KR20100120915A - Apparatus and method for condensing steam in turbine power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 터빈 발전 시스템에서 발전을 위한 터빈을 작동시킨 후 배출되는 증기를 응축시키며, 단순 구조의 저비용으로 구현 가능하고, 발전 효율을 증가시키는 증기 응축 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power generation system, and more particularly, to a steam condensation apparatus and method for condensing steam discharged after operating a turbine for power generation in a turbine power generation system, which can be implemented at low cost with a simple structure, and increases power generation efficiency. will be.
일반적으로 발전기의 종류는 물의 낙차를 이용하여 발전시키는 수력 발전기와 열을 이용하여 발전시키는 화력 발전기 등이 있다. 이중, 화력 발전기는 석유, 석탄, 가스등의 연료의 연소에 의한 열 에너지를 기계 에너지로 바꾸고, 다시 발전기를 회전시켜 전기 에너지로 변환시키는 일을 하는 설비로서 그 종류가 다양한데, 특히 보일러와 증기 터빈을 쓰는 발전을 기력 발전이라 한다. 이러한 기력 발전은 연료를 연소하여 얻어지는 열 에너지를 보일러에서 물에 전하여 고온 고압의 증기로 바꾸고, 이 증기는 증기 터빈으로 유도되어 그 내부에서 팽창하면서 터빈의 날개에 회전력을 주어, 열 에너지는 기계 에너지로 변환된다. 증기는 팽창 후 저온 저압이 되어 터빈을 나와서 응축기 내에서 물로 응축되며, 상기 응축된 응축수는 다시 펌프로 가압되어 고압 상태로 보일러로 보내짐으로, 물은 보일러와 터빈 사이를 순환하여 열의 흡수와 방출을 수행하는 열 사이클을 구성하게 된다.Generally, generators include a hydroelectric generator that generates power using a drop of water and a thermal generator that generates power using heat. Among them, thermal power generators are a kind of equipment that converts thermal energy from combustion of fuel such as oil, coal, and gas into mechanical energy, and rotates the generator again into electrical energy. Writing development is called energy development. This energy generation converts the heat energy obtained by burning fuel into water in a boiler and converts it into steam of high temperature and high pressure, which is directed to a steam turbine and expands therein, giving the turbine blades a rotational force, which is mechanical energy. Is converted to. Steam expands to low temperature and low pressure after expansion and condenses into water in the condenser, and the condensed water is pumped back into the boiler at high pressure, so water circulates between the boiler and the turbine to absorb and release heat. It constitutes a thermal cycle that performs.
또한, 현대 산업사회에서 에너지 수급 체제의 주류는, 석유류를 공기로 연소하여 1차적으로 열 에너지를 얻고, 이를 다시 증기, 전력, 동력, 빛 등의 다양한 에너지로 전환하여 활용하고 있으며, 에너지 전환 공정 중에서도, 증기 터빈에 의해 전력을 생산하는 발전 공정이 주축을 이루고 있다. 증기는 석유류. 특히 최근에는 각종 폐기물 등 가연물을 보일러에서 공기로 연소한 열로 생산하며, 보일러에서 생산한 열을 그대로 난방 온수 건조용 등으로 활용도 하지만, 이를 증기 터빈에서 동력(회전력)으로 전환한 후 발전기에서 가장 편리한 전력 에너지로 전환하여 활용하고 있다. 즉, 가연성 연료를 공기로 연소시켜, 보일러에서 물을 고압-고온의 증기로 전환하고, 증기를 작동 매체(Working Fluid)로 하여, 터빈을 거처 회전 동력을 생산하고, 배출 증기를 응축기, 응축수 회수 펌프를 거처 보일러에 회송하는 순환 과정을 거처 전력을 생산하고 있으며, 이러한 전력 생산 방식은 현재 거의 모든 발전 시스템에 널리 사용되고 있다.In addition, in the modern industrial society, the mainstream of the energy supply and demand system is to burn petroleum with air to obtain thermal energy primarily, and then convert it into various energy such as steam, power, power, and light, and use the energy conversion process. Among these, the power generation process which produces electric power by a steam turbine is the main axis. Steam is oil. In particular, in recent years, combustibles such as various wastes are produced as heat burned by air in a boiler, and the heat produced by the boiler is also used for heating hot water drying as it is, but it is most convenient in a generator after converting it to power (rotary power) in a steam turbine. It is converted to power energy and utilized. That is, combustible fuel is combusted with air to convert water into high-pressure-high temperature steam in a boiler, steam as a working fluid, producing rotational power via a turbine, and returning steam to condenser and condensate recovery. Electric power is generated through a circulating process of returning the pump to the boiler, which is now widely used in almost all power generation systems.
그리고, 발전기를 회전시키는 터빈은 증기에 의해 작동되며, 상기 터빈을 작동시킨 후 상기 터빈에서 배출되는 증기를 냉각-응축시켜 발전 출력이 증가된다. 그러므로, 상기 터빈에서 배출되는 증기를 냉각-응축시키는 응축기는 발전 시스템에서 중요한 역할을 수행하는 핵심 장치이다. 다시 말해, 상기 터빈에 의해 생산되는 전력은, 터빈에 유입-배출되는 증기의 열 함량 차이와 발전 효율에 비례하게 되 며, 동일한 증기가 유입될 경우에는, 배출되는 증기의 열 함량이 낮을수록, 즉 응축기에서 냉각 온도를 낮게 유지할수록, 생산되는 발전량이 증가하게 된다. 즉, 발전 시스템에서 응축기의 응축 온도는, 발전량의 증감량과 직관되는 중요한 역할을 하며, 응축기의 제작 및 유지 보수비와 함께, 발전 시스템 전체 경제성에 미치는 영향이 크다.The turbine that rotates the generator is operated by steam, and after the turbine is operated, the steam output from the turbine is cooled and condensed to increase the power generation output. Therefore, the condenser for cooling-condensing the steam discharged from the turbine is a key device that plays an important role in the power generation system. In other words, the power produced by the turbine is proportional to the difference in the heat content of the steam flowing into and out of the turbine and the power generation efficiency. When the same steam is introduced, the lower the heat content of the steam being discharged, In other words, the lower the cooling temperature in the condenser, the higher the amount of power produced. In other words, the condenser temperature of the condenser in the power generation system plays an important role, which is directly related to the increase and decrease of the amount of power generation.
현재, 발전 시스템에서 증기를 냉각-응축하는 기술은, 응축기에 튜브-쉘형(Tube-Shell Type) 열교환기를 적용한 간접-접촉 냉각 방식이 주류를 이루고 있다. 상기 간접-접촉 냉각 방식은, 별도의 냉각탑에서 공기를 통해 냉각시킨 냉각수, 또는 대량의 1회성 상용용 강물이나 바닷물을 냉각수로 이용하여, 상기 냉각수를 튜브-쉘형 응축기의 튜브 측에 순환시키면서, 터빈에서 배출되는 증기를 튜브-쉘형 응축기의 쉘 측에 주입하여 상기 증기를 냉각-응축시키는 방식이다.Currently, the technology for cooling-condensing steam in a power generation system is mainly indirect-contact cooling using a tube-shell type heat exchanger in a condenser. The indirect-contact cooling system uses a cooling water cooled by air in a separate cooling tower, or a large amount of one-time commercial river water or sea water as cooling water, while circulating the cooling water on the tube side of the tube-shell condenser, the turbine. The steam discharged from is injected into the shell side of the tube-shell condenser to cool-condensate the steam.
그러나, 상기 간접-접촉 냉각 방식은, 응축기 내에 냉각수로 증기를 간접 냉각시키기 위한 다수의 튜브가 구현되어야 함으로, 응축기의 제작비 및 냉각수에 의한 냉각수측의 부식-오염 등으로 응축기의 유지-보수비가 증가하게 되며, 결과적으로 응축기의 제작 및 유지-보수에 고비용이 필요하게 되는 문제점이 있다. 또한, 상기 간접-접촉 냉각 방식은, 간접 냉각으로 인한 냉각 매체와의 온도 차, 다시 말해 온류(증기 응축수 측)와 냉류(냉각수 측)의 온도차이 증가로 응측 온도가 상승되고, 냉각-응축 효율이 저하되며 결과적으로 발전 출력을 저하시키는 문제점이 있다.However, in the indirect-contact cooling method, since a plurality of tubes for indirectly cooling steam with the coolant in the condenser must be implemented, the maintenance cost of the condenser increases due to the manufacturing cost of the condenser and corrosion-contamination of the coolant side by the coolant. As a result, there is a problem that a high cost is required for the production and maintenance of the condenser. In addition, in the indirect-contact cooling system, the temperature of the indirect cooling is increased due to the difference in temperature between the cooling medium due to the indirect cooling, that is, the temperature difference between the hot air (vapor condensate) and the cold air (cooling water), resulting in a cooling-condensing efficiency. There is a problem that is lowered and consequently lowers the power output.
따라서, 본 발명의 목적은 발전 시스템에서 터빈을 작동시킨 후 배출되는 증기를 응축시키는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for condensing steam discharged after operating a turbine in a power generation system.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 발전 시스템에서 증기를 응축시키는 응축기 내에 튜브를 제거하여 응축기의 제작 및 유지-보수 비용을 감소시키는 증기 응축 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a vapor condensing apparatus and method for reducing the manufacturing and maintenance costs of the condenser by removing the tubes in the condenser condensing steam in the power generation system.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 발전 시스템에서 터빈을 작동시킨 후 배출되는 증기를 직접 접촉 응축으로 냉각-응축 효율을 증가시켜 발전 효율을 향상시키는 증기 응축 장치 및 방법을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a steam condensation apparatus and method for improving the power generation efficiency by increasing the cooling-condensation efficiency by direct contact condensation of steam discharged after operating the turbine in the power generation system.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 유입구를 통해 터빈으로부터 배출된 증기를 수직 원통형의 하우징 내부에 고르게 유입시키며, 상기 하우징 내의 하부에 위치하는 유입부; 상기 하우징 내 상기 유입부의 상부에 위치하며, 상기 유입부의 상부에 상기 증기를 위치시켜 상기 증기와 냉각한 응축수가 접촉하는 표면적을 최대한 제공하는 접촉부; 상기 하우징 내 상기 접촉부의 상부에 위치하며, 상기 증기가 직접-접촉 응축 방식으로 응축되도록 상기 접촉부의 상부에서 상기 냉각한 응축수를 분사하는 분사부; 및 상기 하우징 내 상기 유입부의 하부에 위치하며, 상기 증기의 응축에 의해 생성된 응축수를 상기 하우징 내의 최하부에 집 합하는 집합부를 포함한다.The apparatus of the present invention for achieving the above objects, the inlet portion evenly introduced into the vapor discharged from the turbine through the inlet into the vertical cylindrical housing, the lower portion in the housing; A contact portion positioned above the inflow portion of the housing and providing a surface area in which the steam is positioned above the inflow portion to provide a surface area contacting the steam and the cooled condensate; An injection unit positioned above the contact unit in the housing and injecting the cooled condensed water from the upper part of the contact unit such that the vapor condenses in a direct-contact condensation method; And an aggregation unit located below the inlet of the housing and condensing condensed water generated by condensation of the vapor at the bottom of the housing.
그리고, 본 발명의 장치는, 상기 하우징 내 상기 분사부의 상부에 위치하며, 상기 하우징 내의 최상부에서 불활성 가스와 동반 배출되는 증기를 응축 회수하는 직접 접촉 냉각부를 더 포함하며, 상기 직접-접촉 응축 방식은, 충진-접촉 응축 방식과, 다공판 분사-접촉 응축 방식, 및 단순 분사-접촉 응축 방식 중 하나의 방식이 된다.In addition, the apparatus of the present invention further includes a direct contact cooling unit positioned above the injection unit in the housing and configured to condense and recover the vapor discharged with the inert gas at the top of the housing. , Fill-contact condensation, porous plate spray-contact condensation, and simple spray-contact condensation.
여기서, 상기 충진-접촉 응축 방식일 경우, 상기 접촉부는, 라쉬링(Rashig Ring) 또는 폴링(Pall Ring) 등의 충진물을 적층하는 충진층부가 되며, 상기 분사부는 상기 냉각한 응축수를 상기 충진층부 표면에 직접 분사한다.Here, in the case of the filling-contact condensation method, the contact portion may be a filling layer portion for laminating fillings such as a lash ring or a falling ring, and the spraying portion may form the cooled condensed water on the surface of the filling layer portion. Spray directly on.
또한, 상기 다공판 분사-접촉 응축 방식일 경우, 상기 접촉부는, 2-6 단의 원형 및 도너트형 다공판을 교대로 설치한 시브 트레이(sieve tray)가 되며, 상기 분사부는 상기 냉각한 응축수를 상기 시브 트레이 표면에 직접 분사한다.Further, in the porous plate spray-contact condensation method, the contact portion is a sieve tray in which 2-6 stage circular and donut-shaped porous plates are alternately installed, and the spray portion receives the cooled condensed water. Spray directly onto the sheave tray surface.
아울러, 상기 단순 분사-접촉 응축 방식일 경우, 상기 접촉부는, 상기 증기가 다수의 층을 형성하여 위치하도록 다층 구조를 가지며, 상기 분사부는 상기 접촉부의 각 층별로 해당하는 각각의 분사부를 통해 상기 냉각한 응축수를 상기 접촉부 표면에 직접 분사한다.In addition, in the simple injection-contact condensation method, the contact portion has a multi-layer structure such that the vapor is formed by forming a plurality of layers, and the injection portion is cooled through the respective injection portions corresponding to each layer of the contact portion. One condensate is sprayed directly onto the contact surface.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 터빈으로부터 배출된 증기를 수직 원통형의 하우징 내부에 고르게 유입시키는 단계; 상기 유입된 증기가 냉각한 응축수와 접촉하는 표면적이 최대가 되도록 상기 하우징 내부의 소정 공간에 상기 유입된 증기를 위치시키는 단계; 상기 증기가 위치하는 소정 공간에 상기 냉각한 응축수를 분사하여 상기 증기를 직접-접촉 응축 방식으로 응축하는 단계; 및 상기 증기의 응축에 의해 생성된 응축수가 냉각탑에서 냉각되어 상기 냉각한 응축수가 되도록 상기 생성된 응축수를 집합하는 단계를 포함한다.The method of the present invention for achieving the above objects comprises the steps of: uniformly introducing steam discharged from the turbine into the housing of the vertical cylindrical; Placing the introduced steam in a predetermined space inside the housing such that the surface area in contact with the cooled condensate is maximized; Condensing the steam by direct-contact condensation by spraying the cooled condensed water into a predetermined space in which the steam is located; And aggregating the generated condensed water such that the condensed water generated by condensation of the steam is cooled in a cooling tower to form the cooled condensed water.
그리고, 본 발명의 방법은, 상기 하우징의 최상부에서 불활성 가스와 동반 배출되는 증기를 응축 회수하는 단계를 더 포함하며, 상기 직접-접촉 응축 방식은, 충진-접촉 응축 방식과, 다공판 분사-접촉 응축 방식, 및 단순 분사-접촉 응축 방식 중 하나의 방식이 된다.The method further includes condensing and recovering vapor discharged with the inert gas at the top of the housing, wherein the direct-contact condensation method includes a fill-contact condensation method and a porous plate injection-contact method. One of the condensation method and the simple injection-contact condensation method.
여기서, 상기 충진-접촉 응축 방식일 경우, 라쉬링(Rashig Ring) 또는 폴링(Pall Ring) 등의 충진물을 적층하는 충진층부에 상기 유입된 증기를 위치시키고, 상기 냉각한 응축수를 상기 충진층부 표면에 직접 분사한다.Here, in the case of the filling-contact condensation method, the introduced steam is placed in a packed layer in which fills, such as a rash ring or a falling ring, are stacked, and the cooled condensed water is placed on the surface of the packed layer. Spray directly.
또한, 상기 다공판 분사-접촉 응축 방식일 경우, 2-6 단의 원형 및 도너트형 다공판을 교대로 설치한 시브 트레이(sieve tray)에 상기 유입된 증기를 위치시키고, 상기 냉각한 응축수를 상기 시브 트레이 표면에 직접 분사한다.Further, in the porous plate spray-contact condensation method, the introduced steam is placed in a sieve tray having alternating 2-6 stage circular and donut type porous plates, and the cooled condensate is Spray directly onto the sheave tray surface.
아울러, 상기 단순 분사-접촉 응축 방식일 경우, 상기 증기가 다수의 층을 형성하도록 다층 구조로 상기 유입된 증기를 위치시키고, 상기 냉각한 응축수를 각 층별로 직접 분사한다.In addition, in the simple injection-contact condensation method, the inlet steam is positioned in a multilayer structure so that the steam forms a plurality of layers, and the cooled condensed water is directly sprayed for each layer.
본 발명은, 발전 시스템에서 터빈을 작동시킨 후 배출되는 증기를 직접 접촉-응축 방식으로 응축함으로써, 증기의 냉각-응축 효율을 증가시키며, 응축 온도를 낮출 수 있어 응축 압력이 낮아지고, 그 결과 발전 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은, 증기를 응축시키는 응축기 내에 튜브가 없고, 냉각한 응축수를 직접 분사하여 증기를 응축함으로써, 응축기의 구조가 단순해지면서 응축기의 제작 및 유지-보수 비용을 감소시키며, 그에 따라 발전 시스템의 경제적 이득 효과를 보다 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by directly condensing the steam discharged after operating the turbine in the power generation system, the cooling-condensation efficiency of the steam can be increased, the condensation temperature can be lowered, and the condensation pressure is lowered. The efficiency can be improved. In addition, the present invention, there is no tube in the condenser condensing steam, by directly injecting the cooled condensate to condense the steam, simplifying the structure of the condenser while reducing the manufacturing and maintenance cost of the condenser, accordingly The economic benefit of the system can be further improved.
그리고, 본 발명은, 증기를 냉각-응축시키기 위한 냉각 매체로 냉각수 대신 양질의 응축수를 사용함으로써, 냉각수로 인한 응축기의 오염, 부식 등 운전 장애 요인을 해소시켜 유지-보수 비용을 감소시킬 수 있다. 아울러, 본 발명은, 응축수를 냉각시키는 냉각탑에 출입하는 응축수 온도차가 증가함으로, 동일한 냉각 부하에서 냉각 매체의 순환 유량이 감소하여 배관 시설비를 절감시킬 수 있으며, 동시에 순환 펌프의 전력 소비를 절감시킬 수 있다.In addition, the present invention, by using a good condensate instead of the cooling water as a cooling medium for cooling-condensing the steam, it is possible to solve the operating obstacles such as contamination, corrosion of the condenser due to the cooling water to reduce the maintenance cost. In addition, the present invention, by increasing the condensate temperature difference entering and exiting the cooling tower to cool the condensate, the circulation flow rate of the cooling medium is reduced at the same cooling load can reduce the piping facility cost, and at the same time can reduce the power consumption of the circulation pump have.
뿐만 아니라, 본 발명은, 증기를 냉각-응축한 후 응축기에서 배출시켜야 하는 불활성 가스(공기)가 수직형 응축기의 상단에 집합됨으로, 공기와 동반 배출되는 증기량을 격감시킬 수 있으며, 공기 배출을 위해 다수의 증기 이젝터(ejector)를 사용하는 종래의 방식보다 단순한 진공 펌프를 적용하여 발전 시스템에 필요한 시설비와 운전비를 절감할 수 있으며, 발전 시스템의 구조를 단순화시킴으로써, 발전 시스템의 설치 면적 절감, 공기 단축 등의 간접 효과도 얻을 수 있다.In addition, the present invention, since the inert gas (air) to be discharged from the condenser after cooling-condensing the steam is collected on the top of the vertical condenser, it is possible to reduce the amount of steam discharged with the air, By applying a vacuum pump that is simpler than the conventional method using a large number of steam ejectors, it is possible to reduce the facility cost and operating cost required for the power generation system, and to simplify the structure of the power generation system, thereby reducing the installation area of the power generation system and shortening the air. Indirect effects such as these can also be obtained.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설 명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.
본 발명은, 발전 시스템에서 증기에 의해 동작하는 터빈으로부터 배출되는 증기를 냉각-응축시키는 응축 장치 및 방법을 제안한다. 본 발명의 실시예에서는, 터빈으로부터 배출되는 증기를 응축하는 응축기에 튜브-쉘형(Tube-Shell Type) 열 교환기를 적용하는 간접-냉각 방식이 아닌, 증기를 응축시킨 응축수를 별도의 냉각탑에서, 공기로 냉각시킨 다음, 이를 다시 터빈에서 배출하는 증기와 튜브 없이 직접 접촉시켜 냉각-응축시키는 직접-접촉 응축 방식을 적용하여, 발전 시스템 전체의 경제적 효과를 향상시킨다.The present invention proposes a condensation apparatus and method for cooling-condensing steam discharged from a turbine operated by steam in a power generation system. In an embodiment of the present invention, the condensate condensed with steam in a separate cooling tower, rather than an indirect cooling method in which a tube-shell type heat exchanger is applied to a condenser condensing steam discharged from a turbine. The cooling system is then cooled and condensed directly to the steam discharged from the turbine without direct contact with the tube, thereby applying a direct-contact condensation method to improve the economic efficiency of the entire power generation system.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템에서 응축기는, 터빈을 작동시킨 후 상기 터빈에서 배출되는 증기를 저온으로 냉각-응축시켜 응축수를 보일러로 되돌려 보낸다. 이때, 본 발명은, 응축기에 전형적인 수평형 튜브-쉘형 간접-냉각 방식이 아닌, 직접-접촉 냉각 방식을 적용함에 따라, 응축기의 제작비 및 유지-보수비 고가, 간접 냉각에 의한 전열 능력 저하로 인한 발전 출력 감소, 열 교환의 장애가 되는 증기와 혼존해 있는 불활성 가스(공기)의 배출을 위한 이젝터 시스템의 복잡성 등의 불리한 요소를 모두 해결할 수 있다. 즉, 본 발명은, 응축기를 내부에 튜브가 없는 단순 구조의 수직 원통형 하우징에 별도로 냉각시킨 응축수를 증기에 직접 분사-접촉시켜 응축시키는 직접-접촉 응축 방식을 적용함으로써, 수평형 튜브-쉘형 간접-냉각 방식이 적용된 응축기에서의 모든 단점을 해소한다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하여 응축기에 수평형 튜브-쉘형 간접-냉각 방식이 적용된 발전 시스템을 설명하기로 한다.Here, in the power generation system according to the embodiment of the present invention, the condenser cools and condenses the steam discharged from the turbine to a low temperature after operating the turbine to return the condensate to the boiler. At this time, the present invention, by applying the direct-contact cooling method, rather than the typical horizontal tube-shell type indirect cooling method to the condenser, high production cost and maintenance-maintenance cost of the condenser, power generation due to lower heat transfer capacity by indirect cooling All of the disadvantages, such as reduced power and the complexity of the ejector system for the release of inert gas (air), which is mixed with steam, which is a barrier to heat exchange, can be solved. That is, the present invention provides a horizontal tube-shell indirect-by applying a direct-contact condensation method of directly condensing the condensate by direct injection-contact with steam to a vertical cylindrical housing having a simple structure having no tube inside. Eliminates all the disadvantages of condensers with cooling. Here, the power generation system to which the horizontal tube-shell indirect cooling is applied to the condenser will be described with reference to FIG. 1.
도 1은 응축기에 수평형 튜브-쉘형 간접-냉각 방식이 적용된 종래의 발전 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically illustrating the structure of a conventional power generation system in which a condenser is applied with a horizontal tube-shell indirect cooling method.
도 1을 참조하면, 응축기에 수평형 튜브-쉘형 간접-냉각 방식이 적용된 발전 시스템은, 고온 고압의 증기를 배출하는 보일러(102), 상기 보일러(102)가 배출하는 증기의 공급압을 제어하는 공급압 제어기(104), 상기 증기에 의해 회전 동작하는 터빈(108), 상기 터빈(108)의 회전수를 제어하는 회전 제어기(106), 상기 터빈(108)의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 발전기(110), 상기 터빈(108)을 동작시킨 후 상기 터빈(108)으로부터 배출되는 증기를 냉각-응축시키는 응축기(112), 상기 응축기(112)의 상부에 누적한 공기를 외부로 배출시키는 이젝터(114), 상기 응축기(112)가 냉각-응축한 응축수를 보일러수 처리 수조로 배출하는 응축수 제어기(120), 상기 응축기(112)에 유입된 증기를 냉각시키기 위한 냉각수를 상기 응축기(112)로 제공하는 냉각탑(116), 상기 냉각탑(116)의 냉각수를 상기 응축기(112)로 전달하는 냉각수 순환펌프(118), 및 냉각탑(116)의 냉각수 수위를 제어하는 냉각탑 제어기(119)를 포함한다. 여기서, 상기 응축기(112)는 전술한 바와 같이 수평형 튜브-쉘형 간접-냉각 방식이 적용됨에 따라, 내부에 다수의 튜브(122)가 구현된다. 그러면 여기서, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템의 구조를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Referring to FIG. 1, a power generation system in which a horizontal tube-shell indirect cooling system is applied to a condenser may include a
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 2는 응축기에 직접-접촉 응축 방식이 적용된 발전 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing the structure of a power generation system according to an embodiment of the present invention. 2 is a view schematically illustrating a structure of a power generation system to which a direct-contact condensation method is applied to a condenser.
도 2를 참조하면, 응축기에 직접-접촉 응축 방식이 적용된 발전 시스템은, 고온 고압의 증기를 배출하는 보일러(202), 상기 보일러(202)가 배출하는 증기의 공급압을 제어하는 공급압 제어기(204), 상기 증기에 의해 회전 동작하는 터빈(208), 상기 터빈(208)의 회전수를 제어하는 회전 제어기(206), 상기 터빈(208)의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 발전기(210), 상기 터빈(208)을 동작시킨 후 상기 터빈(208)으로부터 배출되는 증기를 냉각-응축시키는 응축기(212), 상기 응축기(212)의 상부에 누적한 공기를 외부로 배출시키는 진공 펌프(214), 상기 응축기(212)가 냉각-응축한 응축수를 보일러수 처리 수조로 배출하는 응축수 제어기(220), 상기 응축기(212)에 유입된 증기를 냉각-응축수로 냉각-응축한 후 승온된 응축수를 별도로 냉각시키기 위한 냉각탑(216), 상기 냉각탑(216)으로 응축수를 이송시켜주는 펌프(218), 및 냉각탑(216)의 냉각수 수위를 제어하는 냉각탑 제어기(219)를 포함한다. 여기서, 상기 응축기(212)는 전술한 바와 같이 직접-접촉 응축 방식이 적용됨에 따라, 내부에 증기가 위치하는 소정 공간에 냉각탑(216)에서 제공한 냉각한 응축수를 직접 분사하는 분사부, 및 증기와 냉각한 응축수가 직접 접촉으로 냉각-응축하기 위한 접촉부가 구현된다.Referring to FIG. 2, a power generation system in which a direct-contact condensation method is applied to a condenser includes a
그리고, 본 발명의 실시예에서는 3가지의 직접-접촉 응축 방식이 제안되며, 제안된 3가지의 직접-접촉 응축 방식에 따라 상기 응축기(212)의 내부에 접촉부 및 분사부가 구현된다. 본 발명의 실시예에 따른 3가지의 직접-접촉 응축 방식은, 충진-접촉 응축 방식과, 다공판 분사-접촉 응축 방식, 및 단순 분사-접촉 응축 방식이 된다. 그러면 여기서, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템의 응축기(212)에 적용된 충진-접촉 응축 방식을 구체적으로 설명하기로 한다.In the embodiment of the present invention, three direct-contact condensation schemes are proposed, and a contact portion and an injection portion are implemented in the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템에서 충진-접촉 응축 방식이 적용된 응축기를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a view schematically illustrating a condenser to which a fill-contact condensation method is applied in a power generation system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 상기 충진-접촉 응축 방식이 적용된 응축기(212)는, 수직형 원통의 하우징으로 구현된 응축기(212)의 최하부에는 응축한 응축수가 집합되는 공간으로 집합부(316)가 위치하고, 상기 집합부(316)의 상부에는 터빈(208)에서 배출되는 증기가 유입관(302)을 통해 응축기(212) 하부로 고르게 유입토록 하는 유입부(318)가 위치하며, 상기 유입부(318)의 상부에는 증기와 냉각한 응축수가 접촉하는 표면적을 최대한 제공하도록 라쉬링(Rashig Ring) 또는 폴링(Pall Ring) 등의 충진물을 적층해 두는 충진층부(304)를 포함한다. 여기서, 상기 충진층부(304)는 증기와 냉각한 응축수가 직접 접촉으로 냉각-응축하기 위한 접촉부가 된다.Referring to FIG. 3, in the
그리고, 상기 응축기(212)는, 상기 충진층부(304)의 상부에 충진층부(304)에 냉각한 응축수를 골고루 직접 분사해 주기 위한 분사부(Sparge)(308)가 설치되고, 상기 분사부(308)의 상부에는 응축하지 못하는 불활성 가스(공기)가 진공 펌프(214)로 흡인 배출하기 직전에 직경이 적은 원통에서 소량의 충진물을 거처 나가면서 동반하는 증기를 최대한 응축-회수하기 위해 소량의 냉각한 응축수를 충진층부(304)에 분사시켜 주는 또 하나의 작은 직접 접촉 냉각부(320)를 포함한다.In addition, the
이러한 충진-접촉 응축 방식이 적용된 응축기(212)의 하부로 유입하는 증기는, 상부로 올라가면서 충진층부(304)에 위치하며, 이때 상기 충진층부(304)의 상부에서 상기 분사부(308)가 분사하여 흘러내리는 냉각한 응축수와, 응축수로 젖어 있는 방대한 충진층부(304)의 표면에서 접촉하면서 급속히 냉각-응축된다. 그리고, 상기 응축수는 증기 응축열에 해당하는 열량에 의해 소정의 온도로 상승되어 아래로 흘러 내려가 집합부(316)에 고이게 되며, 응축하지 못하는 불활성 가스(공기)는 계속 상승하여 응축기(212)의 최상부에 위치한 또 하나의 작은 직접 접촉 냉각부(320)에서 냉각한 응축수와 접촉하여 동반 상승하는 잔류 증기를 거의 모두 응축시키고, 나머지 불활성 가스는 진공 펌프(214)에 의해 흡인되어 대기로 방출된다.The steam flowing into the lower portion of the
여기서, 냉각탑(216)으로부터 상기 응축기(212)에 주입하는 냉각한 응축수의 총 주입 물량은, 증기와 접촉하여 증기 응축열에 의한 응축수의 온도 상승이 10-20℃ 범위가 되도록 하는 물량으로 하며, 응축기(212)에서 유입부(318)에 구현된 유입구의 탑경은 유입하는 증기 초속이 3-5 m/sec. 범위가 되도록 하고, 상기 충진층부(304)의 충진물 적층량은, 충진물 총 표면적이 주입하는 응축수 1톤당 2- 4 m2 범위가 되도록 하며, 비응축성 공기를 흡입-배출하는 진공 펌프의 용량은, 주입하는 응축수 1톤당 0.015-0.030 Nm3 범위가 됨이 바람직하다.Here, the total injection amount of the cooled condensate injected from the
그리고, 상기 응축기(212)의 집합부(316)에 집합되는 응축수는, 냉각하여 다시 응축기(212)의 상부로 순환시키도록 펌프(312)에 의해 냉각 배출관(314)을 통해 공기로 냉각하는 냉각탑(216)으로 보내며, 이때 증기 응축으로 생성한 잉여 응축수 는, 응축수 제어기(220)에 의해 공급수관(310)을 통해 보일러수 처리 수조로 회송하게 된다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템은, 도 1에서 설명한 발전 시스템에서 필요로 한 별도의 응축수 회송 펌프가 필요하지 않다.The condensate collected in the
또한, 상기 응축기(212)에서 증기를 냉각-응축-흡수하여 온도가 상승한 응축수는, 냉각시켜 다시 사용하기 위해 냉각탑(216)에서 공기로 냉각한다. 여기서, 상기 냉각탑(216)은 통상적으로 널리 사용하는 냉각수를 냉각시키는 범용 냉각탑이 될 수 있으며, 상기 냉각탑(216)은 일반적인 냉각수 대신 수질이 좋은 응축수를 냉각시키게 되며, 냉각탑(216)에서 냉각된 응축수는 냉각 유입관(306)을 통해 분사부(308)로 전달되며, 상기 분사부(308)는 상기 냉각한 응축수를 응축기(212)의 내부에서 분사하여 증기를 냉각-응축시킨다. 그러면 여기서, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템의 응축기(212)에 적용된 다공판 분사-접촉 응축 방식을 구체적으로 설명하기로 한다.In addition, the condensed water having a temperature rise by cooling-condensing-absorbing steam in the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템에서 다공판 분사-접촉 응축 방식이 적용된 응축기를 개략적으로 도시한 도면이다.4 is a view schematically illustrating a condenser to which a porous plate injection-contact condensation method is applied in a power generation system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 상기 다공판 분사-접촉 응축 방식이 적용된 응축기(212)는, 수직형 원통의 하우징으로 구현된 응축기(212)에 최하부에는 응축한 응축수가 집합되는 공간으로 집합부(416)가 위치하고, 상기 집합부(416)의 상부에는 터빈(208)에서 배출되는 증기가 유입관(402)을 통해 응축기(212)의 하부로 고르게 유입토록 하는 유입부(418)가 위치하며, 상기 유입부(418)의 상부에는 2-6 단의 원형 및 도너트형 다공판을 교대로 설치한 시브 트레이(sieve tray)(404)를 포함한다. 여기서, 상기 시브 트레이(404)는 증기와 냉각한 응축수가 직접 접촉으로 냉각-응축하기 위한 접촉부가 된다. 그리고, 상기 시브 트레이(404)는, 분사부(408)에서 분사되는 냉각한 응축수를 응축기(212)의 내부 모든 공간에 골고루 분산 낙하시키면서 상승하는 증기가 다공판 사이를 좌우로 오가면서 응축수 물방울의 방대한 표면적에서 접촉-냉각-응축시킨다. 상기 다공판 분사-접촉 응축 방식은 원리와 기능면에서 도 3에서 설명한 충진-접촉 응축 방식과 동일하나, 증기와 냉각한 응축수 간의 접촉 면적이 보다 증가하여 증기의 냉각-응축 효율이 향상되며, 응축기(212)의 구조가 보다 단순해진다.Referring to FIG. 4, the
그리고, 상기 응축기(212)는, 상기 시브 트레이(404)의 상부에 시브 트레이(404)에 냉각한 응축수를 골고루 분사하기 위한 분사부(408)가 설치되고, 상기 분사부(408)의 상부에는 응축하지 못하는 불활성 가스(공기)가 진공 펌프(214)로 흡인 배출하기 직전에 직경이 적은 원통에서 소량의 충진물을 거처 나가면서 동반하는 증기를 최대한 응축-회수하기 위해 소량의 냉각한 응축수를 시브 트레이(404)에 분사시켜 주는 또 하나의 작은 직접 접촉 냉각부(420)를 포함한다.The
이러한 다공판 분사-접촉 응축 방식이 적용된 응축기(212)의 하부로 유입하는 증기는, 상부로 올라가면서 시브 트레이(404)에 위치하며, 이때 상기 시브 트레이(404)의 상부에서 상기 분사부(408)가 분사하여 흘러내리는 냉각된 응축수 물방울의 방대한 표면적과 접촉하면서 급속히 냉각-응축된다. 그리고, 상기 응축수는 증기 응축열에 해당하는 열량에 의해 소정의 온도로 상승되어 아래로 흘러 내려가 집합부(416)에 고이게 되며, 응축하지 못하는 불활성 가스(공기)는 계속 상승하여 응축기(212)의 상부 또 하나의 작은 직접 접촉 냉각부(420)에서 냉각한 응축수와 접촉하여 동반 상승하는 잔류 증기를 거의 모두 응축시키고, 나머지 불활성 가스는 진공 펌프(214)에 의해 흡인되어 대기로 방출된다.The steam flowing into the lower portion of the
여기서, 상기 응축기(212)에 주입하는 냉각한 응축수 총 주입 물량은, 증기와 접촉하여 증기 응축열에 의한 응축수의 온도 상승이 10-20℃ 범위가 되도록 하는 물량으로 하며, 응축기(212)에서 유입부(418)에 구현된 유입구의 탑경은 유입하는 증기 초속이 3-5 m/sec. 범위가 되도록 하고, 상기 시브 트레이(404)의 구멍(Hole)의 크기는 2-5mm 정도로 하고, 구멍의 밀도는 트레이 1m2 당 5000-7000개로, 시브 트레이(404) 상부에 고여 있는 물의 높이는 5-15cm 범위에 들도록 하며, 비 응축성 공기를 흡입-배출하는 진공 펌프의 용량은, 주입하는 응축수 1톤당 0.015-0.030 Nm3 범위가 됨이 바람직하다.Here, the total amount of cooled condensate injected into the
그리고, 상기 응축기(212)의 집합부(416)에 집합되는 응축수는, 냉각하여 다시 응축기(212)의 상부로 순환시키도록 펌프(412)에 의해 냉각 배출관(414)을 통해 공기로 냉각하는 냉각탑(216)으로 보내며, 이때 증기 응축으로 생성한 잉여 응축수는, 응축수 제어기(220)에 의해 공급수관(410)을 통해 보일러수 처리 수조로 회송하게 된다. 또한, 상기 응축기(212)에서 증기를 냉각-응축-흡수하여 온도가 상승한 응축수는, 냉각시켜 다시 사용하기 위해 냉각탑(216)에서 공기로 냉각한다. 상기 냉각탑(216)에서 냉각된 응축수는 냉각 유입관(406)을 통해 분사부(408)로 전달되며, 상기 분사부(408)는 상기 냉각한 응축수를 응축기(212)의 내부에서 분사하여 증기를 냉각-응축시킨다. 그러면 여기서, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템의 응축기(212)에 적용된 단순 분사-접촉 응축 방식을 구체적으로 설명하기로 한다.The condensate collected in the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템에서 단순 분사-접촉 응축 방식이 적용된 응축기를 개략적으로 도시한 도면이다.5 is a view schematically showing a condenser to which a simple spray-contact condensation method is applied in a power generation system according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 상기 단순 분사-접촉 응축 방식이 적용된 응축기(212)는, 수직형 원통의 하우징으로 구현된 응축기(212)의 최하부에는 응축한 응축수가 집합되는 공간으로 집합부(524)가 위치하고, 상기 집합부(524)의 상부에는 터빈(208)에서 배출되는 증기가 유입관(502)을 통해 응축기(212)의 하부로 고르게 유입토록 하는 유입부(526)가 위치하며, 상기 유입부(526)의 상부에는 냉각한 응축수가 미세한 물방울로 분사되어 상승하는 증기와 직접-접촉 방식으로 냉각-응축시켜주기 위한 다층 구조를 갖는 접촉부들(504,506,508)를 포함하며, 상기 접촉부들(504,506,508) 표면에 상기 냉각한 응축수를 분사하여 증기와 상기 냉각한 응축수가 직접 접촉으로 냉각-응축하기 위한 분사부(512,514,516)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the
그리고, 상기 응축기(212)는, 상기 다층 구조의 접촉부들(504,506,508)의 상부에, 응축하지 못하는 불활성 가스(공기)가 진공 펌프(214)로 흡인 배출하기 직전에 직경이 적은 원통에서 소량의 충진물층을 거처 나가면서 동반하는 증기를 최대한 응축-회수하기 위해 소량의 냉각한 응축수를 충진물층에 분사시켜 주는 또 하나의 작은 직접 접촉 냉각부(528)를 포함한다. 여기서, 상기 단순 분사-접촉 응축 방식은, 상기 다공판 분사-접촉 응축 방식 및 충진-접촉 응축 방식과 원리와 기능면 에서 동일하며, 상기 다공판 분사-접촉 응축 방식 및 충진-접촉 응축 방식과 비교하여 응축기(212)가 보다 단순한 구조로 구현된다.In addition, the
이러한 단순 분사-접촉 응축 방식이 적용된 응축기(212)의 하부로 유입하는 증기는, 상부로 올라가면서 다층 구조의 접촉부들(504,506,508)에서 분사되는 냉각된 응축수 물방울의 방대한 표면에서 직접-접촉 응축 방식으로 급속 냉각-응축되어 물방울과 함께 아래로 흘러내려 간다. 그리고, 상기 응축수는 증기 응축열에 해당하는 열량에 의해 소정의 온도로 상승되어 아래로 흘러 내려가 집합부(524)에 고이게 되며, 응축하지 못하는 불활성 가스(공기)는 계속 상승하여 응축기(212)의 상부 또 하나의 작은 직접 접촉 냉각부(528)에서 냉각한 응축수와 접촉하여 동반 상승하는 잔류 증기를 거의 모두 응축 시키고, 나머지 불활성 가스는 진공 펌프(214)에 의해 흡인되어 대기로 방출된다.Steam entering the lower portion of the
여기서, 상기 응축기(212)에 주입하는 냉각한 응축수 총 주입 물량은, 증기와 접촉하여 증기 응축열에 의한 응축수의 온도 상승이 10-20℃ 범위가 되도록 하는 물량으로 하며, 응축기(212)에서 유입부(526)에 구현된 유입구의 탑경은 유입하는 증기 초속이 3-5 m/sec. 범위가 되도록 하고, 상기 다층 구조의 접촉부(504,506,508)로 냉각한 응축수를 분사하는 분사부들(512,514,516)은, 구경 2-5mm의 작은 구명에서 초속 1-3 m/sec.의 속도로, 응축기(212) 내 전 공간에 골고루 분사되도록 상기 응축기(212) 내에서 다충 구조로 배열 형성된다.Here, the total amount of cooled condensate injected into the
그리고, 상기 응축기(212)의 집합부(416)에 집합되는 응축수는, 냉각하여 다시 응축기(212)의 상부로 순환시키도록 펌프(520)에 의해 냉각 배출관(522)을 통해 공기로 냉각하는 냉각탑(216)으로 보내며, 이때 증기 응축으로 생성한 잉여 응축수는, 응축수 제어기(220)에 의해 공급수관(518)을 통해 보일러수 처리 수조로 회송하게 된다. 상기 냉각탑(216)에서 냉각된 응축수는 냉각 유입관(510)을 통해 분사부(512,514,516)을 거처 다층 구조의 접촉부들(504,506,508)로 분사된다.The condensate collected in the
전술한 바와 같이 3가지의 직접-접촉 냉각 방식, 즉 충진-접촉 응축 방식과, 다공판 분사-접촉 응축 방식, 및 단순 분사-접촉 응축 방식은 응축기(212)의 처리 용량, 설치 장소와의 부합성 등에 따라, 선택적으로 응축기(212)에 구현된다. 그리고, 본 발명에 따른 응충기(212)는, 전술한 3가지의 직접-접촉 냉각 방식뿐만 아니라, 냉각한 응축수를 분사하여 증기를 방대한 물방울의 표면적에서 골고루 적정 시간동안 접촉하도록 하여 증기를 냉각시키는 다양한 방식들이 선택 적용될 수 있다.As described above, the three direct-contact cooling methods, namely, the filling-contact condensation method, the perforated plate injection-contact condensation method, and the simple injection-contact condensation method, are not suitable for the processing capacity and installation location of the
즉, 본 발명에 따른 응축기(212)는, 증기가 자신보다 온도가 낮으며 동질의 응축수에 접촉하면, 용이하게 증기가 응축하면서 응축열을 응축수에 제공하고, 증기는 급격한 부피의 감소로 증기압이 낮아지게 되고, 터빈에서의 차압의 증가로 발전 출력이 증가하게 된다. 이때, 낮아진 증기압, 즉 응축 후 낮아진 응축수 온도는, 주입된 냉각한 응축수의 온도, 유량, 전열계수, 전열 면적 등에 의해 결정되며, 동일 조건일 경우, 튜브-쉘형 방식이 적용된 응축기(112)와 비교하면, 전열계수 및 전열 면적이 증가하여 응축 온도가 더 낮아지며, 결과적으로 발전 출력을 증가시킬 수 있다. 그러면 여기서, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템의 응축기(212)에서 증기의 응축 온도를 구체적으로 설명하기로 한다.That is, in the
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템의 응축기에서 증기의 온도 변화를 도시한 도면이다.6 and 7 illustrate changes in temperature of steam in a condenser of a power generation system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 상기 튜브-쉘형 간접-접촉 냉각 방식이 적용된 응축기(112)상부에서 유입관(602)을 거처 유입한 60℃의 증기는, 냉각수 유입관(608)으로 유입된 40℃의 냉각한 응축수에 의한 간접-접촉 냉각 방식으로 증기는 55℃의 응축수가 되어 배출관(606)을 거처 배출되고, 냉각한 응축수는 50℃로 승온하여 배출관(610)을 거처 냉각탑(612) 상부로 배출된다. 이어서, 냉각탑(612) 상부로 유입한 50℃의 냉각한 응축수는, 냉각탑(612) 하부에서 상승하는 25℃의 공기와 충진물 적재층 표면에서 접촉, 40℃로 냉각되어 배출된 후, 공기는 상부에서 40℃정도로 승온되고 냉각한 응축수의 일부를 증발시킨 증기와 함께 대기로 방출된다.Referring to FIG. 6, the steam at 60 ° C. flowing through the
한편, 도 7을 참조하면, 튜브 없이 직접-접촉 냉각 방식이 적용된 응축기 하부에서 유입관(702)를 거처 유입한 증기는, 응축기 상부로 유입관(708)을 거처 유입하는 40℃로 냉각된 응축수와 직접-접촉 방식으로 냉각-응축된 후, 응축기 하부에서 55℃로 승온한 응축수가 되어 배출관(706)을 거처 응축수 냉각탑(712) 상부로 전송된다. 이어서, 냉각탑(712) 상부로 유입한 55℃의 응축수는, 냉각탑 하부에서 상승하는 25℃의 공기와 충진물 적재층 표면에서 접촉, 40℃로 냉각되어 배출되고, 공기는 상부에서 45℃정도로 승온되고 응축수의 일부를 증발시킨 증기와 함께 대기로 방출 된다.Meanwhile, referring to FIG. 7, condensed water cooled to 40 ° C. flowing through the
상기 간접-접촉 냉각 방식인 도 6과, 직접-접촉 냉각 방식인 도 7을 대비해 보면, 응축기 온도는 60℃에서 55℃로 5℃도 낮아지고, 냉각매체의 유출입 온도 차 이는 50-40=10℃에서 55-40=15℃로 증가되고 있음을 알 수 있으며, 이러한 응축기의 온도 저하에 의해 발전 출력이 증가되는 효과를 얻을 수 있으며, 냉각 매체의 유출입의 온도차 증가에 의해 냉각 매체의 순환하는 유량을 감소시켜, 이를 이송시키는 펌프의 소비 전력을 감소시키는 효과를 얻을 수 있다. 그러면 여기서, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템의 동작 과정을 구체적으로 설명하기로 한다.In contrast to FIG. 6, which is the indirect-contact cooling method, and FIG. 7, which is the direct-contact cooling method, the condenser temperature is lowered by 5 ° C. from 60 ° C. to 55 ° C., and the inflow and outflow temperature difference of the cooling medium is 50-40 = 10. It can be seen that the increase from 55 ℃ to 15 ℃ ℃, it is possible to obtain the effect that the power generation output is increased by the temperature drop of the condenser, and the flow rate circulating the cooling medium by increasing the temperature difference of the inflow and outflow of the cooling medium It is possible to obtain the effect of reducing the power consumption of the pump for conveying it. Next, an operation process of the power generation system according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 8.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.8 is a view schematically illustrating an operation process of a power generation system according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, S810단계에서 상기 발전 시스템은, 보일러에서 배출된 고온 압축한 증기를 터빈으로 전달하고, 상기 증기에 의해 터빈을 회전 동작하도록 작동시킨다. 그런 다음, S820단계에서 상기 터빈을 작동시킨 고온의 증기를 상기 터빈에서 배출시키며, 상기 배출된 증기를 응축기로 유입시킨다.Referring to FIG. 8, in step S810, the power generation system delivers the hot compressed steam discharged from the boiler to the turbine and operates the turbine to rotate by the steam. Then, in step S820, the high-temperature steam operated by the turbine is discharged from the turbine, and the discharged steam is introduced into the condenser.
다음으로, S830단계에서 소정의 방식으로 응축기가 상기 증기를 응축하도록 한다. 여기서, 상기 응축기가 증기를 응축시키는 소정의 방식은 직접-접촉 응축 방식으로 전술한 충진-접촉 응축 방식과, 다공판 분사-접촉 응축 방식, 및 단순 분사-접촉 응축 방식뿐만 아니라 또 다른 방식이 될 수 있다. 그리고, S840단계에서 상기 응축기의 증기 냉각-응축시에 발생한 응축수를 외부로 방출한다.Next, the condenser to condense the steam in a predetermined manner in step S830. Here, the predetermined manner in which the condenser condenses the vapor may be another method as well as the above-described filling-contact condensation method, porous plate injection-contact condensation method, and simple injection-contact condensation method as direct-contact condensation method. Can be. In operation S840, the condensed water generated during steam cooling-condensation of the condenser is discharged to the outside.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이 다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.On the other hand, in the detailed description of the present invention has been described with respect to specific embodiments, various modifications are possible without departing from the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
도 1은 응축기에 수평형 튜브-쉘형 간접-접촉 냉각 방식이 적용된 종래의 발전 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing the structure of a conventional power generation system in which a condenser is applied with a horizontal tube-shell indirect contact cooling method.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 직접-접촉 냉각 방식이 적용된 발전 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.2 is a view schematically showing a structure of a power generation system to which a direct-contact cooling method according to an embodiment of the present invention is applied.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 발전 시스템에서 충진-접촉 응축 방식이 적용된 응축기를 개략적으로 도시한 도면.3 is a view schematically showing a condenser to which a fill-contact condensation method is applied in a power generation system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 발전 시스템에서 다공판 분사-접촉 응축 방식이 적용된 응축기를 개략적으로 도시한 도면.4 is a view schematically showing a condenser to which a porous plate injection-contact condensation method is applied in a power generation system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 발전 시스템에서 단순 분사-접촉 응축 방식이 적용된 응축기를 개략적으로 도시한 도면.5 is a view schematically showing a condenser to which a simple spray-contact condensation method is applied in a power generation system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 발전 시스템의 응축기에서 증기의 응축 온도 변화를 도시한 도면.6 and 7 are views showing a change in the condensation temperature of the steam in the condenser of the power generation system according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면.8 is a view schematically illustrating an operation process of a power generation system according to an embodiment of the present invention.
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