KR20110137254A - 복합 발전 설비 - Google Patents

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KR20110137254A
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KR1020110058014A
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옌스 케이저
올리버 라이무트
울리히 시퍼스
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지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 석탄 가스화 공정이 일체된 복합 발전 설비에 관한 것이며, 이러한 설비는 가스 터빈(1)과, 가스 터빈(1)의 연소실(3)의 상류에 연결된 연료 시스템(8)을 포함하고, 이러한 연료 시스템은 화석 연료를 위한 가스화 장치(10)와, 가스화 장치(10)로부터 분기되어 가스 터빈(1)의 연소실(3)로 이어지는 가스 라인(9)을 포함하며, 연소실(3) 상류에서는 증기를 함유한 연료의 포화를 위한 포화기(21)가 가스 라인(9) 내로 연결되며, 가스화 장치(10)와 포화기(21) 사이에서 가스 라인(9)으로 이어지는 세척 라인(42)이 제공된다.

Description

복합 발전 설비{COMBINED CYCLE POWER PLANT}
본 발명은 화석 연료를 위한 가스화 장치와 이에 상응하는 합성 가스(synthesis gas) 연료 시스템을 포함하는 복합 발전 설비와, 이러한 설비의 합성 가스 연료 시스템을 세척하기 위한 방법에 관한 것이다.
합성 가스 연료 시스템의 목적은 가스 터빈 내에서 연소시키기 위해, 연료(예를 들어 석탄)의 가스화로부터 얻어진 후 정제된 합성 가스를 (가스 터빈의 요건에 상응하게) 처리하기 위한 것이다. 이러한 시스템이 제대로 작동할 수 있도록 그리고 고장/장애에 따른 수리를 제대로 실행할 수 있도록, 이러한 시스템을 비활성화할 필요가 있다.
공지된 IGCC-설비(IGCC = integrated gasification combined cycle, 즉 가스화 장치가 일체된 복합 발전 설비)에서 이러한 비활성화는 세척 매체인 증기에 의해 구현된다. 그러나, 이 경우 고장 시간이 더욱 길 때는 탈황 설비 내에서 합성 가스 흐름으로부터 분리될 수 없었던 (ppm 범위의) 황화합물과 결합한, 연료 시스템의 파이프 라인 내부의 응축된 증기를 통해 야기된, 소위 정지 상태 부식이 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 문제를 방지하기 위해 가스 터빈 상류에서 세척 시스템에는 비활성화 매체로서 질소(N2), 특히 순수-질소가 제공되며, 이러한 비활성화 매체는 가스 잠금 장치로부터 시작하여 순방향으로 가스 터빈 내를 세척한다. 이러한 가스 잠금 장치는 2개의 밸브, 예를 들어 볼 밸브를 포함한다. 이러한 2개의 밸브들 사이에는 중간 배출부 또는 압력 라인이 연결된다. 이러한 중간 배출부는 소각탑에 연결될 수 있으며, 이러한 소각탑을 통해 과잉 가스는 소각될 수 있다. 이러한 중간 배출부의 대안으로서, 가스 잠금 밸브를 통해 가스가 유입될 수 없도록 하는 압력 라인이 연결될 수 있다. 즉, 가스 잠금 장치는 안전 기술상의 관련 규정을 충족시키기 위해 연료 시스템을 가스 밀폐식으로 가스 잠금 장치 상류의 제1 영역(가스화 시스템)과 가스 잠금 장치 하류의 제2 영역(가스 터빈-연료 시스템)으로 분리한다.
황 및 응축물과 결합하여 부식을 야기할 수 있는 증기와 대조적으로, 질소에서는 부식의 위험이 존재하지 않는다. 질소는 공기 분리 설비 내에서 고순도 질소로서 생성되고, 이에 따라 연료 시스템의 비활성화를 위해 사용될 수 있다. 이러한 설계는 이미 특허 등록되어 있다(특허 DE 10002084 C2호).
이 경우, 연료 시스템의 전방 영역(즉 가스 잠금 장치 및 포화기 시스템의 상류)은 비활성화되지 않는다. 이러한 영역이 마찬가지로 비활성화되어야 한다면, 정상적인 작동 개시 및 정지 상태에서 가스화 시스템은 고순도 질소에 의해 비활성화되고, 이러한 영역은 압력이 가해지도록 유지된다. 하지만, 이러한 가스화 시스템이 고장을 일으키는 경우, 이러한 유형의 비활성화는 불가능하다.
따라서, 본 발명의 목적은 연료 시스템이 특히 신뢰 가능한 방식으로 세척될 수 있는 상술한 유형의 복합 발전 설비를 제공하는 것이다. 또한, 신뢰 가능하고 특히 간단한 방식으로 복합 발전 설비의 연료 시스템의 세척을 가능하게 하는 방법이 제공되어야 한다.
본 발명에 따라, 상기 목적은 청구범위 제1항에 따른 장치와 청구범위 제9항에 따른 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 개선예들은 각각의 종속항들에서 규정된다. 가스 터빈과, 가스 터빈의 연소실 상류에 연결된 연료 시스템을 포함하는, 석탄 가스화 장치가 일체된 복합 발전 설비에서, 이러한 연료 시스템이 화석 연료를 위한 가스화 장치와, 가스화 장치로부터 분기되어 가스 터빈의 연소실로 이어지는 가스 라인을 포함하며, 연소실 상류에서는 증기를 함유한 연료의 포화를 위한 포화기가 가스 라인 내로 연결되며, 가스화 장치와 포화기 사이에서 가스 라인으로 이어지는 세척 라인이 제공됨으로써, 하기의 내용이 달성된다.
가스화 장치에서 질소에 의한 비활성화가 이상을 일으킬 때, 하류에 배치된 연료 시스템의 "비상 세척"이 활성화되어 특정 시간에 걸쳐 실행될 수 있다. 이에 의해, 연료 시스템의 비활성화가 가스 잠금 장치 상부에서도 달성될 수 있다.
이러한 설계는 연료 시스템에서 상류에 위치한 부분의 비활성화가, 가스화 장치측의 비활성화에 이상이 있을 때도 보장될 수 있다는 장점이 있다. 이에 의해, 가스화 장치 또는 전방에 장치된 시스템과는 무관하게 연료 시스템의 비활성화가 달성된다. 이러한 장점은 소위 폴리 제너레이션(poly-generation) 설비에서 효력을 발휘할 수 있다. 이러한 설비에서는 가스 터빈을 통해 전력 생산이 가능함과 더불어, 부가 물질[예를 들어 합성 천연 가스 또는 대체 천연 가스(SNG : Synthetic Natural Gas 또는 Substitute Natural Gas), 천연 가스 대체 물질]도 생산된다. 연료 시스템의 하류 쪽 부분에 장애가 발생하는 경우, 이러한 폴리 제너레이션 설비를 계속 작동시킬 수 있고, 즉 가스화 장치 및 가스 처리 장치는 계속 작동된다. 이러한 경우, 연료 시스템에서 연료가 통상 조절되는 부분만이, 즉 하류에 위치한 시스템만이 작동하지 않는다. 상술한 설계 없이는, 가스화 장치 및 가스 처리 장치가 아직 작동하고 있기 때문에 유지 보수 등을 목적으로 한 연료 시스템의 이러한 부분의 비활성화가 불가능할 것이다. 가능한 작동 개시 절차에서도 이러한 시스템은 바람직한 것으로 나타난다. IGCC-발전소의 가스화 장치의 작동 개시는 수 시간 동안 지속될 수 있다. 반대로, 하류에 위치한 시스템에서 더 짧은 유지 보수를 위해 가스화 장치는 차단되지 말아야 할 수도 있다. 이러한 경우를 위해서도, 연료 시스템 부분들에서의 독립적인 비활성화가 바람직하다.
바람직한 방식으로, 포화기 상류에서 합성 가스에 질소를 공급하기 위해 가스 라인 내로 연결된 혼합 장치와 가스화 장치 사이의 세척 라인은 가스 라인으로 이어진다.
또한, 세척 라인이 가스 라인으로 이어지는 위치의 상류에서 탈황 설비가 가스 라인 내로 연결되는 경우가 바람직하다.
탈황 설비와 혼합 장치 사이가 이렇게 이어지도록 선택함으로써, 연료 정제의 절차를 중단시킬 필요없이, 연료 조절에 관련된 모든 구성 요소에 대한 세척이 달성된다.
바람직한 방식으로, 세척 라인은 가스화 장치를 위한 산소를 제공하면서 질소도 생성하는 공기 분리 설비(LZA)의 순수-질소 출구와 연결되며, LZA의 순수-질소 출구와 세척 라인은 직접적으로 연결되거나 추가의 라인, 예를 들어 LZA로부터 오는 질소 공급 라인을 통해 연결되고, 세척 라인과 더불어 추가의 세척 라인들도 제공되는 경우에는 세척 라인 및 추가의 세척 라인이 분기되는 주 세척 라인을 통해 연결될 수 있다.
바람직한 방식으로, 공급 라인과 주 세척 라인 사이에 질소 중간 저장기가 연결된다. 이러한 중간 저장을 통해, 비활성 매체를 위한 공급 시스템, 즉 예를 들어 공기 분리 설비가 고장을 일으킬 때도 세척이 보장된다.
또한, 공급 라인으로 저장 라인이 이어지는 경우가 바람직하며, 이러한 저장 라인은 유입측에서 질소, 특히 순수-질소를 위한 비상 충전 시스템에 연결된다. 이에 의해, 공기 분리 설비가 고장을 일으킬 때도 질소, 특히 순수-질소에 의한 연료 시스템의 세척이 특히 신뢰 가능하게 보장된다.
포화기와 연소실 사이에서 가스 잠금 장치가 가스 라인 내로 연결되고, 추가의 세척 라인이 가스 잠금 장치와 연소실 사이에서, 특히 가스 잠금 밸브 바로 하류에서 가스 라인으로 이어지는 경우가 바람직하다. 이러한 방식으로, 추가의 수단을 통해 가스 잠금 밸브와 연소실 사이의 연료 시스템의 신뢰 가능한 세척이 보장된다. 가스 라인의 마지막 부분만이 세척되어야 한다면, 요구되는 세척량이 특히 적게 주어지고, 이에 의해 설비의 작동은 특히 경제적으로 구성된다.
바람직한 방식으로, 추가의 세척 라인은 주 세척 라인으로부터 분기된다.
복합 발전 설비의 연료 시스템 중 하나 이상의 부분을 세척하기 위한 방법과 관련하여, 상기 목적은 본 발명에 따라, 가스화 장치와 포화기 사이에서 연소실 방향으로 가스 라인 내로 세척 매체가 유입됨에 따라 연료 시스템이 세척됨으로써 달성된다.
바람직한 방식으로, 세척 매체는 순수-질소이다. 질소에 의한 세척은 세척할 부피가 작기 때문에 경제적이다. 또한 이 경우, 증기 터빈 설비로부터는 세척 과정을 위한 증기가 제거될 필요가 없고, 이로 인해 복합 발전 설비의 특히 높은 전체 효율이 얻어진다. 부가적으로, 고합금 강철의 사용이 생략되는데, 이는 부식 현상이 전혀 발생하지 않을 수 있거나 적게만 발생할 수 있기 때문이다.
바람직한 방식으로, 순수-질소는 가스화를 위한 산소의 공급을 위해 어차피 필요한 공기 분리 설비에서 추출된다.
바람직한 방식으로, 가스 라인 내에 연결되어 연료에 질소를 첨가하기 위해 사용되는 혼합 장치와, 합성 가스 정제 장치 사이에 세척 매체가 공급되므로, 연료 조절 장치는 연료 정제 장치와 무관하게 세척될 수 있다. 상술한 바와 같이, 이는 연료 시스템 및 하류에 위치한 시스템이 작동하지 않는 동안 가스화 장치 및 가스 처리 장치가 계속 작동될 수 있는 폴리 제너레이션 설비에서 특히 흥미롭다.
본 발명에 따라, 연료 시스템이 특히 신뢰 가능한 방식으로 세척될 수 있는 상술한 유형의 복합 발전 설비가 제공되며, 신뢰 가능하고 특히 간단한 방식으로 복합 발전 설비의 연료 시스템의 세척을 가능하게 하는 방법이 제공된다.
본 발명은 바람직하게 도면에 의해 더 자세히 설명된다. 도면들은 개략적으로 도시되어 있으며 일정 비율로 도시되지는 않았다.
도 1은 가스 터빈의 상류에 가스화 장치가 연결된, 복합 발전 설비에서 가스 터빈 설비 부분을 도시하는 도면이다.
복합 발전 설비는 도 1에 따른 가스 터빈 설비와, 증기 터빈 설비(미도시)를 포함한다. 가스 터빈 설비는 공기 압축기(2)가 연결된 가스 터빈(1)과, 가스 터빈(1)의 상류에 연결된 연소실(3)을 포함하고, 이러한 연소실은 압축기(2)의 압력 공기 라인(4)에 연결된다. 가스 터빈(1) 및 공기 압축기(2) 그리고 제네레이터(5)는 공통의 축(6) 상에 위치한다. 가스 터빈(1) 내에서 팽창된 작동 매체 또는 연도 가스를 증기 터빈 설비의 폐열 증기 발생기 내로 공급하기 위해, 폐가스 라인(7)이 가스 터빈(1)의 출구에 이어진다.
가스 터빈 설비는 가스화된 생가스(raw gas)에 의한 작동이나, 화석 연료(B)의 가스화를 통해 생성되는 합성 가스(SG)에 의한 작동을 위해 구성된다. 합성 가스로서는 예를 들어 가스화된 석탄 또는 가스화된 석유가 제공될 수 있다. 이를 위해, 가스 터빈 설비는 연료 시스템(8)을 포함하고, 이러한 연료 시스템을 통해 가스 터빈(1)의 연소실(3)에 합성 가스가 공급 가능하다. 연료 시스템(8)은 가스화 장치(10)를 가스 터빈(1)의 연소실(3)과 연결시키는 가스 라인(9)을 포함한다. 가스화 장치(10)에는 유입 시스템(11)을 통해 석탄, 천연 가스, 또는 석유가 화석 연료(B)로서 공급 가능하다. 또한, 연료 시스템(8)은 가스화 장치(10)와 가스 터빈(1)의 연소실(3) 사이에서 가스 라인(9) 내로 이어지는 구성 요소를 포함한다.
화석 연료(B)의 가스화를 위해 요구되는 산소(O2)를 제공하기 위해, 가스화 장치(10)의 상류에는 산소 라인(12)을 통해, 연료 시스템(8)에 관련된 공기 분리 설비(13)가 연결된다. 공기 분리 설비(13)는 유입측에서 공기를 공급받을 수 있다. 이를 위해, 공기 분리 설비(13)는 유입측에서 추기 라인(14)에 연결되며, 이러한 추기 라인은 분기부(15)에서 압력 공기 라인(4)으로부터 분기된다.
공기 분리 설비(13) 내에서 공기 흐름의 분리시에 산소(O2)에 부가하여 얻어지는 질소(N2)의 일부, 소위 불순 질소(U-N2)는 공기 분리 설비(13)에 연결된 질소 라인(16)을 통해 혼합 장치(17)에 공급된다. 혼합 장치(17) 내에서 불순 질소(U-N2)는 가스 터빈의 질소 산화물 배출을 감소시키기 위해 합성 가스(SG)에 혼합된다. 이 경우, 혼합 장치(17)는 질소(N2)와 합성 가스(SG)의 특히 균일하며 헝크러짐 없는 혼합을 위해 형성된다.
공기 분리 설비(13)로부터 배출되는 합성 가스(SG)는 가스 라인(9)을 통해 우선 합성 가스-폐열 증기 발생기(18)에 도달하며, 이러한 합성 가스-폐열 증기 발생기 내에서는 유동 매체와의 열교환을 통해 합성 가스(SG)의 냉각이 실행된다.
합성 가스(SG)의 유동 방향으로 볼 때, 합성 가스-폐열 증기 발생기(18) 이후 그리고 혼합 장치(17) 이전에서 가스 라인(9)에는 합성 가스(SG)를 위한 탈진 장치(19) 및 탈황 설비(20)가 연결된다. 대안적인 실시예에서는 탈진 장치(19) 대신에, 특히 연료로서 석유를 가스화할 때 그을음 세척 장치도 제공될 수 있다.
가스화된 연료가 연소실(3) 내에서 연소될 때 특히 적은 오염 물질 배출을 위해, 가스화된 연료가 연소실(3) 내로 유입되기 이전에 수증기가 가해진다. 이는 열기술적으로 특히 바람직한 방식으로 포화기 시스템 내에서 실행될 수 있다. 이를 위해, 가스 라인(9) 내로 포화기(21)가 연결되고, 이러한 포화기 내 가스화된 연료는 가열된 포화기 물에 대해 역류되어 안내된다. 이 경우, 포화기 물은 포화기(21)에 연결된 포화기 회로(22) 내에서 순환하며, 이러한 포화기 회로 내로는 순환 펌프(23)가 연결되고, 포화기 물을 예열하기 위해 열교환기(24)가 연결된다. 가스화된 연료의 포화시에 발생하는 포화기 물에 대한 손실을 보상하기 위해, 포화기 회로(22)에는 이송 라인(25)이 연결된다.
합성 가스(SG)의 유동 방향으로 볼 때, 포화기(21) 이후에 가스 라인(9)에는 2차측에서 합성 가스-혼합 가스-열교환기로서 작용하는 열교환기(26)가 연결된다. 이 경우, 열교환기(26)는 1차측에서 탈진 장치(19) 이전의 위치에서 마찬가지로 가스 라인(9)에 연결되므로, 탈진 장치(19)에 유입되는 합성 가스(SG)는 자신의 열의 일부를 포화기(21)로부터 배출하는 합성 가스(SG)에 전달한다. 이 경우, 탈황 설비(20) 내로 유입되기 이전에 열교환기(26)를 통해 합성 가스(SG)를 안내하는 것은 회로 설계가 다른 구성 요소에 비해 변형될 때도 제공될 수 있다. 특히, 그을음 세척 장치가 연결될 때, 열교환기는 바람직하게 합성 가스측에서 그을음 세척 장치의 하류에 배치될 수 있다.
포화기(21)와 열교환기(26) 사이에서 가스 라인(9)에는 2차측에 추가의 열교환기(27)가 연결되며, 이러한 추가의 열교환기는 1차측에서 급수 가열되거나 증기 가열될 수도 있다. 이 경우, 합성 가스-순수 가스-열교환기로서 형성되는 열교환기(26) 및 열교환기(27)를 통해, 가스 터빈(1)의 연소실(3)에 유입되는 합성 가스(SG)의 특히 신뢰 가능한 예열이 가스 터빈 설비 및 증기 터빈 설비의 여러 가지 작동 상태에서도 보장된다.
연료 시스템(8)을 작동 개시할 때는 세척이 필요하다. 이는 선행 기술에 따라, 하나 또는 복수의 단계에서 연료-가스화 시스템(8)의 제1 영역 및 제2 영역이 별도로 질소에 의해 세척되는 방식으로 실행된다. 이 경우, 이러한 가스화 시스템(제1 영역) 및 가스 터빈-연료 시스템(제2 영역)은 가스 잠금 장치(28)를 통해 서로 분리된다. 이 경우, 가스화 시스템은 가스 잠금 장치(28)에 이르기까지 가스화 장치(10)를 포함하고, 가스 터빈-연료 시스템은 가스 터빈(1)의 연소실(3)에 이르기까지 하류에 연결된 구성 요소와 가스 잠금 장치(28)를 포함한다.
가스 잠금 장치(28)는 가스 라인(9) 내에서 열교환기(26) 하류에 배치된다. 가스 잠금 장치(28)는 가스 라인(9) 내에 배치된 긴급 차단 밸브(29)를 포함하며, 이러한 긴급 차단 밸브의 바로 하류에는 볼 밸브로서 형성된 가스 잠금 밸브(30)가 연결된다. 가스 잠금 밸브(29) 상류의 폐가스 라인(31)을 통해, 잔존 가스는 가스화 장치의 차단 이후의 세척시에 또는 포화기 및 하류에 연결된 열교환기의 세척시에 소각탑으로 배출된다. 관련 밸브를 구비한 폐가스 라인(31)은 가스 잠금 장치(28)의 압력 강하 시스템(32)으로서 사용된다. 가스 잠금 장치(28)를 통해 가스 라인(9)은 가스 밀폐식으로 차단 가능하고, 필요한 경우 긴급 차단 밸브(29)를 통해 특히 짧은 시간 내에 폐쇄 가능하다.
가스 잠금 장치(28)의 하류에는 가스 라인(9) 내로 연결된 폐회로 제어 밸브(33)가 바로 연결되며, 이러한 폐회로 제어 밸브를 통해 가스 터빈을 향한 연료 흐름은 어떠한 연료를 공급하더라도 폐회로 제어된다.
가스화 시스템 또는 연료 시스템의 제1 영역, 즉 가스화 장치(10)에서부터 가스 잠금 장치(28)에 이르는 영역을 질소(N2)로 세척하기 위해, 공기 분리 설비(13)로부터 순수-질소(R-N2)가 제공된다. 이를 위해, 공기 분리 설비(13) 내에서 공기 흐름(L)의 분리시에 산소(O2)에 부가하여 생성되는 질소(N2)는 순수-질소(R-N2)로서 공급 라인(34)을 통해 공기 분리 설비(13)로부터 배출된다. 공급 라인(34)으로부터는 밸브(35)에 의해 차단 가능한 분기 라인(36)이 분기되고, 이러한 분기 라인은 연료 시스템(8)의 제1 영역을 세척하기 위해, 화석 연료(B)를 위한 가스화 장치(10)로 이어진다.
제2 영역 또는 가스 터빈-연료 시스템(8)을 질소(N2)로 세척하기 위해, 세척 매체로서 순수-질소(R-N2)도 제공될 수 있다는 사실이 공지되어 있다. 이를 위해, 공급 라인(34)은 질소 저장기(37)로 이어진다. 부가적으로 공급 라인(34)으로는 밸브(38)에 의해 차단 가능한 저장 라인(39)이 이어지며, 이러한 저장 라인은 유입측에서 순수-질소(R-N2)를 위한 비상 충전 시스템(40)에 연결된다. 질소 저장기(37)가 공기 분리 설비(13)에 뿐만 아니라 비상 충전 시스템(40)에도 연결됨으로써, 이러한 질소 저장기는 공기 분리 설비(13)로부터의 순수-질소(R-N2) 뿐만 아니라 비상 충전 시스템(40)으로부터의 순수-질소(R-N2)도 공급받을 수 있다. 이에 의해, 공기 분리 설비(13)의 고장 시에도 가스화 시스템(8)의 세척이 특히 신뢰할 수 있도록 보장된다. 이 경우, 질소 저장기(37)는 충분히 높은 저장 용량을 갖는 동시에 세척 과정을 위한 순수-질소(R-N2)에 대한 요구량을 충족시키도록 치수 설계된다. 질소 저장기(37)는 출구측에서 주 세척 라인(41) 및 추가 세척 라인(44)을 통해 가스 라인(9)에 연결된다. 추가 세척 라인(44)은 합성 가스(SG)의 유동 방향으로 하류에서 가스 잠금 장치(28), 즉 가스 잠금 밸브(30) 바로 이후에 가스 라인(9)으로 이어진다.
합성 가스(SG)로부터 제2 연료로 가스 터빈(1)에 대한 연료 공급이 각각 변경되어, 이에 상응하게 연소실(3)에 공급되는 연소용 가스가 변경될 때, 가스 터빈-연료 시스템(8)이 질소로 세척된다. 이러한 세척 과정을 통해서, 가스 터빈-연료 시스템 내에 존재하는 합성 가스(SG)는 안전 기술상의 이유로 완벽에 가깝게 제거되어야 한다.
가스화 시스템 또는 연료 시스템(8)의 제1 영역을 순수-질소(R-N2)로 세척하기 위해, 공급 라인(34) 및 분기 라인(36)을 통해 가스화 장치(10) 내로 순수-질소(R-N2)가 이송된다. 이 경우, 통상적으로 세척 매체로서 충분히 많은 양의 순수-질소(R-N2)에 의한, 가스화 장치(10)와 가스 잠금 장치(28) 사이 영역의 순방향 세척이 더 긴 시간 범위에 걸쳐 제공되므로, 연료 시스템(8)의 이러한 영역으로부터 합성 가스(SG)를 제거하는 것이 보장된다. 이러한 세척 과정의 폐가스는 폐가스 라인(31)을 통해 가스 잠금 장치(28)의 상류에서 연료 시스템(8)으로부터 배출된다.
가스 터빈(1)의 연소실(3)과 가스 잠금 장치(28) 사이의 연료 시스템은 순수-질소(R-N2)에 의해 순방향으로 세척된다. 이를 위해, 공기 분리 설비(13) 내에서 생성된 순수-질소(R-N2)는 가스 라인(9)의 질소 라인(41) 및 추가 세척 라인(44)을 통해 공급된다. 이러한 시스템은 부피가 작으므로, 순수-질소(R-N2)에 의한 순방향 세척으로 충분하다.
예를 들어 설비가 폴리 제너레이션 설비이기 때문에 가스화 장치 및 가스 처리 장치가 (아직) 작동 중일 때, 또는 가스화 장치가 바로 지금 작동 개시되어 수 시간 동안 지속될 수 있을 때, 또는 하류에 위치한 가스화 장치 시스템에 대한 더 짧은 유지 보수를 위해 가스화 장치가 차단되지 않아야 할 때, 가스화 장치를 통한 세척의 가능성은 사라진다.
이 경우, 본 발명에 따라 가스화 장치 하류에 배치된 연료 시스템의 "비상 세척"이 활성화되어, 가스 잠금 장치 상부에서도 연료 시스템의 비활성화가 달성되는 특정 시간에 걸쳐 실행된다.
이를 위해, 순수-질소는 주 세척 라인(41), 및 밸브(43)에 의해 차단 가능한 세척 라인(42)을 통해 혼합 장치(17)와 탈황 설비(20) 사이의 가스 라인(9)에 공급된다. 불순-질소를 이용하여, 질소 라인(16)을 통해 바로 혼합 장치(17) 내를 세척하는 것은 불순-질소의 산소 성분이 너무 높은 관계로 상기 목적을 충족시키지 못한다. 가스화 장치(10)로부터 시작하여 불순-질소를 위한 질소 라인(16) 내로 바로 순수-질소를 이송하는 것도 유용하지 않은데, 이는 경제적이지 않기 때문이다. 이러한 변형예는 더욱 시간이 많이 소요될 것이며, 더 많은 순수-질소를 필요로 할 것인데, 이는 전체 질소 라인(16)이 한번은 자체 세척되어야 하기 때문이다.

Claims (12)

  1. 석탄 가스화 장치가 일체된 복합 발전 설비이며, 상기 설비는 가스 터빈(1)과, 가스 터빈(1)의 연소실(3)의 상류에 연결된 연료 시스템(8)을 포함하고, 상기 연료 시스템은 화석 연료를 위한 가스화 장치(10)와, 가스화 장치(10)로부터 분기되어 가스 터빈(1)의 연소실(3)로 이어지는 가스 라인(9)을 포함하며, 연소실(3) 상류에서는 증기를 함유한 연료의 포화를 위한 포화기(21)가 가스 라인(9) 내로 연결되는, 복합 발전 설비에 있어서,
    가스화 장치(10)와 포화기(21) 사이에서 가스 라인(9)으로 이어지는 세척 라인(42)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 복합 발전 설비.
  2. 제1항에 있어서, 포화기(21) 상류에서는 합성 가스에 질소를 공급하기 위한 혼합 장치(17)가 가스 라인(9) 내로 연결되며, 상기 세척 라인(42)은 가스화 장치(10)와 혼합 장치(17) 사이에서 가스 라인(9)으로 이어지는 것을 특징으로 하는, 복합 발전 설비.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세척 라인(42)이 가스 라인(9)으로 이어지는 위치의 상류에서는 탈황 설비(20)가 가스 라인(9) 내로 연결되는 것을 특징으로 하는, 복합 발전 설비.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세척 라인(42)은 주 세척 라인(41) 및 공급 라인(34)을 통해 공기 분리 설비(13)의 순수-질소 출구와 연결되는 것을 특징으로 하는, 복합 발전 설비.
  5. 제4항에 있어서, 공급 라인(34)과 주 세척 라인(41) 사이에는 질소 중간 저장기(37)가 연결되는 것을 특징으로 하는, 복합 발전 설비.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 공급 라인(34)으로는 저장 라인(39)이 이어지고, 상기 저장 라인은 유입측에서 질소, 특히 순수-질소를 위한 비상 충전 시스템(40)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 복합 발전 설비.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포화기(21)와 연소실(3) 사이에서는 가스 잠금 장치(28)가 가스 라인(9) 내로 연결되고, 가스 잠금 장치(28)와 연소실(3) 사이에서는 추가의 세척 라인(44)이 가스 라인(9)으로 이어지는 것을 특징으로 하는, 복합 발전 설비.
  8. 제7항에 있어서, 상기 추가의 세척 라인(44)은 주 세척 라인(41)으로부터 분기되는 것을 특징으로 하는, 복합 발전 설비.
  9. 가스화 장치가 일체된 복합 발전 설비의 연료 시스템(8) 중 하나 이상의 부분을 세척하기 위한 방법이며, 상기 연료 시스템(8)은 가스화 장치(10)를 포함하며, 상기 가스화 장치로부터는 연소실(3)로 이어지는 가스 라인(9)이 분기되며, 또한 상기 연료 시스템(8)은 가스 라인(9) 내로 연결된 포화기(21)를 포함하는, 복합 발전 설비의 연료 시스템 중 하나 이상의 부분의 세척 방법에 있어서,
    상기 연료 시스템(8)은 가스화 장치(10)와 포화기(21) 사이에서 연소실(3) 방향으로 가스 라인(9) 내로 세척 매체가 유입됨으로써 세척되는 것을 특징으로 하는, 복합 발전 설비의 연료 시스템 중 하나 이상의 부분의 세척 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 세척 매체는 순수-질소인, 복합 발전 설비의 연료 시스템 중 하나 이상의 부분의 세척 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 순수-질소는 공기 분리 설비(13)에서 추출되는, 복합 발전 설비의 연료 시스템 중 하나 이상의 부분의 세척 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 라인(9) 내에 연결되어 연료에 질소를 첨가하기 위해 사용되는 혼합 장치(17)와 탈황 설비(20) 사이에 상기 세척 매체가 공급되는, 복합 발전 설비의 연료 시스템 중 하나 이상의 부분의 세척 방법.
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