KR102472491B1 - 복합 사이클 발전소용 유기 랭킨 사이클 - Google Patents

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Abstract

가스 터빈 복합 사이클 발전소는 가스 터빈 엔진, 열 회수 증기 발생기, 증기 터빈, 연료 재기화 시스템 및 랭킨 사이클 시스템을 포함할 수 있다. 가스 터빈 엔진은 압축 공기를 발생시키기 위한 압축기, 연료 및 압축 공기를 수용하여 연소 가스를 생성할 수 있는 연소기, 및 연소 가스를 수용하고 배기 가스를 발생시키기 위한 터빈을 포함할 수 있다. 열 회수 증기 발생기는 배기 가스를 이용하여 물로부터 증기를 발생시키도록 구성된다. 증기 터빈은 열 회수 증기 발생기로부터의 증기로부터 전력을 생성하도록 구성된다. 연료 재기화 시스템은 연소기에 들어가기 전에 연료를 액체로부터 가스로 변환하도록 구성된다. 유기 랭킨 사이클 시스템은 압축기로부터 추출된 압축 공기를 냉각하여 가스 터빈 엔진을 냉각시키고, 연료 재기화 시스템에 들어가는 액체 연료를 가열하도록 구성된다.

Description

복합 사이클 발전소용 유기 랭킨 사이클
본 명세서는 일반적으로, 그러나 비한정적으로, 가스 터빈 엔진, 열 회수 증기 발생기 및 증기 터빈을 이용하는 복합 사이클 발전소(combined-cycle power plant)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 그러나 비한정적으로, 본 출원은 복합 사이클 발전소 시스템의 다른 부분을 냉각하는 데 사용될 수 있는, 가스 터빈으로부터 추출된 압축기 공기를 냉각하기 위한 시스템에 관한 것이다. 본 명세서는 또한 액화 천연 가스의 냉열 에너지(cold energy) 이용에 관한 것이다.
J-시리즈 엔진과 같은 첨단 가스 터빈을 갖는 가스 터빈 복합 사이클(gas turbine combined-cycle: GTCC) 발전소의 경우, 압축기 섹션으로부터 추출된 냉각 공기는 통상적으로 냉각 공기를 가스 터빈의 터빈 섹션 및/또는 연소기로 송출하기 전에 열 교환기를 사용하여 냉각기에서 냉각된다. 예를 들어, 터빈 냉각 공기(Turbine Cooling Air: TCA) 냉각기와 향상된 냉각 공기(Enhanced Cooling Air: ECA) 냉각기가 통상적으로 사용되는데, 여기서 추출된 압축기 공기는 열 회수 증기 발생기(heat recovery steam generator: HRSG)로부터의 고압(HP) 공급수에 의해 냉각된다. 고온 추출된 압축기 공기에 의해 가열된 HP 공급수는 HRSG에서 중간압(IP) 및 저압(LP) 증기 생성을 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
천연 가스는 GTCC 발전소에서 가스 터빈 엔진의 연료로서 빈번히 사용된다. 천연 가스는 전세계에서 두 번째로 큰 에너지의 소스이고, 가까운 장래에도 그 지위를 유지할 것으로 예상된다. 천연 가스 시장의 주요 구성요소는 전세계적으로 천연 가스를 운송하는 데 사용되는 액화 천연 가스(liquefied natural gas: LNG)이다. 통상적으로, LNG는 현재 LNG가 수용되는 수용 터미널에서 해수로부터의 열을 사용하여 개방 래크 기화기(open rack vaporizer)를 통해 재기화된다. 재기화 프로세스는 해수의 국부화된 냉각을 야기하는데, 이는 해양 생물에 대한 부정적인 영향을 포함하는 환경 과제를 제시한다.
LNG 냉열 에너지 이용을 갖는 복합 사이클 발전소의 예는 웬(Wen) 등의 미국 특허 제6,367,258호; 맥퀸(McQuiggan)의 미국 특허 제7,398,642호; 아미르(Amir) 등의 미국 특허 제7,900,451호; 및 켈러(Keller)의 미국 특허 출원 공개 제2003/0005698호에 설명되어 있다.
본 발명자는 무엇보다도, GTCC 발전소에서 해결해야 할 과제가 TCA 및 ECA 냉각 시스템의 비효율적인 에너지 이용, 뿐만 아니라 LNG로부터의 고유한 냉열 에너지가 이용되지 않는 것을 포함할 수 있다는 것을 인식하였다. 예를 들어, HP 공급수는 공급수가 증발되게 할 것인 통상적인 HRSG 동작의 제한으로 인해 특정 온도로만 가열될 수 있다. 이 온도 제한은 TCA 및 ECA의 효용성을 억제한다. 또한, 상당한 양의 에너지가 저온 LNG(약 -160℃)를 생성하기 위해 천연 가스를 냉각하고 액화하기 위해 소비된다. 저온 LNG로부터 이용 가능한 고유의 냉열 에너지/유효 에너지는 재기화 중에 이용되지 않는다.
본 발명의 주제는 예로서 열원으로서 가스 터빈 냉각 공기를 그리고 콜드 싱크(cold sink)로서 LNG를 이용하도록 유기 랭킨 사이클(ORC)을 사용함으로써, 이러한 문제 및 다른 문제에 대한 해결책을 제공하는 것을 도울 수 있다. 열 흡수 온도를 증가시키고 열 방출 온도를 감소시킴으로써, 동력 사이클 성능의 상당한 향상이 달성될 수 있다.
예에서, 가스 터빈 복합 사이클 발전소는 가스 터빈 엔진, 열 회수 증기 발생기, 증기 터빈, 연료 재기화 시스템 및 유기 랭킨 사이클 시스템을 포함할 수 있다. 가스 터빈 엔진은 압축 공기를 생성하기 위한 압축기, 연료 및 압축 공기를 수용하여 연소 가스를 발생할 수 있는 연소기, 및 연소 가스를 수용하고 배기 가스를 발생시키기 위한 터빈을 포함할 수 있다. 열 회수 증기 발생기는 배기 가스를 이용하여 물로부터 증기를 발생시키도록 구성될 수 있다. 증기 터빈은 열 회수 증기 발생기로부터의 증기로부터 전력을 생성하도록 구성될 수 있다. 연료 재기화 시스템은 연소기에 들어가기 전에 연료를 액체로부터 가스로 변환하도록 구성될 수 있다. 유기 랭킨 사이클 시스템은 압축기로부터 추출된 압축 공기를 냉각하여 터빈 및 연소기를 냉각시키고, 연료 재기화 시스템에 들어가는 액체 연료를 가열하도록 구성된다.
다른 예에서, 가스 터빈 복합 사이클 발전소와 함께 동작을 위한 유기 랭킨 사이클 시스템은 유체를 펌핑하기 위한 유체 펌프, 유체 펌프에 의해 펌핑된 유체를 가열하기 위한 히터, 히터에서 가열된 유체를 팽창시키기 위한 터빈, 가스 터빈 복합 사이클 발전소의 압축기로부터 추출된 압축 공기로 유체를 가열하기 위해 히터와 터빈의 입구 사이에 위치된 제1 열 교환기, 및 터빈의 출구와 펌프의 입구 사이에서 유체를 냉각하도록 구성된 연료용 재기화 시스템을 포함할 수 있다.
부가의 예에서, 가스 터빈 복합 사이클 발전소를 동작하는 방법은 작동 펌프를 사용하여 폐쇄 루프를 통해 작동 유체를 순환시키는 단계, 제1 외부 열원으로 작동 유체를 가열하는 단계, 제1 외부 열원에 의해 가열된 작동 유체로 제1 열 교환기에서 가스 터빈 복합 사이클 발전소의 압축기로부터의 압축 공기를 냉각하는 단계, 가열된 유체를 터빈을 통해 팽창시키는 단계, 터빈으로 전력을 발생시키는 단계, 및 액체 연료 재기화 시스템으로 터빈을 떠나는 유체를 응축하는 단계를 포함할 수 있다.
이 개요는 본 특허 출원의 주제의 개요를 제공하도록 의도된다. 이는 본 발명의 배타적인 또는 철저한 설명을 제공하도록 의도된 것은 아니다. 상세한 설명은 본 특허 출원에 대한 추가 정보를 제공하기 위해 포함된다.
도 1은 압축기 공기용 냉각 소스로서 열 회수 증기 발생기(HRSG)의 물을 사용하고 액화 천연 가스(LNG)의 열원으로서 해수를 사용하는 종래의 가스 터빈 복합 사이클(GTCC) 발전소를 도시하고 있는 개략도이다.
도 2는 콜드 싱크로서 액화 천연 가스(LNG)와 함께 사용될 수 있는, 열원으로서 압축 공기를 사용하는 ORC 시스템을 갖는 본 출원의 가스 터빈 복합 사이클(GTCC) 발전소를 도시하고 있는 개략도이다.
도 3은 도 2의 ORC 시스템을 도시하고 있는 개략도이다.
도 4는 도 3의 ORC 시스템의 온도-엔트로피(T-s) 선도를 도시하고 있는 그래프이다.
도 5는 도 3의 ORC 시스템의 응축기/재기화기의 온도 프로파일을 도시하고 있는 그래프이다.
도 6은 도 3의 ORC 시스템을 동작시키기 위한 방법의 단계를 도시하고 있는 라인 도면이다.
반드시 실제 축척대로 도시되어 있지는 않은 도면에서, 유사한 참조 번호는 상이한 뷰에서 유사한 구성요소를 설명할 수도 있다. 상이한 문자 접미사를 가진 동일한 참조 번호는 유사한 구성요소의 상이한 예를 표현할 수도 있다. 도면은 일반적으로 본 명세서에 설명된 다양한 실시예를 한정이 아니라, 예로서 도시하고 있다.
도 1은 가스 터빈 엔진(gas turbine engine: GTE)(12), 열 회수 증기 발생기(HRSG)(14) 및 증기 터빈(16)을 갖는 종래의 가스 터빈 복합 사이클(GTCC) 발전소(10)를 도시하고 있는 개략도이다. GTE(12)는 발전기(18)와 함께 사용될 수 있고, 증기 터빈(16)은 발전기(20)와 함께 사용될 수 있다. 발전소(10)는 응축기(22) 및 글랜드 증기 응축기(gland steam condenser: GSC)(24), 증발식 냉각기(26), 연료 가스 히터(30), 터빈 냉각 공기(TCA) 냉각기(32), 향상된 냉각 공기(ECA) 냉각기(34, 36), 향상된 냉각 공기 압축기(38), 응축물 펌프(40) 및 공급수 펌프(42)를 또한 포함할 수 있다. HRSG(14)는 저압 섹션(44), 중간압 섹션(46) 및 고압 섹션(48)을 포함할 수 있다. 응축기(22)는 냉각 시스템의 부분을 형성할 수 있고, 해수 관류 냉각(seawater once-through cooling)을 갖는 표면 응축기를 포함할 수 있다. GTE(12)는 압축기(50), 연소기(52) 및 터빈(54)을 포함할 수 있다. 증기 터빈(16)은 IP/HP 스풀(56) 및 LP 스풀(58)을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하여 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, TCA 냉각기(32) 및 ECA 냉각기(34, 36)는 압축기(50)로부터 추출된 압축 공기를 냉각하여 연소기(52) 및 터빈(54)을 냉각하기 위해 HRSG(14)로부터의 물을 이용할 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하여 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, TCA 냉각기(32) 및 ECA 냉각기(34, 36)에서의 냉각은 HRSG(14)의 물을 사용하는 대신에 본 출원의 ORC 시스템으로 수행될 수 있다.
주위 공기가 증발식 냉각기(26)를 통해 압축기(50)에 들어갈 수 있다. 압축 공기는 연소기(52)로 공급되고 천연 가스 또는 재기화된 LNG의 소스일 수 있는 연료 소스(60)로부터의 연료와 혼합된다. 압축기(50)로부터의 압축 공기는 연소기(52)에서 연소를 위한 연료와 혼합되어 터빈(54)을 회전시키기 위한 고에너지 가스를 생성한다. 터빈(54)의 회전은 압축기(50) 및 발전기(18)를 구동하기 위한 회전 샤프트 동력을 생성하는 데 사용된다. 배기 가스(E)는 HRSG(14)로 안내되고, 여기서 배기 가스(E)는 고압 섹션(48), 중간압 섹션(46) 및 저압 섹션(44)에서 적절한 물/증기 배관과 상호 작용하여 증기를 생성한다. 증기는 증기 라인(61C, 61B, 61A)을 통해 증기 터빈(16)의 IP/HP 스풀(56) 및 LP 스풀(58)로 유도되어 발전기(20)를 동작시키기 위한 회전 샤프트 동력을 발생한다. 배기 가스(E)는 스택과 같은 적절한 통기 수단을 이용하여 HRSG(14)를 빠져나갈 수 있다. HRSG(14)는 잠재적으로 환경적으로 유해한 물질을 제거하기 위해 배기 가스(E)를 조절하는 적절한 수단을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, HRSG(14)는 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction: SCR) 배출 감소 유닛을 포함할 수 있다.
HRSG(14)에서 사용되는 물은 TCA 냉각기(32) 및 ECA 냉각기(34, 36)에서 냉각 소스로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 저압 섹션(44)으로부터의 물은 공급수 펌프(42)에 의해 라인(62A)을 통해 TCA 냉각기(32)로 공급되고 라인(62B)을 통해 고압 섹션(48)으로 복귀될 수 있다. 마찬가지로, 공급수 펌프(42)로부터의 물은 화살표 2'-2'로 나타낸 바와 같이 라인(64A)을 통해 ECA 냉각기(34)로 공급될 수 있고, 이어서 화살표 3'-3'로 나타낸 바와 같이 라인(64B)을 통해 고압 섹션(48)으로 복귀될 수 있다. GSC(24)로부터의 물은, 라인(65)을 통해, 또한 ECA 냉각기(36)에 제공되어 압축 공기를 냉각시킬 수 있다.
HRSG(14)로부터의 물은 또한 화살표 5'-5'로 나타낸 바와 같이 급수 라인(66A)으로 연료 가스 히터(30)에서 연료 가열을 수행하는 데 사용될 수 있고, 물은 이어서 라인(66C, 66D)을 통해 저압 섹션(44)으로 복귀될 수 있다.
TCA 냉각기(32) 및 ECA 냉각기(34) 내의 물에 추가된 열은 HRSG(14) 내에 더 많은 증기를 생성하는 데 있어 약간의 효율 이익을 야기한다. 그러나, 전술된 HRSG(14) 내의 물의 온도 상한으로 인해, 증기를 생성하기 위한 TCA 냉각기(32) 및 ECA 냉각기(34)의 효용성에 한계가 존재한다. 본 개시내용에서, ORC 시스템(70)(도 3)은 GTE(12)의 고온 압축 공기 및 재기화 시스템(72)(도 3)으로부터의 저온 LNG와 열 전달하여 연결되어 압축기(50)로부터 추출된 압축 공기를 냉각시킬 수 있다.
도 2는 열원으로서 압축 공기를 그리고 콜드 싱크로서 재기화 시스템(72)(도 3)으로부터의 액화 천연 가스(LNG)를 사용하는 ORC 시스템(70)(도 3)을 포함하도록 본 출원에 따라 수정된 도 1의 가스 터빈 복합 사이클(GTCC) 발전소(10)를 도시하고 있는 개략도이다. 도 2는 도 1과 동일하거나 기능적으로 동등한 구성요소를 지시하기 위해 적절한 경우 동일한 참조 번호를 이용하고, 수정이 이러한 구성요소의 제거를 야기한 경우에는 참조 번호를 생략한다. 새로운 참조 번호가 부가의 구성요소를 지시하기 위해 추가된다.
특히, ECA 냉각기(34)로부터 물을 공급 및 회수하기 위한 화살표 2'-2' 및 3'-3'에 의해 형성된 라인(64A, 64B)이 제거되고 라인(2, 3)으로 대체된다. TCA 냉각기(32)로부터 물을 공급 및 회수하기 위한 라인(62A, 62B)이 제거되고 라인(2, 3)으로 대체된다. 게다가, GSC(24)로부터의 급수 라인(65)은 ECA 냉각기(36)를 우회하도록 유도되고 라인(66D)에 직접 연결된다. TCA 냉각기(32) 및 ECA 냉각기(34, 36)에 물을 제공하는 대신에, ORC 시스템(70)에서 라인(2, 3, 11, 12)에 의해 지시된 바와 같이, 열 교환 섹션을 통해 압축 공기와 열 전달하여 결합될 수 있는 라인(2, 3, 11, 12)을 사용하여 ORC 시스템(70)으로부터 작동 유체가 제공된다. 작동 유체는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, HRSG(14)로부터의 연도 가스 및 LNG와 열을 교환할 수 있다. 라인(2, 3, 8, 11, 12)은 도 3에 지시된 ORC 시스템(70) 내의 장소를 나타낸다.
도 3은 ORC 시스템(70) 및 재기화 시스템(72)을 도시하고 있는 개략도이다. ORC 시스템(70)은 TCA 냉각기(32), ECA 냉각기(34, 36)(32 및 34는 "제1 열 교환기"라 총칭될 수 있고; 36은 "제2 열 교환기"라 칭할 수 있음), 펌프(74), 히터(76), 복열기(78), 터빈(80) 및 열 교환기(82)를 포함할 수 있다. 재기화 시스템(72)은 펌프(84), 열 교환기(86) 및 히터(88)를 포함할 수 있다.
도 1의 시스템과 비교할 때, 저압 섹션(44)에서 HRSG(14)의 저온 이코노마이저(low temperature economizer: LTE) 구역과 병렬로 배열될 수 있는 ORC 시스템(70)용 열 교환기(82)에 부가의 가열 표면이 제공된다. 따라서, HRSG(14)의 배기 가스(E)(또는 연도 가스)는 라인(6)에서 열 교환기(82)로 들어갈 수 있고 라인(7)에서 열 교환기(82)를 떠날 수 있다. ORC 시스템(70)의 작동 유체는 라인(8)에서 열 교환기(82)로 들어갈 수 있고 라인(2)에서 열 교환기(82)를 떠날 수 있다. 그 결과, 도 2의 시스템의 스택 온도는 도 1의 것과 같은 종래의 GTCC 발전소보다 낮을 수 있는데, 이는 이하에 설명되는 바와 같이, LNG가 황을 함유하지 않기 때문에 LNG 연료의 개선된 연료 품질로 인해 허용 가능할 수 있다.
실시예에서, ORC 시스템(70)의 작동 유체는 암모니아(NH3)일 수 있다. 암모니아는 불연성인 장점을 갖는다. 그러나, 다른 실시예에서, 다른 유체가 사용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 유기 화합물이 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, CO2, 탄화수소 유체 및 H2S가 사용될 수 있다. 다른 유체가 증가된 열 효율을 산출할 수도 있지만, 암모니아가 통상적으로 산업에서 사용된다.
ORC 시스템(70)의 동작 및 작동 유체로서 암모니아의 사용이 도 3을 참조하여 설명될 것이다. ORC 시스템(70)은 ORC 시스템(70)을 위한 응축기 및 재기화 시스템(72)을 위한 재기화기로서 기능할 수 있는 열 교환기(86)에서 시작할 수 있다. 열 교환기(86)에서, 암모니아 가스는 액체로 응축될 수 있고, (20)에서 암모니아 펌프(74) 내로 유동할 수 있다. 액체 암모니아는 (21)에서 더 높은 압력으로 펌핑되고, 이어서 (22)에서 히터(76)를 사용하여 더 높은 온도로 예열될 수 있다. 히터(76)는 산업 또는 상업 프로세스와 같은, 외부 시스템으로부터의 외부 열원을 포함할 수 있다. 액체 암모니아는 이어서 접합부(90)에서 2개의 부분으로 분할될 수 있다. 실시예에서, 암모니아의 대부분은 (15)와 (9) 사이에서 복열기(78)에서 가열된다. 암모니아의 잔량은 ECA 냉각기(36)로부터의 열을 통해 (12)로부터 (11)까지 가열될 수 있다. 압축기(50)(도 2)로부터의 냉각 공기는 (10)과 (13) 사이에서 ECA 냉각기(36) 내로(TCA 냉각기(34)를 통해) 유동할 수 있다. 2개의 암모니아 스트림은 (8)에서 조합될 수 있고 열 교환기(82)에 의해 (8)로부터 (2)로 더 가열될 수 있다. 열 교환기(82)는 HRSG(14) 내에 위치될 수 있고 HRSG(14)로부터의 배기 가스(E)로 (6)으로부터 (7)까지 가열될 수 있다. (1)로부터 (4)로 유동하는 압축기(50)로부터의 냉각 공기는 TCA 냉각기(32)와 ECA 냉각기(34)의 모두에서 (2)로부터 (3)까지 암모니아를 최종적으로 가열하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 냉각기(32, 34)는 암모니아 과열기를 포함할 수 있다. 따라서, (3)에서의 암모니아는 터빈(80)(본 명세서에서 또한 "ORC 터빈"이라고도 칭함)에 들어가기 위해 더 높은 압력 및 온도에 있다. 터빈(80)은 예로서 발전기를 터빈(80)의 출력 샤프트에 결합함으로써 발전을 위해 사용될 수 있다. 터빈(80)으로부터 배출된 암모니아 가스는 (5)로부터 (14)까지 복열기(78)에서 냉각될 수 있고, 이어서 (20)에서 암모니아를 그 초기 상태로 복귀시키기 위한 암모니아 응축기로서 기능할 수 있는 열 교환기(86) 내에서 응축될 수 있다.
(19)에서 LNG는 가스 터빈(12)(도 2)의 연소기(52)의 천연 가스 압력을 정합시키기 위해 펌프(84)를 사용하여 (18)에서 더 높은 압력으로 펌핑될 수 있다. LNG는 (18)과 (17) 사이에서 열 교환기(86) 내에서 기화될 수 있고, 최종적으로 (17)로부터 (16)까지 히터(88) 내에서 가열될 수 있다. 히터(88) 이후에, 재기화된 LNG 또는 천연 가스는 연소를 위해 연소기(52)(도 2)로 계속될 수 있다.
히터(88)는 산업 또는 상업 프로세스와 같은, 외부 시스템으로부터의 열 또는 LNG 트림 히터를 포함할 수 있다. 히터(88)용 열원은 응축기(22)와 같은 증기 터빈 배기 냉각 응축기로부터 유래할 수 있다. 대안적으로, 저온 연료 가스(17)는 이용 가능하면 식품 저장 시설과 같은, 냉각 사용자에게 냉각 에너지를 제공할 수 있다. 유사하게, (21)에서의 액체 암모니아는 저온에 있을 수 있고 증기 터빈 배기 냉각 응축기에서 예열되거나 다른 사용자에게 냉각 에너지를 제공할 수 있다.
GTCC 발전소(10) 및 ORC 시스템(70)의 동작은 소프트웨어로 모델링될 수 있고, 예에서는 Ebsilon 소프트웨어로 모델링되었다. 예시적인 발전소는 첨단 가스 터빈에 기초하는 일대일 GTCC 발전소를 포함할 수도 있다. 증기 하부 사이클(bottoming cycle)은 재가열과 함께 3개의 압력 레벨(HP, IP, LP)을 특징으로 하는 통상의 HRSG 배열에 기초한다. 시뮬레이션은 ISO 주위 조건: 1.013 bar, 15℃의 건구 온도, 60%의 상대 습도를 기초로 한다. LNG는 순수 메탄(CH4)으로 구성되어 있는 것으로 가정하였다.
2개의 케이스가 시뮬레이션되었다. 제1 기본 케이스에서, 도 1의 종래의 GTCC 발전소(10)는 메탄 연료를 사용하여 시뮬레이션되었다. 제2 개선 케이스에서, 도 2의 수정된 GTCC 발전소(10)는 LNG 연료, ORC 시스템(70) 및 재기화 시스템(72)을 사용하여 시뮬레이션되었다. 시뮬레이션 결과는 1.4% 순 출력 증가 및 0.86% 포인트 발전소 순 효율(LHV) 증가가 달성될 수 있다는 것을 지시한다.
기본 케이스(도 1)와 비교하여, HP 공급수가 GT 냉각 공기에 의해 더 이상 가열되지 않음에 따라 HRSG(14) 내의 중간압 섹션(46)과 저압 섹션(44)에서 증기 생성이 감소되기 때문에, 개선 케이스의 증기 터빈 출력은 잠재적으로 저하될 수 있다. 그러나, ORC 시스템(70)은 개선 케이스(도 2)에 대해 터빈(80)에서 부가의 출력을 발생시킬 수 있다. 이 부가의 출력은 기본 케이스보다 더 큰 전체 총 동력 출력을 개선 케이스에 제공한다. 그 결과, 발전소 순 효율이 개선 케이스에 대해 0.86% 포인트만큼 증가할 수 있다.
시뮬레이션은 TCA/ECA 냉각기 듀티가 상당히 더 클 수 있기 때문에, TCA/ECA 냉각기 듀티 및 LNG 증발 듀티가 선택된 ORC에 대해 잠재적으로 정합하지 않는 것을 또한 발견했다. 예에서, 이 연구에서 ORC 시스템(70)의 시뮬레이션은 2개의 GT의 LNG 양 요구를 갖는 하나의 GT의 냉각 공기에 기초하여 수행되었는데, 이는 모델링된 특정 시스템에 대해, 2개의 파워 트레인 중 단지 하나의 성능만이 ORC 시스템(70)의 적용에 의해 향상되는 것을 의미한다. 이러한 시나리오에서, 다른 GT는 종래의 TCA/ECA 냉각기를 갖는 터빈 및 연소기의 압축 공기 냉각을 이용할 수 있다.
본 출원의 개선 케이스에서, HRSG(14)의 스택 온도는 종래의 복합 사이클보다 낮을 수 있다. 시뮬레이션된 케이스에 대해, 스택 온도는 약 53℃로 감소될 수 있다. 이는 통상의 최소 스택 온도보다 낮지만, A) LNG가 "무황" 연료인 것으로서 고려되어, 따라서 연도 가스 이슬점과 관련된 우려가 완화되고; B) 적절한 부력(50℃, 통상)으로 스택으로 배출하기 위한 최소 연도 가스 온도보다 여전히 더 높기 때문에, 이러한 온도는 허용 가능하다.
도 4는 도 3의 ORC 시스템(70)의 온도-엔트로피(T-s) 선도를 도시하고 있는 그래프이다. 도 4는 아임계 랭킨 동력 사이클이 달성된 것을 지시하고 있다. 터빈(80)(도 3)의 입구 및 출구의 모두는 지점(5)의 장소에 의해 지시된 바와 같이, "건조"(과열된) 조건에 있다. 지점(5)은 종래의 시스템과 비교하여 도 4의 더 우측에 위치된다. 이러한 조건은 터빈 동작에 유리하다. 건조 조건에서 터빈(80)의 동작은 터빈 블레이드를 손상시킬 수 있는 액체를 포함하는 가스를 회피함으로써 이익을 얻는다.
도 5는 도 3의 ORC 시스템(70)의 열 교환기(86)의 온도 프로파일을 도시하고 있는 그래프이다. 도 5는 열 교환기(86)에 의해 표현되는 암모니아 응축기/LNG 재기화기의 온도 프로파일을 도시하고 있다. 도 5는 고온측(NH3)과 저온측(LNG) 사이의 온도차가 화력 발전소의 통상적인 증기 응축기보다 훨씬 크고 터미널 온도차가 만족되는 것을 지시하고 있다. 상 변화(NH3의 응축)가 응축기의 고온측에서 일어난다. 이들 인자는 더 작은 열 전달 표면적을 야기한다. 고온측의 분위기 압력(종래의 증기 응축기의 진공 압력에 대해)은 더 작은 크기의 NH3 응축기의 사용을 허용한다. 결과적으로, NH3 응축기는 소형이고 저렴할 수 있다.
도 6은 도 3의 ORC 시스템(70)을 동작시키기 위한 방법(100)의 단계를 도시하고 있는 라인 도면이다. 단계 102에서, 유기 작동 유체는 펌프(74)와 같은 펌프를 사용하여 폐회로 루프를 통해 순환될 수 있다. 단계 104에서, 펌프(74)를 떠나는 유기 작동 유체는 다른 시스템으로부터의 열원과 같은 외부 열원을 사용하여 열 교환기(76)에 의해 가열될 수 있다.
단계 106에서, 외부 열원에 의해 가열된 유기 작동 유체의 제1 스트림은 복열기(78)와 같은 복열기를 사용하여 가열될 수 있다. 단계 108에서, 외부 열원에 의해 가열된 유기 작동 유체의 제2 스트림은 GTE의 압축기로부터 추출된 압축 공기를 사용하여 가열될 수 있어, 이에 의해 압축 공기를 냉각시킬 수 있다. 이 시점에서 냉각된 압축 공기는 GTE의 연소기로 송출될 수 있다. 단계 110에서, 제1 및 제2 스트림으로부터의 유기 작동 유체는 HRSG(14)와 같은 열 회수 증기 발생기의 배기 가스 또는 연도 가스로부터의 열을 사용하여 열 교환기(82)와 같은 열 교환기에서 가열될 수 있다. 단계 112에서, 열 교환기(82)로부터의 유기 작동 유체는 GTE의 압축기로부터 추출된 압축 공기를 사용하여 가열될 수 있어, 이에 의해 압축 공기를 냉각할 수 있다. 이 시점에 냉각된 압축 공기는 GTE의 연소기로 송출하기 위해 더 냉각될 부분과 함께 GTE의 터빈 섹션으로 송출될 수 있다.
단계 114에서, 유기 작동 유체는 ORC 터빈(80)과 같은 터빈에서 팽창되어 작동 유체를 감압하고 냉각시킬 수 있다. 단계 116에서, 터빈(80)은 예로서 발전기의 샤프트를 회전시킴으로써, 전기를 발생시키는 데 사용될 수 있다. 단계 118에서, 유기 작동 유체는 복열기(78)에서 더 냉각될 수 있다. 단계 120에서, 유기 작동 유체는 응축기(86)와 같은 응축기에서 추가로 냉각될 수 있다. 유기 작동 유체는 단계 102에서 펌프(74)로 복귀되어 폐쇄 루프를 통해 유기 작동 유체를 재순환시키고 ORC 동작을 계속할 수 있다.
단계 122에서, 저온 액화 천연 가스는 펌프(84)와 같은 펌프를 사용하여 열 교환기(86)로 펌핑될 수 있다. 단계 124에서, 열 교환기(86)는 ORC 시스템(70)의 유기 작동 유체로부터의 열을 사용하여 액체 연료를 가열하는 데 사용될 수 있다. 단계 126에서, 재기화 LNG 또는 천연 가스는 예를 들어 트림 히터(88) 또는 외부 시스템으로부터의 열을 사용하여 더 가열될 수 있다. 단계 128에서, 가열된 천연 가스는 이어서 GTE의 연소기로 운반될 수 있다.
본 출원의 시스템 및 방법은 LNG 연료 GTCC 발전소에 ORC의 적용에 의해 달성될 수 있는 상당한 성능 향상을 야기한다. 게다가, LNG 재기화 프로세스에서 해수의 냉각을 회피함으로써 환경적 이익이 달성될 수 있다.
본 출원의 시스템 및 방법에서, TCA 냉각기 및 ECA 냉각기는 암모니아와 같은 유기 작동 유체와 함께 사용을 위한 특정 파라미터를 처리하도록 재설계될 수 있다. 게다가, 유기 작동 유체는 기본 케이스에 대해 HP 공급수보다 더욱 더 높은 온도로 가열되고, ORC 시스템(70)에서 사용되는 열 교환기는 이에 따라 설계될 수 있다. 마찬가지로, 터빈(80)과 같은 ORC 시스템(70)의 장비는 맞춤 설계될 수 있다.
다양한 주석 및 예
예 1은 가스 터빈 엔진, 열 회수 증기 발생기, 증기 터빈, 연료 재기화 시스템 및 유기 랭킨 사이클(ORC) 시스템을 포함할 수 있는 가스 터빈 복합 사이클 발전소와 같은 주제를 포함하거나 사용할 수 있다. 가스 터빈 엔진은 압축 공기를 발생시키기 위한 압축기, 연료 및 압축 공기를 수용하여 연소 가스를 발생할 수 있는 연소기, 및 연소 가스를 수용하고 배기 가스를 발생시키기 위한 터빈을 포함할 수 있다. 열 회수 증기 발생기는 배기 가스로부터의 열을 이용하여 물로부터 증기를 발생시키기 위해 구성될 수 있다. 증기 터빈은 열 회수 증기 발생기로부터의 증기로부터 전력을 생성하기 위해 구성될 수 있다. 연료 재기화 시스템은 연소기에 들어가기 전에 연료를 액체로부터 가스로 변환하기 위해 구성될 수 있다. ORC 시스템은 압축기로부터 추출된 압축 공기를 냉각하여 가스 터빈 엔진을 냉각시키고, 연료 재기화 시스템에 들어가는 액체 연료를 가열하도록 구성될 수 있다.
예 2는 유체를 펌핑하기 위한 유체 펌프, 유체 펌프에 의해 펌핑된 유체를 가열하기 위한 히터, 히터에서 가열된 유체를 팽창시키기 위한 ORC 터빈, 압축기로부터 추출된 압축 공기로 유체를 가열하기 위해 히터와 ORC 터빈 사이에 위치된 제1 열 교환기, 및 ORC 터빈과 펌프 사이의 유체를 냉각하기 위한 냉각 소스를 포함할 수 있는 유기 랭킨 사이클(ORC) 시스템을 선택적으로 포함하도록, 예 1의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 3은 ORC 터빈에 들어가는 유체와 ORC 터빈을 떠나는 유체 사이에 열을 교환하기 위해 유체 펌프와 제1 열 교환기 사이에 위치될 수 있는 복열기를 선택적으로 포함하도록, 예 1 또는 2 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 4는 복열기와 제1 열 교환기 사이에 위치된 연도 가스 히터를 선택적으로 포함하도록, 예 1 내지 3 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 5는 복열기와 병렬로 위치된 제2 열 교환기를 선택적으로 포함하도록, 예 1 내지 4 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 6은 암모니아를 포함하는 유체를 선택적으로 포함하도록, 예 1 내지 5 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 7은 연료 재기화 시스템을 포함할 수 있는 냉각 소스를 선택적으로 포함하도록, 예 1 내지 6 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 8은 액화 연료를 수용하기 위한 연료 펌프, 연료 펌프로부터 액체 연료를 수용하기 위한 열 교환기로서, 열 교환기는 유기 랭킨 사이클 시스템의 응축기로서 기능하도록 구성된 열 교환기, 열 교환기로부터 기화 연료를 가열하기 위한 트림 히터를 포함할 수 있는 연료 재기화 시스템을 선택적으로 포함하도록, 예 1 내지 7 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 9는 액화 천연 가스를 포함하는 액화 연료를 선택적으로 포함하도록, 예 1 내지 8 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 10은 유체를 펌핑하기 위한 유체 펌프, 유체 펌프에 의해 펌핑된 유체를 가열하기 위한 히터, 히터에서 가열된 유체를 팽창시키기 위한 ORC 터빈, 가스 터빈 복합 사이클 발전소의 압축기로부터 추출된 압축 공기로 유체를 가열하기 위해 히터와 ORC 터빈의 입구 사이에 위치된 제1 열 교환기, 및 ORC 터빈의 출구와 펌프의 입구 사이에서 유체를 냉각하도록 구성된 연료용 재기화 시스템을 포함할 수 있는 가스 터빈 복합 사이클 발전소와 함께 동작을 위한 유기 랭킨 사이클(ORC) 시스템과 같은 주제를 포함하거나 사용할 수 있다.
예 11은 ORC 터빈에 들어가는 유체와 ORC 터빈을 떠나는 유체 사이에 열을 교환하기 위해 펌프의 출구와 제1 열 교환기의 입구 사이에 위치된 복열기를 선택적으로 포함하도록, 예 10의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 12는 복열기와 제1 열 교환기의 입구 사이에 위치될 수 있는 연도 가스 히터를 선택적으로 포함하도록, 예 10 또는 11 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 13은 펌프의 출력에 대해 복열기와 병렬로 위치될 수 있는 제2 열 교환기를 선택적으로 포함하도록, 예 10 내지 12 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 14는 액화 연료를 수용하기 위한 연료 펌프, 연료 펌프로부터 액체 연료 및 복열기의 출구로부터 유체를 수용하기 위한 열 교환기, 및 열 교환기로부터 기화 연료를 가열하기 위한 트림 히터를 포함할 수 있는 연료 재기화 시스템을 선택적으로 포함하도록, 예 10 내지 13 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 15는 유체를 위한 응축기 및 액화 연료를 위한 재기화기로서 구성될 수 있는 연료 재기화 시스템의 열 교환기를 선택적으로 포함하도록, 예 10 내지 14 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 16은 작동 펌프를 사용하여 폐쇄 루프를 통해 작동 유체를 순환시키는 단계, 제1 외부 열원으로 작동 유체를 가열하는 단계, 제1 외부 열원에 의해 가열된 작동 유체로 제1 열 교환기에서 가스 터빈 복합 사이클 발전소의 압축기로부터의 압축 공기를 냉각하는 단계, 가열된 작동 유체를 터빈을 통해 팽창시키는 단계, 터빈으로 전력을 발생시키는 단계, 및 액체 연료 재기화 시스템으로 터빈을 떠나는 작동 유체를 응축하는 단계를 포함할 수 있는 가스 터빈 복합 사이클 발전소를 동작하는 방법과 같은 주제를 포함하거나 사용할 수 있다.
예 17은 예열기로 작동 유체를 가열함으로써 제1 외부 열원으로 작동 유체를 가열하는 것을 선택적으로 포함하도록, 예 16의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 18은 터빈을 떠나는 작동 유체를 복열기로 냉각하는 단계를 선택적으로 포함하도록, 예 16 또는 17 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 19는 제1 열 교환기의 상류의 제2 열 교환기에서 가스 터빈 복합 사이클 발전소의 압축기로부터의 압축 공기를 냉각하는 단계를 선택적으로 포함하도록, 예 16 내지 18 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
예 20은 작동 펌프의 상류의 작동 유체와 열 전달하는 재기화기 열 교환기를 통해 연료 펌프로 액화 천연 가스를 펌핑함으로써 액체 연료 재기화 시스템으로 터빈을 떠나는 유체를 냉각하는 단계, 액화 천연 가스를 기화하고 작동 유체를 응축하기 위해 열 교환기에서 액화 천연 가스를 가열하는 단계, 기화된 천연 가스를 트림 히터로 가열하는 단계, 및 가스 터빈 복합 사이클 발전소의 가스 터빈에 기화된 천연 가스를 제공하는 단계를 선택적으로 포함하도록, 예 16 내지 19 중 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함할 수 있거나 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
이들 비한정적인 예의 각각은 그 자체로 자립적일 수 있거나, 또는 다른 예들 중 하나 이상과 다양한 치환 또는 조합으로 조합될 수 있다.
상기 상세한 설명은 상세한 설명의 부분을 형성하는 첨부 도면의 참조를 포함한다. 도면은 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예로서 도시하고 있다. 이들 실시예는 또한 본 명세서에서 "예"라고도 칭한다. 이러한 예는 도시되거나 설명된 것들에 추가하여 요소를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명자는 또한 도시되거나 설명된 이들 요소만이 제공되는 예를 고려한다. 더욱이, 본 발명자는 또한 특정 예(또는 이들의 하나 이상의 양태)와 관련하여 또는 본 명세서에 도시되거나 설명된 다른 예(또는 이들의 하나 이상의 양태)와 관련하여, 도시되거나 설명된 이들 요소(또는 이들의 하나 이상의 양태)의 임의의 조합 또는 치환을 사용하는 예를 고려한다.
본 명세서와 참조로서 합체되어 있는 임의의 문서 사이의 불일치하는 용법의 경우에, 본 명세서의 용법이 우선한다.
본 명세서에서, 단수 용어는, 특허 문서에서 통상적인 바와 같이, "적어도 하나" 또는 "하나 이상"의 임의의 다른 사례 또는 용법과 독립적으로, 하나 또는 하나 초과를 포함하기 위해 사용된다. 본 명세서에서, 용어 "또는"은, 달리 지시되지 않으면, "A 또는 B"가 "A이지만 B는 아님", "B이지만 A는 아님" 및 "A 및 B"를 포함하도록 '비배타적 또는'을 나타내기 위해 사용된다. 본 명세서에서, 용어 "구비하는" 및 "여기에서"는 각각의 용어 "포함하는" 및 "여기서"의 평문 등가물로서 사용된다. 또한, 이하의 청구범위에서, 용어 "구비하는" 및 "포함하는"은 개방형인데, 즉 청구범위에서 이러한 용어 다음에 열거되는 것들에 추가하여 요소를 포함하는 시스템, 디바이스, 물품, 조성, 제형 또는 프로세스가 그 청구항의 범주 내에 있는 것으로 여전히 간주된다. 더욱이, 이하의 청구범위에서, 용어 "제1", "제2" 및 "제3" 등은 단지 라벨로서 사용되고, 그 대상에 수치적 요구를 부여하도록 의도된 것은 아니다.
본 명세서에 설명된 방법 예는 적어도 부분적으로 기계 또는 컴퓨터 구현될 수 있다. 몇몇 예는 상기 예에서 설명된 바와 같은 방법을 수행하도록 전자 디바이스를 구성하도록 동작 가능한 명령으로 인코딩된 컴퓨터-판독 가능 매체 또는 기계-판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방법의 구현예는 마이크로코드, 어셈블리 언어 코드, 고레벨 언어 코드 등과 같은 코드를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 다양한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 명령을 포함할 수 있다. 코드는 컴퓨터 프로그램 제품의 부분을 형성할 수도 있다. 또한, 예에서, 예로서 코드는 실행 중에 또는 다른 시간에, 하나 이상의 휘발성, 비일시적 또는 비휘발성 유형적(tangible) 컴퓨터-판독 가능 매체에 유형적으로 저장될 수 있다. 이러한 유형적 컴퓨터-판독 가능 매체의 예는 하드 디스크, 이동식 자기 디스크, 이동식 광학 디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크 및 디지털 비디오 디스크), 자기 카세트, 메모리 카드 또는 스틱, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM) 등을 포함할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 설명은 한정이 아니라, 예시적이도록 의도된다. 예를 들어, 전술된 예(또는 이들의 하나 이상의 양태)는 서로 조합하여 사용될 수도 있다. 예로서 상기 설명을 검토할 때 통상의 기술자에 의해 다른 실시예가 사용될 수 있다. 요약서는 독자가 기술적 개시내용의 성질을 신속하게 확인하게 하도록, 37 C.F.R. §1.72(b)를 준수하기 위해 제공된다. 이는 청구범위의 범주 또는 의미를 해석하거나 한정하는 데 사용되지 않을 것이라는 이해를 갖고 제출된다. 또한, 상기 상세한 설명에서, 개시내용을 간소화하기 위해 다양한 특징들이 함께 그룹화될 수도 있다. 이는 미청구된 개시된 특징이 임의의 청구항에 필수적이라는 의도로서 해석되어서는 안된다. 오히려, 발명의 주제는 특정 개시된 실시예의 모든 특징보다 적을 수도 있다. 따라서, 이하의 청구범위는 여기서 예 또는 실시예로서 상세한 설명에 합체되어 있고, 각각의 청구항은 개별 실시예로서 그 자체로 독립적이고, 이러한 실시예는 다양한 조합 또는 치환으로 서로 조합될 수 있는 것이 고려된다. 본 발명의 범주는 이러한 청구범위가 자격을 부여받는 등가물의 전체 범주와 함께, 첨부된 청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (25)

  1. 가스 터빈 복합 사이클 발전소이며,
    가스 터빈 엔진으로서,
    압축 공기를 발생시키기 위한 압축기;
    연료 및 압축 공기를 수용하여 연소 가스를 발생할 수 있는 연소기; 및
    연소 가스를 수용하고 배기 가스를 발생시키기 위한 터빈을 포함하는, 가스 터빈 엔진;
    배기 가스로부터의 열을 이용하여 물로부터 증기를 발생시키는 열 회수 증기 발생기;
    열 회수 증기 발생기로부터의 증기로부터 전력을 생성하기 위한 증기 터빈;
    연소기에 들어가기 전에 연료를 액체로부터 가스로 변환하기 위한 연료 재기화 시스템; 및
    유기 랭킨 사이클(ORC) 시스템으로서,
    유체를 순환시키고;
    압축기로부터 추출된 압축 공기를 제1 열 교환기에서 유체로 냉각하고, 냉각된 압축 공기가 가스 터빈 엔진의 연소기와 터빈을 냉각시키도록 구성되고;
    연료 재기화 시스템에 들어가는 액체 연료를 제2 열 교환기에서 유체로 가열하도록 구성되고,
    유체는 압축 공기와 액체 연료 사이에서 열을 직접 교환하도록 구성되는 유기 랭킨 사이클(ORC) 시스템을 포함하고,
    유기 랭킨 사이클 시스템은:
    유체를 펌핑하기 위한 유체 펌프;
    유체 펌프에 의해 펌핑된 유체를 가열하기 위한 히터;
    히터에서 가열된 유체를 팽창시키기 위한 ORC 터빈;
    압축기로부터 추출된 압축 공기로 유체를 가열하기 위해 히터와 ORC 터빈 사이에 위치되며, 냉각된 압축 공기를 가스 터빈 엔진의 연소기와 터빈으로 제공하는, 제1 열 교환기; 및
    ORC 터빈과 펌프 사이의 유체를 냉각하기 위한 냉각 소스를 포함하고,
    가스 터빈 복합 사이클 발전소는,
    ORC 터빈에 들어가는 유체와 ORC 터빈을 떠나는 유체 사이에 열을 교환하기 위해 유체 펌프와 제1 열 교환기 사이에 위치된 복열기와,
    열 회수 증기 발생기로부터의 열로 유체를 가열하기 위해 복열기와 제1 열 교환기 사이에 위치된 연도 가스 히터를 더 포함하는, 가스 터빈 복합 사이클 발전소.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 제1 열 교환기와 직렬로 배치된 압축기로부터 추출된 공기를 더 냉각하도록 복열기와 병렬로 위치된 제3 열 교환기를 더 포함하는, 가스 터빈 복합 사이클 발전소.
  6. 제1항에 있어서, 유체는 암모니아를 포함하는, 가스 터빈 복합 사이클 발전소.
  7. 제1항에 있어서, 냉각 소스는 연료 재기화 시스템을 포함하는, 가스 터빈 복합 사이클 발전소.
  8. 제7항에 있어서, 연료 재기화 시스템은:
    액화 연료를 수용하기 위한 연료 펌프;
    연료 펌프로부터 액체 연료를 수용하기 위한 열 교환기로서, 열 교환기는 유기 랭킨 사이클 시스템을 위한 응축기로 기능하도록 구성되는, 열 교환기; 및
    열 교환기로부터 기화된 연료를 가열하기 위한 트림 히터를 포함하는, 가스 터빈 복합 사이클 발전소.
  9. 제8항에 있어서, 액화 연료는 액화 천연 가스를 포함하는, 가스 터빈 복합 사이클 발전소.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 가스 터빈 복합 사이클 발전소를 동작하는 방법이며,
    작동 펌프를 사용하여 폐쇄 루프를 통해 작동 유체를 순환시키는 단계;
    연도 가스 히터를 포함하는 제1 외부 열원으로 작동 유체를 가열하는 단계;
    가스 터빈 엔진의 조합된 TCA(Turbine Cooling Air) 및 ECA((Enhanced Cooling Air) 냉각기를 포함하는 제1 열 교환기에서 제1 외부 열원에 의해 가열된 작동 유체로 가스 터빈 복합 사이클 발전소의 가스 터빈 엔진의 압축기로부터의 압축 공기의 일부를 냉각하는 단계;
    증기 터빈을 돌리기 위해 가스 터빈 엔진의 배기 가스로 열 회수 증기 발생기를 작동시키는 단계;
    압축기로부터의 압축 공기의 일부로 가스 터빈 엔진을 냉각시키는 단계;
    가열된 작동 유체를 터빈을 통해 팽창시키는 단계;
    터빈으로 전력을 발생시키는 단계;
    작동 유체의 상이한 부분 사이에서 복열기로 열을 교환하는 단계; 및
    액체 연료 재기화 시스템의 액체 연료를 작동 유체로 가열함으로써, 액체 연료 재기화 시스템으로 터빈을 떠나는 작동 유체를 응축하는 단계를 포함하고,
    작동 유체는 압축 공기의 일부에서 액체 연료로 열을 직접 전달하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 제1 외부 열원으로 작동 유체를 가열하는 단계는 예열기로 작동 유체를 가열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 삭제
  19. 제16항에 있어서, 제1 열 교환기의 상류의 제2 열 교환기에서 가스 터빈 복합 사이클 발전소의 압축기로부터의 압축 공기를 냉각하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제16항에 있어서, 액체 연료 재기화 시스템으로 터빈을 떠나는 유체를 냉각하는 단계는:
    작동 펌프의 상류의 작동 유체와 열 전달하는 재기화기 열 교환기를 통해 연료 펌프로 액화 천연 가스를 펌핑하는 단계;
    액화된 천연 가스를 기화하고 작동 유체를 응축하기 위해 열 교환기 내에서 액화 천연 가스를 가열하는 단계;
    기화된 천연 가스를 트림 히터로 가열하는 단계; 및
    가스 터빈 복합 사이클 발전소의 가스 터빈에 기화된 천연 가스를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제1항에 있어서, 연소기로 들어가기 전에 연료를 액체로부터 가스로 변환하기 위해 연료 재기화 시스템은 가스 터빈 복합 사이클 발전소로부터의 증기를 더 이용하는, 가스 터빈 복합 사이클 발전소.
  24. 제1항에 있어서, 유체는 열 회수 증기 발생기로부터의 열을 통해 추가적으로 가열되고,
    가스 터빈 복합 사이클 발전소는 압축기에 의해 압축된 공기를 제1 열 교환기를 통과하지 않고도 연소기로 제공하도록 구성되는, 가스 터빈 복합 사이클 발전소.
  25. 제1항에 있어서, 히터는 산업 또는 상업 프로세스로부터의 열을 이용하는 열 교환기를 포함하는, 가스 터빈 복합 사이클 발전소.
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