KR19990071979A - Power plant - Google Patents
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Abstract
본 발명의 파워 플랜트는 고온의 연도가스를 생성하면서 연료의 연소가 일어나는 연소실(1), 연소실로부터 하류로의 상기 연도가스경로부내에 또는 중간근처내에 있는 위치부(8,24)에 가연가스를 공급하기 위한 가연가스공급수단(9 내지 11), 및 상기 연도가스의 온도를 상승시키기 위하여 버너로부터 생성된 가스와 상기 연도가스를 혼합하기 위한 상기 위치부에서 가연가스를 연소시키도록 채용된 적어도 하나의 버너(42,43)를 포함한다. 상기 파워 플랜트는 또한 상기 위치부에 보조연료를 공급하기 위한 보조연료공급설비(34 내지40), 및 상기 연도가스의 온도를 상승시키기 위하여 상기 버너로부터 생성된 가스와 상기 연도가스를 혼합하기 위한 상기 위치부에서 상기 보조연료를 연소시키도록 설치된 버너(42,43)를 포함한다. 상기 설비는 상기 보조연료의 공급을 선택적으로 조절하기 위한 조절수단(39,40)을 갖는다.The power plant of the present invention provides combustible gas to a combustion chamber 1 in which combustion of fuel occurs while producing high-temperature flue gas, and to positions 8 and 24 located in or near the middle of the flue gas path downstream from the combustion chamber. At least one employed to combust the combustible gas at the location for mixing the flue gas with the gas generated from the burner to raise the temperature of the flue gas, and the combustible gas supply means 9 to 11 for supplying Burners 42 and 43. The power plant also includes auxiliary fuel supply facilities 34 to 40 for supplying auxiliary fuel to the location portion, and the gas for mixing the flue gas and the gas generated from the burner to raise the temperature of the flue gas. And burners 42 and 43 installed to burn the auxiliary fuel at the position portion. The plant has control means 39, 40 for selectively regulating the supply of auxiliary fuel.
Description
연도가스경로부내에서의 또는 근처에서의 가연가스의 공급과 연소는, 파워 플랜트의 효율을 증가시키거나 가용파워출력을 간단하게 증가시키기 위하여, 연도가스의 온도를 상승시키도록 파워 플랜트에서 일어날 수 있다. 예로서 분체형 연료의 연소를 위한 버블링(bubbling)형 또는 순환형의 유동층, 중유연소보일러, 및 소다 팬 등을 가진 파워 플랜트 등과 같이 연도가스가 연료의 연소도중에 생성되는 고안가능한 모든 타입의 파워 플랜트에는 문제점이 있다. "파워 플랜트"는 전술한 바와같이 전기를 발생시키기 위한 장치뿐만아니라 열 또는 열 및 전기를 발생시키기 위한 모든 타입의 플랜트를 포함하는 것으로 본 명세서에서 정의된다.Supply and combustion of combustible gas in or near the flue gas path section may occur in the power plant to raise the temperature of the flue gas in order to increase the efficiency of the power plant or to simply increase the available power output. . All conceivable types of power in which flue gases are produced during combustion of fuels, such as, for example, power plants with bubbling or circulating fluidized beds, heavy oil combustion boilers, soda fans, etc., for the combustion of powdered fuels. The plant has a problem. A "power plant" is defined herein to include any type of plant for generating heat or heat and electricity as well as a device for generating electricity as described above.
본 발명의 출발점이 되는 문제점을 조명하기 위하여 한편 그것만에 한정하지 않고, 피에프비씨 파워 플랜트, 즉 압축 유동층내에서 분체형 연료의 연소를 위한 파워 플랜트는 이하에서 설명될 것이다. 이러한 타입의 파워 플랜트는 예로서 본 출원인의 출원에 대한 스웨덴 특허공고 458 955 호와 스웨덴 특허출원9501097-1을 통하여 공지되어 있고, 여기서 가연가스가 토핑연소실(topping combustor)에 공급되어 연소되고, 그 연소로부터 생성된 고온 가스는, 연도가스가 파워 플랜트의 가스터빈에 도달하기 전에 연도가스의 온도를 상승시키기 위하여, 연도가스와 혼합된다. 연소실내의 연료유동층 화학반응으로는 이러한 파워 플랜트에서 약 950℃보다 높은 온도의 연도가스를 얻는 것이 불가능하지만, 그러나 가스터빈에 의해서 생성될 수 있는 파워는 추진가스(즉, 연도가스)의 온도가 증가함에 따라 매우 증가할 수 있으며, 그래서 연도가스의 온도를 1200 내지 1500℃에 까지 증가시키는 것이 소망되며, 그 결과 플랜트의 더욱 높은 전체효율이 얻어진다.In order to illuminate the problem which is the starting point of the present invention, on the one hand, but not limited thereto, a PBC power plant, i.e., a power plant for the combustion of powdered fuel in a compressed fluidized bed will be described below. Power plants of this type are known, for example, from Swedish Patent Publication No. 458 955 and Swedish Patent Application No. 1051097-1 for the applicant's application, where combustible gases are supplied to a topping combustor and burned. The hot gas produced from the combustion is mixed with the flue gas in order to raise the temperature of the flue gas before the flue gas reaches the gas turbine of the power plant. Fuel fluidized bed chemical reactions in the combustion chamber make it impossible to obtain flue gases at temperatures higher than about 950 ° C in these power plants, but the power that can be generated by the gas turbine is dependent on the temperature of the propellant gas (ie flue gas). As it increases, it can increase very much, so it is desired to increase the temperature of the flue gas to 1200 to 1500 ° C., resulting in a higher overall efficiency of the plant.
이러한 파워 플랜트가 부분부하 하에서 동작되는 경우에, 즉 부하가 파워 플랜트의 생성가능 파워보다 더 낮은 파워를 파워 플랜트로부터 취하는 경우에, 파워 플랜트의 압력용기와 연도가스경로부내의 압력은 최대부하 하에서 동작되는 경우 보다 더 낮다. 부분부하 동작으로부터 시작하여 부하증가가 소망되는 경우에, 그러한 부하증가로 인하여 이러한 타입의 공지의 파워 플랜트내에서 단 기간에 전체 파워 플랜트의 파워가 초기 감소하는데, 이는 가스터빈에 의해 구동되고 압력용기를 가압하는 컴프레서가 증가된 공기흐름을 가압할 수 있기 위하여 더욱 많은 파워를 즉시 요구하기 때문이다. 이러한 파워 증가는, 연소과정이 긴 시정수를 갔기 때문에, 초기에는 가스터빈 내에서 성취될 수 없다. 컴프레서에의 필요한 파워의 증가분은 제너레이터로 가는 가스터빈 파워의 일부로부터 얻어지고, 이 때문에 유용한 파워가 감소될 수 있다. 가연가스는 대부분, 그러나 반드시 필수적인 것은 아니지만, 가스터빈에 의해 구동되는 컴프레서로부터의 공기공급하에서 연료를 가스화하는 가스화장치로부터 유래하고, 그 결과로서, 가스화장치로부터 상기한 위치부에의 가스흐름이 부하증가에 따라 초기에 감소되고, 이것은 소망하는 것보다도 더욱 긴 시간을 요구한다. 때때로 이러한 플랜트내에서 가스화장치에 문제가 발생하며, 이는 플랜트의 파워발생이 급격히 감소되어야 한다는 것을 의미하고, 아마도 "대기"상태에까지 즉 소위 플랜트의 "유휴(trip)"까지도 되어야 하며, 플랜트를 소망하는 파워까지 다시 끌어올리는 데에는 비교적 긴 시간이 필요하다. 그래서, 플랜트는 이러한 경우에 상당한 시간동안 재정적인 면에서 소망하는 파워를 공급할 수 없게 된다.When such a power plant is operated under partial load, i.e. when the load takes less power from the power plant than the power plant's produceable power, the pressure vessel and flue gas path portion of the power plant operate under maximum load. Is lower than If a load increase is desired starting from partial load operation, the load increase causes an initial decrease in the power of the entire power plant in a short period of time in a known power plant of this type, which is driven by a gas turbine and pressure vessel This is because a compressor that pressurizes immediately requires more power to pressurize the increased airflow. This increase in power cannot be achieved initially in the gas turbine because the combustion process has a long time constant. The increase in power required for the compressor is obtained from part of the gas turbine power going to the generator, which can reduce the useful power. The combustible gas is mostly, but not necessarily, derived from the gasifier which gasifies the fuel under the supply of air from a compressor driven by the gas turbine, as a result of which the gas flow from the gasifier to the location described above is loaded. It initially decreases with increasing, which requires longer time than desired. Occasionally there is a problem with the gasifier in such a plant, which means that the power generation of the plant should be drastically reduced, perhaps even in the "standby" state, i.e. the so-called "trip" of the plant, and the plant desired. It takes a relatively long time to get the power back to work. Thus, the plant will not be able to supply the desired power financially in this case for a considerable time.
본 발명은 고온의 연도가스를 생성하면서 연료의 연소가 일어나도록 하는 연소실, 연소실로부터 하류로의 연도가스경로부내에 또는 중간근처에 있는 위치부에 가연가스를 공급하기 위한 수단, 및 연도가스의 온도를 상승시키기 위하여 버너로부터 생성된 가스와 연도가스를 혼합시키기 위한 위치부에서 가연가스의 연소를 일으키도록 채용된 적어도 하나의 버너를 포함하는 파워 플랜트에 관한 것이다.The present invention provides a combustion chamber in which combustion of fuel occurs while producing a high temperature flue gas, means for supplying combustible gas to a location in or near the flue gas path downstream from the combustion chamber, and the temperature of the flue gas. A power plant comprising at least one burner employed to cause combustion of combustible gas at a location for mixing flue gas and gas produced from the burner to raise the pressure.
첨부도면을 참조하며, 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 예로서 설명된다.Reference is made to the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the invention are described by way of example.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 복합 가스 증기 사이클(증기사이클은 도시되지 않음)을 가지는 피에프비씨 파워 플랜트를 도시하는 개략도.1 is a schematic diagram illustrating a FBC power plant having a complex gas vapor cycle (steam cycle not shown) according to a preferred embodiment of the present invention.
(본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명)Detailed Description of the Preferred Embodiments of the Invention
첨부도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 발명은 전술한 바와 같이 피에프비씨 파워 플랜트(즉, 압축 유동층내에 분체형 연료의 연소를 위한 파워 플랜트)에의 응용에만 한정되지 아니하지만, 이하에서는 본 발명의 기본적 사상을 설명하기 위하여 이러한 플랜트에 적용하여 설명하며, 그 이유는 본 발명이 기초하게 된 문제점이 특히 그러한 타입의 파워 플랜트에서부터 나왔기 때문이다. 그래서 도 1 에는 그러한 파워 플랜트의 일부분이 개략적으로 도시되어 있고, 상기한 플랜트는 약 104m3의 체적을 가질 수 있고 예로서 약 16 bar로 가압될 수 있는 용기(2)내에 들어 있는 연소실(1)을 포함한다. 연소실(1)을 가압하기 위한 그리고 연소실 또는 연소챔버내의 유동층(4)을 유동화(fluidising)하기 위한 압축공기(3)가 압력용기에 공급된다. 압축공기는, 연소실내에 들어 있는 유동층과 유동화하기 위하여 연소실의 바닥에 설치되는 것으로 개략적으로 도시된, 유동화노즐(5)을 통하여 연소실에 공급된다. 유동층은 유동층재료, 알갱이 형상의 흡수제, 및 분체형 연료(바람직하게는 분쇄된 카본)로 이루어지며, 유동층내에 공급되는 유동화공기내에서 연소된다. 유동층으로부터의 연소가스(이하, 연도가스로 칭한다.)는 예로서 고압용 고온여과기로 구성된 정화장치(6)와 중간차단벨브(7)를 통하여 토핑연소실 방식의 제 1 방(8)으로 공급된다. 가연가스 내지 연료가스는 또한 공지의 가스화장치(10)로부터 고온여과기(11)를 통과하여 도관(9)을 통하여 토핑연소실(8)로 공급된다. 가연가스는 고압컴프레서(13)로부터 도관(12)을 통하여 제공되는 압축공기와 함께 토핑연소실(8)내에서 버너(42)에 의해서 연소되고, 연소실(1)로부터 오는 연도가스의 온도를 상승시키기 위하여 연도가스와 혼합되며, 그래서 토핑연소실을 떠나는 이들 가스는 고압터빈방식의 제 1 가스터빈(14)을 추진하기 위한 추진가스로서 적절한 온도(1200 내지 1500℃)를 갖는다. 연소가스의 온도는 토핑연소실을 통과하면서 약 850 내지 950℃로부터 약 1200 내지 1500℃로 상승된다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the application to a FBC power plant (i.e., a power plant for the combustion of powdered fuel in a compressed fluidized bed) as described above, but is described below in order to illustrate the basic idea of the present invention. The application is explained because the problem on which the present invention is based arises especially from that type of power plant. Thus, a portion of such a power plant is schematically illustrated in FIG. 1, which may have a volume of about 10 4 m 3 , for example a combustion chamber contained in a vessel 2 which can be pressurized to about 16 bar. Include 1). Compressed air 3 is supplied to the pressure vessel for pressurizing the combustion chamber 1 and for fluidizing the fluidized bed 4 in the combustion chamber or combustion chamber. Compressed air is supplied to the combustion chamber through a fluidization nozzle 5, which is schematically shown as being installed at the bottom of the combustion chamber for fluidization with a fluidized bed contained in the combustion chamber. The fluidized bed consists of fluidized bed material, granular absorbent, and powdered fuel (preferably pulverized carbon) and is combusted in fluidized air supplied into the fluidized bed. Combustion gas (hereinafter referred to as flue gas) from the fluidized bed is supplied to the first chamber 8 of the topping combustion chamber type through a purification device 6 composed of, for example, a high-pressure hot filter and an intermediate shut-off valve 7. . The combustible gas to fuel gas is also fed from the known gasifier 10 through the high temperature filter 11 and through the conduit 9 to the topping combustion chamber 8. The combustible gas is combusted by the burner 42 in the topping combustion chamber 8 together with the compressed air provided from the high pressure compressor 13 through the conduit 12 to raise the temperature of the flue gas coming from the combustion chamber 1. These gases, which are mixed with the flue gas in order to leave the topping combustion chamber, have an appropriate temperature (1200 to 1500 ° C) as a propellant gas for propelling the first gas turbine 14 of the high pressure turbine type. The temperature of the combustion gas is raised from about 850 to 950 ° C. to about 1200 to 1500 ° C. while passing through the topping combustion chamber.
고압터빈과 고압컴프레서는 가용의 에너지가 발생되는 제너레이터(15)와 동일축상에 설치되어 있다. 고압컴프레서(13)는 또한 도관(12)이 분지되어 있는 도관(16)을 통하여 피에프비씨 연소실(1)에 압축공기를 보낸다. 중간차단벨브(17)는 고압컴프레서와 연소실(1)사이에 설치되어 있다. 중간차단벨브는 또한 가스화장치(10)내에서 가스화하기 위한 공기를 도관(18)을 통하여 보내며, 도관(18)에는 가스화장치내의 가스압력을 더욱 증가시키기 위하여 컴프레서(19)가 설치되어 있으며, 그 이유는 가스화장치로부터 보내어지는 가스흐름이 토핑연소실에 도달하는 연도가스흐름보다 더 높은 압력을 갖도록 하는 것이 소망되기 때문이며, 그러면 어떠한 주어진 압력조건에서도 가연가스가 용이하게 토핑연소실에 제공될 수 있다. 액체 또는 고체 연료(본 실시예에서는 분체형 카본)가 가스화장치내에서 가스화되고, 공지된 부화학양론(sub-stoichometric)과정을 통하여 가연가스가 발생된다. 가스화장치(10)로부터 남아있는 즉 잔류 연료는 연료관(20)을 통하여 연소실(1)내의 유동층(4)에 공급될 수도 있다.The high voltage turbine and the high pressure compressor are provided on the same axis as the generator 15 in which available energy is generated. The high pressure compressor 13 also sends compressed air to the CFBC combustion chamber 1 through the conduit 16 where the conduit 12 is branched. The intermediate blocking valve 17 is provided between the high pressure compressor and the combustion chamber 1. The intermediate shut-off valve also sends air for gasification in the gasifier 10 through a conduit 18, which is equipped with a compressor 19 to further increase the gas pressure in the gasifier. The reason is that it is desired to have a gas flow sent from the gasifier to have a higher pressure than the flue gas flow reaching the topping combustion chamber, so that the flammable gas can be easily provided to the topping combustion chamber under any given pressure condition. Liquid or solid fuels (powdered carbon in this embodiment) are gasified in the gasifier and combustible gases are generated through known sub-stoichometric processes. The remaining fuel, ie residual fuel, from the gasifier 10 may be supplied to the fluidized bed 4 in the combustion chamber 1 via the fuel pipe 20.
도 1 에 도시된 피에프비씨 파워 플랜트는, 고압터빈(14)과 동일축(22)상에 설치된 중간압력터빈방식의 추가적인 가스터빈(21)을 지니기 때문에, 진보된 방식이다. 고압터빈(14)에서 팽창되어 온도가 하강된 가스는 도관(23)을 통하여, 재가열연소실 또는 재가열연소챔버로 불리우는 제 2 방(24)으로 공급된다. 재가열연소실(24)은, 토핑연소실(8)과 같은 방식으로, 도면에서 도관(25,26)으로 각각 도시되어 있는, 가스화장치(10)로부터 온 제 1 가연가스의 흐름과 고압컴프레서(13)로부터 온 압축공기를 수용하며, 이것에 의하여 가연가스들이 버너(43)를 통하여 연소되며, 이렇게 생성된 고온가스들은, 도관(27)을 통하여 다시 중간압력터빈(21)에 보내지기 전에 연도가스의 온도를 상승시키기 위하여, 고압터빈으로부터의 연도가스와 혼합된다. 중간압력터빈(21)으로부터 출력되는 파워는 이러한 방식으로 상당히 증가될 수 있다.The FBC power plant shown in FIG. 1 is an advanced method because it has an additional gas turbine 21 of the intermediate pressure turbine type installed on the same shaft 22 as the high pressure turbine 14. The gas which is expanded in the high-pressure turbine 14 and whose temperature is lowered is supplied to the second chamber 24 called reheating chamber or reheating chamber through the conduit 23. The reheating combustion chamber 24 is in the same manner as the topping combustion chamber 8, with the flow of the first combustible gas from the gasifier 10 and the high pressure compressor 13, respectively shown in the figure as conduits 25 and 26. Receives compressed air from which combustible gases are combusted through the burner 43, and the hot gases thus produced are passed through the conduit 27 before being sent back to the intermediate pressure turbine 21. In order to raise the temperature, it is mixed with the flue gas from the high pressure turbine. The power output from the intermediate pressure turbine 21 can be significantly increased in this way.
중간압력터빈(21)에서 팽창된 연도가스는 저압터빈(28)에 보내어진다. 저압터빈을 떠나는 배기 가스는 여전히 에너지를 가지고 있고, 이코노마이저(29)가 그에너지를 처리할 수도 있다. 저압터빈(28)의 축(30)상에는 대기압의 공기가 여과기(32)를 통하여 그것에 공급되는 저압컴프레서(31)가 또한 설치되어 있다. 그래서, 저압컴프레서는 저압터빈에 의해 구동되며, 저압컴프레서의 인출구를 통하여 제 1 단계에서 압축된 공기를 고압컴프레서(13)에 제공한다. 중간냉각기(33)는 고압컴프레서(13)의 인입구에 공급되는 공기의 온도를 하강시키기 위하여 저압컴프레서와 고압컴프레서사이에 설치된다.Flue gas expanded in the intermediate pressure turbine 21 is sent to the low pressure turbine 28. The exhaust gas leaving the low pressure turbine still has energy, and the economizer 29 may process that energy. On the shaft 30 of the low pressure turbine 28, there is also provided a low pressure compressor 31 through which air of atmospheric pressure is supplied to it through the filter 32. Thus, the low pressure compressor is driven by the low pressure turbine, and provides the high pressure compressor 13 with the air compressed in the first step through the outlet of the low pressure compressor. The intermediate cooler 33 is installed between the low pressure compressor and the high pressure compressor to lower the temperature of the air supplied to the inlet of the high pressure compressor 13.
파워 플랜트는, 도시되어 있지는 않지만 유동층(4)내에 잠겨있는 튜브(41)세트로 표시되어 있고, 유동층내에서 수행된 연소에 의해 발생되는 열을 흡수하기 위하여 튜브와 유동층재료사이에의 열교환부를 통하여 물이 순환하고 증발하며 과열되는 스팀터빈 측을 구비하고 있다.The power plant, although not shown, is represented by a set of tubes 41 submerged in the fluidized bed 4 and through heat exchange between the tube and the fluidized bed material to absorb heat generated by the combustion performed in the fluidized bed. It has a steam turbine side where water circulates, evaporates and is superheated.
전술한 파워 플랜트는 원리적으로 공지의 것이고, 본 발명의 신규의 특징은 이하에서 설명한다.The aforementioned power plant is known in principle and the novel features of the invention are described below.
본 발명의 파워 플랜트는 보조연료를 저장하기 위한 컨테이너(34)를 더욱 포함하며, 그 보조연료가 본 실시예에서는 오일이다. 펌프(35)는 컨테이너(34)로부터 도관(36)내에서 보조연료를 토핑연소실(8)과 재가열연소실(24)로 각각 분지된 두 도관(37,38)을 통하여 급송하도록 설치되고, 토핑연소실(8)과 재가열연소실(24)에서 그 보조연료는, 가스터빈(14,21) 각각에서 큰 파워를 얻기에 적절한 온도까지 연도가스의 온도를 상승시키도록 버너로부터의 생성된 고온가스와 연도가스를 혼합하기 위하여, 버너(42,43)를 통하여 종래의 방식으로 연소될 수도 있다. 더나아가, 도관(37,38)에는 각각의 방(8,24)에 보조연료의 흐름을 조절하기 위한 각각의 조절수단(39,40)이 제공된다. 조절수단(39,40)은, 토핑연소실과 재가열연소실내의 연도가스 흐름에 추가혼합하기 위한 고온가스가 오직 가스화장치로부터 오는 가연가스의 공급을 통하여 제공되는 것을 보장하도록, 완전히 닫힐 수 있는 밸브로 구성되고, 이는 파워 플랜트로부터 출력되는 파워가 실질적으로 일정한 경우인 파워 플랜트가 정상적 동작하에 있는 경우를 위하여 고안된 것이다. 조절수단(39,40)은 바람직하게는 어떤 제어수단(도시되지 않음)에 연결되어 있고, 수동 또는 그보다 더욱 고급한 방식으로 하나 또는 수개의 동작변수를 측정함에 의해 조절수단의 기능을 제어한다.The power plant of the present invention further comprises a container 34 for storing auxiliary fuel, the auxiliary fuel being oil in this embodiment. The pump 35 is installed to feed auxiliary fuel from the container 34 into the topping combustion chamber 8 and the reheating combustion chamber 24 through the two conduits 37 and 38 respectively, which are branched from the container 34 to the topping combustion chamber. (8) and in the reheating combustion chamber 24, the auxiliary fuel is produced from the hot gas and the flue gas from the burner to raise the temperature of the flue gas to a temperature suitable for obtaining large power in each of the gas turbines 14 and 21. In order to mix them, they may be burned in a conventional manner through the burners 42 and 43. Furthermore, the conduits 37, 38 are provided with respective control means 39, 40 for regulating the flow of auxiliary fuel in the respective rooms 8, 24. The regulating means 39, 40 are valves which can be completely closed to ensure that hot gases for further mixing with the flue gas flow in the topping combustion chamber and the reheating combustion chamber are provided only through the supply of combustible gases from the gasifier. It is designed for the case where the power plant is under normal operation, where the power output from the power plant is substantially constant. The adjusting means 39, 40 are preferably connected to some control means (not shown) and control the function of the adjusting means by measuring one or several operating variables in a manual or more advanced manner.
연소실(8,24)에 보조연료(이 경우에는 오일)를 제공할 필요가 있을 경우에, 조절수단(39,40)이 도관(37,38)내의 흐름을 각각 열고, 펌프(35)가 구동되도록 설치되어 있다. 파워 플랜트의 부하증가가 소망될 때에 이렇게 보조연료를 제공할 필요성이 있으며, 그 이유는 부분부하 하에서 동작될 때에 압축용기(2)와 그것에 의한 연소실(1)과 연도가스경로부가 컴프레서(31,13)에 의해서 최대부하 동작시보다 더 낮은 수준으로 가압되기 때문이다. 부분부하 동작중에 파워 플랜트의 출력파워를 증가가 갑자기 소망되는 경우에, 즉 부하를 가능한 최대부하 동작에까지 증가시키는 경우에, 어떻게 시스템내의 압력을 빨리 증가시킬 수 있는가 하는 것은 부하증가의 속도에 있어 매우 중요하다. 가스터빈의 파워는 컴프레서로부터의 공기흐름을 증가시키기 위하여 증가되어야 하고, 이것은 공지의 파워 플랜트에서 가스터빈의 회전수의 초기 감소를 일으키며 공기압력컴프레서에도 그러하며, 그래서 시스템내의 압력증가의 지연이 생길 것이며, 그래서 또한 가스화장치(10)로부터의 가스흐름내의 압력이 감소되고, 이것은 가능한 부하를 더 느리게 증가하도록 만든다. 하지만, 본 발명은 부하증가가 소망될 때 열리게 되는 조절수단(39,40)을 설치함으로써 이러한 문제를 해결하였고, 이로써 보조연료가 토핑연소실(8), 재가열연소실(24), 또는 토핑연소실(8) 및 재가열연소실(24)에 제공된다. 연도가스흐름이 이러한 방식으로 그 위치부에서 증가되고, 추가 파워가 각각의 터빈(14,21)에서 얻어지고, 또한 터빈(28)에서 간접적으로 얻어지며, 그래서 가스터빈들은 더 많은 파워를 직접적으로 제공할 수 있고 시스템을 가압하는 컴프레서(13,31)의 파워를 증가시킬 수 있다. 가스터빈컴프레서가 증가된 공기 흐름을 압력용기내로 가압하기 위하여 더욱 많은 파워를 직접 요구하기 때문에, 부하의 증가는 파워 플랜트의 파워의 초기 감소를 조금도 요구하지 않고 신속히 성취될 수 있다. 증가된 부하의 증가각 완료된 때, 조절수단(39,40)은 바람직하게는 부하감소 후에 얻어진 수준 또는 더 낮은 수준으로부터 새로운 부하상승이 소망되는 경우에, 그 후에 열리기 위하여 닫혀 있는다.If it is necessary to provide auxiliary fuel (oil in this case) to the combustion chambers 8 and 24, the control means 39 and 40 open the flow in the conduits 37 and 38, respectively, and the pump 35 is driven. It is installed if possible. When the load increase of the power plant is desired, it is necessary to provide such auxiliary fuel, because the compression vessel 2, the combustion chamber 1, and the flue gas path portion thereof when operated under partial load have a compressor (31, 13). This is because it is pressurized to a lower level than the maximum load operation. If the power plant's output power is suddenly desired during partial load operation, that is, when the load is increased to the maximum possible load operation, how to quickly increase the pressure in the system is very fast in terms of the speed of the load increase. It is important. The power of the gas turbine must be increased to increase the air flow from the compressor, which leads to an initial decrease in the number of revolutions of the gas turbine in known power plants and to the air pressure compressor, so that there will be a delay in the pressure increase in the system. Thus, also the pressure in the gas flow from the gasifier 10 is reduced, which makes possible increasing the load more slowly. However, the present invention solves this problem by installing the control means (39, 40) to be opened when the load increase is desired, so that the auxiliary fuel topping combustion chamber (8), reheating combustion chamber (24), or topping combustion chamber (8) And the reheating combustion chamber 24. The flue gas flow is increased in this way at that location, additional power is obtained at each turbine 14, 21, and also indirectly at turbine 28, so that the gas turbines directly draw more power. Can provide and increase the power of the compressors 13 and 31 to pressurize the system. Since the gas turbine compressor requires more power directly to pressurize the increased air flow into the pressure vessel, an increase in load can be achieved quickly without requiring any initial reduction in power of the power plant. When the increase angle of the increased load is completed, the adjusting means 39, 40 are preferably closed to open after a new load rise is desired from the level obtained after the load decrease or from a lower level.
보조연료를 토핑연소실(8), 재가열연소실(24), 또는 토핑연소실(8) 및 재가열연소실(24)에 제공할 필요가 있는 다른 경우는 가스화장치(10)에 갑작스런 문제가 발생한 경우이며, 그래서 가스화장치는 오프상태로 전환되어야 하거나 또는 교란의 결과로서 부분적으로 또는 완전히 자체적으로 오프상태로 전환한다. 이 경우에 지금까지 공지된 타입의 파워 플랜트에 있어서는 파워 플랜트를 "대기" 상태에 두거나 또는 다른 방식을 취함으로써, 파워 플랜트에 의해서 생성된 파워를 신속히 감소시킬 필요가 있었다. 하지만, 본 발명에 따르는 파워 플랜트에 있어서는 그러한 문제가 발생할 때 조절장치(39,40)의 하나 또는 두 개를 열므로써 전술한 분제점을 회피할 수 있고, 따라서 가스화장치(10)로부터 그렇지 않으면 그곳에 들어가게 되는 가연가스의 대체로서, 보조연료가 연소실(8), 연소실(24), 또는 연소실(8) 및 연소실(24)에 공급된다. 그래서, 이 경우 보조연료는 바람직하게는 파워 플랜트로부터의 파워출력이 실질적으로 계속적으로 일정하게 출력되는 중에 제공되지만, 그러나 어떠한 정상적 동작에 중이라도 문제가 없다.Another case where the auxiliary fuel needs to be provided to the topping combustion chamber (8), the reheating combustion chamber (24), or the topping combustion chamber (8) and the reheating combustion chamber (24) is a sudden problem with the gasifier 10, so The gasifier must be turned off or turned off partly or completely on its own as a result of disturbances. In this case, for a power plant of the type known so far, it was necessary to quickly reduce the power generated by the power plant by placing the power plant in a "standby" state or taking another way. However, in the power plant according to the present invention, when such a problem arises, one or two of the regulating devices 39 and 40 can be avoided, thus avoiding the above-mentioned problem. As a substitute for the combustible gas entering, the auxiliary fuel is supplied to the combustion chamber 8, the combustion chamber 24, or the combustion chamber 8 and the combustion chamber 24. Thus, in this case the auxiliary fuel is preferably provided while the power output from the power plant is output substantially continuously and constantly, but there is no problem during any normal operation.
본 발명이 물론 전술한 바람직한 실시예에만 제한되지 않고 다양한 변형이 가능함은 당해기술 분야의 전문가에 있어서 본 발명의 기본적 사상을 벗어나지 않고도 분명하다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention is, of course, not limited to the above-described preferred embodiments but can be variously modified without departing from the basic spirit of the invention.
특허청구범위에서 "선택적"이라는 용어의 정의는 또한 어떤 특별한 동작변수에 의존하는 문제되는 조절수단의 자동적 조정을 더욱 포함하는 것으로 의도된다.The definition of the term "optional" in the claims is also intended to further include automatic adjustment of the controlling means in question depending on any particular operating variable.
토핑연소실과 재가열연소실을 가진 파워 플랜트에 있어서, 이러한 연소실들중의 오직 하나에 연결되는 보조연료의 흐름을 설치하는 것도 가능하다.In power plants with topping and reheating chambers, it is also possible to install a flow of auxiliary fuel connected to only one of these combustion chambers.
특허청구범위의 제 1 항에서 언급된, 가연가스와 보조연료의 연소를 위한 버너는 하나의 단일 공통 버너로 구성될 수도 있고, "버너"는 넓은 의미를 가지며 연료를 연소시킬 수 있는 고안가능한 모든 수단을 포함한다.The burners for the combustion of combustible gases and auxiliary fuels, referred to in claim 1 of the claims, may consist of one single common burner, the term "burner" having a broad meaning and all conceivable to burn fuel. Means;
본 발명의 목적은, 요구된 파워출력에 대한 적응에 있어서 증대된 유연성 및 특히 증가된 파워출력의 요구에 신속히 대응할 수 있는 능력을 갖는 파워 플랜트를 제공함으로써, 전술한 타입의 공지의 파워 플랜트의 전술한 문제점을 해결하는 수단을 발명하는 것이고, 가연가스를 공급하기 위한 가스화장치와 같은 가연가스공급수단이 고장난다면, 플랜트의 신속한 파워감소를 피할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a power plant having increased flexibility in adaptation to the required power output and in particular the ability to respond quickly to the demands of increased power output, thereby providing a tactic of a known power plant of the type described above. It is to invent means for solving one problem, and to provide a means for avoiding rapid power reduction of a plant if a combustible gas supply means such as a gasifier for supplying combustible gas fails.
이러한 목적은 본 발명에 따라 위치부와 버너에 보조연료를 공급하기 위한 보조연료공급설비, 및 연도가스의 온도를 상승시키기 위하여 버너로부터 생성된 가스를 연도가스와 혼합하기 위한 위치부에서 보조연료를 연소시키도록 채용되는 버너를 포함하는 파워 플랜트를 제공함으로써 성취되며, 보조연료공급설비는 보조연료의 공급을 선택적으로 조절하기 위한 조절수단을 포함한다. 이러한 방식으로, 부분부하 동작으로부터 갑작스런 부하상승이 요구될 때, 매우 신속한 부하상승을 얻는 것이 가능하고, 이는 조절수단이 위치부에 보조연료를 공급하도록 조절될 수 있기 때문이고, 그래서 만약 파워 플팬트가 이것을 구비하고 있다면 가스터빈으로의 가스흐름은 직접적으로 증가될 수 있으며, 파워증가는 부하상승 중에도 가속될 수 있다. 그래서, 위치부에서의 보조연소에 의하여 파워 추가가 얻어지며, 가스터빈을 갖는 파워 플랜트의 경우에 그 추가된 파워는 가스터빈에 주어지고, 가스터빈은 더욱 신속하게 더 많은 공기와 파워를 발생시킬 수 있다. 보조연료공급설비를 구비함으로써, 문제가 발생하거나 위치부에 가연가스를 공급하기 위한 가스화장치와 같은 가연가스공급수단의 유지보수가 요구될 때, 가연가스공급수단으로써 보조연료를 적절히 조절하여 위치부에 공급하는 것이 가능하고, 그래서 이러한 경우에 파워 플랜트의 "유휴"상태 또는 그 파워의 다른 급박한 감소를 피할 수 있다.This object is achieved by the auxiliary fuel supply facility for supplying auxiliary fuel to the positioner and the burner according to the present invention, and the auxiliary fuel at the positioner for mixing the gas generated from the burner with the flue gas to raise the temperature of the flue gas. It is achieved by providing a power plant that includes a burner that is adapted to burn, and the auxiliary fuel supply facility includes control means for selectively regulating the supply of auxiliary fuel. In this way, when sudden load rise is required from the partial load operation, it is possible to obtain a very rapid load rise, since the adjusting means can be adjusted to supply auxiliary fuel to the position, so if the power flute If it is equipped with this, the gas flow to the gas turbine can be increased directly, and the power increase can be accelerated during load rise. Thus, power addition is obtained by auxiliary combustion at the position, in the case of a power plant with a gas turbine, the added power is given to the gas turbine, which will generate more air and power more quickly. Can be. By providing auxiliary fuel supply facilities, when a problem occurs or maintenance of the combustible gas supply means such as a gasifier for supplying the combustible gas to the position is required, the auxiliary fuel is properly adjusted as the combustible gas supply means. It is possible to feed on, so in this case it is possible to avoid the "idle" state of the power plant or any other impending reduction of its power.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 보조연료공급설비는 위치부에 액체상태 또는 기체상태의 보조연료를 공급하도록 설치되며, 그 보조연료는 오일인 것이 이점이 있다. "가연가스"와 "보조가스"의 두 연료는 이러한 방식으로 서로 보완적일 때 이점이 있으며, 그래서 가연가스가 공급되지 않더라도 보조가스를 공급하는 것이 가능하다. 하지만, 가연가스공급수단에 의한 가연가스의 공급과 완전히 별도로 보조가스를 보조가스공급설비를 통하여 가연가스의 형태로 위치부에 공급하는 것은 물론 본 발명의 범위에 속한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the auxiliary fuel supply facility is installed to supply auxiliary fuel in a liquid state or gaseous state to the position, and the auxiliary fuel is advantageous in that it is oil. The two fuels "combustible gas" and "assistant gas" have an advantage when they complement each other in this way, so that it is possible to supply auxiliary gas even if no combustible gas is supplied. However, the auxiliary gas is supplied to the position in the form of the combustible gas through the auxiliary gas supply equipment completely separate from the supply of the combustible gas by the combustible gas supply means, and, of course, belongs to the scope of the present invention.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명은 보조연료를 저장하기 위한 컨테이너를 포함하고, 컨테이너는 선택적으로 열릴 수 있는 중간연결도관을 통하여 위치부에 연결된다. 파워 플랜트의 일부를 이루는 컨테이너내에 보조연료를 이러한 방식으로 저장함으로써, 보조연료는 중간연결도관의 열림을 통하여 위치부에 즉시 공급될 수 있다. 그 다음에 그 컨테이너는 물론 보조연료가 파워 플랜트의 동작 중에 소비됨에 따라 충전될 수 있도록 구비되는 것이 가능하다. 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 파워 플랜트는 그 파워 플랜트로부터 취해지는 파워의 증가가 소망되는 경우에 위치부에 보조연료를 공급하기 위하여 보조연료공급설비를 제어하기 위한 제어수단을 포함한다. 이 제어수단은 전술한 이유로 매우 신속한 파워증가를 보장하는 것을 가능케 한다.According to another preferred embodiment of the invention, the invention comprises a container for storing auxiliary fuel, the container being connected to the position via an intermediate connecting conduit which can be selectively opened. By storing the auxiliary fuel in this way in the container which forms part of the power plant, the auxiliary fuel can be immediately supplied to the position through the opening of the intermediate connecting conduit. It is then possible for the container to be provided so that auxiliary fuel can of course be charged as it is consumed during operation of the power plant. According to another preferred embodiment of the present invention, the power plant comprises control means for controlling the auxiliary fuel supply facility for supplying auxiliary fuel to the position in case an increase in power taken from the power plant is desired. . This control means makes it possible to ensure a very rapid increase in power for the reasons mentioned above.
본 발명의 더욱 바람직한 실시예에 따르면, 상기한 수단들의 유지보수가 필요할 경우, 및 그 기능상에 문제가 발생했을 경우 등에, 위치부에 가연가스를 공급하기 위한 가연가스공급수단의 연결을 차단하는 것이 소망되거나 필요할 때, 파워 플랜트는 위치부에 보조연료를 공급하기 위한 보조연료공급설비를 제어하기 위한 제어수단을 포함한다. 여기서 "연결을 차단하는 것이 필요할 때"의 의미는, 예로서 동작의 결함의 결과로서 자체의 파워를 급격히 감소시킴으로써, 가연가스공급수단이 그 자체를 완전히 또는 부분적으로 오프상태로 전환하는 경우를 포함한다. 이러한 경우에 보조연료를 정확히 공급하도록 보조연료공급설비를 제어함으로써, 파워 플랜트의 소위 "유휴"상태 또는 파워의 다른 급격한 감소와 고비용이 회피될 수 있다.According to a more preferred embodiment of the present invention, when the maintenance of the above means is necessary, and when a problem occurs in the function thereof, it is preferable to block the connection of the combustible gas supply means for supplying the combustible gas to the position. When desired or necessary, the power plant includes control means for controlling the auxiliary fuel supply facility for supplying auxiliary fuel to the location. The meaning of “when it is necessary to disconnect” here includes, for example, the case where the combustible gas supply means turns itself completely or partially off, by drastically reducing its power as a result of faulty operation. do. In this case, by controlling the auxiliary fuel supply equipment to supply the auxiliary fuel correctly, the so-called "idle" state of the power plant or other sudden reduction in power and high cost can be avoided.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 파워 플랜트로부터 출력되는 파워가 실질적으로 일정할 때인 파워 플랜트의 정상동작중에 조절수단은 위치부에 보조연료의 공급을 차단하도록 채용된다. 이것에 의하여 파워 플랜트는 위치부에 가연가스의 공급과 연소를 통하여 연도가스의 소망하는 온도상승을 얻는 이점이 있고, 보조연료의 공급을 위한 보조연료공급설비는 오직 비상시를 대비하여 있게 될 것이며, 비상시는 예로서 파워 플랜트의 급속한 부하상승이 필요할 때 또는 위치부에의 가연가스의 공급에 문제가 생겼을 때 등이다.According to another preferred embodiment of the present invention, during normal operation of the power plant, when the power output from the power plant is substantially constant, the adjusting means is adapted to block the supply of auxiliary fuel to the position. Thereby, the power plant has the advantage of obtaining the desired temperature rise of the flue gas through the supply and combustion of combustible gas at the location, and the auxiliary fuel supply facilities for the supply of auxiliary fuel will only be in case of emergency. An emergency is, for example, when a rapid load rise of the power plant is needed or when there is a problem with the supply of combustible gas to the location.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 파워 플랜트는 연도가스에 의해 구동되는 가스터빈을 포함한다. 본 발명에 따른 문제는, 가스터빈을 갖는 파워 플랜트에만 오직 적용될 수 있는 것은 아니지만, 전술한 타입의 파워 플랜트가 이러한 가스터빈을 갖는 경우에 특히 부각되며, 이 경우에 보조연료를 제공하는 것은 특히 이점이 크다.According to another preferred embodiment of the present invention, the power plant comprises a gas turbine driven by flue gas. The problem according to the invention is not only applicable only to power plants with gas turbines, but is particularly highlighted in the case of power plants of the above-mentioned type, in which case it is particularly advantageous to provide auxiliary fuel. This is big.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는, 특히 연소실과 그로부터 하류로의 연도가스경로부를 가압하는 부분을 가진 파워 플랜트, 특히 피에프비씨 파워 플랜트에 관련되고 특허청구범위의 많은 종속항에 있어서 주요사항이다.Another preferred embodiment of the invention relates to a power plant, in particular a FBC power plant, having a part that presses the combustion chamber and the flue gas path downstream therefrom and is a major concern in many of the dependent claims of the claims.
본 발명의 더욱 바람직한 실시예에 따르면, 파워 플랜트는 가연가스와 보조연료의 연소가 일어날 뿐만 아니라, 연도가스의 온도를 상승시키기 위하여 그 연소로부터의 생성된 가스와 연도가스의 혼합이 일어나도록 되어있고, 연소실의 하류로 연도가스경로부내에 설치되어 있는 적어도 하나의 방을 포함한다. 본 발명의 더욱 바람직한 실시예에 따르면 이러한 방은 가스터빈의 상류로 연도가스경로부내에 설치되는 소위 토핑연소실이 될 수 있으며, 본 발명의 더욱 더 바람직한 실시예에 따르면 이러한 방은 파워 플랜트가 적어도 두 개의 가스터빈을 갖는 경우에 두 가스터빈 사이의 연도가스경로부내에 설치되어 제 1 가스터빈에서 온도가 하강된 연도가스가 후속하는 가스터빈에 공급되기 전에 그 연도가스의 온도를 상승시키도록 하는 소위 재가열연소챔버 또는 재가열연소실이 될 수 있으며, 그래서 가스터빈의 파워가 보조연료의 공급을 통하여 신속하게 증가될 수 있고, 이로써 그 방에 가연가스 공급에 갑작스런 문제가 발생하는 경우에 파워 플랜트의 신속한 부하상승 또는 일정하게 유지되는 동작에 효과적으로 기여할 수 있다. 또한 보조연료의 공급을 위한 보조연료공급설비는, 파워 플랜트의 연소챔버들에 가연가스를 공급하는 데에 문제가 있을 때, 매우 신속히 부하증가를 시킬 수 있고 전술한 문제점을 회피할 수 있기 위하여 소위 토핑연소실과 소위 재가열챔버 양쪽에 보조연료를 공급하도록 설치되는 것도 가능하다.According to a more preferred embodiment of the invention, the power plant is not only combusted with combustion of combustible gas and auxiliary fuel, but also with mixing of the gas produced from the combustion with the flue gas in order to raise the temperature of the flue gas and And at least one room provided in the flue gas path section downstream of the combustion chamber. According to a more preferred embodiment of the invention such a room may be a so-called topping combustion chamber installed in the flue gas path section upstream of the gas turbine, and in accordance with a further preferred embodiment of the invention such a room has at least two power plants. In the case of two gas turbines, the so-called gas is installed in the flue gas path section between the two gas turbines so as to raise the temperature of the flue gas before the flue gas whose temperature is lowered in the first gas turbine is supplied to the subsequent gas turbine. It can be a reheating chamber or a reheating chamber, so that the power of the gas turbine can be quickly increased through the supply of auxiliary fuel, so that the rapid loading of the power plant in case of sudden problems with the supply of flammable gas to the room It can effectively contribute to the operation of raising or staying constant. In addition, the auxiliary fuel supply system for supplying auxiliary fuel, when there is a problem in supplying combustible gas to the combustion chambers of the power plant, can increase the load very quickly and so as to avoid the above-mentioned problems. It may also be installed to supply auxiliary fuel to both the topping combustion chamber and the so-called reheat chamber.
본 발명의 더 많은 이점과 이점이 있는 특징은 다음의 상세한 설명과 다른 종속항에서 나타난다.Further advantages and advantageous features of the invention emerge from the following detailed description and from the other dependent claims.
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