KR102632781B1 - 복합 사이클 발전소 시스템 내의 열회수 증기 발생기의 열응력 감소를 위한 구성 요소 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
HRSG(54) 내의 매니폴드(83)가 경험하는 열 응력을 감소시키는 구성 요소 및 시스템을 포함하는 열회수 증기 발생기(HRSG(54))가 제공된다. HRSG(54)는 상기 HRSG(54)의 작동 유체를 수용하는 매니폴드(83), 상기 매니폴드(83)와 유체 연통하는 복수의 배관 링크(82), 상기 매니폴드(83)와 상기 복수의 배관 링크(82)를 둘러싸는 인클로저(100)를 포함한다. HRSG(54)는 인클로저(100) 내에 위치된 적어도 하나의 열적 요소(106)를 더 포함할 수 있다. 열적 요소(들)는 매니폴드(83)를 둘러쌀 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, HRSG(54)는 상기 인클로저(100)의 내부(102)와 유체 연통하는 보조 가열 시스템(124)을 포함할 수 있다. 상기 보조 가열 시스템(124)은 유체(예, 공기)를 가열하는 히터(134), 및 상기 히터(134)의 하류에 유체 연통되게 위치된 유입 도관(126)을 포함할 수 있다. 유입 도관(126)은 상기 인클로저(100)의 내부(102)에 가열된 유체를 제공하도록 상기 인클로저(100)를 관통해 형성될 수 있다.
Description
본 개시 내용은 개괄적으로 복합 사이클 발전소 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복합 사이클 발전소 시스템의 열회수 증기 발생기(HRSG) 내의 매니폴드에 가해지는 열응력을 감소시키기 위한 구성 요소 및 시스템에 관한 것이다.
발전 시스템은 전형적으로 작동 부하 및/또는 전력 출력을 발생시키는데 사용되는 다양한 상이한 터보 기계 및/또는 시스템을 포함한다. 작동 부하를 발생시키는데 사용되는 2개의 종래의 발전 시스템은 전형적으로 가스 터빈 시스템과 해당 가스 터빈 시스템(들)을 포함하는 복합 사이클 발전소를 포함한다. 종래의 복합 사이클 발전소는 하나 또는 다수의 증기 터빈 시스템(들)에 작동 가능하게 결합된 하나 또는 다수의 가스 터빈 시스템(들)을 사용한다. 가스 터빈 시스템은 가스 터빈에 결합된 압축기를 포함한다. 가스 터빈은 통상적으로 발전기와 같은 외부 구성 요소에 결합되어 이를 구동시켜 부하 또는 전력 출력을 발생시킨다. 증기 터빈 시스템은 저압(LP) 터빈부에 연계 결합된 중간 압력(IP) 터빈부에 작동 가능하게 결합된 고압(HP) 터빈부를 포함한다. 가스 터빈 시스템의 가스 터빈과 유사하게, HP, IP 및 LP 터빈은 외부 구성 요소(예, 발전기)를 구동시키는 데 사용된다. 전형적인 복합 사이클 발전소에서, 가스 터빈에서 나오는 배기 가스는 시스템 및/또는 발전소의 효율을 높이기 위해 증기 터빈 시스템의 다양한 터빈에 증기를 재가열하여 제공하는 데 사용될 수 있는 열 회수 증기 발생기(HRSG)로 통과된다. 배기 가스는 HRSG의 하류에서 스택을 통해 대기 중으로 배출된다.
그러나, 전력 시스템의 작동 중에, 부품 및/또는 구성 요소는 구성 요소의 급격한 온도 변화에 기인하여 높은 응력을 겪을 수 있으며, 이로 인해 구성 요소에 바람직하지 않은 열 피로가 초래된다. 예를 들어, 발전 시스템이 시동 절차 중에 처음 시동될 때, HRSG는 즉시 고온 증기를 생성하기 시작할 수 있다. 이 고온 증기는 고온 증기의 온도보다 현저히 낮은 감소된 또는 예비-시작 온도(예, 대기 온도)에 있을 수 있는 HRSG의 보일러 모듈의 부분을 통해 제공, 공급 및/또는 이동될 수 있다. 고온 증기에 노출된 결과로, HRSG의 보일러 모듈의 해당 부분은 급격한 온도 변화를 겪을 수 있다. 급격한 온도 변화는 시동 과정 중에 고온 증기에 노출된 보일러 모듈 및/또는 그 다양한 구성 요소가 겪는 스트레스를 증가시킬 수 있다. 일단 발전 시스템이 소정의 시간 동안 작동하면, 보일러 모듈의 구성 요소는 일관되게 작동 온도까지 가열될 수 있으며, 이는 다시 구성 요소에 가해지는 응력을 감소시킬 수 있다. 작동 수명에 걸쳐 이벤트의 반복을 통한 응력의 감소는 구성 요소에 가해지는 열 피로를 감소시킬 수 있다.
그러나, 발전소가 다시 작동 정지될 때(예, 작동하지 않을 때), 보일러 모듈을 형성하는 구성 요소의 온도는 다시 예비-시작 온도로 감소할 수 있고, 다음 시동 절차시, 동일한 높은 응력을 경험할 수 있다. 높은 응력에 지속적으로 노출되기 때문에, 보일러 모듈의 구성 요소는 열 피로로 인해 성능이 저하되거나 및/또는 손상될 수 있으며, 열 피로는 작동 성능/신뢰성을 감소시키거나 및/또는 발전 시스템의 고장을 야기할 수 있다. 또한, 구성 요소는 손상된 것 때문에 결국 교체해야 하는 데, 이를 위해서는 손상된 구성 요소를 교체하는 동안 발전 시스템을 완전히 정지시키거나 작동되지 않게 하는 것이 필요하다. 발전 시스템 내의 손상된 구성 요소를 교체해야 하는 필요성 때문에 발전 시스템의 작동 시간이 단축되어 전체 전력 또는 부하 출력이 감소되고 시스템의 작동 수명에 걸쳐 발전 시스템의 유지 보수 비용(예, 부품 교체)이 증가된다.
본 개시 내용의 제1 양태는 열회수 증기 발생기(HRSG)를 제공한다. HRSG는 HRSG의 작동 유체를 수용하는 매니폴드; 상기 매니폴드와 유체 연통하는 복수의 배관 링크; 상기 매니폴드와 상기 복수의 파이프 링크 중 적어도 일부를 둘러싸는 인클로저; 및 상기 인클로저 내에 배치되고 상기 매니폴드를 둘러싸는 적어도 하나의 열적 요소를 포함한다.
본 개시 내용의 제2 양태는 열회수 증기 발생기(HRSG)를 제공한다. HRSG는 HRSG의 작동 유체를 수용하는 매니폴드; 상기 매니폴드와 유체 연통하는 복수의 배관 링크; 내부를 포함하고, 상기 매니폴드와 상기 복수의 파이프 링크 중 적어도 일부를 둘러싸는 인클로저; 및 상기 인클로저의 내부와 유체 연통하는 보조 가열 시스템을 포함하고, 상기 보조 가열 시스템은 유체를 가열하는 히터; 및 상기 히터의 하류에 위치되고 상기 히터와 유체 연통하는 유입 도관을 포함하고, 상기 유입 도관은 상기 인클로저의 내부에 상기 가열된 유체를 제공하도록 상기 인클로저를 관통하여 형성된다.
본 개시 내용의 제3 양태는 복합 사이클 발전소 시스템을 제공하며, 상기 복합 사이클 발전소 시스템은 배기 가스를 배출하는 터빈 구성 요소를 포함하는 가스 터빈 시스템; 및 상기 터빈 구성 요소와 유체 연통되어 상기 배기 가스를 수용하는 열회수 증기 발생기(HRSG)를 포함하며, 상기 HRSG는 HRSG의 작동 유체를 수용하는 매니폴드; 상기 매니폴드와 유체 연통하는 복수의 배관 링크; 내부를 포함하고, 상기 매니폴드와 상기 복수의 파이프 링크 중 적어도 일부를 둘러싸는 인클로저; 및 상기 인클로저 내에 배치되고 상기 매니폴드를 둘러싸는 적어도 하나의 열적 요소 또는 상기 인클로저의 내부와 유체 연통하는 보조 가열 시스템 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 보조 가열 시스템은 유체를 가열하는 히터; 및 상기 히터의 하류에 위치되고 상기 히터와 유체 연통하는 유입 도관을 포함하고, 상기 유입 도관은 상기 인클로저의 내부에 상기 가열된 유체를 제공하도록 상기 인클로저를 관통하여 형성된다.
본 개시 내용의 예시적인 양태는 본 명세서에 기재된 문제점 및/또는 논의되지 않은 다른 문제점을 해결하도록 설계된다.
본 개시 내용의 상기 특징 및 다른 특징은 본 개시 내용의 다양한 실시예를 나타내는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 본 개시 내용의 다양한 양태에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 보다 용이하게 이해될 것이다. 도면에서:
도 1은 실시예에 따른 가스 터빈 시스템, 증기 터빈 시스템 및 제어 시스템을 포함하는 복합 사이클 발전소 시스템의 개략도이다.
도 2는 실시예에 따른 도 1의 복합 사이클 발전소 시스템의 열회수 증기 발생기(HRSG)의 일부의 개략도이다.
도 3은 HRSG의 매니폴드를 둘러싸는 인클로저와 인클로저 내에 위치되고 매니폴드를 둘러싸는 열적 요소(들)를 포함하는 실시예에 따른 도 2의 HRSG의 일부를 예시한다.
도 4 및 도 5는 HRSG의 매니폴드를 둘러싸는 인클로저와 인클로저 내에 위치되고 매니폴드를 둘러싸는 열적 요소(들)를 포함하는 실시예에 따른 도 2의 HRSG의 일부를 예시한다.
도 6은 도 3의 인클로저 및 열적 요소(들)를 포함하고 열적 요소(들) 내에 배치된 가열적 요소를 포함하는 실시예에 따른 HRSG의 일부를 예시한다.
도 7은 도 4의 인클로저 및 열적 요소(들)를 포함하고 열적 요소(들) 내에 배치된 가열적 요소를 포함하는 추가의 실시예에 따른 HRSG의 일부를 예시한다.
도 8은 도 4의 인클로저 및 열적 요소(들)을 포함하고, 인클로저와 유체 연통하는 보조 가열 시스템을 포함하는 실시예에 따른 HRSG의 일부를 예시한다.
도 9는 HRSG의 매니폴드를 둘러싸는 인클로저 및 인클로저와 유체 연통하는 보조 가열 시스템을 포함하는 실시예에 따른 도 2의 HRSG의 일부를 예시한다.
도 10은 HRSG의 매니폴드를 둘러싸는 인클로저 및 인클로저와 유체 연통하는 보조 가열 시스템을 포함하는 추가의 실시예에 따른 도 2의 HRSG의 일부를 예시한다.
도 11 및 도 12는 HRSG의 매니폴드를 둘러싸는 인클로저 및 이덕터(eductor)를 구비한 보조 가열 시스템을 포함하는 다양한 실시예에 따른 도 2의 HRSG의 일부를 예시한다.
본 개시 내용의 도면은 일정한 비율로 도시되어 있지 않다. 도면은 본 개시 내용의 전형적인 양태만을 도시하기 위한 것이며, 따라서 본 개시 내용의 범위를 제한하는 것으로 간주 되어서는 안 된다. 도면에서, 동일한 번호는 도면들 사이에서 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 실시예에 따른 가스 터빈 시스템, 증기 터빈 시스템 및 제어 시스템을 포함하는 복합 사이클 발전소 시스템의 개략도이다.
도 2는 실시예에 따른 도 1의 복합 사이클 발전소 시스템의 열회수 증기 발생기(HRSG)의 일부의 개략도이다.
도 3은 HRSG의 매니폴드를 둘러싸는 인클로저와 인클로저 내에 위치되고 매니폴드를 둘러싸는 열적 요소(들)를 포함하는 실시예에 따른 도 2의 HRSG의 일부를 예시한다.
도 4 및 도 5는 HRSG의 매니폴드를 둘러싸는 인클로저와 인클로저 내에 위치되고 매니폴드를 둘러싸는 열적 요소(들)를 포함하는 실시예에 따른 도 2의 HRSG의 일부를 예시한다.
도 6은 도 3의 인클로저 및 열적 요소(들)를 포함하고 열적 요소(들) 내에 배치된 가열적 요소를 포함하는 실시예에 따른 HRSG의 일부를 예시한다.
도 7은 도 4의 인클로저 및 열적 요소(들)를 포함하고 열적 요소(들) 내에 배치된 가열적 요소를 포함하는 추가의 실시예에 따른 HRSG의 일부를 예시한다.
도 8은 도 4의 인클로저 및 열적 요소(들)을 포함하고, 인클로저와 유체 연통하는 보조 가열 시스템을 포함하는 실시예에 따른 HRSG의 일부를 예시한다.
도 9는 HRSG의 매니폴드를 둘러싸는 인클로저 및 인클로저와 유체 연통하는 보조 가열 시스템을 포함하는 실시예에 따른 도 2의 HRSG의 일부를 예시한다.
도 10은 HRSG의 매니폴드를 둘러싸는 인클로저 및 인클로저와 유체 연통하는 보조 가열 시스템을 포함하는 추가의 실시예에 따른 도 2의 HRSG의 일부를 예시한다.
도 11 및 도 12는 HRSG의 매니폴드를 둘러싸는 인클로저 및 이덕터(eductor)를 구비한 보조 가열 시스템을 포함하는 다양한 실시예에 따른 도 2의 HRSG의 일부를 예시한다.
본 개시 내용의 도면은 일정한 비율로 도시되어 있지 않다. 도면은 본 개시 내용의 전형적인 양태만을 도시하기 위한 것이며, 따라서 본 개시 내용의 범위를 제한하는 것으로 간주 되어서는 안 된다. 도면에서, 동일한 번호는 도면들 사이에서 유사한 요소를 나타낸다.
초기 문제로서, 본 개시 내용을 명확하게 설명하기 위해, 복합 사이클 발전소 시스템 내의 관련된 기계 구성 요소를 언급하고 설명할 때 특정 용어를 선택하는 것이 필요하게 될 것이다. 이렇게 할 때 가능하다면 일반 산업 용어가 허용된 의미와 일치하는 방식으로 사용되고 채용된다. 달리 언급하지 않는 한, 이러한 용어는 본 출원의 문맥 및 첨부된 청구항의 범위와 일치하는 폭 넓은 해석으로 주어져야 한다. 당업자는 종종 특정 구성 요소가 몇몇 상이하거나 겹치는 용어를 사용하여 언급될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 명세서에서 단일 부분으로 기술될 수 있는 것은 다른 문맥에서 다중의 구성 요소를 포함하고 다중의 구성 요소로 이루어진 것으로서 언급될 수 있다. 대안적으로, 다수의 구성 요소를 포함하는 것으로 여기서 설명될 수 있는 것은 다른 곳에서 단일 부분으로서 언급될 수 있다.
또한, 여기에서는 여러 개의 기술 용어가 규칙적으로 사용될 수 있으며, 본 섹션의 개시 시점에 이들 용어를 정의하는 것이 도움이 된다는 것을 입증하여야 한다. 달리 언급되지 않는 한, 이들 용어와 정의는 다음과 같다. 본 명세서에 사용된 "하류" 및 "상류"는 터빈 엔진을 통한 작동 유체와 같은 유체의 흐름, 또는 예를 들어, 연소기를 통한 공기/유체의 흐름 또는 터빈의 구성 요소 시스템 중 하나를 통한 냉매의 흐름에 대한 방향을 나타내는 용어이다. "하류"라는 용어는 유체의 흐름 방향에 해당하고, "상류"라는 용어는 흐름의 반대 방향을 나타낸다. 추가적인 특정 없는 "전방"와 "후방"이라는 용어는 방향을 나타내는 데, "전방"은 엔진의 전방 또는 압축기 말단을 나타내고, "후방"은 엔진의 후방 또는 터빈 말단을 말한다. 중심축을 기준으로 다른 반경 방향 위치에 있는 부분을 설명해야 하는 경우가 있다. "반경 방향"이라는 용어는 축에 수직인 이동 또는 위치를 나타낸다. 이와 같은 경우에, 제1 성분이 제2 성분보다 축에 더 가깝게 존재하는 경우, 본 명세서에서 제1 성분은 제2 성분의 "반경 방향 내측" 또는 "안쪽"인 것으로 언급될 것이다. 한편, 제1 성분이 제2 성분보다 축으로부터 더 멀리 떨어져 있는 경우, 본 명세서에서 제1 성분은 제2 성분의 "반경 방향 외측" 또는 "바깥쪽"인 것으로 언급될 것이다. "축방향"이란 용어는 축에 평행한 이동 또는 위치를 나타낸다. 마지막으로, "원주 방향"이라는 용어는 축 주위의 이동 또는 위치를 나타낸다. 이러한 용어는 터빈의 중심축과 관련하여 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
전술한 바와 같이, 본 개시 내용은 일반적으로 복합 사이클 발전소 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 복합 사이클 발전소 시스템의 열회수 증기 발생기(HRSG) 내의 매니폴드가 겪는 열응력을 감소시키기 위한 구성 요소 및 시스템에 관한 것이다.
이들 및 다른 실시예는 도 1~12를 참조로 아래에서 논의된다. 그러나, 당업자는 이들 도면과 관련하여 여기에 제공된 상세한 설명이 단지 설명을 위한 것이며 제한하는 것으로 해석되어서는 안됨을 쉽게 알 것이다.
도 1은 본 개시 내용의 다양한 실시예에 따른 시스템(10)의 개략도를 예시한다. 예시된 바와 같이, 당업계에 공지된 바와 같이, 시스템(10)은 도시된 도면에서 고압(HP)부(20)를 구비할 수 있는 증기 터빈(ST) 시스템(18)을 포함하는 복합 사이클 발전소 시스템(12)(이하, "발전소 시스템(12)")을 포함할 수 있다. ST 시스템(18)의 HP부(20), IP부(22) 및 LP부(24)는 모두 샤프트(26)를 회전시켜 기계적 일을 생성하고/하거나 ST 시스템의 추가 구성 요소를 구동하도록 결합 및/또는 위치되거나 및/또는 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, ST 시스템(18)의 샤프트(26)는 외부 구성 요소에 결합될 수 있고 및/또는 외부 구성 요소를 구동할 수 있으며, 보다 구체적으로는 외부 구성 요소는 전력을 발생시키고 및/또는 부하를 생성하도록 구성된 발전기(28)일 수 있다.
발전소 시스템(12)은 가스 터빈(GT) 시스템(30)을 더 포함할 수 있다. GT 시스템(30)은 압축기(32)를 포함할 수 있다. 압축기(32)는 압축기(32)를 통해 유동시 유체(34)(예, 공기)의 유입류를 압축한다. GT 시스템(30)은 압축기(32) 내에 위치된 다단 고정 베인(미도시) 및 회전 블레이드(미도시)를 역시 포함할 수 있다. 압축기(32) 내에 위치한 고정 베인 및 회전 블레이드는 압축기(32)를 통한 유체의 이동 및/또는 통과를 돕도록 구성될 수 있다. 압축기(32)는 압축된 유체(38)(예, 압축 공기)의 흐름을 연소기(40)에 전달한다. 연소기(40)는 압축된 유체(38)의 흐름과 연료 공급원(44)에 의해 제공되는 가압된 연료(42)의 흐름을 혼합하고, 그 혼합물을 점화하여 연소 가스(46)의 흐름을 생성한다. 연소 가스(46)의 흐름은 압축기(32)와 유사하게 통상적으로 다단의 고정 베인(미도시) 및 터빈 블레이드(미도시)를 포함하는 터빈 구성 요소(48)로 전달된다. 연소 가스(46)의 흐름은 터빈 구성 요소(48)를 구동시켜 기계적 일을 생성한다. 터빈 구성 요소(48)에서 생성된 기계적 일은 샤프트(50)를 통해 압축기(32)를 구동시키고, 전력을 발생시키고 및/또는 하중을 생성하도록 구성된 발전기(52)(예, 외부 구성 요소)를 구동시키는 데 사용될 수 있다.
발전소 시스템(12)은 도 1에서 2개의 개별적인 발전기(28, 52)가 사용되는 이중 샤프트 구성을 포함하는 것으로 예시되고 있지만, 다른 비제한적인 예에서, ST 시스템(18) 및 GT 시스템(30)은 단일 샤프트를 공유할 수 있으며, 다시 단일 발전기를 공유할 수 있다. 또한, 발전소 시스템(12)은 단일 ST 시스템(18) 및 단일 GT 시스템(30)만을 포함하는 것으로 예시되어 있지만, 발전소 시스템(12)은 작동 부하 및/또는 전력 출력을 발생시키도록 구성될 수 있는 복수의 ST 시스템(18) 및/또는 GT 시스템(들)(30)을 포함할 수 있다.
발전소 시스템(12)은 ST 시스템(18)(예, HP부(20), IP부(22) 및/또는 LP부(24)를 포함) 및 GT 시스템(30)과 유체 연통되는 열회수 증기 발생기(HRSG)(54)를 더 포함할 수 있다. 도 1의 비제한적인 예에 나타낸 바와 같이, HRSG(54)는 ST 시스템(18)으로부터 배출 유체(예, 증기)를 수용할뿐만 아니라 공급 도관(58)을 통해 ST 시스템(18)의 일부분에 증기를 제공하도록 배기 도관(들)(56)을 통해 ST 시스템(18)과 유체 연통 및/또는 결합될 수 있다. 추가적으로 도 1의 비제한적인 예에서, HRSG(54)는 터빈 구성 요소(48)에 결합되고 및/또는 유체 연통된 배출 채널(59)을 통해 GT 시스템(30)과 유체 연통 및/또는 결합될 수 있다. HRSG(54)의 스택(61)은 HRSG(54)로부터 (여분의 또는 사용된) 가스(예, 배출 유체(60)) 및/또는 유체를 대기 중으로 및/또는 발전소 시스템(12)으로부터 배출 또는 방출할 수 있다.
발전소 시스템(12)은 응축기(62)를 더 포함할 수 있다. 응축기(62)는 발전소 시스템(12)의 다양한 구성 요소와 유체 연통 및/또는 유체 결합될 수 있다. 비제한적인 예에서, 응축기(62)는 증기 배출 덕트(64)를 통해 ST 시스템(18)의 LP부(24)에 유체 연결 및/또는 결합될 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 응축기(62)는 ST 시스템(18) 및/또는 HRSG(54)로부터 배기 흐름 및/또는 바이패스 흐름(미도시)을 응축시킴으로써 응축된 유체(예, 응축수)를 HRSG(54)에 제공하도록 구성될 수 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 시스템(10)은 발전소 시스템(12)을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 컴퓨팅 장치(66)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(들)(66)는 임의의 적절한 전자적 및/또는 기계적 통신 구성 요소 또는 기술을 통해 발전소 시스템(12) 및 그 다양한 구성 요소(예, ST 시스템(18), GT 시스템(30), HRSG(54) 등)에 대해 유선 및/또는 무선으로 연결 및/또는 통신될 수 있다. 여기에 설명된 컴퓨팅 장치(들)(66) 및 그것의 다양한 구성 요소는 발전소 시스템(12) 및 그 다양한 구성 요소(예, ST 시스템(18), GT 시스템(30) 등)의 동작 및/또는 기능을 제어 및/또는 조정할 수 있는 다른 발전소 제어 시스템(예, 컴퓨팅 장치)(미도시)과 별개로 기능하는 단일의 독립형 시스템일 수 있다. 대안적으로, 컴퓨팅 장치(들)(66) 및 그 구성 요소는 발전소 시스템(12) 및 그 다양한 구성 요소(예, ST 시스템(18), GT 시스템(30) 등)의 동작 및/또는 기능을 제어 및/또는 조정할 수 있는 대형 발전소 제어 시스템(예, 컴퓨팅 장치)(미도시)에 일체로 형성되거나 통신되거나 및/또는 그 일부로서 형성될 수 있다.
다양한 실시예에서, 컴퓨팅 장치(들)(66)는 발전소 시스템(12)의 동작을 제어하기 위해, 여기에 설명된 바와 같이 제어 시스템(68) 및 복수의 센서(들)(70)를 포함할 수 있다. 여기에 논의되는 바와 같이, 제어 시스템(68)은 발전소 시스템(12)의 성능을 최적화하고, 및/또는 발전소 시스템(12)의 구성 요소의 작동 수명을 증가시키기 위해, 발전 시스템(12) 및 그 다양한 구성 요소를 제어할 수 있다. 예를 들어, 여기 논의되는 바와 같이, 제어 시스템(68)은 HRSG(54)의 성능을 궁극적으로 향상시키거나 및/또는 HRSG(54)의 구성 요소의 작동 수명을 증가시키도록 HRSG(54) 내에 포함된 구성 요소의 동작을 제어하기 위해 센서(들)(70)에 의해 결정되는 HRSG(54) 및 거기에 포함된 구성 요소의 데이터 및/또는 동작 특성을 활용할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(들)(66)는 시스템(10) 전체에 걸쳐 배치된 복수의 센서(70)를 포함할 수 있고 및/또는 이들 센서와 전기적 및/또는 기계적으로 통신할 수 있다. 도 1의 비제한적인 예에 나타내고 여기에 논의되는 바와 같이, 컴퓨팅 장치(들)(66)의 적어도 하나의 센서(70)는 및/또는 컴퓨팅 장치에 연결된 적어도 하나의 센서는 HRSG(54) 내에 위치될 수 있다(도 6, 도 8 및 도 9 참조). 시스템(10)의 컴퓨팅 장치(들)(66)와 통신하는 센서(들)(70)는 작동 중에 발전소 시스템(12)에 관련된 데이터, 정보 및/또는 특성을 검출 및/또는 결정하도록 구성된 임의의 적절한 센서 또는 장치일 수 있다. 예를 들어, 여기에 논의된 바와 같이, 발전소 시스템(12)의 HRSG(54) 내에 배치된 센서(들)(70)는 HRSG(54)의 인클로저 또는 매니폴드(들) 내의 유체 온도 및/또는 발전소 시스템(12)의 HRSG(54)의 구성 요소의 표면 온도를 검출 및/또는 결정하도록 구성된 임의의 적절한 세서일 수 있다. 비제한적인 예에서, 센서(들)(70)는 온도계, 서미스터, 열전쌍 및/또는 임의의 다른 기계적/전기적 온도 센서로서 구성될 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
2개의 센서(70)가 도시되어 있지만, 시스템(10)은 HRSG (54) 내의 유체의 온도에 관한 정보 또는 데이터로 컴퓨팅 장치(들)(66) 및 구체적으로 제어 시스템(68)을 제공하도록 구성될 수 있는 더 많은 센서(70)(도 6, 도 8 및 도 9 참조)를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 도 1에 예시된 센서(70)의 수는 단지 예시적이고 비제한적인 것이다. 이와 같이, 시스템(10)은 도면에 도시된 것보다 많거나 적은 수의 센서(70)를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 발전소 시스템(12)의 HRSG(54)의 일부의 개략도이다. 구체적으로, 도 2는 여기에 논의된 바와 같이 증기를 발생시키고 그 증기를 공급 도관(58)을 통해 ST 시스템(18)(도 1 참조)에 제공하기 위한 HRSG(54)의 일부 및 이것에 포함된 구성 요소 및/또는 시스템의 일부에 대한 개략도이다. 유사한 번호 또는 명칭의 구성 요소는 실질적으로 유사한 방식으로 기능할 수 있는 것으로 이해된다. 이러한 구성 요소에 대한 중복 설명은 명확성을 위해 생략되었다.
도 2에 도시되고 도 1과 관련하여 여기에 논의된 바와 같이, 배출 채널(59)은 GT 시스템(30)(도 1 참조)으로부터 HRSG(54)로 배출 유체(60)(예, 가스)를 제공할 수 있다. 배출 유체(60)는 공급 도관(58)을 통해 ST 시스템(18)에 제공 될 수 있는 증기를 생성 및/또는 가열하도록 여기에 논의된 HRSG(54)를 통해 및/또는 HRSG(54)의 복수의 구성 요소에 걸쳐 유동될 수 있다. 일단 배출 유체(60)가 HRSG(54)를 통과하면, 배출 유체(60)는 HRSG(54)로부터 대기 중으로 및/또는 HRSG(54)의 스택(61)을 통해 발전소 시스템(12)으로부터 배기 또는 방출될 수 있다.
HRSG(54)는 ST 시스템(18)을 위한 증기를 생성 및/또는 가열하기 위해 배출 유체(60)의 열을 이용할 수 있는 복수의 구성 요소 및/또는 시스템을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, HRSG(54)는 각각의 HRSG(54)를 통해 연장되고나 및/또는 각각의 HRSG 내에 위치된 적어도 하나의 보일러 모듈(72)을 포함할 수 있다. 도 2에 예시된 보일러 모듈(72)은 여기에 논의된 바와 같이 ST 시스템(18)을 위한 증기를 발생시키기 위한 HRSG(54)의 증기 발생기에 대응할 수 있다. 다른 비제한적인 예에서, 보일러 모듈(72)은 HRSG(54)의 증발기, 이코노마이저, 과열기 및/또는 재가열기를 형성할 수 있다. 하나의 보일러 모듈(72)만이 예시되어 있지만, HRSG(54)는 ST 시스템(18)을 위한 증기를 생성, 수용 및/또는 공급하는 적어도 하나의 추가적인 보일러 모듈을 더 포함할 수 있다.
HRSG(54)의 보일러 모듈(72)은 증기를 수용, 생성 및/또는 공급하기 위한 HRSG(54)의 각각의 증기 드럼(74)에 대응하고 및/또는 해당 증기 드럼과 유체 연통될 수 있다. 도 2의 비제한적인 예에 나타낸 바와 같이, 보일러 모듈(72)이 HRSG(54)를 위한 증기 발생기로서 형성되는 도 2에 예시된 바와 같이, 보일러 모듈(72)은 고압(HP) 증기 드럼(74)에 대응하고 및/또는 해당 드럼과 유체 연통될 수 있다. 공급 도관(58)은 HP 증기 드럼(74)과 유체 연통될 수 있고, HP 증기 드럼(74)에 생성된 및/또는 공급된 증기를 ST 시스템(18)의 HP부(20)에 제공할 수 있다. 도 2에는 오직 HP 증기 드럼(74)과 대응하는 보일러 모듈(72)이 예시되어 있지만, HRSG(54)는 적어도 하나의 추가적인 보일러 모듈 및 ST 시스템(18)의 IP부(22)에 증기를 생성, 수용 및/또는 공급하기 위한 대응하는 중간 압력(IP) 증기 압력 드럼과 ST 시스템(18)의 LP부(24)에 증기를 생성, 수용 및/또는 공급하기 위한 저압(LP) 증기 압력 드럼을 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
도 2에 예시된 바와 같이, 보일러 모듈(72)은 제1 매니폴드(78)와 유체 연통된 적어도 하나의 공급수 도관(76) 및 제1 매니폴드(78)에 결합된 및/또는 유체 연통된 복수의 보일러 튜브(80)를 포함할 수 있다. 보일러 모듈(72)의 복수의 보일러 튜브(80)는 보일러 모듈(72)의 헤더(81)에 결합될 수 있고 및/또는 보일러 모듈(72)의 헤더와 유체 연통될 수 있다. 즉, 제1 매니폴드(78)에 유사하게, 보일러 모듈(72)의 헤더(81)는 복수의 보일러 튜브(8) 각각에 결합되거나 및/또는 유체 연통될 수 있다. 도 2에 예시된 바와 같이, 다수의 배관 링크(82)가 보일러 모듈(72)의 헤더(81)와 제2 매니폴드(83) 사이에 유체 연결되고 및/또는 위치될 수 있다. 보일러 모듈(72)은 또한 제2 매니폴드(83)와 HP 증기 드럼(74) 사이에 위치되고 제2 매니폴드(83)를 HP 증기 드럼(74)에(또는 보일러 모듈(72)이 HRSG(54)의 이코노마이저, 과열기, 및/또는 재가열기를 형성할 수 있는 공급 도관(58)에 직접) 유체 연결할 수 있는 적어도 하나의 증기 도관(84)을 더 포함할 수 있다. 도 2의 비제한적인 예에서, 보일러 모듈(72)의 제1 매니폴드(78), 복수의 보일러 튜브(80), 헤더(81), 복수의 배관 링크(82) 및 제2 매니폴드(83)는 모두 HRSG(54)의 하우징(85) 내에 위치될 수 있다. 추가적으로, 공급수 도관(76) 및 증기 도관(들)(84)이 HRSG(54)의 하우징(85) 내에 적어도 부분적으로 위치될 수 있고 및/또는 HRSG(54)의 하우징(85)을 통해 연장될 수 있다.
발전소 시스템(12)(도 1 참조)의 작동 중에, GT 시스템(30)에 의해 생성된 배출 유체(60)는 HRSG(54)를 통해 흐를 수 있고 및/또는 보일러 모듈(72), 더 상세하게는 적어도 복수의 보일러 튜브(80) 너머로 통과될 수 있다. 다른 비한정적인 예에서, 보일러 모듈(72)의 제1 매니폴드(78), 헤더(81), 복수의 배관 링크(82) 및/또는 제2 매니폴드(83)는 HRSG(54)를 통해 흐르는 배출 유체(60)의 일부에 노출될 수 있다. 보일러 모듈(72)이 HRSG(54)용 증기 발생기인 경우, 배출 유체(60)는 HRSG(54)를 통해 흐를 수 있고, 공급수 도관(76)은 공급수를 제1 매니폴드(78)에 공급할 수 있으며, 제1 매니폴드는 다시 공급수를 복수의 보일러 튜브(80)에 공급할 수 있다. 고온의 배출 유체(60)에 노출될 때, 복수의 보일러 튜브(80)에 공급되는 공급수는 증기로 변환될 수 있고 및/또는 증기가 복수의 보일러 튜브(80)에서 생성될 수 있다. 생성된 증기는 복수의 보일러 튜브(80)로부터 복수의 배관 링크(82)를 통해 헤더(81)로, 그 후 제2 매니폴드(83)로 이동할 수 있다. 제2 매니폴드(83)는 증기를 수용할 수 있고, 다시 증기를 보일러 모듈(72)의 증기 도관(84)을 통해 HP 증기 드럼(74)으로 전달할 수 있다. 다른 비한정적인 예에서, 증기는 여기에서 논의된 것과 유사한 방식으로 보일러 모듈(72)을 통해 제공될 수 있다. 비제한적인 예에서, 배출 유체(60)는 보일러 모듈(72)을 통해 흐르는 증기의 열을 증가시킬 수 있다.
보일러 모듈(72)이 증발기, 이코노마이저, 과열기 및/또는 재가열기로서 형성된 다른 비제한적인 예(미도시)에서, 보일러 모듈(72)은 여기에서 논의된 것과 같은 별개의 구성 요소를 포함할 수 있다. 그러나, HRSG(54)의 보일러 모듈(72)을 위한 이러한 별개의 구성 각각은 예를 들어, 복수의 보일러 튜브(80), 매니폴드(78, 83), 헤더(81) 및/또는 복수의 배관 링크(82)를 포함하는 적어도 일부의 유사한 특징부 및/또는 구성을 공유할 수 있다.
추가적으로, 도 2에 예시된 바와 같이, HRSG(54)는 인클로저(100)를 포함할 수 있다. 여기서 논의되는 바와 같이, HRSG(54)의 인클로저(100)는 HRSG(54)의 보일러 모듈(72)(예, 제1 매니폴드(78), 배관 링크(82), 제2 매니폴드(83), 증기 도관(84))의 구성 요소를 실질적으로 에워싸거나 및/또는 둘러쌀 수 있다. 도 2에 예시되고 여기에 상세히 논의되는 비제한적인 예에서, HRSG(54)의 인클로저(100)는 HRSG(54)의 추가 구성 요소 및/또는 시스템과 함께, 동작 중에 HRSG(54)의 보일러 모듈(72)의 구성 요소가 겪는 응력을 감소시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, HRSG(54)(도 2 참조)의 보일러 모듈(72)의 일부 및 인클로저(100)가 예시된다. 구체적으로, 도 3에는 보일러 모듈(72)의 헤더(81)의 일부, 복수의 배관 링크(82), 제2 매니폴드(83) 및 증기 도관(84)의 일부, HRSG(54)의 하우징(85)의 일부 및 인클로저(100)를 예시한다. 인클로저(100)는 보일러 모듈(72)의 구성 요소의 일부를 둘러쌀 수 있다. 즉, 예컨대, 인클로저(100)는 제2 매니폴드(83)가 인클로저(100)의 공동, 챔버 및/또는 내부(102)(이하, "내부(102)")에 위치될 수 있도록 제2 매니폴드(83) 전체를 에워싸거나 및/또는 둘러쌀 수 있다. 추가적으로, 인클로저(100)는 제2 매니폴드(83)와 유체 연통하고 및/또는 제2 매니폴드(83)로부터 연장되는 복수의 배관 링크(82) 및 증기 도관(84)의 적어도 일부를 둘러싸고 및/또는 둘러쌀 수 있다. 도 3의 비한정적인 예에 나타낸 바와 같이, 인클로저(100)는 HRSG(54)의 헤더(81)와 하우징(85) 사이에 위치될 수 있다. 구체적으로, 인클로저(100)는 헤더(81) 및 하우징(85) 사이에 위치될 수 있고, 헤더 및 하우징의 일부에 결합되며 및/또는 적어도 부분적으로 에워싸거나 또는 둘러쌀 수 있다. 결과적으로, 인클로저(100)의 내부(102)는 도 3에 예시된 바와 같이 HRSG(54)의 헤더(81) 및 하우징(85)에 의해 형성 및/또는 결합될 수 있다.
또한, 도 3에 예시된 바와 같이, 인클로저(100)는 복수의 배관 링크(82) 전체를 둘러싸거나 및/또는 봉지할 수 있지만, 증기 도관(84) 전체를 둘러싸거나 봉지하지 않을 수 있다. 이와 같이, 증기 도관(84)은 HRSG(54)의 하우징(85)을 통해 연장되거나 통과될 수 있으며, 증기 도관(84)의 일부만이 인클로저(100)의 내부(102)에 위치될 수 있다. 도 3에 예시된 비한정적인 예에서, 인클로저(100)는 단열 재료 또는 단열 특성 또는 특징을 포함하는 재료로 형성 및/또는 충전된 바디(104)를 포함할 수 있다. 단열 재료로부터 인클로저(100)의 바디(104)를 형성하는 것은 여기서 논의되는 바와 같이 다시 제2 매니폴드(83)가 겪는 열응력을 감소시킬 수 있는 HRSG(54)의 작동 중에 인클로저(100) 내의 열을 단열 및/또는 유지하는 것을 도울 수 있다. 단열 재료는 유리 섬유, 중합체-계 발포체, 유리, 미네랄 울, 칼슘 실리케이트, 세라믹 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 인클로저(100) 내의 열을 단열 및/또는 유지할 수 있는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다.
도 3에 예시된 바와 같이, HRSG(54)는 적어도 하나의 열적 요소(106)를 포함할 수 있다. 열적 요소(들)(106)는 인클로저(100) 내에 위치될 수 있다. 즉, HRSG(54)의 열적 요소(들)(106)는 내부(102)에 배치될 수 있고, 인클로저(100)에 의해 실질적으로 둘러싸이거나 에워싸일 수 다. 도 3에 예시된 비한정적인 예에서, 열적 요소(들)(106)은 보일러 모듈(72)(도 2 참조)의 제2 매니폴드(83)를 둘러쌀 수 있다. 구체적으로, 열적 요소(들)(106)는 제2 매니폴드(83)가 인클로저(100)의 내부(102에 노출되지 않도록 제2 매니폴드(83) 전체를 둘러싸거나 내장할 수 있다. 추가로, 열적 요소(들)(106)는 인클로저(100)의 내부에 위치된 복수의 배관 링크(82) 및 증기 도관(84)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 여기에 논의되는 바와 같이, 인클로저(100) 내에 위치되고 매니폴드(83)를 둘러싸는 열적 요소(들)(106)는 제2 매니폴드(83)가 겪는 열 피로 응력을 감소시킬 수 있는 HRSG(54)의 작동 중에 단열을 제공하고 및/또는 전도성 열을 제2 매니폴드(83)에 제공할 수 있다.
도 3에 예시된 비한정적인 예에서, 열적 요소(들)(106)는 복수의 별개의 구성 요소로 형성될 수 있다. 즉, 열적 요소(들)(106)는 케이싱(110) 내에 위치된 열 저장 요소(108)로 형성되거나 및/또는 이를 포함할 수 있다. 구체적으로, 열 저장 요소(108)는 제2 매니폴드(83)에 직접 접촉되어 제2 매니폴드를 둘러쌀 수 있다. 비한정적인 예에서, 열 저장 요소(108)는 실질적으로 케이싱(110)을 채울 수 있어서, 제2 매니폴드의 외부면(86)은 열적 요소(들)(106)의 열 저장 요소(108)에 의해 터치되지 않거나 피복되지 않는 부분이 없다. 케이싱(110)은 열 저장 요소(108)를 제2 매니폴드(83) 주위의 적소에 유지할 수 있고 및/또는 열 저장 요소(108)를 저장하기 위한 릿지 구조를 제공할 수 있다. 도 3에 예시된 바와 같이, 케이싱(110)은 제2 매니폴드(83)를 실질적으로 둘러쌀 수 있다. 또한, 제2 매니폴드(83)에 결합되고 및/또는 제2 매니폴드(83)와 유체 연통하는 복수의 배관 링크(82) 및 증기 도관(84)은 케이싱(110)을 통해 연장 및/또는 통과될 수 있다.
본 명세서에서 논의된 바와 같이, 열 저장 요소(108)는 단열 재료, 열 전도 특성 또는 특징을 포함하는 재료 및/또는 열 저장 특성 또는 능력을 포함하는 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 열적 요소(들)(106)의 일부를 형성하는 열 저장 요소(108)는 소듐 나이트레이트, 칼륨 나이트레이트 또는 칼슘 나이트레이트를 포함하지만 이에 한정되지 않는 공융 염으로서 형성될 수 있다. 다른 비한정적인 예에서, 열 저장 요소(108)는 금속, 금속 합금, 그래파이트 및 열 전도 특성 또는 특징 및/또는 열 저장 특성 또는 능력을 포함할 수 있는 임의의 다른 적절한 재료를 포함하는 추가적인 재료로 형성될 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 추가의 비한정적인 예에서, 열 저장 요소(108)는 열 전도 특성 또는 특징, 및/또는 열 저장 특성 또는 능력을 갖는 재료로 형성될 수 있고, 여기에 논의된 바와 같이 가열시 및/또는 제2 매니폴드(83)로부터 열을 받아들인 후에 유체 또는 액체 상태일 수 있다.
또한, 열 전도성 열 저장 요소(108)를 유지 또는 저장하는 열적 요소(들)(106)의 케이싱(110)은 인클로저(100)와 유사하게 단열 재료로 형성될 수 있거나, 대안적으로 전도성 열 저장 요소(108)와 유사한 열 전도성 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 케이싱(110)은 유리 섬유, 중합체-계 발포체, 유리, 미네랄 울, 칼슘 실리케이트, 세라믹 등을 포함하지만 이것에 한정되지 않는 단열 재료로 형성될 수 있으며, 금속, 금속 합금 등을 포함하지만 이것에 한정되지 않는 열 전도성 재료로 형성될 수 있다. 열 저장 요소(108) 및/또는 케이싱(110)을 형성하는데 사용되는 재료의 열 전도성/단열성/열 저장성은 본 명세서에서 논의된 바와 같이 제2 매니폴드(83)가 겪는 열 응력의 감소를 도울 수 있다.
도 3에 도시된 비제한적인 예에서, 열적 요소(들)(106)는 단열 쉘(112)을 더 포함할 수 있다. 단열 쉘(112)은 인클로저(100)의 내부(102)에 배치될 수 있고, 열 저장 요소(108)를 수용 및/또는 보관하는 케이싱(110)을 실질적으로 둘러 쌀 수 있다. 도 3에 도시된 비제한적인 예에서, 단열 쉘(112)은 열적 요소(들)(106)의 케이싱(110)에 실질적으로 접촉, 결합 및/또는 피복될 수 있다. 케이싱(110)과 유사하게, 단열 쉘(112)은 실질적으로 제2 매니폴드(83)를 둘러싸고, 제2 매니폴드(83)에 결합 및/또는 유체 연통되는 복수의 배관 링크(82) 및 증기 도관(84)은 단열 쉘(112)을 통해 연장 및/또는 통과할 수 있다. 단열 쉘(112)은 단열 재료 또는 단열 특성 또는 특징을 가지고 한정되지는 않지만 유리 섬유, 중합체-계 발포체, 유리, 미네랄 울, 칼슘 실리케이트, 세라믹 등을 포함하는 재료로 형성될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 단열 재료로 단열 쉘(112)을 형성하는 것은 HRSG(54)의 작동 중에 제2 매니폴드(83)가 겪는 열 응력을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
발전소 시스템(12)의 시동 절차 중에, 특히 HRSG(54)가 초기에 증기를 생성하기 시작할 때, 감소된 온도 또는 예비-시작 온도(예, 대기 온도)에 있을 수 있는 제2 매니폴드(83)는 고온의 증기에 바로 노출될 수 있다. 제2 매니폴드(83)는 고온 증기에 노출됨으로써 급격한 온도 변화 및/또는 온도 상승을 경험할 수 있다. 예를 들어, 제2 매니폴드(83)의 내부 표면 및/또는 일부분은 고온 증기에 의해 급속 가열될 수 있는 반면, 제2 매니폴드(83)의 외부 표면 및/또는 일부는 예비-시작 온도로 유지될 수 있고 및/또는 점진적으로만 가열될 수 있다. 인클로저(100) 및 열적 요소(들)(106)는 시동 과정 중에 제2 매니폴드(83)(예, 내부 표면 대 외부 표면)가 겪는 열 응력을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 구체적으로, 인클로저(100) 및 열적 요소(들)(106)를 형성하는 데 사용되는 재료의 열 전도성/단열성/열 저장성으로 인해, 시동 과정 중에 제2 매니폴드(83)가 겪게 되는 열 응력은 감소 및/또는 제거될 수 있다. 예를 들어, 제2 매니폴드(83)가 고온 증기에 노출되어 급격한 온도 변화 또는 증가를 겪기 시작할 때, 열의 일부는 단열적 요소(들)(106)의 열 저장 요소(108)로 전달되거나 및/또는 해당 열 저장 요소에 의해 전도될 수 있다. 즉, 제2 매니폴드(83)와 직접 접촉하는 열 저장 요소(108)의 열 전도성으로 인해, 고온 증기의 발생 및/또는 노출로부터 제2 매니폴드(83)가 경험하는 열의 일부가 열 저장 요소(108)을 통해 전달, 전도 및/또는 방열될 수 있다. 또한, 본원에서 논의된 바와 같이, 열 저장 요소(108)에 의해 전달 및/또는 전도된 상기 열은 HRSG(54)의 별개의 작동 개시 및/또는 다른 시간에 제2 매니폴드(83)에 제공되도록 열 저장 요소(108)에 의해 저장될 수 있다. 또한, 열 저장 요소(108)를 담는 케이싱(110)이 단열 재료로 형성되는 경우, 케이싱(110)은 제2 매니폴드(83)가 겪게 되는 열의 일부를 수용 및/또는 전도할 수 있다.
단열 재료로 형성시, 인클로저(100), 단열 쉘(112) 및 케이싱(110)은 시동 과정 중에 제2 매니폴드(83)가 겪는 열 응력을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 인클로저(100), 단열 쉘(112) 및 케이싱(110)(적용 가능한 경우)의 단열 재료 및/또는 단열 특성은 인클로저(100) 내의 열을 유지시킬 수 있다. 구체적으로, 단열 재료로 형성된 바디(104)를 포함하는 인클로저(100)는 내부(102)를 단열할 수 있고 및/또는 제2 매니폴드(83)가 경험하고 인클로저(100) 및/또는 내부(102)의 열적 요소(들)(106)로 전도되는 임의의 열을 유지할 수 있다. 추가로, 단열 재료로 형성된 단열 쉘(112) 및 케이싱(110)(적용 가능한 경우)은 열적 요소(들)(106)의 나머지 구성 요소를 단열할 수 있고 및/또는 제2 매니폴드(83)가 겪고 열적 요소(들)(106) 내의 열적 요소(들)(106)로 전도되는 임의의 열을 유지할 수 있다. 예를 들어, 단열 쉘(112)(및 케이싱(110))은 시동 과정 중에 제2 매니폴드(83)로부터 열을 전도할 수 있는 열 저장 요소(108)를 실질적으로 단열시킬 수 있다.
다른 비제한적인 예에서, 인클로저(100) 및 열적 요소(들)(106)는 발전소 시스템(12)의 정지에 후속하는 시동 절차 중에 제2 매니폴드(83)가 경험하는 열 응력을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 즉, 발전소 시스템(12)은 정지될 수 있고, 작동이 일시적으로 정지될 수 있다. 결국, HRSG(54)는 일시적으로 작동을 정지할 수 있고, 따라서 어떤 고온의 증기도 제2 매니폴드(83)를 포함하는 보일러 모듈(72)에 의해 생성되고 및/또는 해당 보일러 모듈로 공급될 수 없다. 인클로저(100) 및 열적 요소(들)(106)를 사용하지 않으면, 제2 매니폴드(83)의 온도는 발전소 시스템(12)이 일시적으로 정지되는 경우 감소되기 시작할 수 있다.
그러나, 제2 매니폴드(83)의 온도는 인클로저(100) 및 열적 요소(들)(106)를 형성하는 데 사용되는 재료의 열 전도성/단열성/열 저장성으로 인해 보다 높은 작동 온도로 유지되거나 작동 온도에서 약간만 감소될 수 있다. 예를 들어, 시동/작동 중에 제2 매니폴드(83)로부터 전달 및/또는 전도된 열을 저장하는 열 저장 요소(108)의 열 전도성 및/또는 능력의 결과, 열적 요소(들)(106)의 열 저장 요소(108)는 발전소 시스템(12)의 정지 중에 제2 매니폴드(83)에 대한 열 노출을 전달, 전도 및/또는 유지할 수 있다. 또한, 단열 재료로 형성시 인클로저(100), 단열 쉘(112) 및 케이싱(110)의 단열성은 발전소 시스템(12)의 정지 중에 제2 매니폴드(83)를 보다 높은 작동 온도로 유지하거나 매니폴드(83)의 온도가 작동 온도보다 약간만 낮게(예, 약 20 ℃ 내지 50 ℃) 떨어지게 하는 것을 도울 수 있다. 구체적으로, 인클로저(100), 단열 쉘(112) 및 케이싱(110)은 작동 중에 제2 매니폴드(83)에 의해 발생되어 제2 매니폴드로부터 전달된 열을 유지할 수 있고 및/또는 발전소 시스템(12)의 정지 중에 제2 매니폴드(83) 및 제2 매니폴드(83)를 포함하는 내부(102)를 단열시킬 수 있다. 제2 매니폴드(83)를 보다 높은 작동 온도로 유지하거나 또는 발전소 시스템(12)의 정지 중에 매니폴드(83)의 온도가 약간만 낮아지도록 한 결과, 발전소 시스템(12)이 정지 후에 작동 상태가 될 때, 제2 매니폴드(83)가 초기에 고온 증기를 수용하는 경우, 제2 매니폴드(83)가 겪는 온도 변화는 적어도 급속하고 및/또는 급격하지 않을 수 있다.
도 4 및 도 5는 제2 매니폴드(83), 복수의 배관 링크(82)의 일부, 증기 도관(84)의 일부, 인클로저(100) 및 열적 요소(들)(106)의 추가의 비제한적인 예를 보여준다. 구체적으로 도 4 및 도 5에서, HRSG(54)(도 1 참조)의 인클로저(100) 및 열적 요소(들)(106)는 도 3과 관련하여 예시되고 논의된 비제한적인 예에 비해 구별되는 및/또는 독특한 성분/구성을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 예시된 바와 같이, 열적 요소(들)(106)는 열 저장 요소(108) 및 케이싱(110)만을 포함할 수 있다. 즉, 도 3의 비제한적인 예에 비해, 도 4에 도시된 열적 요소(들)(106)는 열 저장 요소(108) 및 케이싱(110)을 포함할 수 있고, 단열 쉘(112)을 포함하지 않을 수 있다. 비제한적인 예에서, 열 저장 요소(108)는 열 전도성 재료로 형성될 수 있고, 열 전도 특성 및/또는 특징을 갖는 재료를 포함할 수 있고 및/또는 열 저장 특성 및/또는 능력을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 또한, 열적 요소(들)(106)가 단열 쉘(112)을 포함하지 않기 때문에, 열 저장 요소(108)를 둘러싸고 및/또는 내장하는 케이싱(110)은 단열 재료로 형성될 수 있고 및/또는 단열 특성 및/또는 특징을 가지는 재료를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 비제한적인 예에서, 열적 요소(들)(106)는 단열 쉘(112)만을 포함할 수 있다. 즉, 도 4의 비제한적인 예와 구분되게, 도 5에 도시된 열적 요소(들)(106)는 단열 쉘(112)을 포함할 수 있고, 열 저장 요소(108) 및 케이싱(110)을 포함하지 않을 수 있다. 이 비제한적인 예에서, 단열 쉘(112)은 제2 매니폴드(83)의 외부 표면(86)과 직접 접촉 및/또는 둘러쌀 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 단열 쉘(112)은 단열 재료로 형성될 수 있고 및/또는 단열 특성 및/또는 특징을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 이 비제한적인 예에서, 열적 요소(들)(106)가 단열 쉘(112)만을 포함한 결과, 단열 쉘(112)은 여기에 논의되는 바와 같이 HRSG(54)의 작동 중에 실질적으로 제2 매니폴드(83)를 단열하는 것에 의해 제2 매니폴드(83)가 겪는 열 응력을 감소시킬 수 있다.
또한, 도 5의 비제한적인 예에 예시된 바와 같이, HRSG(54)는 추가 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, HRSG(54)는 단열층(118)을 더 포함할 수 있다. 단열층(118)은 인클로저(100)의 바디(104)의 내부 표면(120) 상에 위치될 수 있다. 구체적으로, 단열층(118)은 실질적으로 인클로저(100)의 내부(102)를 둘러싸도록 실질적으로 내부 표면(120)을 라이닝할 수 있다. 도 5의 비한정적인 예에 예시된 바와 같이, 인클로저(100)의 바디(104)는 단열 재료로 형성되지 않을 수 있지만, 단열층(118)은 단열 재료 및/또는 단열 특성 및 특징을 가지는 재료로 형성될 수 있다. 다른 비제한적인 예(미도시)에서, 인클로저(100)의 바디(104) 및 단열층(118)은 모두 단열 재료 및/또는 단열 특성 및 특징을 가지는 재료로 형성될 수 있다. 인클로저(100)의 바디(104)와 유사하게, 단열층(118)은 한정되는 것은 아니지만 유리 섬유, 중합체-계 발포체, 유리, 미네랄 울, 칼슘 실리케이트를 포함하는 인클로저(100)의 열을 단열하거나 및/또는 유지할 수 있는 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있다.
도 6 및 도 7은 인클로저(100), 열적 요소(들)(106) 및 가열적 요소(122)에 의해 둘러싸인 제2 매니폴드(83)의 추가의 비제한적인 예를 보여준다. 비제한적인 예에서, 가열적 요소(122)는 열 저장 요소(108)를 내장하는 케이싱(110) 내에 위치될 수 있다. 구체적으로, 가열적 요소(122)는 케이싱(110) 내에 위치될 수 있고, 케이싱(110) 내에 내장된 열 저장 요소(108)에 의해 실질적으로 둘러싸여 있거나 및/또는 잠겨질 수 있다. 또한, 열 저장 요소(108) 내에 잠긴 가열적 요소(122)는 제2 매니폴드(83)와 케이싱(110) 사이에 이들과 분리되게 배치될 수 있다. 도 6 및 도 7의 비제한적인 예에 도시된 바와 같이, 가열적 요소(122)는 (적어도 부분적으로) 제2 매니폴드(83)를 둘러쌀 수 있다. 다른 비제한적인 예(미도시)에서, 가열적 요소(122)는 열 저장 요소(108) 내에 위치 및/또는 잠겨질 수 있고 제2 매니폴드(83) 주위의 다양한 위치에 배치된 복수의 별개의 구성 요소를 포함할 수 있다. 가열적 요소(122)는 여기에 논의되는 바와 같이 열 저장 요소(108)에 열을 제공할 수 있는 임의의 적절한 가열적 요소 또는 시스템일 수 있으며, 열 저장 요소는 다시 가열적 요소(122)에 의해 발생된 열을 제2 매니폴드(83)로 전달할 수 있다. 다른 비한정적인 예에서, 가열적 요소(122)는 전기 가열 코일일 수 있다. 다른 비한정적인 예에서, 가열적 요소(122)는 예를 들어 외부에서 공급된 증기, 온수, 가열된 공기, GT 시스템(30)으로부터의 배출 유체(60) 등으로 형성될 수 있다. 추가로 비제한적인 예(미도시)에서, 열 저장 요소(108)는 외부에서 및/또는 인클로저(100)의 외부에서 가열될 수 있고, 여기에 논의되는 바와 같이 제2 매니폴드(83)에 열을 제공하도록 인클로저(100) 내에 실질적으로 위치 및/또는 순환될 수 있다.
HRSG(54)의 가열적 요소(122)는 HRSG(54)의 작동 중에 제2 매니폴드(83)가 겪게 되는 열 응력의 감소를 돕거나 발전소 시스템(12)의 작동 신뢰성을 향상시키는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 열 저장 요소(108)에 잠긴 가열적 요소(122)는 다시 제2 매니폴드(83)를 가열시킬 수 있는 HRSG(54)의 작동 중에 열 저장 요소(108)에 고온 증기에 의해 생성된 것과는 독립적인 보충 또는 보조 열을 제공할 수 있다. 시동 절차를 수행하기 전에, 가열적 요소(122)는 다시 제2 매니폴드(83)에 제공될 수 있는 열 저장 요소(108)에 보충 또는 보조 열을 생성 및/또는 제공할 수 있다. 이로써, 제2 매니폴드(83)의 온도는 여기에 논의되는 바와 같이 HRSG(54)가 작동되기 전에 그리고 고온 증기가 보일러 모듈(72)(도 2 참조) 내에서 생성되어 제2 매니폴드(83)에 제공되기 전에 증가될 수 있다. 추가로, 가열적 요소(122)는 HRSG(54)의 작동 중에 제2 매니폴드가 원하는 온도에 있는 것을 보장하도록 열 저장 요소(108)에 및 궁극적으로는 제2 매니폴드(83)에 보충 또는 보조 열을 제공할 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 상기 원하는 온도는 HRSG(54) 및 제2 매니폴드(83)에 의해 생성된 고온 증기로부터의 임의의 열 전달을 실질적으로 최소화 또는 제거할 수 있는 소정의 온도와 상호 관련될 수 있다. 제2 매니폴드(83)를 실질적으로 둘러싸는 가열적 요소(122)는 여기에 논의되는 바와 같이 열 저장 요소(108) 및 결과적으로는 제2 매니폴드(83)에 균일한 열을 제공하도록 열 저장 요소(108)의 재료 및/또는 특성을 활용할 수 있다.
도 6 및 도 7에 예시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(들)(66), 보다 구체적으로는 컴퓨팅 장치(들)(66)의 제어 시스템(68)은 가열적 요소(122)에 작동적으로 결합될 수 있고 및/또는 전자적으로 통신될 수 있다. 컴퓨팅 장치(들)(66)의 제어 시스템(58)은 가열적 요소(122)의 작동을 활성화 및/또는 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 도 1의 비제한적인 예와 관련하여 여기에서 논의된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(들)(66)는 HRSG(54)의 가열적 요소(122)를 포함하는 발전소 시스템(12)의 다양한 부분의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템(68)은 HRSG(54)의 작동 중에 제2 매니폴드(83)가 경험하는 열 응력의 감소 및/또는 발전소 시스템(12)의 작동 신뢰성을 향상시키는 것을 돕도록 가열적 요소(122)의 작동을 활성화 및/또는 제어할 수 있다.
가열적 요소(122)의 활성화 및/또는 제어를 돕기 위해, 제어 시스템(68)은 HRSG(54)와 함께 위치된 센서(들)(70)에 의해 얻어진 정보를 이용할 수 있다. 도 1을 참조로 여기에 논의된 바와 같이, HRSG(54)는 내부에 위치된 컴퓨팅 장치(들)(66)의 센서(들)(70)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 비제한적인 예에서, 센서(들)(70)는 HRSG(54) 내에 포함된 인클로저(100) 내에 위치될 수 있다. 더 구체적으로, 센서(70)는 인클로저(100)의 내부(102), 제2 매니폴드(83) 및 열적 요소(들)(106) 내에 배치될 수 있다. 열적 요소(들)(106) 내에 위치된 센서(70)는 예컨대, 열적 요소(들)(106)의 열 저장 요소(108) 내에 잠기거나 부유될 수 있다. 다른 비제한적인 예에서 또는 열 저장 요소(108)에 잠긴 것 이외에, 열적 요소(들)(106) 내에 위치된 센서(70)는 제2 매니폴드(83)의 외부 표면(86)에 접촉 및/또는 결합될 수 있다.
본 명세서에서 논의된 바와 같이, HRSG(54)의 인클로저(100) 내에 배치 된 센서(70)는 유체 또는 표면 온도를 검출 및/또는 결정하도록 구성될 수 있다. 도 6에 도시된 비제한적인 예에서, 인클로저(100)의 내부(102)에 배치된 센서(70)는 내부(102)의 주위 온도를 검출할 수 있고, HRSG(54)의 제2 매니폴드(83) 내에 배치 된 센서(70)는 제2 매니폴드(83) 내의 온도, 제2 매니폴드(83) 내에 수용된 증기의 온도(작동 중) 및/또는 제2 매니폴드(83)의 내부 표면의 온도를 검출할 수 있다. 또한, 열적 요소(들)(106)의 열 저장 요소(108) 내에 잠긴 센서(70)는 열 저장 요소(108)의 온도를 검출할 수 있다. 또한, 센서(70)는 제2 매니폴드(83)의 외부 표면(86)의 온도를 검출하도록 제2 매니폴드(83)에 결합 및/또는 접촉될 수 있다. HRSG(54)의 인클로저(100) 내에 위치된 다양한 센서(70)에 의해 검출된 온도는 컴퓨팅 장치(들)(66), 및 특히 제어 시스템(68)에 제공될 수 있다. 센서 검출 온도를 이용하여, 제어 시스템(68)은 여기에 논의되는 바와 같이 제2 매니폴드(83)가 경험하는 열 응력의 감소 및/또는 발전소 시스템(12)의 작동 신뢰성의 향상을 돕도록 가열적 요소(122)의 작동을 활성화 및/또는 조정할 수 있다.
도 6에서 HRSG(54)의 인클로저(100) 내에 위치된 것으로 예시된 센서(70)의 수는 단지 예시적인 것임을 이해할 것이다. 이로써, 컴퓨팅 장치(들)(66)는 여기에 논의되는 바와 같이 제2 매니폴드(83)가 경험하는 열 응력의 감소 및/또는 발전소 시스템(12)의 작동 신뢰성의 향상을 돕기 위해 인클로저(100) 내에 배치된 더 많거나 적은 수의 센서(70)를 포함할 수 있다. 또한, 센서(70)는 도 6에만 예시되어 있지만, 센서(들)(70)는 도 3~7과 관련하여 여기에 논의되는 임의의 비제한적인 예에 포함될 수 있음을 이해할 수 있다.
도 8은 보조 가열 시스템(124)은 물론, 도 4와 관련하여 앞서 논의된 바와 같이 인클로저(100) 및 열적 요소(들)(106)를 포함하는 HRSG(54)의 일부의 다른 비제한적인 예를 보여준다. 구체적으로, 도 8은 인클로저(100), 열적 요소(들)(106), 및 인클로저(100)와 유체 연통하는 보조 가열 시스템(124)에 의해 둘러싸인 제2 매니폴드(83)의 추가의 비제한적 예를 보여준다. 유사한 번호 및/또는 명칭의 요소는 실질적으로 유사한 방식으로 기능할 수 있음을 이해할 것이다. 이들 구성 요소에 대한 중복 설명은 명확성을 위해 생략되었다.
도 8에 도시된 비제한적인 예에서, HRSG(54)는 인클로저(100)의 내부(102)와 유체 연통되는 보조 가열 시스템(124)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 보조 가열 시스템(124)은 인클로저(100)의 내부(102)와 유체 연통하는 유입 도관(126) 및 유출 도관(128)을 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 비제한적인 예에서, 유입 도관(126)은 인클로저(100)를 관통해 형성될 수 있고 및/또는 인클로저(100)의 바디(104)에 형성된 유입 개구(130)를 포함할 수 있다. 추가로, 유출 도관(128)은 인클로저(100)를 관통해 형성될 수 있고 및/또는 바디(104)에 형성된 유출 개구(132)를 포함할 수 있다. 비제한적인 예에 예시된 바와 같이, 유입 도관(126) 및 유출 도관(128)의 일부만이 배출 유체(60)(도 2 참조)를 수용하고 보일러 모듈(72)(도 2 참조) 및 인클로저(100)를 내장하도록 구성된 HRSG(54)의 하우징(85) 내에 배치될 수 있다. 이와 같이, 여기에 논의된 보조 가열 시스템(124)의 다른 구성 요소뿐만 아니라 유입 도관(126) 및 유출 도관(128)의 별개의 부분은 HRSG(54)의 하우징(85) 외부에 위치될 수 있다. 여기에 논의된 바와 같이, 유입 도관(126) 및 유출 도관(128)는 인클로저(100)의 내부(102)에 대해 가열된 유체를 제공하거나 제거하도록 인클로저(100)의 내부(102)와 유체 연통될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 보조 가열 시스템(124)은 히터(134)를 더 포함할 수 있다. 보조 가열 시스템(124)의 히터(134)는 유입 도관(126)과 유체 연통될 수 있다. 즉, 인클로저(100)의 내부(102)와 유체 연통되는 유입 도관(126)은 히터(134)에 의해 생성된 가열 유체(예, 공기, 배출 유체(60))를 인클로저(100)의 내부(102)에 제공하도록 보조 가열 시스템(124)의 히터(134)의 하류에 유체 연통되게 배치될 수 있다. 추가로, 도 8의 비한정적인 예에 예시된 바와 같이, 히터(134)는 HRSG(54)의 하우징(85)의 외부에 배치될 수 있다. 히터(134)는 유체를 가열하고 가열된 유체를 유입 도관(126)에 제공할 수 있는 임의의 적절한 가열 장치 또는 가열 시스템일 수 있다.
유입 도관(126)을 통해 내부(102)로 가열된 유체가 유동하는 것을 돕기 위해, 보조 가열 시스템(124)은 송풍기(136)를 역시 포함할 수 있다. 또한, 송풍기(136)는 히터(134)와 유체 연통될 수 있다. 더 구체적으로, 송풍기(136)는 히터(134)의 상류에 유체 연통되게 배치될 수 있다. 추가로, 히터(134)의 상류에 배치된 결과로, 송풍기(136)는 유입 도관(126)의 상류에 위치될 수 있다. 히터(134)와 유사하게, 송풍기(136)는 HRSG(54)의 하우징(85) 외부에 위치될 수 있다. 즉, 유출 도관(128)은 송풍기(136)의 상류에 유체 연통되게 배치될 수 있다. 결국, 도 8에 도시된 보조 가열 시스템(124)의 비제한적인 예는 실질적으로 폐쇄된 회로 또는 시스템일 수 있다. 즉, 히터(134)에 의해 가열되고 유입 도관(126)을 통해 인클로저(100)의 내부(102)에 제공되는 유체는 유출 도관(128)을 통해 인클로저(100)로부터 제거될 수 있고, 이어서 송풍기(136)를 사용하여 다시 히터(134)로 공급 및/또는 재순환될 수 있다. 송풍기(136)는 유출 도관(128)을 통해 유체를 끌어 당겨 히터(134) 및 유입 도관(126)을 통해 유체를 이동시킬 수 있는 임의의 적절한 장치 또는 시스템일 수 있다. 예를 들어, 보조 가열 시스템(124)의 송풍기(136)는 원심 팬일 수 있다.
도 6 및 도 7과 관련하여 여기에서 논의된 가열적 요소(122)와 유사하게, 보조 가열 시스템(124)은 제2 매니폴드(83)가 겪는 열 응력의 감소 및/또는 발전소 시스템(12)의 작동 신뢰성의 향상을 도울 수 있다. 예를 들어, 보조 가열 시스템(124)은 다시 제2 매니폴드(83)를 가열할 수 있는 HRSG(54)의 작동 중에 고온 증기에 의해 생성된 것과는 독립적인 보충 또는 보조 열을 인클로저(100)의 내부(102)에 제공할 수 있다. 구체적으로, 열 저장 요소(108) 및 케이싱(110) 모두가 열 전도성 재료 및/또는 열 저장 특성 또는 능력을 가지는 재료로 형성되는 경우, 보조 가열 시스템(124)의 히터(134)에 의해 생성된 가열 유체는 유입 도관(126)을 통해 인클로저(100)의 내부(102)에 제공될 수 있다. 내부(102)에 제공된 가열된 유체는 케이싱(110), 열 저장 요소(108) 및 제2 매니폴드(83) 순으로 열을 통과, 접촉, 및/또는 전달할 수 있다. 가열적 요소(122)와 유사하게 시동 절차를 수행하기 전에, 보조 가열 시스템(124)은 본 명세서에서 논의된 바와 같이 궁극적으로는 제2 매니폴드(83)를 가열할 수 있는 인클로저(100)의 내부(102)에 보충 또는 보조 열을 생성 및/또는 제공할 수 있다. 이로써, 제2 매니폴드(83)의 온도는 여기에 논의되는 바와 같이 HRSG(54)가 작동되어 고온 증기가 보일러 모듈(72) 내에서 생성되어 제2 매니폴드(83)에 제공되기 전에 증가될 수 있다. 추가로, 보조 가열 시스템(124)은 제2 매니폴드(83)가 HRSG(54)의 작동 중에 원하는 온도에 있는 것을 보장하도록 보충 또는 보조 열을 인클로저(100)의 내부(102) 및 궁극적으로는 제2 매니폴드(83)에 제공할 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 상기 원하는 온도는 HRSG(54) 및 제2 매니폴드(83)에 의해 생성된 고온 증기로부터의 임의의 열 전달을 실질적으로 최소화 또는 제거할 수 있는 소정 온도와 상호 관련될 수 있다.
추가로 도 8에 예시된 바와 같이, 도 6의 가열적 요소(122)와 유사하게, 컴퓨팅 장치(들)(66), 보다 구체적으로는 컴퓨팅 장치(들)(66)의 제어 시스템(68)은 보조 가열적 요소(124)의 히터(134) 및 송풍기(136)에 작동적으로 결합될 수 있고 및/또는 전자적으로 통신될 수 있다. 컴퓨팅 장치(들)(66)의 제어 시스템(58)은 히터(134) 및/또는 송풍기(136)의 작동을 활성화 및/또는 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템(68)은 여기에 논의되는 바와 같이 HRSG(54)의 작동 중에 제2 매니폴드(83)가 경험하는 열 응력의 감소 및/또는 발전소 시스템(12)의 작동 신뢰성을 향상시키는 것을 돕도록 보조 가열적 요소(124)의 히터(134) 및 송풍기(136)의 작동을 활성화 및/또는 제어할 수 있다.
도 6과 관련하여 예시되고 논의된 비한정적인 예와 유사하게, 보조 가열적 요소(124)의 활성화 및/또는 제어를 돕기 위해, 제어 시스템(68)은 HRSG(54)와 함께 위치된 센서(들)(70)에 의해 얻어진 정보를 이용할 수 있다. 도 8에 예시된 바와 같이, 센서(70)는 인클로저(100)의 내부(102), 제2 매니폴드(83) 내에 위치되고 열 저장 요소(108) 내에 잠기거나 부유되고 및/또는 제2 매니폴드(83)의 외부 표면(86)에 접촉될 수 있다. 인클로저(100)의 내부(102)에 배치된 센서(70)는 내부의 주위 온도 및/또는 유입 도관(126)에 의해 내부(102)에 공급된 가열된 유체를 검출할 수 있다. HRSG(54)의 제2 매니폴드(83) 내에 배치된 센서(70)는 제2 매니폴드(83) 내의 온도 및/또는 제2 매니폴드(83) 내에 수용된 증기의 온도(작동 중)를 검출할 수 있다. 또한, 여기에 논의된 바와 같이, 열적 요소(들)(106)의 열 저장 요소(108) 내에 잠긴 센서(70)는 열 저장 요소(108)의 온도 및/또는 제2 매니폴드(83)의 외부 표면(86)의 온도를 검출할 수 있다. HRSG(54)의 인클로저(100) 내에 위치된 다양한 센서(70)에 의해 검출된 온도는 컴퓨팅 장치(들)(66), 및 특히 제어 시스템(68)에 제공될 수 있다. 센서 검출 온도를 이용하여, 제어 시스템(68)은 여기에 논의되는 바와 같이 제2 매니폴드(83)가 경험하는 열 응력의 감소 및/또는 발전소 시스템(12)의 작동 신뢰성의 향상을 돕도록 보조 가열적 요소(124)의 히터(134) 및/또는 송풍기(136)의 작동을 활성화 및/또는 조정할 수 있다.
도 9는 도 8과 관련하여 여기에서 논의된 비제한적인 예와 유사하게 인클로저(100) 및 보조 가열 시스템(124)을 포함하는 HRSG(54)의 일부의 다른 비제한적인 예를 보여준다. 그러나, 도 8에 도시된 예와는 구분되게, 도 9에 도시된 비제한적인 예는 열적 요소(들)(106)를 포함하지 않을 수 있다. 결국, 도 3~8과 관련하여 여기에 논의된 예와 구분되게, 제2 매니폴드(83)의 외부 표면(86)은 인클로저(100)의 내부(102)에 노출될 수 있다. 결국, 보조 가열 시스템(124)이 가열된 유체를 내부(102)에 제공할 때, 가열된 유체는 여기에 논의되는 바와 같이 제2 매니폴드(83)가 겪는 열 응력의 감소 및/또는 발전소 시스템(12)의 작동 신뢰성의 향상을 돕도록 제2 매니폴드(83)의 외부 표면(86)에 직접 접촉되거나 해당 외부 표면을 가열할 수 있다. 또한, 여기에 논의된 예(예, 도 6 및 도 8)와는 구분되게, 제2 매니폴드(83)의 외부 표면(86)에 직접 인접하여 접촉하는 센서(70)는 외부 표면(86)의 온도만을 검출할 수 있다.
도 10~12는 도 9와 관련하여 여기에서 논의된 비제한적인 예와 유사하게 인클로저(100) 및 보조 가열 시스템 (124)을 포함하는 HRSG(54)의 일부의 추가의 비제한적 예를 보여준다. 그러나, 비한정적인 예는 여기에서 논의된 바와 같은 별개의 구성 요소 및/또는 특징부를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(들)(66), 제어 시스템(68) 및 센서(70)는 명확성과 용이한 검토를 위해 도 10~12에서 제거되었다. 그러나, 도 10~12에 도시된 비제한적인 예에서 보조 가열 시스템(124), 특히 히터(134) 및 송풍기(136)는 여기에 논의되는 바와 같이 제어 시스템(68)에 의해 활성화 및/또는 제어될 수 있고 및/또는 센서(70)에 의해 검출된 온도 정보를 이용하여 히터(134) 및 송풍기(136)의 작동을 조정할 수 있음을 이해할 것이다. 유사한 번호 및/또는 명칭의 요소는 실질적으로 유사한 방식으로 기능할 수 있음을 이해할 것이다. 이들 구성 요소에 대한 중복 설명은 명확성을 위해 생략되었다.
도 10에 도시된 비제한적인 예에서, 보조 가열 시스템(124)은 실질적으로 폐쇄된 회로 또는 시스템(예, 도 8 및 도 9)이 아닐 수 있다. 구체적으로는, 도 10에 예시된 바와 같이, 보조 가열 시스템(124)은 인클로저(100)의 내부(102)에 공급되는 가열된 유체가 유출 도관(128)을 통해 대기 중으로 제거, 방출 및/또는 배출되는 실질적으로 개방된 시스템일 수 있다. 즉, 유출 도관(128)은 인클로저(100)의 내부(102)와 유체 연통되기만 할 수 있고, 보조 가열 시스템(124)의 임의의 다른 부분에 결합 및/또는 유체 연통되지 않을 수 있다. 오히려, 가열된 유체가 내부(102)를 통해 및/또는 제2 매니폴드(83) 너머로 통과될 때 가열된 유체가 인클로저(100)의 내부(102)를 벗어나 대기 중으로 배출되도록 대기 및/또는 주변 공기와 유체 연통될 수 있다. 이러한 비제한적인 예에서, 보조 가열 시스템(124)의 송풍기(136)는 본 명세서에서 논의된 바와 같이 인클로저(100)용 가열 유체를 생성하도록 히터(134)에 제공될 수 있는 주변 공기(138)와 유체 연통되거나 및/또는 주변 공기를 수용할 수 있다. 다른 비제한적인 예에서, 여기에 논의된 바와 같이, 보조 가열 시스템(124)의 송풍기(136)는 인클로저(100)용 가열 유체를 생성하도록 히터(134)에 제공될 수 있는 GT 시스템(30)으로부터 배출된 배출 유체(60) 및/또는 심지어 다른 활용 가능한 외부 소스(예, 개별 발전소 시스템, 개발 GT 시스템, 배출 저장 요소 등)로부터의 배출 유체와 유체 연통되거나 및/또는 해당 배출 유체를 수용할 수 있다.
도 11 및 도 12는 보조 가열 시스템(124)의 추가의 비제한적인 예를 예시한다. 여기 논의된 예와는 구분되게, 도 11 및 도 12에 도시된 보조 가열 시스템(124)은 이덕터(eductor)(140) 및 이덕터 도관(142)을 포함할 수 있다. 이덕터(140)는 유입 도관(126) 및 유출 도관(128) 사이에 이들에 유체 결합되거나 유체 연통되게 위치될 수 있다. 즉, 이덕터(140)는 유입 도관(126)의 상류, 유출 도관(128)의 하류에 위치될 수 있으며, 유입 도관(126)과 유출 도관(128)을 유체 결합시킬 수 있다. 이로써, 도 8 및 도 9와 관련하여 여기에 논의된 폐쇄 루프 시스템과 실질적으로 유사하게, 도 11 및 도 12에 예시된 보조 가열 시스템(124)도 역시 실질적으로 폐쇄 루프 시스템일 수 있다. 구체적으로, 유입 도관(126) 및 유출 도관(128)을 유체 결합시키는 이덕터(140)는 가열 유체가 인클로저(100)의 내부(102)에서 유출 도관(128)을 통해 다시 유입 도관(126)으로 흐르게 할 수 있다. 또한, 이덕터 도관(142)은 이덕터(140)와 유체 연통될 수 있고, 추가적인 주변 공기(138) 또는 배출 유체(60)를 이덕터(140)에 그리고 이어서 유입 도관(126)에 제공할 수 있다. 구체적으로, 도 11 및 도 12에 예시된 바와 같이, 송풍기(136)는 이덕터(150)에 주변 공기(138) 또는 배출 유체(60)를 제공하도록 이덕터 도관(142)과 유체 연통되고 이덕터 도관의 하류에 위치될 수 있다.
도 11 및 도 12에 도시된 보조 가열 시스템(124)의 히터(134)는 이덕터(140)에 대해 다양한 위치에 배치될 수 있다. 도 11에 예시된 비한정적인 예에서, 히터(134)는 이덕터(140)의 상류와 송풍기(136)의 하류의 이덕터 도관(142)과 유체 연통되게 이덕터 도관 상에 위치될 수 있다. 이 비제한적인 예에서, 히터(134)에 의해 생성된 가열 유체는 유입 도관(126) 및 궁극적으로는 인클로저(100)의 내부(102)를 통해 유동하기 전에 이덕터(140)에 진입할 수 있다. 도 12에 예시된 비제한적인 예에서, 히터(134)는 이덕터(140), 이덕터 도관(142) 및 송풍기(136) 하류의 유입 도관(126) 상에 유체 연통되게 위치될 수 있다. 이 비제한적인 예에서, 주변 공기(138) 또는 배출 유체(60)는 이덕터 도관(142)을 통해 이덕터(140)로 흐를 수 있고, 이어서 이덕터(140)는 여기에 논의되는 바와 같이 주변 공기(138) 또는 배출 유체(60)를 히터(134)에 제공하여 인클로저(100)의 내부(102)에 공급되는 가열된 유체를 형성할 수 있다.
다른 비제한적인 예(미도시)에서, 히터(134)는 이덕터(140), 이덕터 도관(142) 및 송풍기(136) 상류의 유출 도관(128) 상에 유체 연통되게 위치될 수 있다. 이 비제한적인 예에서, 주변 공기(138) 또는 배출 유체(60)는 이덕터 도관(142)을 통해 이덕터(140)로 흐를수 있고, 이어서 이덕터(140)는 주변 공기(138) 또는 배출 유체(60)를 인클로저(100)의 내부(102)에 실질적으로 제공할 수 있다. 추가로, 히터(134)는 유출 도관(128)을 통해 인클로저(100)의 내부(102)로부터 유체를 수용할 수 있고, 유체를 가열한 후에 그 가열된 유체를 이덕터(140)에 제공하여 여기에 논의되는 바와 같이 이덕터 도관(142) 및/또는 송풍기(136)를 통해 이덕터(140)에 공급되는 주변 공기(138) 또는 배출 유체(60)와 혼합되도록 할 수 있다.
또한, 도 11 및 도 12에 예시된 비제한적인 예에서, 보조 가열 시스템(124)은 배출 도관(1440을 포함할 수 있다. 배출 도관(144)은 인클로저(100)를 관통해 형성될 수 있고 및/또는 인클로저(100)의 내부(102)와 유체 연통될 수 있다. 또한, 배출 도관(144)은 대기 및/또는 주변 공기와 유체 연통될 수 있으며, 인클로저(100)의 내부(102)로부터 가열 유체의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 즉, 보조 가열 시스템(124)은 실질적으로 폐쇄 루프이지만, 주변 공기(138)를 인클로저(100)에 제공하는 이덕터(140)를 포함하기 때문에 보조 가열 시스템(124)은 내부(102)로부터 가열된 유체의 일부를 제거하기 위해 인클로저(100)를 관통해 형성되도록 배출 도관(144)을 필요로 할 수 있다. 배출 도관(144)을 통해 인클로저(100)의 내부(102)로부터 가열된 유체의 일부를 제거하는 것은 보조 가열 시스템(124)의 다른 구성 요소(예, 이덕터(140), 히터(134), 유입 도관(126))가 발전소 시스템(12)의 작동 중에 과부하되지 않고(예, 유동 속도, 유동 부피, 유동 압력 용량의 능가), 동작 및/또는 작동 수명이 저하되지 않는 것을 보장할 수 있다.
본 명세서에서는 제2 매니폴드(83)에 대한 열 응력을 감소시키는 것으로 논의되고 있지만, 여기에 논의된 비한정적인 예는 HRSG(54)의 다른 구성 요소가 겪는 열 응력을 감소시키는 것을 도울 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 8~12와 관련하여 여기에 논의된 비한정적인 예에서, HRSG(54)의 헤더(81)가 보조 가열 시스템(124)에 의해 가열된 유체를 경험하거나 및/또는 가열된 유체에 부분적으로 노출될 수 있다. 즉, 헤더(81)가 인클로저(100)을 형성 및/또는 경계 짓고 내부(102)에 부분적으로 노출되기 때문에, 헤더(81)는 인클로저(100)를 통해 흐르는 가열된 유체에 노출될 수 있다. 결국, 헤더(81)는 제2 매니폴드(83)와 관련하여 본 명세서에서 유사하게 논의된 바와 같이, HRSG(54)의 작동 중에 열 응력의 유사한 감소를 경험할 수 있다.
기술적 효과는 HRSG 내의 매니폴드가 겪는 열 응력을 감소시킬 수 있는 복합 사이클 발전소 시스템의 열회수 증기 발생기(HRSG) 내에 부가적인 구성 요소 및/또는 시스템을 제공하는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예만을 설명하기 위한 것이며, 본 개시 내용을 제한하려는 것은 아니다. 여기에 사용된 단수 형태는 문맥 상 다르게 지시하지 않는 한, 복수 형태도 포함하고자 의도된 것이다. 본 명세서에서 사용되는 "포함하다" 및/또는 "포함하는"이란 용어는 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성 성분의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성 성분 및 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해될 것이다. "선택적인" 또는 "선택적으로"라는 용어는 추후에 기술된 사건 또는 상황이 발생할 수도 있고 발생하지 않을 수도 있음을 의미하며, 설명에는 사건이 발생하는 경우와 사건이 발생하지 않는 경우가 포함된다.
본 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐 사용되는 근사적 언어는 그것이 관련되어 있는 기본적 기능의 변화를 초래하지 않으면서 허용 가능한 정도로 변할 수 있는 임의의 양적 표현을 수정하기 위해 적용될 수 있다. 따라서, "약", "대략" 및 "실질적으로"와 같은 용어 또는 용어들로 수정된 값은 명시된 정확한 값으로 제한되지 않아야 한다. 적어도 일부의 경우, 근사적 언어는 값을 측정하는 도구의 정밀도에 대응할 수 있다. 여기와 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐, 범위 제한은 결합 및/또는 교환될 수 있으며, 이러한 범위는 문맥 또는 언어가 달리 지시하지 않으면 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 식별하여 포함한다. 범위의 특정 값에 적용되는 "대략"은 양자의 값 모두에 적용되며, 값을 측정하는 도구의 정밀도에 의존하지 않는 한, 명시된 값(들)의 +/- 10%를 나타낼 수 있다.
이하의 청구범위에서의 모든 수단 또는 단계 플러스 기능 요소의 상응하는 구조, 재료, 작용 및 등가물은 구체적으로 청구된 바와 같은 다른 청구된 요소와 조합하여 기능을 수행하기 위한 임의의 구조, 재료 또는 작용을 포함하도록 의도된다. 본 개시 내용의 설명은 예시 및 설명의 목적을 위해 제공되었지만, 제시된 형태의 개시 내용에 한정적이거나 제한되고자 의도된 것이 아니다. 당업자에게는 본 개시 내용의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 많은 수정 및 변형이 분명할 것이다. 실시예는 본 개시 내용 및 실제 적용의 원리를 가장 잘 설명하고, 당업자가 고려된 특정 용도에 적합한 다양한 변형을 갖는 다양한 실시예에 대한 개시 내용을 이해할 수 있도록 하기 위해 선택 및 설명된 것이다.
Claims (15)
- 열회수 증기 발생기(HRSG; 54)로서,
상기 HRSG(54)의 작동 유체를 수용하는 매니폴드(83);
상기 매니폴드(83)와 유체 연통하는 복수의 배관 링크(82);
상기 매니폴드(83)와 상기 복수의 배관 링크(82) 중 적어도 일부를 둘러싸는 인클로저(100);
상기 인클로저(100) 내에 위치되고 상기 매니폴드(83)를 둘러싸는 적어도 하나의 열적 요소(106)로서, 상기 적어도 하나의 열적 요소(106)는 케이싱(110) 내에 위치되고, 상기 매니폴드(83)와 직접 접촉하여 이를 둘러싸는 열 저장 요소(108)를 포함하는 것인, 적어도 하나의 열적 요소(106);
상기 열 저장 요소(108)를 수용하는 상기 케이싱(110) 내에 위치되고, 상기 열 저장 요소(108) 내에 잠겨 있고 상기 매니폴드(83)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 가열 요소(122); 및
상기 가열 요소(122)에 작동 가능하게 결합되고, 상기 가열 요소(122)를 작동시키도록 구성된 제어 시스템(68)
을 포함하는 열회수 증기 발생기(HRSG; 54). - 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 열적 요소(106)는,
상기 열 저장 요소(108)를 수용하는 케이싱(110)을 둘러싸는 단열 쉘(112)을 더 포함하는 것인 HRSG(54). - 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 열적 요소(106)는,
상기 매니폴드(83)와 직접 접촉하여 이를 둘러싸는 단열 쉘(112)을 포함하는 것인 HRSG(54). - 제1항에 있어서, 상기 인클로저(100)는,
단열 재료로 형성된 바디(104), 또는
내면(120)을 포함하는 바디(104)로서, 상기 인클로저(100)의 바디(104)의 내면(120)에 단열층(118)이 라이닝된 바디(104)
중 적어도 하나를 포함하는 것인 HRSG(54). - 제1항에 있어서,
상기 인클로저(100)의 내부(102)와 유체 연통하는 보조 가열 시스템(124)을 더 포함하고,
상기 보조 가열 시스템(124)은,
유체를 가열하는 히터(134); 및
상기 히터(134)의 하류에 유체 연통되게 위치되고, 상기 인클로저(100)의 내부(102)에 가열된 유체를 제공하도록 상기 인클로저(100)를 관통해 형성된 유입 도관(126)
을 포함하는 것인 HRSG(54). - 열회수 증기 발생기(HRSG; 54)로서,
상기 HRSG(54)의 작동 유체를 수용하는 매니폴드(83);
상기 매니폴드(83)와 유체 연통하는 복수의 배관 링크(82);
내부(102)를 가지며, 상기 매니폴드(83)와 상기 복수의 배관 링크(82) 중 적어도 일부를 둘러싸는 인클로저(100); 및
상기 인클로저(100)의 내부(102)와 유체 연통하는 보조 가열 시스템(124)
을 포함하고,
상기 보조 가열 시스템(124)은,
유체를 가열하는 히터(134); 및
상기 히터(134)의 하류에 유체 연통되게 위치되고, 상기 인클로저(100)의 내부(102)에 가열된 유체를 제공하도록 상기 인클로저(100)를 관통해 형성된 유입 도관(126)
을 포함하는 열회수 증기 발생기(HRSG; 54). - 제6항에 있어서, 상기 보조 가열 시스템(124)은,
상기 히터(134)의 상류에 유체 연통되게 배치된 송풍기(136); 및
상기 인클로저(100)로부터 가열된 유체를 제거하도록 상기 인클로저(100)를 관통해 형성된 유출 도관(128)
을 더 포함하는 것인 HRSG(54). - 제7항에 있어서, 상기 보조 가열 시스템(124)의 상기 유출 도관(128)은 상기 송풍기(136)의 상류에 유체 연통되게 위치된 것인 HRSG(54).
- 제8항에 있어서,
상기 유입 도관(126)과 상기 유출 도관(128) 사이에 위치되고 상기 유입 도관(126)과 상기 유출 도관(128)을 유체 결합시키는 이덕터(140, 150); 및
상기 이덕터(140, 150)와 유체 연통된 이덕터(140, 150) 도관
을 더 포함하고,
상기 송풍기(136)는 상기 이덕터(140, 150) 도관의 상류에 유체 연통되게 위치된 것인 HRSG(54). - 제9항에 있어서, 상기 히터(134)는,
상기 이덕터(140, 150)의 상류에 있는 이덕터(140, 150) 도관 상에 유체 연통되게 위치되거나;
상기 이덕터(140, 150)의 하류에 있는 상기 유입 도관(126) 상에 위치된 것
중 하나인 것인 HRSG(54). - 제9항에 있어서,
상기 인클로저(100)의 내부(102)로부터 가열된 유체의 적어도 일부를 제거하도록 상기 인클로저(100)를 관통하여 형성된 배출 도관(144; venting conduit)을 더 포함하는 것인 HRSG(54). - 제7항에 있어서, 상기 송풍기(136)는,
주위 공기(138); 또는
상기 히터(134)에 의해 미리 가열된 유체
중 하나를 유체 연통된 상태로 수용하는 것인 HRSG(54). - 제7항에 있어서,
상기 히터(134) 및 송풍기(136)에 작동 가능하게 결합되고, 상기 히터(134) 및 송풍기(136)를 작동시키도록 구성된 제어 시스템(68)
을 더 포함하는 것인 HRSG(54).
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