KR20010053555A - 가스 및 증기 터빈 장치 - Google Patents

가스 및 증기 터빈 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연도 가스측에서 가스 터빈(2) 다음에 설치되는 폐열 증기 발생기(30)를 포함하는 가스 및 증기 터빈 장치(1)에 관한 것이다. 상기 폐열 증기 발생기(30)의 가열면이 상기 증기 터빈(20)의 물-증기 순환계(24)에 연결된다. 화석 연료(B)의 통합 기화를 위해 연료관(130)을 통해 가스 터빈의 연소실(6) 앞에 연료(B)용 기화 장치(132)가 설치된다. 매우 높은 장치 효율을 얻기 위해 질소(N2) 혼합용 혼합 장치(146)에 추가해서, 교환기(159)의 유입측이 기화 장치(132)와 포화기(150) 사이의 연료관(130) 내에 연결되며, 상기 교환기(159)의 배출측도 상기 포화기(150)와 연소실(6) 사이의 연료관(130) 내에 연결된다.

Description

가스 및 증기 터빈 장치{GAS AND STEAM TURBINE INSTALLATION}
화석 연료의 통합 기화에 의한 가스 및 증기 터빈 장치는 통상 연료용 기화 장치를 포함하며, 상기 기화 장치의 배출측이 소수의 가스 세척용 부품을 통해 가스 터빈의 연소실에 연결된다. 상기 가스 터빈 다음의 연도 가스측에는 증기 터빈의 물-증기-순환계에 연결되는 가열면을 갖는 폐열 증기 발생기가 연결될 수 있다. 상기 장치는 예컨대 GB-A 2 234 984에 공지되어있다.
또한 독일 특허 출원 공개 제 33 31 152 호에는 연료 기화 장치와 결합된 가스 터빈 장치의 작동 방법이 공지되어있다. 여기서는 공기 분리 장치 내에 생성되는, 산소가 없는 공기가 연료 기화 장치에 공급된 중간 열량의 연소 가스에 혼합되어 저열량의 연소가스-공기-혼합물이 가스 터빈 장치의 연소실에 전달된다. 이 때 가스 터빈 장치의 압축기가 연소실 외에 공기 분리 장치에도 공기를 공급한다. US-4,677,829 및 US 4,697,415에는 공기 압축기로부터 압축된 공기를 열 교환기를 사용하여 냉각시키는 방법이 공지되어있다.
상기 장치에는 기화된 화석 연료의 확실한 세척을 위해 황 함유 성분의 제거 장치가 제공된다. 상기 장치의 뒤에는 연소실로 이르는 기화 연료용 공급관 내에 포화기가 연결되며, 상기 포화기 내에서는 유해 물질의 발생을 감소시키기 위해 기화 연료에 수증기가 공급된다. 이를 위해 기화된 연료가 포화기 순환계로서 표시된 물 순환계 내 물의 흐름에 대해 역방향으로 상기 포화기를 관류한다. 매우 높은 효율을 위해, 물-증기-순환계로부터의 열이 상기 포화기 순환계 내로 제공된다.
상기 가스 및 증기 터빈 장치의 기화 장치에는 화석 연료에 추가로, 연료의 기화에 필요한 산소도 공급될 수 있다. 공기 중에서 산소를 얻기 위해 통상 기화 장치의 앞에 연결된 공기 분리 장치가 제공된다. 상기 공기 분리 장치에는 가스 터빈에 할당된 공기 압축기 내에서 압축된 공기 중, 분리 공기로도 명명되는 부분 흐름이 공급될 수 있다.
압축 프로세스의 결과, 압축기로부터 배출되는 공기가 비교적 높은 온도 레벨을 갖게 된다. 그러므로 통상 분리 공기로도 명명되는, 압축된 공기의 부분 흐름이 공기 분리 장치로 유입되기 전에 냉각되어야 한다. 이 때 상기 분리 공기로부터 배출된 열은 통상 열 회수를 위해, 그리고 높은 장치 효율을 달성하기 위해 포화기 순환계에 전달된다. 상기 방식의 설계에서는 장치의 동작 상태에 따라 분리 공기가 공기 분리 장치로 유입되기 전에 냉각수에 의해 잔류 냉각되어야 한다.
그러나 상기와 같은 분리 공기의 냉각 개념은 공기 냉각시 열 공급 및 포화기 순환계 내에서의 열 수요가 서로 충분히 매칭된다는 것을 전제로 한다. 따라서 이러한 방식의 분리 공기 냉각은 -통합 개념에 따라, 즉 공기 분리 장치 및 거기에 설치된 요소를 위한 공기 공급의 방식에 따라- 보편적으로 이용될 수 없으며, 가스 및 증기 터빈의 일부 동작 상태에서 제한적으로만 허용될 수 있다.
본 발명은 연도 가스측에서 가스 터빈 다음에 설치되는 폐열 증기 발생기 및 상기 가스 터빈의 연소실 앞에 연결되는 연료용 기화 장치를 포함하는 가스 및 증기 터빈 장치에 관한 것으로서, 상기 폐열 증기 발생기의 가열면이 상기 증기 터빈의 물-증기 순환계에 연결된다.
도면은 가스 및 증기 터빈 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 기본 통합 개념에 상관없이 모든 동작 상태에서 매우 간단한 구조로도 분리 공기의 확실한 냉각이 보증되는, 위에 언급한 방식의 가스 및 증기 터빈 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 압축된 공기의 부분 흐름을 냉각시키기 위해 공기 압축기를 공기 분리 장치에 연결하는 분리 공기관에 열 교환기의 유입측을 연결하고, 상기 열 교환기의 배출측은 유동 매체용 증발기 순환부의 형성을 위해 물-증기-드럼에 연결함으로써 달성된다.
본 발명은 통합 개념 및 기화될 연료와 상관없이 도입될 수 있고 모든 동작 상태에서 허용되는 분리 공기 냉각을 위해 상기 분리 공기에서 제거되는 열이 미리 확정된 열 수요와 상관없이 배출될 수 있어야 한다는 점을 기초로 한다. 따라서 분리 공기 냉각은 포화기 순환계로의 열 전달과 분리되어야 한다. 그 대신 분리 공기의 냉각은 유동 매체와의 열 교환을 통해 수행된다. 간단한 구조에서도 매우 높은 동작 안정성을 위해, 그리고 장치 프로세스에서 분리 공기로부터 제거된 열의 바람직한 전달을 위해 유동 매체를 증발시키는 방법이 제공되며, 이 때 열 교환기가 중압 증발기로서 형성된다.
상이한 동작 상태에 간단하게 매칭될 수 있는, 매우 플렉시블한 분리 공기의 냉각을 위해 분리 공기관 내 열 교환기에 바람직하게는 배출측이 유동 매체용 증발기로서 형성된 추가 열 교환기가 연결되며, 상기 추가 열 교환기는 저압 증발기로서 형성된다.
중압 증발기로서 형성된 교환기의 유동 매체측이 합목적적으로는 증기 터빈의 중압단에 설치된, 폐열 증기 발생기 내 가열면에 연결된다. 저압 증발기로서 형성된 열 교환기의 유동 매체측은 유사한 배치로 증기 터빈의 저압단에 설치된, 폐열 증기 발생기 내 가열면에 연결될 수 있다. 그러나 저압 증발기로서 형셩된 상기 열 교환기의 유동 매체측은 예컨대 기화 장치나 상기 기화 장치의 뒤에 연결되는 가스 처리 장치와 같은 증기-보조 소비 장치에 연결되는 것이 합목적적이다. 상기와 같은 배치에서는 매우 간단한 방법으로 보조 소비 장치에 프로세스 증기 또는 가열 증기가 확실히 공급되는 것이 보증된다.
바람직한 실시예에서는 열 교환기의 배출측이 증발기 순환부의 형성을 위해 각각 물-증기-드럼에 연결된다.
상기 증발기 순환부는 강제 순환부로서 형성될 수 있다. 그러나 매우 바람직한 실시예에서는 각각의 증발기 순환부가 자연 순환부로서 형성되며, 이 때 유동 매체의 순환은 증발 프로세스시 조정되는 압력차에 의해 및/또는 증발기와 물-증기-드럼의 국부적 배치를 통해 보증된다. 상기 방식의 배치에서는 증발기 순환부를 동작시키기 위해 비교적 작게 설계된 순환 펌프만이 필요하다. 각각의 물-증기-드럼은 합목적적으로 폐열 증기 발생기 내에 배치된 소수의 가열면에 연결된다.
분리 공기관 내에서 열 교환기 다음에 바람직하게는 추가 열 교환기가 연결되며, 상기 추가 열 교환기의 배출측이 폐열 증기 발생기에 할당된 급수 탱크에 연결된다. 상기 방식의 배치에 의해 통합 개념과 상관없이 포화기 순환계로의 매우 유리한 열 전달이 달성될 수 있다. 즉, 포화기 순환계로의 열 전달은 급수 탱크로부터 배출되어 예열된 급수가 그 유입측을 통해 흐를 수 있는 열 교환기에 의해 수행된다. 상기 열 교환기를 빠져나와 포화기 순환계로의 열 전달에 의해 냉각된 급수는 분리 공기관 내로 연결된 추가 열 교환기에 공급될 수 있고, 거기서 분리 공기의 추가 냉각에 의해 다시 가열된다. 그럼으로써 포화기 순환계로의 열 전달은 급수의 큰 열 손실이 없이도 달성될 수 있다.
가스 터빈의 확실한 블레이드 냉각을 위해 또 다른 바람직한 실시예에서는 부분 흐름의 유동 방향으로 볼 때 분리 공기관으로부터 열 교환기(들) 쪽으로 냉각 공기관이 분기되며, 상기 냉각 공기관을 통해 냉각된 부분 흐름의 일부가 블레이드 냉각을 위한 냉각 공기로서 가스 터빈에 공급될 수 있다.
본 발명에 의해 특히, 유동 매체용 증발기로서 형성된 다수의 열 교환기 내에서의 분리 공기의 냉각을 통해 매우 높은 장치 효율을 달성하면서, 동시에 가스 및 증기 터빈 장치가 상이한 통합 개념에 매우 플렉시블하게 매칭될 수 있게 된다는 이득을 얻을 수 있다. 증발기로서 형성된 열 교환기에 의한 분리 공기로부터의 열 제거는 포화기 순환계로의 열 유입과 독립적인 것이다. 따라서 가스 및 증기 터빈은 상이한 동작 상태에서도 매우 신뢰성있게 사용될 수 있다. 또한 각각의 열 교환기가 증발기로서 형성됨으로써 보조 소비 장치에 매우 간단하게 프로세스 증기 또는 가열 증기가 공급될 수 있다. 상기 보조 소비 장치로는 특히 기화 장치 또는 상기 기화 장치 뒤에 연결된 가스 처리용 부품이 고려된다. 각각의 증발기 순환부의 저장 용량이 비교적 크기 때문에 각각의 보조 소비 장치에 의해 감소되는 프로세스 증기 또는 가열 증기의 양이 변동하여도 작동상 고장은 발생하지 않는다.
본 발명의 실시예가 도면에 따라 더 자세히 설명된다.
도면에 따른 가스 및 증기 터빈 장치(1)는 가스 터빈 장치(1a) 및 증기 터빈 장치(1b)를 포함한다. 상기 가스 터빈 장치(1a)는 연결된 공기 압축기(4)를 갖춘 가스 터빈(2) 및 상기 가스 터빈(2)의 상부에 연결되는 연소실(6)을 포함하며, 상기 연소실(6)은 상기 압축기(4)의 압축 공기관(8)에 연결된다. 가스 터빈(2), 공기 압축기(4) 및 제너레이터(10)가 공통 샤프트(12)상에 있다.
증기 터빈 장치(1b)는 연결된 제너레이터(22)를 갖춘 증기 터빈(20), 물-증기 순환계(24) 내 상기 증기 터빈(20)의 하부에 연결된 복수기(26) 및 폐열 증기 발생기(30)를 포함한다. 상기 증기 터빈(20)은 공통 샤프트(32)를 통해 상기 제너레이터(22)를 구동시키는 제 1 압력단 또는 고압부(20a), 제 2 압력단 또는 중압부(20b) 및 제 3 압력단 또는 저압부(20c)로 구성된다.
가스 터빈(2) 내에서 팽창된 작동 매체(AM) 또는 연도 가스를 폐열 증기 발생기(30)로 운반하기 위해 상기 폐열 증기 발생기(30)의 유입구(30a)에 배기관(34)이 연결된다. 가스 터빈(2)의 팽창된 작동 매체(AM)는 폐열 증기 발생기(30)의 배출구(30b)를 통해 자세히 도시되지 않은 굴뚝 쪽으로 배출된다.
폐열 증기 발생기(30)는 복수 예열기(40)를 포함하며, 복수 펌프 유닛(44)이 연결되어있는 복수관(42)을 통해 상기 복수 예열기(40)의 유입측에 복수기(26)로부터 나온 복수(K)가 공급될 수 있다. 상기 복수 예열기(40)의 배출측이 관(45)을 통해 급수 탱크(46)에 연결된다. 복수 예열기(40)의 분기가 필요한 경우 추가로 복수관(42)이 자세히 도시되지 않은 분기관을 통해 상기 급수 탱크(46)에 직접 연결될 수 있다. 상기 급수 탱크(46)는 관(47)을 통해 중압을 배출시키는 고압 공급 펌프(48)에 연결된다.
상기 고압 공급 펌프(48)는 급수 탱크(46)로부터 배출되는 급수(5)의 압력을 증기 터빈(20)의 고압부에 설치된, 물-증기-순환계(24)의 고압단(50)에 적합한 수준으로 만든다. 고압 상태에 있는 급수(S)는 급수 예열기(52)를 지나 고압단(50)에 공급될 수 있고, 상기 급수 예열기의 배출측은 밸브(54)에 의해 차단될 수 있는 급수관(56)을 통해 고압 드럼(58)에 연결된다. 상기 고압 드럼(58)은 폐열 증기 발생기(30) 내에 배치된, 물-증기-순환(62)의 형성을 위한 고압 증발기(60)에 연결된다. 신선한 증기(F)를 배출시키기 위해 상기 고압 드럼(58)이 폐열 증기 발생기(30) 내에 배치된 고압 과열기(64)에 연결되고, 상기 고압 과열기(64)의 배출측이 증기 터빈(20)의 고압부(20a)의 증기 유입구(66)에 연결된다.
증기 터빈(20)의 고압부(20a)의 증기 배출구(68)가 중간 과열기(70)를 통해 증기 터빈(20)의 중압부(20b)의 증기 유입구(72)에 연결된다. 상기 중압부(20b)의 증기 배출구(74)는 오버플로 파이프(76)를 통해 증기 터빈(20)의 저압부(20c)의 증기 유입구(78)에 연결된다. 증기 터빈(20)의 저압부(20c)의 증기 배출구(80)가 증기관(82)을 통해 복수기(26)에 연결됨에 따라 물-증기-순환계(24)가 폐쇄된다.
고압 공급 펌프(48)로부터 급수(K)가 중간 압력에 도달하게 되는 분기부에서 추가로 분기관(84)이 분기된다. 상기 분기관은 제 2 급수 예열기(86) 또는 중압-이코노마이저를 통해 증기 터빈(20)의 중압부(20b)에 배치된, 물-증기-순환계의 중압단(90)에 연결된다. 제 2 급수 예열기(86)의 배출측이 밸브(92)에 의해 차단될 수 있는 급수관(94)을 통해 중압단(90)의 중압 드럼(96)에 연결된다. 상기 중압 드럼(96)은 물-증기-순환(100)의 형성을 위해 폐열 증기 발생기(30) 내에 설치된, 중압 증발기로서 형성된 가열면(98)에 연결된다. 중압-새로운 증기(F')의 배출을 위해 중압 드럼(96)이 증기관(102)을 통해 중간 과열기(70)에 연결되고, 그럼으로써 증기 터빈(20)의 중압부(20b)의 증기 유입구(72)에도 연결된다.
관(47)으로부터 저압 공급 펌프(107)를 갖춘, 밸브(108)에 의해 차단될 수 있는 관(110)이 분기되고, 상기 관(110)은 증기 터빈(20)의 저압부(20c)에 배치된, 물-증기-순환계(24)의 저압단(120)에 연결된다. 상기 저압단(120)은 폐열 증기 발생기(30) 내에 설치된, 물-증기-순환부(126)의 형성을 위해 저압 증발기로서 형성된 가열면(124)에 연결되는 저압 드럼(122)을 포함한다. 저압-새로운 증기(F")의 배출을 위해 상기 저압 드럼(122)은 저압 과열기(129)가 연결되는 증기관(128)을 통해 오버플로 파이프(76)에 연결된다. 따라서 가스 및 증기 터빈 장치(1)의 물-증기-순환계(24)는 실시예에서 3 개의 압력단(50, 90, 120)을 포함한다. 그러나 선택적으로 더 적은 수의, 특히 2 개의 압력단이 제공될 수도 있다.
가스 터빈 장치(1a)는 화석 연료(B)의 기화를 통해 발생되는 기화된 합성 가스(SG)를 사용하여 구동되도록 설계된다. 합성 가스로서 예컨대 기화 석탄 또는 기화 오일이 제공될 수 있다. 이를 위해 가스 터빈(2)의 연소실(6)의 유입측이 연료관(130)을 통해 기화 장치(132)에 연결된다. 상기 기화 장치(132)에는 유입 시스템(134)에 의해 화석 연료(B)로서 석탄 또는 오일이 공급될 수 있다.
화석 연료(B)의 기화에 필요한 산소(O2)의 공급을 위해 산소관(136)을 통해 공기 분리 장치(138)가 상기 기화 장치(132)의 상부에 연결된다. 상기 공기 분리 장치(138)의 유입측에는 공기 압축기(4) 내에서 압축된 공기의 부분 흐름(T)이 공급될 수 있다. 이를 위해 상기 공기 분리 장치(138)의 유입측이 압축 공기관(8)의 분기점(142)에서 분기되는 분리 공기관(140)에 연결된다. 상기 분리 공기관(140) 내로 추가 공기관(143)이 통하며, 상기 추가 공기관(143) 내로는 추가 공기 압축기(144)가 연결된다. 따라서 실시예에서 공기 분리 장치(138)에 유입되는 전체 공기 흐름(L)은 압축 공기관(8)으로부터 분기된 부분 흐름 및 추가 공기 압축기(144)로부터 공급된 공기 흐름으로 이루어진다. 상기 방식의 회로 개념은 부분 통합된 장치 개념으로도 명시된다. 대안적인 실시예, 소위 완전 통합된 장치 개념에서는 추가 공기관(143)이 추가 공기 압축기(144)와 함께 생략될 수 있기 때문에 공기 분리 장치(138)로의 공기 공급은 압축 공기관(8)으로부터 배출된 부분 흐름(T)에 의해 완전히 달성된다.
공기 분리 장치(138) 내에서 공기 흐름(L)이 분리될 때 산소(O2)와 함께 추가로 얻어지는 질소(N2)가 상기 공기 분리 장치(138)에 연결되는 질소관(145)을 통해 혼합 장치(146)로 운반되어, 거기서 합성 가스(SG)와 혼합된다. 상기 혼합 장치(146)는 질소(N2)와 합성 가스(SG)의 균일한 홉합을 위해 제공된다.
기화 장치(132)로부터 배출되는 합성 가스(SG)는 연료관(130)을 통해 먼저 천연 가스-폐열 증기 발생기(147) 내로 이르고, 그 안에서 유동 매체에 의한 열 교환을 통해 상기 합성 가스(SG)의 냉각이 일어난다. 상기 열 교환시 발생한 고압 증기는 자세히 도시되지 않은 방식으로 물-증기-순환계(24)의 고압단(50)에 운반된다.
합성 가스(SG)의 유동 방향으로 볼 때 천연 가스-폐열 증기 발생기(147)의 뒤 및 혼합 장치(146)의 앞에서 연료관(130) 내로 합성 가스(SG)용 집진 장치(148) 및 황 제거 장치(149)가 연결된다. 대안적 실시예에서는, 특히 연료로서의 오일을 기화할 때, 집진 장치(148) 대신 수트 블로워가 제공될 수도 있다.
기화된 연료가 연소실(6) 내에서 연소될 때 유해 물질의 배출량을 매우 적게 하기 위해, 연소실(6)로 유입되기 전에 기화된 연료에 수증기가 부가된다. 이는 매우 바람직한 열역학적 방식으로 포충 시스템 내에서 실시될 수 있다. 이를 위해 연료관(130) 내로 포화기(150)가 연결되며, 그 안에서 기화된 연료가 가열된 포화기의 물에 대해 역류한다. 이 때 상기 포화기의 물이 상기 포화기(150)에 연결된 포화기 순환계(152) 내에서 순환하며, 상기 포화기 순환계(152) 내로는 상기 포화기의 물을 예열하기 위한 열 교환기(156) 및 순환 펌프(154)가 연결된다. 상기 열 교환기(156)의 유입측에 물-증기-순환계(24)의 중압단(90)으로부터 예열된 급수가 제공된다. 기화된 연료의 포화시 발생하는 포화기의 물 손실을 보상하기 위해 포화기 순환계(152)에 급수관(158)이 연결된다.
합성 가스(SG)의 유동 방향으로 볼 때 포화기(150)의 뒤에서는 천연 가스-혼합 가스-열 교환기로서 작용하는 열 교환기(159)의 배출측이 연료관에 연결된다. 상기 열 교환기(159)의 유입측이 집진 장치(148)의 앞쪽에서 역시 연료관(130) 내로 연결됨에 따라 상기 집진 장치(148)로 유입되는 합성 가스(SG)가 그의 열의 일부를 포화기(150)로부터 배출되는 합성 가스(SG)로 전달한다. 합성 가스(SG)가 황 제거 장치(149) 내로 유입되기 전에 열 교환기(159)를 통과하는 것은 다른 요소들을 고려하여 변경되는 회로 개념에도 제공될 수 있다.
포화기(150)와 열 교환기(159)의 사이에는 연료관(130)의 배출측에 추가 열 교환기(160)가 연결되며, 상기 추가 열 교환기(160)의 유입측이 급수에 의해 또는 증기에 의해 가열될 수 있다. 천연 가스-청정 가스-열 교환기로서 형성된 열 교환기(159) 및 열 교환기(160)에 의해, 가스 및 증기 터빈 장치(1)의 상이한 작동 상태에서도 가스 터빈(2)의 연소실(6)로 유입되는 합성 가스(SG)의 매우 확실한 예열이 보증된다.
필요한 경우 연소실(6)로 유입되는 합성 가스(SG)에 증기를 제공하기 위해 추가 혼합 장치(161)가 연료관(130) 내로 연결되며, 상기 혼합 장치(161)에는 특히 작동상 고장 발생시 가스 터빈의 확실한 작동을 보증하기 위해 자세히 도시되지 않은 증기관을 통해 중압-증기가 공급될 수 있다.
공기 분리 장치(138)에 공급될, 분리 공기라고도 명명되는, 압축 공기의 부분 흐름(T)을 냉각시키기 위해 분리 공기관(140)의 유입측으로 열 교환기(162)가 연결되며, 상기 열 교환기(162)의 배출측이 유동 매체(S')용 중압 증발기로서 형성된다. 상기 열 교환기(162)는 증발기 순환부(163)의 형성을 위해 중압 드럼으로서 형성된 물-증기-드럼(164)에 연결된다. 상기 물-증기-드럼(164)은 관(166, 168)을 통해 물-증기-순환부(100)에 배치된 중압 드럼(96)에 연결된다. 그러나 선택적으로 상기 열 교환기(162)의 배출측이 중압 드럼(96)에 연결될 수도 있다. 즉, 실시예에서 상기 물-증기-드럼(164)은 중압 증발기로서 형성된 가열면(98)에 간접적으로 연결된다. 증발된 유동 매체(S')의 재공급을 위해 물-증기-드럼(164)에 추가로 급수관(170)이 연결된다.
압축 공기의 부분 흐름(T)의 유동 방향으로 볼 때, 열 교환기(162) 다음에 분리 공기관(140) 내로 추가 열 교환기(172)가 연결되며, 상기 추가 열 교환기(172)의 배출측이 유동 매체(S")용 저압 증발기로서 형성된다. 상기 열 교환기(172)는 증발기 순환부(174)의 형성을 위해 저압 드럼으로서 형성된 물-증기-드럼(176)에 연결된다. 실시예에서는 상기 물-증기-드럼(176)이 관(178, 180)을 통해 물-증기-순환부(126)에 배치된 저압 드럼(122)에 연결됨에 따라 저압 증발기로서 형성된 가열면(124)에 간접적으로 연결된다. 그러나 대안으로서 상기 물-증기-드럼(176)이 다른 적절한 방식으로도 연결될 수 있으며, 이 경우 상기 물-증기-드럼(176)으로부터 배출된 증기가 프로세스 증기 및/또는 가열 증기로서 추가 소비 장치에 공급될 수 있다. 또 다른 대안적 실시예의 경우 열 교환기(172)의 배출측이 저압 드럼(122)에 직접 연결될 수도 있다. 물-증기-드럼(176)이 추가로 급수관(182)에 연결된다.
증발기 순환부(163, 174)가 각각 강제 순환부로서 형성될 수 있으며, 이 때 순환 펌프에 의해 유동 매체(S' 또는 S")의 순환이 보증되고, 상기 유동 매체(S, S")는 증발기로서 형성된 열 교환기(162 또는 172) 내에서 적어도 부분적으로 증발된다. 그러나 실시예에는 증발기 순환부(163)뿐만 아니라 증발기 순환부(174)도 각각 자연 순환부로서 형성되어있으며, 이 때 유동 매체(S' 또는 S")의 순환은 증발 프로세스시 조절되는 압력차에 의해, 및/또는 각각의 열 교환기(162 또는 172) 및 각각의 물-증기-드럼(164 또는 176)의 국부적 배치에 의해 보증된다. 상기 실시예의 경우 시스템의 작동을 위해 증발기 순환부(163 또는 174) 내에 각각 (도시되지 않은) 비교적 작게 설계된 순환 펌프만 연결된다.
포화기 순환계(152) 내로 열을 전달하기 위해, 급수 예열기(86)를 지난 후 분기되는 가열된 급수가 공급될 수 있는 열 교환기(156)에 추가로, 포화기의 물-열 교환기(184)가 제공되며, 그의 유입측에는 급수 탱크(46)로부터 급수(S)가 공급될 수 있다. 이를 위해 상기 포화기의 물-열 교환기(184)의 유입측, 즉 1차측이 관(186)을 통해 분기관(84)에 연결되고, 배출측이 관(188)을 통해 급수 탱크(46)에 연결된다. 포화기의 물-열 교환기(184)로부터 배출되어 냉각된 급수(S)의 재가열을 위해 상기 관(188) 내로 추가 열 교환기(190)가 연결되며, 상기 추가 열 교환기(190)의 유입측이 분리 공기관(140) 내에서 열 교환기(172) 다음에 연결된다. 이와 같은 배치를 통해 분리 공기로부터의 매우 높은 열 회수율이 달성됨에 따라 가스 및 증기 터빈 장치(1)의 높은 효율이 달성될 수 있다.
부분 흐름(T)의 유동 방향으로 볼 때, 열 교환기(172)와 열 교환기(190) 사이에서 분리 공기관(140)으로부터 냉각 공기관(192)이 분기되고, 상기 냉각 공기관(192)을 통해 냉각된 부분 흐름(T)의 일부(T')가 블레이드 냉각용 냉각 공기로서 공급될 수 있다.
열 교환기(162 및 172)가 중압 증발기 또는 저압 증발기로서 형성됨으로써 가스 및 증기 발생기의 동작 상태가 상이한 경우에도, 그리고 화석 연료의 기화를 위한 통합 개념이 상이한 경우에도 분리 공기의 확실한 냉각이 보증된다. 따라서 증발 냉각기로서 형성된 상기 열 교환기(162 및 172)를 분리 공기관(140)에 연결시킴으로써 분리 공기를 냉각시킨다는 개념은 상이한 종류의 화석 연료(B)에도 매우 적합하다. 상기 방식의 분리 공기 냉각은 특히 증발기 순환부(163 및 174) 내 조정가능한 다수의 증기 파라미터에 따라 가스 및 증기 터빈 장치(1)의 동작시 다양한 방식의 요구 조건에 매우 플렉시블하게 매칭될 수 있다.

Claims (6)

  1. 가스 및 증기 터빈 장치(1)에 있어서,
    연도 가스측에서 가스 터빈(2) 다음에 설치되고, 증기 터빈(20)의 물-증기-순환계(24)로 연결되는 가열면을 갖는 폐열 증기 발생기(30), 및 상기 가스 터빈(2)의 연소실(6) 앞에 연결되는 연료용 기화 장치(132)를 포함하고, 공기 분리 장치(138)로부터 산소(O2)가 공급될 수 있으며, 상기 공기 분리 장치의 유입측에는 상기 가스 터빈(2)에 할당된 공기 압축기(4) 내에서 압축된 공기의 부분 흐름(T)이 공급될 수 있고, 이 때 압축된 공기의 부분 흐름(T)의 냉각을 위해 상기 공기 압축기(4)를 공기 분리 장치(138)에 연결시키는 분리 공기관(140) 내로 열 교환기(162)의 유입측이 연결되며, 상기 열 교환기(162)의 배출측은 유동 매체(S')용 증발기 순환부(163)의 형성을 위해 물-증기-드럼(164)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 및 증기 터빈 장치(1).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분리 공기관(140) 내 열 교환기(162) 다음에, 배출측이 유동 매체(S')용 증발기로서 형성된 추가 열 교환기(172)가 연결되며, 상기 열 교환기(162)는 중압 증발기로서, 그리고 상기 추가 열 교환기(172)는 저압 증발기로서 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 및 증기 터빈 장치(1).
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 열 교환기(172)의 배출측이 증발기 순환부(174)의 형성을 위해 물-증기-드럼(176)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 및 증기 터빈 장치(1).
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 물-증기-드럼(164, 176)이 폐열 증기 발생기(30) 내에 설치된 소수의 가열면(98, 124)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 및 증기 터빈 장치.
  5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 공기관(140) 내 열 교환기(162) 다음에 추가 열 교환기(190)가 연결되며, 상기 추가 열 교환기(190)의 배출측이 상기 폐열 증기 발생기(30)에 할당된 급수 탱크(46)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 및 증기 터빈 장치(1).
  6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 공기관(140)으로부터 부분 흐름(T)의 유동 방향으로 볼 때 상기 열 교환기(162) 또는 열 교환기들(162, 172) 쪽으로 냉각 공기관(192)이 분기되고, 상기 냉각 공기관(192)을 통해 냉각된 부분 흐름(T)의 일부(T')가 블레이드 냉각을 위한 냉각 공기로서 상기 증기 터빈에 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 가스 및 증기 터빈 장치(1).
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