KR20130102055A - 가스 터빈의 배기 가스 재순환 라인의 플러싱 - Google Patents

가스 터빈의 배기 가스 재순환 라인의 플러싱 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 추가적인 분출 팬 (blow-off fans) 을 사용하지 않으면서, 배기 가스 재순환부를 구비한 가스 터빈 (14) 의 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 신뢰성 있는 퍼징을 위한 방법에 관한 것이고, 이 방법을 실시하기 위한 가스 터빈 (14) 에 관한 것이다. 목적을 달성하기 위해서, 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 퍼징을 위해서 압축기 (2) 의 분출 유동 (blow-off flow) 이 이용되는 방법이 제안된다. 또한, 압축기 분출 지점을 배기 가스 재순환 라인 (8) 에 연결하는 적어도 하나의 퍼징 라인 (20) 을 구비한 가스 터빈 (14) 이 제안된다.

Description

가스 터빈의 배기 가스 재순환 라인의 플러싱{FLUSHING THE EXHAUST GAS RECIRCULATION LINES OF A GAS TURBINE}
본 발명은 배기 가스 재순환부 (exhaust gas recirculation) 를 구비하는 가스 터빈의 배기 가스 재순환 라인의 퍼징 (purging) 에 관한 것이다. 본 발명은 배기 가스 재순환 라인을 퍼징하는 방법 또한 이 방법을 실행하기 위한 가스 터빈에 관한 것이다.
이산화탄소 분리 (carbon dioxide separation) 에 의한 복합 사이클 파워 플랜트 (combined cyle power plant) 및 가스 터빈의 효율 손실 및 전력 (power) 손실을 감소시키기 위해서, 다양한 방법이 분리 전 이산화탄소의 분압을 증가시키는 것과 관련하여 제안되어 왔다.
배기 가스 재순환부는 가스 터빈에서 다른 목적을 위해 이용될 수 있는 기술이다. 따라서, 배기 가스 재순환부는, 감소된 반응성, 예를 들어 즉, 일반적으로 외기 (fresh air) 와 비교하여 감소된 산소 함량을 갖는, 흡입 가스 (intake gas) 를 제공하여 질소산화물 (NOx) 의 배출을 제어하기 위하여 이용될 수 있고, 또는 이산화탄소 분리를 위한 배기 가스 유량 감소를 위해서 이용될 수 있다. 가스 터빈 내 배기 가스 재순환 동안에, 배기 가스의 상당한 부분이 전체 배기 가스 유동으로부터 분기되고, 전형적으로 냉각 및, 필요한 경우, 스크러빙 (scrubbing) 후에, 가스 터빈의 압축기 또는 터빈의 흡입 질량 유량 (intake mass flow) 에 다시 공급된다. 이를 위해서, 재순환된 배기 가스 유동은 외기와 혼합되고 이 혼합물은 다음으로 압축기에 공급된다. 가스 터빈 및 배기 가스 재순환부를 구비하는 대응하는 파워 플랜트는, 예를 들어 WO2010/072710 으로부터 공지된다.
HRSG (열 회수식 증기 발생기 또는 폐열 보일러) 에 있어서, 그리고 가스 터빈의 배기 가스 덕트 하류에 있어서, 플랜트가 운전 정지 (shut dwon) 되고 있을 때, 연료 잔류물 (fuel residues) 이 축적될 수 있다. 이 연료 잔류물은, 플랜트의 재시동 (restart) 전에 소위 보일러 퍼징 (boiler purging) 에 의해서, 고려의 대상인 체적 (volume) 으로부터 제거된다. 이 안전 조치의 목적은 배기 가스 덕트 및 HRSG 로부터 잔류 연료 및 폭발성 가스 혼합물을 제거하고, 기동 (startup) 동안의 잠재적인 폭발을 피하는 것이다. 보일러 퍼징은, 시동 기기에 의해서, 저속으로 그리고 저 질량 유량으로, 샤프트 트레인 (shaft train) 을 구동함으로써 실시되고, 이것의 결과로서, 잔류 연료가 배기 스택 (exhaust stack) 을 통해서 플랜트로부터 제거된다.
배기 가스 재순환부를 구비하는 가스 터빈의 경우에, 잔류 연료는, 플랜트가 운전 정지되고 있을 때, 배기 가스 재순환 시스템의, 재순환 냉각기, 물 분리기 등의 보조 시스템 및 배기 가스 재순환 라인 내에 또한 축적될 수 있다. 재시동 전에 또는 이 라인 및 보조 시스템이 검사 또는 수리를 위해서 접근가능하게 되기 전에, 이들은, 예를 들어 외기를 이용하여 또한 퍼징되어야 한다.
배기 가스 재순환 라인은 바람직하게는 정상 (normal) 작동 중의 유동 방향 반대 측으로 퍼징된다. 따라서, 퍼지 에어 (purge air) 는 정상 배기 스택을 통해서 배출될 수 있다. 또한, 존재가능한 연소가능 가스 잔류물이 보일러로부터 배기 가스 재순환 라인 안으로 도달하지 못하는 것이 보장되고, 이로 인해서 퍼징 기간이 더 연장되어야 하거나 또는 심지어 싸이클 (cycle) 이 생성되어야 할 수도 있다.
배기 가스 재순환 라인의 퍼징을 위한 방법 및 시스템이 EP2060772 에 제안된다. 여기서 추가적인 플랩 (flaps) 및, 예를 들어 추가적인 팬 (fan) 이 배기 가스 재순환을 위해서 제안되고, 배기 가스 재순환 라인이 퍼징되는 것을 허용한다. 다수의 플랩 및 추가적인 팬은 퍼징 프로세스 동안의 증가된 비용 및 증가된 전력 요구로 이어지고, 이의 결과로 CO2 분리기를 구비한 이러한 플랜트의 경쟁력이 위험해질 수 있다.
따라서, 추가적인 블로 다운 팬 (blow-down fan) 의 이용 없이 배기 가스 재순환 라인의 신뢰성 있는 퍼징을 허용하는 방법을 개시하는 것이 본 발명의 목적이다. 또한, 추가적인 팬의 이용 없이 배기 가스 재순환 라인의 신뢰성 있는 퍼징을 실시하기에 적합한 가스 터빈을 개시한다. 이 경우에, 추가적인 플랩, 밸브 및 파이프의 수는 또한 최소화될 수 있다.
목적은 청구항 1 및 15 의 특징의 총합에 의해서 달성된다. 본 발명에 따른 방법은, 압축기의 분출 유동이 배기 가스 재순환 라인의 퍼징을 위해서 이용된다는 점을 특징으로 한다.
정상 회전 속도 보다 상당히 낮은 회전 속도 (정지 상태에서 정상 회전 속도의 약 20 % 미만까지) 의 압축기 운전 동안, 예를 들어, 기동, 운전 정지 및 보일러 퍼징하는 동안에, 압축기에 의해서 유도된 공기의 일 부분은 분출되어야 한다. 이를 위해서, 부분적으로 압축된 공기가 압축기로부터 플리넘 (plena) 을 거쳐서 방출되고, 예를 들어 직접적으로 주변 환경에 분출되거나 라인을 거쳐서 가스 터빈의 배기 가스 덕트 안으로 향해져 배기 스택을 통해서 분출된다.
보일러 퍼징을 위해서, 전형적으로 가스 터빈은 정상 회전 속도보다 상당히 낮은 회전 속도로 운전된다. 즉, 가스 터빈은 공기가 압축기로부터 분출되는 회전 속도 범위 내에서 작동된다. 이것은 정상 회전 속도의 20 % 내지 50 % 의 범위이고, 예를 들어, 대형 가스 터빈의 경우, 정상 회전 속도는 전원 주파수 (mains frequency) 와 같다. 보일러 퍼징을 위해서, 전형적으로 주파수 변환기, 소위 SFC (정지형 주파수 변환장치) 의 도움으로, 발전기가 가스 터빈을 구동하는 모터로서 운전된다.
압축기 구성 및 회전 속도에 따라서, 보일러 퍼징 동안에, 압축기 흡입 유동의 많은 부분이 분출 밸브를 통해서 분출된다. 분출되는 양은 압축기 흡입 유동의 60 % 까지 - 특별한 경우에는 더 많이 - 될 수 있다. 분출될 질량 유량은 전형적으로 전부하 작동 동안의 압축기의 압력비 (pressure ratio) 에 비례하고 압축기 유입 유동은 질량 유량이 분출되는 회전 속도에 비례한다. 압축기의 플리넘 내에서의 압력은 주변 압력보다 높기 때문에, 이 질량 유량은 배기 가스 재순환 라인을 퍼징하기 위해서 전적으로 또는 부분적으로 이용될 수 있다. 이를 위해서, 제어 요소를 구비하는 적어도 하나의 연결 라인이 압축기 플리넘으로부터 배기 가스 재순환 라인까지 제공된다.
바람직한 실시예에서, 분출 공기는 배기 가스 재순환 라인의 일 단부 영역 안으로 도입되고 배기 가스 재순환 라인의 다른 단부에서 배출된다. 현실적인 이유로, 분출 공기를 직접적으로 배기 가스 재순환 라인의 단부 안으로 도입하는 것이 어려울 수도 있다. 단부 영역, 즉 전형적으로 라인의 일 단부로부터 최대 10 내지 20 % 이격된 부분 안으로의 도입이, 라인 단부에서의 더 많은 데드 스페이스 (dead space) 를 피하기 위해서 그리고 명확하게 규정된 유동 방향을 보장하기 위해서 바람직하다.
일 실시예에서, 분출 공기는 배기 가스 재순환 라인의 제 2 단부에서 도입되고, 제 2 단부는 가스 터빈의 압축기의 흡입 덕트 안으로 개방된다. 이곳으로부터, 분출 공기는, 가스 터빈의 정상 운전 동안의 재순환 유동의 방향에 반대로 배기 가스 재순환 라인을 통해서 유동하고 배기 가스 재순환 라인의 제 1 단부에서 배출된다. 배기 가스 재순환 라인의 제 1 단부는 배기 가스 재순환 라인이 가스 터빈의 배기 가스 덕트에 연결되는 단부이다. 이 연결은, 예를 들어 제어 플랩 (flap) 과 같은 제어 요소와 결합한다.
퍼징 동안에, 배기 가스 재순환 라인을 통해서 유동한 후, 분출 공기는 배기 가스 재순환 라인의 제 1 단부로부터 직접적으로 또는 간접적으로 배기 스택 안으로 향해진다.
재순환 라인으로부터 압축기의 유입 유동 안으로의 분출 공기 유동은, 분출 공기가 배기 가스 재순환 라인에 들어가는 위치와 배기 가스 재순환 라인의 제 2 단부 사이에 배열되는 제어 요소에 의해서 제어된다. 이 제어 요소는 전형적으로 플랩 또는 밸브이다.
또한, 이 제어 요소는 배기 가스 재순환 라인의 제 2 단부로 유동하는 분출 공기와 배기 가스 재순환 라인의 제 1 단부로 유동하는 분출 공기의 비의 조정을 허용한다. 예를 들어, 짧은 시간 동안, 분출 공기는 배기 가스 재순환 라인의 제 2 단부를 통해서 압축기 흡입 덕트 안으로 퍼징되고, 다음으로 제 1 단부의 방향으로 배기 가스 재순환 라인을 퍼징한다. 전형적으로 보일러 퍼징 시간의 약 10 분의 1 에서 5 분의 1 인 몇 초에서 몇 분으로 이루어진 시간 기간은 이 경우에 짧은 시간으로 이해될 것이다.
다른 실시예에서, 분출 공기의 제 1 부분은 퍼징을 위해서 배기 가스 재순환 라인으로 도입되고, 분출 공기의 제 2 부분은 분출 라인을 거쳐서 배기 가스 덕트에 그리고 전형적으로 HRSG 에 공급된다.
또 다른 실시예에서, 압축기의 제 1 분출 지점으로부터의 분출 공기는 퍼징을 위해서 배기 가스 재순환 라인 안으로 도입되고, 압축기의 제 2 분출 지점으로부터의 분출 공기는 분출 라인을 거쳐서 배기 가스 덕트에 그리고 따라서 전형적으로 HRSG에 공급된다.
방법뿐만 아니라, 압축기 분출 공기를 이용하여 배기 가스 재순환 라인의 퍼징을 허용하는, 재순환부를 구비한 가스 터빈은 본 발명의 주제이다.
압축기 흡입 유동 안으로의 배기 가스 재순환을 위해서 가스 터빈의 배기 가스 덕트를 압축기 흡입 덕트에 연결하는 배기 가스 재순환 라인을 구비한 본 발명에 따른 가스 터빈은, 압축기 분출 지점을 배기 가스 재순환 라인에 연결하는 적어도 하나의 퍼징 라인을 구비한다.
퍼징 질량 유량을 제어하기 위한 퍼지 밸브가 이 퍼징 라인에 제공된다. 이것은 분출 유동의 제어를 허용하고 이 제어에 의해 배기 가스 재순환 라인은 분출 공기에 의해서 퍼징된다. 이 퍼지 밸브는 종래의 분출 밸브와 직렬로 배열될 수 있거나, 이들과 이들의 기능을 대체하는 것, 즉 가스 터빈의 정상 운전 동안 분출 설비의 폐쇄 및 가스 터빈을 기동 및 운전 정지시키는 동안에 분출 설비를 개방하는 것을 맡을 수 있다.
또한, 분출 라인은, 퍼징 라인이 연결되는 압축기 분출 지점을 가스 터빈의 배기 가스 덕트에 연결할 수 있다. 이것은 분출 공기의 일 부분이 배기 가스 재순환 라인의 역-퍼징 (back-purging) 을 위해서 이용되는 것을 허용하고, 나머지 부분이 분출 라인을 통해서 배기 가스 덕트 안으로 보내지는 것이 허용된다. 또한, 따라서 압축기로부터의 고온 및 고압의 가스는 가스 터빈을 운전 정지시키는 동안 및 터빈의 트립 동안 배기 가스 재순환 라인 안으로 도달하는 것이 방지될 수 있다. 이 경우, 종래 가스 터빈의 경우에서와 같이 운전 정지시킬 때 퍼지 밸브는 폐쇄된 채로 남아있고, 분출 밸브는 개방된다. 또한, 퍼징 후 기동하는 동안에 퍼지 밸브를 폐쇄하는 것이 바람직하고, 램프 업 (ramp up) 동안에 분출 공기를 단지 분출 공기 라인을 통해서 분출하는 것이 바람직하다. 분출 설비를 별도로 제어하기 위해서, 분출 밸브가 일 실시예에서 분출 라인에 배열된다.
다른 실시예에서, 제 2 압축기 분출 지점을 가스 터빈의 배기 가스 덕트에 연결하는 적어도 하나의 제 2 분출 라인을 제공한다.
압축기 흡입 유동으로의 배기 가스의 재순환을 보조하는 재순환 팬이, 배기 가스 재순환부를 구비하는 가스 터빈의 배기 가스 재순환 라인에 제공된다. 퍼징 프로세스 동안에, 유동 방향은 정상 운전의 방향에 반대이고, 재순환 팬은 증가된 압력 강하로 이어진다. 이 추가적인 압력 강하를 방지하기 위해서, 일 실시예에서 재순환 팬은 클러치를 거쳐서 그 드라이브에 연결된다. 이 클러치는 재순환 팬이 퍼징 프로세스 동안에 연결 해제되는 것을 허용하여 재순환 팬이 그 정상 회전 방향에 반대로 자유회전 (freewheel) 을 하고, 그럼으로써 그 압력 손실이 저감된다.
다른 실시예에서, 재순환 팬은 변형가능한 기하학적 구조의 안내 날개 및/또는 임펠러 블레이드 (impeller blade) 를 이용하여 구성된다. 이들은 유동 저항을 감소시키기 위해서 개방될 수 있다. 대안적으로, 이들은 재순환 팬이 그 정상 유동 방향에 반대로 작동하고 퍼징을 보조하도록 재설정될 수 있다.
대형 재순환 팬은 전형적으로 제어가능한 모터에 의해서 구동된다. 다른 대안적인 실시예에서, 제어 설비는 모터가 그 정상 회전 방향에 반대로 회전되는 것을 허용하여, 재순환 팬이 퍼징 동안에 감소된 유동 저항을 제공하고 상기 퍼징을 보조한다.
본 발명의 다른 실시예는 퍼징 프로세스가 재순환 팬에 의해서 실시되는 것을 특징으로 한다. 배기 가스 재순환 라인의 퍼징을 위해서, 변형가능한 기하학적 구조의 안내 날개 및/또는 임펠러 블레이드는, 재순환 팬이 그 정상 유동 방향에 반대로 작동하고 그래서 압축기의 흡입 덕트로부터 분기된 공기를 이용하여 정상 유동 방향에 반대로 배기 가스 재순환 라인을 퍼징하도록 재설정된다. 대안적으로, 재순환 팬의 모터는, 배기 가스 재순환 라인이 압축기의 흡입 덕트로부터 분기된 공기를 이용하여 그 정상 회전 방향의 반대로 퍼징되도록 그 정상 회전 방향에 반대로 제어된 방식으로 구동될 수 있다. 이러한 실시예에 대하여, 퍼징 라인 및 압축기로부터 배기 가스 재순환 라인 안으로의 분출 설비가 없을 수 있다.
다음으로, 본 발명은 도면과 함께 예시적인 실시예에 근거하여 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 1 은, 배기 가스 재순환 라인의 퍼징을 위해서 분출 라인을 배기 가스 재순환 라인 안으로 한, HRSG 및 배기 가스 재순환부를 구비한 가스 터빈을 도시하는 도면,
도 2 는, 배기 가스 재순환 라인 및 HRSG 로의 분출 라인의 퍼징을 위해서 분출 라인을 배기 가스 재순환 라인 안으로 한, HRSG 및 배기 가스 재순환부를 구비한 가스 터빈을 도시하는 도면.
HRSG 및 배기 가스 재순환부를 구비한 가스 터빈이 도 1 에 개략적으로 도시된다. 또한, 배기 가스 재순환 라인의 퍼징을 위해서 압축기 공기를 배기 가스 재순환 라인 안으로 분출하기 위한 제어 요소 및 라인이 도시된다.
가스 터빈은 압축기 (2), 연소 챔버 (3) 및 터빈 (4) 을 포함한다. 압축기 (2) 에서 압축된 연소 공기는 연소 챔버 (3) 에 공급되고 여기서 연소되고, 그러면 뜨거운 연소 가스가 터빈 (4) 내에서 팽창된다. 터빈에서 생성된 유용한 에너지는 동일 샤프트 상에 배열된, 예를 들어 발전기 (5) 에 의해서 전기 에너지로 변환된다.
터빈 (4) 으로부터 나오는 배기 가스는, 여기에 여전히 담겨 있는 에너지의 최적 이용을 위해, 증기 터빈 또는 다른 플랜트용 증기를 생성하기 위한 HRSG (23) (열 회수식 증기 발생기) 또는 폐열 보일러에서 이용된다.
압축기 (2) 용 흡입 유동 (1) 은 전형적으로 흡입 덕트 (intake duct) 를 통해서 공급된다. 흡입 외기는, 이 경우 먼저 입구에 배열된 공기 필터를 거쳐서 향해진다. 이 공기 필터의 하류에는 소음기가 압축기 흡입 유동 (1) 의 공급 덕트에 배열될 수 있다. 필터와 소음기를 구비한 공기 공급부는 이후 간단하게 압축기 흡입 덕트로 불린다.
이러한 플랜트에 있어서, 배기 가스의 일 부분은 HRSG (23) 의 하류측 제어될 수 있는 유동 분리기 (flow splitter) (11) 에서, 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 제 1 단부 (16) 안으로 도입되고, 그리고 이 배기 가스 재순환 라인 (8) 을 거쳐서, 압축기 흡입 유동 (1) 안으로 재순환된다. 이를 위해서, 재순환된 배기 가스 (recirculated exhaust gases) 는 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 제 2 단부 (17) 로부터 압축기 흡입 유동 (1) 안으로 유동하고, 흡입 외기와 혼합되고, 따라서 압축기 (2) 의 흡입 측으로 다시 공급된다. 분기되지 않은 배기 가스의 부분은 전형적으로 이산화탄소 분리 유닛으로 향해지거나 또는 배기 스택 (12) 을 거쳐서 외부에 배출된다.
재순환된 배기 가스 유동은, 응축기를 구비할 수 있는 배기 가스 재순환 냉각기 (13) 또는 열 교환기에서 주위 온도보다 살짝 높게 냉각된다. 이 배기 가스 재순환 냉각기 (13) 의 하류에, 예를 들어 클러치 (24) 를 거쳐서 드라이브 (25) 에 의해서 구동되는 재순환 팬 (9) 이 배열될 수 있다. 드라이브는 전형적으로 전기 모터이다.
정상 운전 동안에, 흡입 공기는 압축기 (2) 의 상류에서 재순환 배기 가스와 혼합된다. 이 경우, 제 1 분출 밸브 (6) 및 퍼지 밸브 (7) 는 정상 운전 동안에 폐쇄된다. 또한, 제어 요소 (10) 는 개방되고, 제어 요소에 의해서 배기 가스 재순환 라인(8) 의 출구가 압축기 흡입 덕트 안으로 연결될 수 있다.
배기 가스 재순환 라인 (8) 의 퍼징을 가능하게 하기 위해서, 퍼징 라인 (20) 이 압축기 (2) 의 분출 지점 (blow-off point) 으로부터 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 제 2 단부 (17) 까지 제공된다. 퍼징 라인은 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 제 2 단부 안으로 직접적으로 연결되지 않고, 제어 요소 (10) 에 의해서 압축기 흡입 덕트로부터 격리된다. 퍼지 유동 그 자체를 제어하기 위해서, 퍼지 밸브 (7) 가 제공된다. 가스 터빈 (14) 의 배기 가스 덕트 (21) 내로의 분출은 제 1 분출 라인 (blow-off line) (18) 에 의해서 가능하다. 배기 가스 덕트 (21) 내로의 분출을 제어하기 위해서, 제 1 분출 밸브 (6) 가 제공된다.
퍼징을 위해서, 가스 터빈 (14) 은 퍼징 속도까지로 된다. 이를 위해서, 모터로서 운전되는 발전기 (5) 에 의해서 가스 터빈은 전형적으로 구동된다. 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 퍼징을 위해서, 퍼지 밸브 (7) 가 개방된다. 퍼지 밸브 (7) 를 거쳐서, 압축기 (2) 로부터의 분출 공기는 배기 가스 재순환 라인 (8) 을 통해 배기 스택 (12) 안으로 취입되고 따라서 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 을 퍼징한다. 제어 요소 (10) 는, 분출 공기가 압축기 흡입 유동 안으로 유동할 수 없음을 보장하기 위하여 퍼징 기간의 적어도 일부 동안 폐쇄된다.
제 1 분출 밸브 (6) 는 분출 유동을 배기 가스 순환 라인을 퍼지하는 부분 및 배기 가스 덕트 (21) 에 공급되는 부분으로 분할하는 것을 가능하게 한다. 또한, 제 1 분출 밸브 (6) 는, 예를 들어 플랜트 트립 (trip) 의 경우에, 다량의 고온 공기가 분출되는 것을 허용한다. 만약, 분출이 배기 가스 재순환 라인 (8) 을 거쳐서 제공되면, 배기 가스 재순환 라인은 대응하는 고온 공기를 위해 구성되어야 한다.
배기 가스 재순환 라인 (8) 의 체적 및 분출 공기의 양의 체적에 따라서, 분출 공기의 단지 일 부분이 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 퍼징을 위해서 요구된다.
예를 들어 압축기 (2) 의 저압 부분 하류의 제 1 플레넘 (plenum) 으로부터의 공기가 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 퍼징을 위해서 사용된다. 다른 한편으로, 예를 들어 압축기 (2) 의 중간 압력 부분 하류의 제 2 플레넘으로부터의 공기가 제 2 분출 밸브 (15) 및 제 2 분출 라인 (19) 을 거쳐서 직접적으로 가스 터빈 (14) 의 배기 가스 덕트 (21) 에 되돌려 진다. 대응하는 구성이 도 2 에 간략하게 도시된다.
설명된 모든 장점은, 본 발명의 범위를 벗어남 없이, 각각으로 개시된 조합으로뿐만 아니라 다른 조합으로 또는 단독으로 적용가능하다. 예를 들어, 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 하나의 분출 지점으로부터의 분출 공기를 이용하는 것 대신에, 압축기 (2) 의 복수의 분출 지점으로부터의 분출 공기가 합해질 수 있고 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 퍼징을 위해서 이용될 수 있다.
밸브 또는 플랩의 제어는 간략한 방식으로 설명된다. 이 제어는 폐 루프 (closed-loop) 제어 또는 개방 루프 (open-loop) 제어를 나타낸다. 플랩 또는 밸브와 같은 다양한 적절한 제어 요소가 또한 당업자에게 공지되어 있다.
압축기의 분출 지점은 전형적으로, 터빈용 및/또는 연소 챔버 냉각용 냉기가 또한 압축기로부터 추출되는 지점이다. 퍼징 라인 (20) 은 압축기로부터 직접적으로 돌출할 필요는 없고, 종래의 분출 라인 또는 냉기 라인으로부터 분기될 수 있다. 예로서 단일 연소 챔버를 구비한 가스 터빈 (14) 을 도시한다. 본 발명은, 예를 들어서 EP0718470 으로부터 공지된 것과 같은, 순차적으로 연소하는 가스 터빈들에 상응하여 적용가능하다.
1 압축기 흡입 유동
2 압축기
3 연소 챔버
4 터빈
5 발전기
6 제 1 분출 밸브
7 퍼지 밸브
8 배기 가스 재순환 라인
9 재순환 팬
10 제어 요소
11 유동 분리기
12 CO2 분리를 위한 배기 스택/라인
13 배기 가스 재순환 냉각기
14 가스 터빈
15 제 2 분출 밸브
16 제 1 단부
17 제 2 단부
18 제 1 분출 라인
19 제 2 분출 라인
20 퍼징 라인
21, 22 배기 가스 덕트
23 HRSG
24 클러치
25 드라이브

Claims (15)

  1. 가스 터빈 (14) 의 배기 가스 재순환 라인 (8) 을 퍼징하는 방법으로서,
    상기 가스 터빈 (14) 은 퍼징 속도로 작동되고, 분출 공기는 압축기 (2) 로부터 배출되고, 이 공기는 퍼징을 위해서 배기 가스 재순환 라인 (8) 안으로 도입되는 것을 특징으로 하는, 퍼징 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분출 공기는 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 으로 일 단부에서 도입되고, 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 다른 단부에서 배출되는 것을 특징으로 하는, 퍼징 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분출 공기는 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 제 2 단부 (17) 에서 도입되고, 상기 제 2 단부는 상기 가스 터빈의 흡입 덕트 안으로 개방되고, 상기 분출 공기는 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 을 통해서 상기 가스 터빈의 정상 운전 동안의 재순환 유동의 방향에 반대 방향으로 유동하고, 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 제 1 단부 (16) 로부터 배출되는 것을 특징으로 하는, 퍼징 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 분출 공기는 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 을 통해서 유동한 후 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 제 1 단부 (16) 로부터 직접적으로 또는 간접적으로 배기 스택 안으로 향해지는 것을 특징으로 하는, 퍼징 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분출 공기는 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 에 공급되고, 일 부분 유동은 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 제 2 단부 (17) 의 방향으로 향해지고, 제 2 부분 유동은 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 제 1 단부 (16) 의 방향으로 향해지는 것을 특징으로 하는, 퍼징 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 제 1 단부 (16) 로 흐르는 분출 공기에 대한 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 제 2 단부 (17) 로 흐르는 분출 공기의 비는 제어 요소 (10) 에 의해서 제어되는 것을 특징으로 하는, 퍼징 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분출 공기의 제 1 부분은 퍼징을 위해서 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 안으로 도입되고, 상기 분출 공기의 제 2 부분은 제 2 분출 라인 (19) 을 거쳐서 HRSG (23) 에 공급되는 것을 특징으로 하는, 퍼징 방법.
  8. 압축기 흡입 유동 (1) 안으로 배기 가스의 재순환을 위해서 가스 터빈 (14) 의 배기 가스 덕트 (21, 22) 를 압축기 흡입 덕트에 연결하는 배기 가스 재순환 라인 (8) 을 구비하는 가스 터빈 (14) 으로서,
    적어도 하나의 퍼징 라인 (purging line) (20) 이 압축기 분출 지점으로부터 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 안으로 이어지는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 (14).
  9. 제 8 항에 있어서,
    퍼징 질량 유량을 제어하기 위하여 상기 퍼징 라인 (20) 내에 퍼지 밸브 (7) 가 배열되고 상기 퍼징 질량 유량으로 분출 공기에 의해서 상기 가스 재순환 라인 (8) 이 퍼징되는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 (14).
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    분출 공기의 압축기 입구 안으로의 역-퍼징 (back-purging) 을 제어하거나 또는 방지하기 위해서, 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 안으로의 상기 퍼징 라인 (20) 의 입구 (mouth) 와 상기 압축기 흡입 덕트 안으로의 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 의 입구 사이의 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 에 제어 요소 (10) 가 배열되는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 (14).
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 분출 라인 (18) 은, 상기 퍼징 라인 (20) 이 연결되는 압축기 분출 지점을 상기 가스 터빈 (14) 의 배기 가스 덕트 (21, 22) 에 연결하는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 (14).
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 분출 밸브 (6) 는 상기 제 1 분출 라인 (18) 에 배열되는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 (14).
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 2 분출 라인 (19) 은 제 2 압축기 분출 지점을 상기 가스 터빈 (14) 의 배기 가스 덕트 (21, 22) 에 연결하는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 (14).
  14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 내에 재순환 팬 (9) 이 제공되고, 상기 재순환 팬 (9) 은 분출 동안에 정상 회전 방향에 반대로 자유회전 (freewheel) 할 수 있도록 드라이브 (25) 에 분리가능한 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 (14).
  15. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    변형가능한 기하학적 구조의 안내 날개 및/또는 임펠러 블레이드를 구비하는 재순환 팬 (9) 이 상기 배기 가스 재순환 라인 (8) 내에 배열되거나, 재순환 팬 (9) 이 드라이브 (25) 에 연결되며, 분출 동안에 상기 재순환 팬 (9) 이 감소된 유동 저항을 제공하거나 상기 퍼징을 보조하도록 그 회전 방향이 역전가능한 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 (14).
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