 내에 배기가스의 상승기류를 원활히 형성하기 위하여, 본체(150a)의 상단부에는 팬(152)이 설치된다. 해수냉각탑(150)에서 냉각되어 본체(150a)의 저부에 모인 해수(SW)는 재사용되지 않고 드레인 배관(154)을 통해 자중에 의하여 해상으로 배출될 수 있다.
본체(150a)의 상단부에는 배기가스의 배출을 위한 배출구(150b)가 형성된다. 배기가스와 습공기가 외부로 유출되지 않고 연돌(170)을 통해 배출될 수 있도록 배출구(150b)와 연돌(170) 사이에 배출라인(153)이 연결된다. 배기가스는 충분히 고온이므로 증발된 해수가 재응축되어 액적으로 되는 것을 막아줄 수 있다. 또한, 배기가스는 고온으로 인해 부력을 가지고 있으므로 습공기가 혼합된다고 해도 충분히 연돌(170)을 통해 상부로 배출될 수 있다.
해수에 포함된 미네랄 입자 등이 증발하는 해수와 함께 비상될 수 있으며, 배출 지점이 작업장 근처인 경우 작업자의 근로 환경에 영향을 줄 수 있으나, 본 실시예에 의하면, 높이가 높은 배기가스 배출용 굴뚝(연돌)으로 배기가스와 함께 증발된 해수가 배출되므로, 해수에 포함된 미네랄 입자에 의해 작업자의 근로 환경이 열악해지는 것을 방지할 수 있다. 이와 같은 효과를 극대화하기 위하여, 연돌(170)은 그 상단부가 복합발전 플랜트의 장비들 중 가장 높은 높이에 위치하도록 설계될 수 있다.
배기가스의 공급량이 부족한 경우, 배기가스 공급라인(190)에 외부 공기를 보충 공급하기 위한 보충관(191)이 추가될 수 있다. 보충관(191)은 배기가스의 공기량이 부족할 경우, 해수냉각탑(150)의 외면에서 공기가 흡입될 수 있는 이젝트(Eject) 형태로 제공될 수 있다.
도 2는 도 1의 'A'부를 확대하여 보여주는 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본체(150a)의 저부에는 해수를 배출시키는 드레인 배관(154)과 밀폐부재(155)가 형성된다.
밀폐부재(155)는 배기가스가 해수냉각탑(150)의 저부에 마련된 드레인 배관(154)을 통해 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 마련된다. 밀폐부재(155)는 드레인 배관(154)의 입구를 해수냉각탑(150) 내에 유입된 배기가스로부터 밀폐시키도록 형성될 수 있다.
일 실시예로, 밀폐부재(155)는 본체(150a)의 내면에 드레인 배관(154)의 입구 상부에 설치되고, 해수(SW)의 수면 높이인 드레인 배관(154)의 하단부 높이보다 낮아지도록 연장 형성되어, 배기가스가 드레인 배관(154)으로 배출되지 않도록 차단한다.
이와 같은 구조에 의하면, 증발기(151)에서 낙하된 해수(SW)는 드레인 배관(154)을 통해 원활히 배출됨과 동시에, 해수(SW)와 밀폐부재(155)에 의해 본체(150a) 내부의 배기가스는 드레인 배관(154)으로 배출되지 않도록 할 수 있어, 배기가스의 유출로 인한 환경 오염을 방지할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 의하면, 배수되는 해수의 온도를 낮출 수 있으므로, 온배수에 따른 환경적 영향을 최소화할 수 있으며, 관련 환경 규제 조건을 충족시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 증기 발전시스템(130)에서 배출되는 배기가스를 해수냉각탑(150)으로 이송하여, 증기 발전시스템(130) 내에서 열교환에 의해 증기를 응축시키는 과정에서 승온된 고온의 해수를 효과적으로 공냉시킴으로써 해수의 증발 효과를 증대시킬 수 있으며, 해수의 배출에 사용되는 에너지를 절감할 수 있다.
또한, 해수의 온배수 문제를 고려하여 해수 유입을 위한 펌프 용량을 증대시킬 필요가 없으며, 실제 열교환에 필요한 양만 펌핑하면 되기 때문에, 펌프 용량을 최소화하여 설비 및 운용 비용을 줄일 수 있다. 또한, 펌핑 유량을 과대하게 하거나 해수 혼합 냉각을 위해 혼합 펌프(Mixing pump)를 사용하는 종래 방식의 경우, 모든 해수 배관 내에서(특히 배출되는 최종 수직 배관) 진공 상태가 발생하지 않도록 가압하기 위하여 펌프 헤드가 증가하게 되나, 본 발명의 실시예에 의하면, 진공 상태로 인한 문제가 없어 펌프 헤드를 줄일 수 있으며, 그에 따라 설비 및 운용 비용을 줄일 수 있다.
또한, 해수냉각탑(150)에서 냉각된 해수의 온도가 해상의 해수보다 높은 온도를 갖는 경우, 해수냉각탑(150)에서 해수를 증발 및 냉각시킨 후, 해수를 바다 또는 강으로 그대로 배출하는 개방 구조를 가지며, 이 경우 해수를 냉각용으로 재사용하는 방식보다 높은 냉각 효율을 갖는다.
또한, 본 실시예에 의하면, 상술된 바와 같이 펌핑 용량과 펌프 헤드를 줄일 수 있으므로, 펌핑 용량과 펌프 헤드에 비례하는 펌핑 파워 또한 크게 감소시킬 수 있으며, 해수 관련 배관 및 열교환기 등의 장비 사이즈를 소형화함으로써, 설비 및 운용 비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 드레인 배관(154)에 의해 해수냉각탑(150)에서부터 해수가 중력에 의해 자연적으로 배출되므로, 해수 배출을 위한 배관에 펌프 등이 불필요하며, 설비 및 운용 비용을 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합발전 플랜트의 구성도이다. 도 3의 실시예를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 실시예와 동일하거나 상응하는 구성요소에 대한 중복되는 설명은 생략될 수 있다. 도 3에 도시된 복합발전 플랜트(100)는 압축기(120)와 압축공기 공급라인(160) 및 제어부(200)를 더 포함하는 점에서, 앞서 설명한 실시예와 차이가 있다. 또한, 배기가스 처리유닛(133)에 의해 후처리된 배기가스를 연돌(170)로 이송하는 배기가스 이송라인(134)이 마련된다.
압축기(120)는 연료 발전시스템(110)의 발전 엔진에서 배출되는 배기가스(exhausted gas)에 의해 구동되어 발전 엔진의 흡입기로 압축공기를 공급함으로써, 연료 발전시스템(110)의 출력을 높일 수 있다.
일 실시예에서, 압축기(120)는 터보차저(turbocharger, 과급기)로 구성될 수 있다. 압축기(120)는 발전 엔진의 배기가스에 의해 구동되는 터빈(121)과, 터빈(121)과 동축으로 연결되어 터빈(121)에 의해 작동하며 흡입공기를 압축하여 압축공기를 생성하는 컴프레서(compressor)(122)를 포함할 수 있다. 압축기(120)에 의해 생성된 압축공기는 냉각기(124)에 의해 냉각된 후 과급라인(123)을 통해 발전 엔진의 흡입기로 주입될 수 있다.
압축공기 공급라인(160)은 압축기(120)와 해수냉각탑(150) 간을 연결하며, 압축기(120)에 의해 압축된 압축공기 중의 일부를 이송하여 해수냉각탑(150)에 주입시킨다.
압축공기 공급라인(160)의 일측에는 흡입배관(161)이 마련될 수 있다. 흡입배관(161)은 압축공기의 유량이 부족한 경우에 외부 공기를 흡입하여 압축공기와 함께 해수냉각탑(150)으로 공급함으로써, 부족한 압축공기의 유량을 보충할 수 있다. 흡입배관(161)은 이젝트(eject) 형태로 외부 공기를 흡입하도록 구성될 수 있다.
압축공기 공급라인(160)과 배기가스 공급라인(190)에는 각각 밸브(V1, V2)가 설치될 수 있다. 제어부(200)는 각종 센서들을 이용하여 수집된 공정 정보를 기초로 밸브(V1, V2)를 제어하여, 배기가스와 압축공기 중 어느 것에 의하여 해수를 증발 및 냉각시킬 것인지 선택하거나, 배기가스와 압축공기의 사용량(사용비율)을 결정할 수 있다.
예를 들면, 배기가스 공급라인(190)에 흐르는 배기가스의 유량이 불충분하거나 배기가스의 온도, 압력이 해수의 증발 및 냉각을 위해 충분하지 않다고 판단되면, 제어부(200)는 압축공기 공급라인(160)에 설치된 밸브(V1)를 개방하거나 개도를 증가시켜 압축공기가 해수냉각탑(150)으로 추가 공급되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 해수냉각탑(150)에서 배기가스 및 압축공기에 의해 해수의 증발 및 냉각이 이루어지므로, 냉각 효율을 보다 높일 수 있다.
만약, 다양한 원인으로 배기가스 공급라인(190)에 흐르는 배기가스의 유량이 기설정된 기준값 미만으로 감소하는 경우, 제어부(200)는 배기가스 공급라인(190)에 설치된 밸브(V2)를 차단하고, 압축공기 공급라인(160)을 통해 압축공기를 해수냉각탑(150)에 공급하여 압축공기만을 이용하여 해수를 증발 및 냉각시킬 수도 있다.
또는, 제어부(200)는 배기가스의 유량, 온도, 압력 정보와, 압축공기의 유량, 온도, 압력 정보를 기반으로 해수의 증발, 냉각 성능, 해수의 냉각을 위한 공정 비용을 예측하여, 가장 효율적인 배기가스와 압축공기의 사용비율을 결정하고, 결정된 사용비율에 따라 밸브(V1, V2)의 개도를 제어할 수도 있다.
도 3의 실시예에 따라, 압축공기를 이용하여 해수를 증발 및 냉각시키는 경우, 압축기(120)에서 발생되어 연료 발전시스템(110)의 발전 엔진에 공급되고 남은 여분의 고온 및 고압의 압축공기를 해수냉각탑(150)으로 이송하여, 증기 발전시스템(130) 내에서 열교환에 의해 증기를 응축시키는 과정에서 승온된 고온의 해수를 효과적으로 공냉시킴으로써 해수의 증발 효과를 보다 증대시킬 수 있으며, 해수의 배출에 사용되는 에너지를 절감할 수 있다.
압축기(120)를 구동시키는 배기가스의 에너지는 발전 엔진에 필요한 흡입공기가 가져야 하는 에너지보다 크기 때문에 필요량 이상으로 공기를 압축하는 것이 가능하며, 따라서 발전 엔진에 필요한 흡입공기를 압축하여 공급하고 남은 여분의 고온 고압의 공기를 해수냉각탑(150)으로 이송하여 고온 하에서 해수의 증발이 증대될 수 있도록 함으로써 냉각 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 압축기(120)로부터 공급되는 압축공기의 유량이 부족할 경우에는 흡입배관(161)에서 외부 공기를 흡입하여 해수냉각탑(150)으로 공급할 수 있도록 하여 압축공기의 부족한 유량을 보충할 수 있다. 압축공기는 충분히 고압이므로 이젝트(Eject)와 같은 형태를 마련할 경우 외부 공기를 원활하게 흡입할 수 있다.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
100: 복합발전 플랜트 110: 연료 발전시스템
120: 압축기 121: 터빈
122: 컴프레서 123: 과급라인
124: 냉각기 130: 증기 발전시스템
131: 폐열 회수 및 증기 발생기 132: 응축기
133: 배기가스 처리유닛 134: 배기가스 이송라인
140: 해수 공급시스템 141: 펌프
142: 해수처리유닛 143: 해수 냉각시스템
144: 냉각기 145: 해수 배출라인
150: 해수냉각탑 150a: 본체
150b: 배출구 151: 증발기
152: 팬 153: 배출라인
154: 드레인 배관 155: 밀폐부재
160: 압축공기 공급라인 161: 흡입배관
170: 연돌 190: 배기가스 공급라인
191: 보충관 200: 제어부
V1, V2: 밸브

Claims (8)

  1. 해상 또는 하상에 부유 또는 고정되거나 해안 또는 하안에 정박하여 발전하는 복합발전 플랜트에 있어서,
    가스 또는 연료유를 연소하여 발전하는 발전 엔진을 포함하는 연료 발전시스템;
    상기 연료 발전시스템에서 배출되는 배기가스에서 폐열을 회수하여 발전하며, 증기를 응축시키는 응축기를 구비하는 증기 발전시스템;
    상기 증기를 응축시키기 위한 해수를 취수하여 상기 응축기로 공급하는 해수 공급시스템;
    상기 응축기에서의 열교환에 의해 승온된 해수를 공급받아 공냉식으로 냉각하는 해수냉각탑; 및
    상기 증기 발전시스템에서 배출되는 배기가스를 이송하여 상기 해수냉각탑에 주입시키는 배기가스 공급라인을 포함하고,
    상기 해수냉각탑은 상기 배기가스 공급라인을 통해 공급되는 배기가스에 의해 해수를 증발시키도록 본체와 증발기를 포함하되,
    상기 본체는,
    상기 배기가스가 주입되는 내부 공간을 가지며, 상기 내부 공간에 상기 배기가스의 상승기류가 형성되며, 상단에는 상기 배기가스의 배출구가 형성되고, 저부에 해수를 배출시키는 드레인 배관이 형성되고,
    상기 증발기는,
    상기 본체 내에서 상기 배출구의 하부인 동시에 상기 배기가스가 주입되는 주입구의 상부에 마련되고, 상기 응축기로부터 공급된 해수를 상기 배기가스에 의해 증발시키고,
    상기 본체의 저부에는,
    상기 배기가스가 상기 드레인 배관으로 배출되지 않도록, 상기 드레인 배관의 입구를 상기 해수냉각탑 내에 주입된 상기 배기가스로부터 밀폐시키는 밀폐부재가 형성되는 복합발전 플랜트.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 배기가스 공급라인에 마련되고, 외부의 공기를 흡입하여 상기 배기가스와 함께 상기 해수냉각탑으로 공급시키는 보충관을 더 포함하는 복합 발전 플랜트.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 배기가스 공급라인에 마련되고, 외부의 공기를 흡입하여 상기 배기가스와 함께 상기 해수냉각탑으로 공급시키는 보충관을 더 포함하는 복합발전 플랜트.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 발전 엔진에서 배출되는 배기가스에 의해 구동되어 상기 발전 엔진의 흡입기로 압축공기를 공급하는 압축기;
    상기 압축기에 의해 압축된 압축공기 중의 일부를 이송하여 상기 해수냉각탑에 주입시키는 압축공기 공급라인; 및
    상기 배기가스 공급라인 및 상기 압축공기 공급라인을 통해 상기 해수냉각탑으로 주입되는 배기가스 및 압축공기의 유량을 조절하는 제어부를 더 포함하는 복합발전 플랜트.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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