KR20130119768A - 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트 - Google Patents

공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료를 사용하여 가스를 생산하는 가스화수단; 가스를 연소시켜 작동하는 가스터빈; 가스터빈에서 유입된 배출가스의 열로 제1유체를 기화시켜 증기를 생산하는 보일러; 및 보일러와 연결되어 증기로 작동하는 증기터빈;을 포함하여 전기에너지를 생산하는 복합발전수단; 심랭방식(cryogenic air separation)으로 공기로부터 산소를 분리하고, 산소를 가스화수단에 공급하는 공기분리수단; 및 공기분리수단에서 공기를 압축하는 과정 중 발생하는 폐열을 복합발전수단으로 전달하는 폐열회수수단;을 포함하는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트를 구현하여 발전효율이 향상되고 친환경적인 전기에너지 생산이 가능하다.

Description

공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트{IGCC plant using the heat recovery in compressed air process}
본 발명은 가스화 복합발전 플랜트에 관한 것이다.
가스화 복합발전 플랜트(Integrated gasification combined cycle)는 석탄, 중유 등 탄화수소를 포함한 연료를 가스화하고 그 가스를 사용하여 전기를 생산하는 복합발전 설비이다.
도 1은 종래의 가스화 복합발전 플랜트의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 공기분리설비의 구성을 구체적으로 도시한 블록도이다. 가스화 복합발전 플랜트는 가스화설비(10), 복합발전설비(20) 및 공기분리설비(30)를 포함한다. 도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 가스화 복합발전 플랜트의 구성 및 발전공정을 설명한다.
가스화설비(10)는 연료를 가스화하고 유해가스를 정제시켜 청정 합성가스를 생산하는 것으로 가스화기(11), 합성가스 냉각기(12), 정제장치(13)를 포함한다. 가스화기(10)는 연료, 산소, 증기 등을 이용하여 합성가스를 생성한다. 합성가스 냉각기(12)는 가스화 과정 중에 발생한 열을 회수하여 증기를 생산하고, 그 증기를 후술할 배열회수보일러(22)로 보내거나 가스화설비(10) 내에서 사용한다. 정제장치(13)는 가스화기(11)에서 생성된 합성가스에 포함된 유해성분을 제거한다. 이렇게 가스화설비(10)에 연료와 산소가 공급되면 천연가스 수준의 청정 합성가스가 생산된다.
복합발전설비(20)는 상술한 가스화설비(10)에서 생산된 합성가스를 이용하여 전기를 생산한다. 복합발전설비(20)는 가스터빈(21), 배열회수보일러(22), 증기터빈(23), 복수기(24), 급수펌프(25)를 포함한다. 가스터빈(21)은 가스화설비(10)에서 생산된 합성가스로 구동되어 전기에너지를 생산한다. 배열회수보일러(22)는 가스터빈(21)에서 연소된 배출가스의 열을 회수하여 증기를 생산하고 이를 증기터빈(23)에 공급한다. 이러한 배열회수보일러(22)는 예열기(22a)를 포함한다. 예열기(22a)는 후술한다. 증기터빈(23)은 배열회수보일러(22)에서 공급된 증기를 이용하여 전기에너지를 생산한다. 복수기(24)는 증기터빈(23)에서 배출된 증기를 응축한다. 예열기(22a)는 배열회수보일러(22)를 통과하면서 온도가 낮아진 배출가스의 열을 회수하여 복수기(24)를 통과한 응축수를 가열한다. 급수펌프(25)는 가열된 응축수를 배열회수보일러(22)로 공급한다. 이렇게 증기터빈(23)에 공급되는 증기는 랭킨(rankine) 사이클에 따라 순환한다.
공기분리설비(30)는 심랭방식(cryogenic air seperation), 즉 산소와 질소의 액화 온도차를 이용하여 산소를 분리한 후 가스화설비(10)에 공급하는 설비이다. 이러한 공기분리설비(30)는 다단압축기(31), 냉각부(32), 냉각탑(33)을 포함한다. 다단압축기(31)는 대량의 공기를 압축하기 위하여 복수의 압축기(31a, 31b, 31c, 31d)와 복수의 중간냉각기(31e, 31f, 31g)를 포함한다. 4개의 압축기(31a, 31b, 31c, 31d)는 공기를 4번에 걸쳐 가압한다. 3개의 중간냉각기(31e, 31f, 31g)는 상술한 압축기(31a, 31b, 31c, 31d) 사이마다 구비되어 공기압축 과정에서 발생한 열을 냉각한다. 제2냉각기(34)는 3개의 중간냉각기(31e, 31f, 31g)를 순환하는 냉매를 냉각한다. 또한 제2냉각기(34)는 후술할 열교환기(32a)의 냉매도 냉각한다. 냉각부(32)는 다단압축기(31)를 통과한 고온의 압축공기를 냉각한다. 냉각부(32)는 열교환기(32a)와 제1냉각기(32b)를 포함한다. 열교환기(32a)는 다단압축기(31)를 통해 압축된 공기를 냉각하고, 제1냉각기(32b)는 열교환기(32a)에서 냉각된 압축공기를 다시 한번 냉각한다. 이렇게 냉각된 압축공기는 냉각탑(cryogenic tower, 33)에서 팽창하면서 극저온으로 온도가 내려가 액화되어 산소와 질소로 분리된다.
상술한 종래의 가스화 복합발전 플랜트는 가스화설비(10)에서 발생한 열을 배열회수보일러(22)에서 활용하고 있으나 공기분리설비(30)는 여전히 독립적으로 운영되어 손실되는 열이 있었다.
최근에는 가스터빈과 공기분리공정의 연계를 통해 가스화 복합발전 플랜트의 발전성능을 향상시키기 위한 연구들이 진행되고 있다. 일 예로 공기분리공정의 잉여질소를 회수하여 가스터빈에 이용하는 방법이 연구된 바 있다.
서석빈 외 4명: "가스터빈과 산소분리공정의 연계 방법에 따른 IGCC 플랜트 성능영향 분석" 한국에너지공학회, 제8권 제4호(1999), 533-539쪽
본 발명의 일 실시예는 공기압축 공정에서 발생하는 폐열을 회수하여 복합발전설비에 활용함으로써 발전효율을 향상시킨 가스화 복합발전 플랜트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예는 폐열회수를 위해 복합발전설비와 공기분리설비를 연계하여 운전할 수도 있고, 필요에 따라 공기분리설비를 독립하여 운전할 수도 있는 가스화 복합발전 플랜트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 연료를 사용하여 가스를 생산하는 가스화수단; 가스를 연소시켜 작동하는 가스터빈; 가스터빈에서 유입된 배출가스의 열로 제1유체를 기화시켜 증기를 생산하는 보일러; 및 보일러와 연결되어 증기로 작동하는 증기터빈;을 포함하여 전기에너지를 생산하는 복합발전수단; 심랭방식(cryogenic air separation)으로 공기로부터 산소를 분리하고, 산소를 가스화수단에 공급하는 공기분리수단; 및 공기분리수단에서 공기를 압축하는 과정 중 발생하는 폐열을 복합발전수단으로 전달하는 폐열회수수단;을 포함하는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트를 제공할 수 있다.
그리고 공기분리수단은 적어도 하나의 공기압축부; 및 압축공기에서 산소를 분리하는 냉각탑;을 포함할 수 있고, 폐열회수수단은 증기터빈을 통과한 제1유체를 공기압축부에서 압축된 공기와 열교환 후 보일러측으로 공급할 수도 있다.
또한 공기분리수단은 제1유체와 독립하여 순환하는 냉매로 압축공기를 냉각하는 중간냉각부;를 더 포함할 수 있고, 폐열회수수단은 제1유체로 압축공기의 열을 회수하는 제1열회수부;를 포함할 수 있다.
이때 공기압축부는 복수개가 직렬로 연결될 수 있고, 이웃한 공기압축부 사이마다 제1열회수부 또는 중간냉각부가 구비될 수 있다. 이때, 제1열회수부는 적어도 하나가 구비되며, 중간냉각부는 제1열회수부가 구비되지 않은 곳에 구비된다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면 직렬연결된 공기압축부 사이마다 제1열회수부와 중간냉각부가 직렬로 연결된다. 이때 제1열회수부는 공기압축부 사이에 상기 중간냉각부와 상기 제1열회수부가 직렬로 연결되며, 공기압축부에서 압축된 공기는 제1열회수부를 통과하면서 제1유체로 열을 전달한 후 중간냉각부로 공급된다.
이때 제1열회수부는 제1유체 또는 냉매를 선택적으로 공급받을 수 있다.
또한 제1열회수부가 제1유체를 공급받는 유로를 개폐하는 제1유입개폐수단; 및 제1열회수부가 냉매를 공급받는 유로를 개폐하는 제2유입개폐수단;을 더 포함할 수도 있다.
한편 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면 폐열회수수단은 공기압축부와 냉각탑 사이에 구비되어 최종적으로 압축된 공기의 열을 상기 제1유체로 회수하는 제2열회수부;를 포함할 수 있다.
이때 제2열회수부는 제1유체 또는 제1유체와 독립하여 순환하는 냉매를 선택적으로 공급받을 수도 있다.
또한 제2열회수부가 제1유체를 공급받는 유로를 개폐하는 제1유입개폐수단; 및 제2열회수부가 냉매를 공급받는 유로를 개폐하는 제2유입개폐수단;을 더 포함할 수도 있다.
한편 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면 복합발전수단은 증기터빈과 폐열회수수단 사이에 구비되어 제1유체를 응축하는 응축기; 및 폐열회수수단과 보일러 사이에 구비되어 제1유체에 열을 전달하는 예열기; 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
이때 예열기는 보일러를 통과한 배출가스의 열을 제1유체로 전달할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 공기압축공정에서 발생하는 폐열을 복합발전수단에서 이용하여 발전효율이 향상되고 공기압축공정에서 요구되는 냉각수 용량이 감소하므로 친환경적인 발전이 가능하다.
구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 공기압축부 사이에 폐열회수수단을 구비하여 다단압축 과정에서 발생하는 폐열을 효과적으로 회수하고 이를 복합발전수단으로 전달하여 발전효율이 향상되며 공기분리수단 내에서 순환하는 냉각수 용량이 감소하는 효과가 있다.
또한 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 복수의 공기압축부 사이에 폐열회수수단과 중간냉각부를 함께 구비하고, 폐열회수수단에서 먼저 열을 회수한 후 중간냉각부를 거치도록 하여 종래의 복합발전 시스템에 사용되는 열교환용량을 유지하면서 추가적으로 폐열회수수단을 설치하여 이용할 수 있는 효과가 있다. 그리고 중간냉각부에 사용되는 냉매가 폐열회수수단으로 선택적으로 공급될 수 있어 필요에 따라 공기분리수단의 독립적 운전이 가능하다.
또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면 압축공기가 폐열회수수단에서 냉각된 후 냉각탑으로 공급되고 회수된 열은 복합발전수단으로 전달되어 발전효율이 향상된다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 가스화 복합발전 플랜트의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2는 도 1에 도시한 공기분리설비의 구성을 구체적으로 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트의 구성을 도시한 블록도,
도 4는 도 3에 도시한 공기분리수단과 폐열회수수단의 구체적인 구성 및 예열기, 응축기와의 연결관계를 도시한 블록도,
도 5는 도 2에 도시한 종래의 가스화 복합발전 플랜트에서의 공기 압축공정의 폐열 회수율 변화에 따른 발전효율 증가율 및 열교환기 면적 증가율을 각각 도시한 그래프,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트의 구성을 도시한 블록도,
도 7은 도 6에 도시한 공기분리수단과 폐열회수수단의 구체적인 구성 및 예열기, 응축기와의 연결관계를 도시한 블록도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한 도 3, 도 4, 도 6, 도 7에서 제1유체의 흐름은 점선으로 표시하였다.
< 제1실시예에 따른 구성 및 기능>
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트의 구성을 도시한 블록도이고, 도 4는 도 3에 도시한 공기분리수단과 폐열회수수단의 구체적인 구성 및 예열기, 응축기와의 연결관계를 도시한 블록도이다. 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트의 구성을 상세하게 설명한다.
본 발명의 제1실시예는 가스화수단(100), 복합발전수단(200), 공기분리수단(300) 및 폐열회수수단(400)을 포함한다.
가스화수단(100)은 가스화기(110), 합성가스 냉각기(120) 및 정제장치(130)를 포함하여 석탄과 같은 연료가 산소와 함께 공급되면 청정한 합성가스를 생산한다. 가스화기(110)는 석탄을 산소와 함께 연소시켜 CO와 H2를 주성분으로 하는 합성가스를 생산한다. 이러한 가스화기(110)는 합성가스를 생산하는 어떠한 구성이라도 좋다. 합성가스 냉각기(120)는 가스화기(110)와 연결되어 가스화 과정에서 배출되는 열을 회수한다. 합성가스 냉각기(120)는 회수된 열로 증기를 생산하고 후술할 보일러(220)에 연결되어 증기를 공급한다. 다만, 합성가스 냉각기(120)는 후술할 보일러(220)와 연결되지 않아도 좋다. 또한 합성가스 냉각기(120)는 필요에 따라 후술할 정제장치(130) 등 가스화수단(100)의 구성부에 증기를 공급할 수 있다. 이러한 합성가스 냉각기(120)는 합성가스의 열을 회수하기 위한 어떠한 구성이어도 좋다. 정제장치(130)는 합성가스 냉각기(120)와 연결되어 합성가스의 유해성분을 걸러낸다. 구체적으로, 정제장치(130)는 미연탄소 및 먼지를 제거하기 위한 집진장치(미도시)와 유황성분을 제거하기 위한 탈황장치(미도시)를 포함한다. 이러한 정제장치(130)는 가스화기(110)에 공급되는 연료에 따라 발생하는 합성가스를 적절히 정제하기 위한 어떠한 구성이어도 좋다.
복합발전수단(200)은 가스터빈(210), 보일러(220), 증기터빈(230), 응축기(240), 예열기(250) 및 가압부(260)를 포함한다.
가스터빈(210)은 합성가스를 연소시켜 전기에너지를 생산한다. 가스터빈(210)은 상술한 가스화수단(100)과 연결되어 정제된 합성가스가 유입된다. 이러한 가스터빈(210)은 합성가스를 이용하여 전기에너지를 생산하기 위한 어떠한 구성이어도 좋다.
보일러(220)는 순환하는 제1유체를 증기로 만든다. 구체적으로 보일러(220)는 가스터빈(210)으로부터 약 580℃의 배출가스가 유입되고, 제1유체는 배출가스의 열에 의해 기화된다. 이때 제1유체는 물이다. 다만, 제1유체는 기화되어 후술할 증기터빈(230)을 구동시킬 수 있는 어떠한 물질도 좋다. 미도시되었으나 보일러(220)는 합성가스 냉각기(120)와 연결되어 증기를 공급받는다.
증기터빈(230)은 보일러(220)로부터 증기를 공급받는다. 증기터빈(230)은 공급받은 증기로 구동되어 전기에너지를 생산한다. 이러한 증기터빈(230)은 증기를 이용하여 전기에너지를 생산하기 위한 어떠한 구성이어도 좋다.
응축기(240)는 증기터빈(230)을 통과한 증기를 액화한다. 증기는 응축기(240)에서 약 35℃의 응축수가 된다. 또한 응축기(240)는 후술할 제1열회수부(410) 및 제2열회수부(420)와 연결되어 응축수를 제1열회수부(410) 및 제2열회수부(420)에 공급한다. 이러한 응축기(240)는 종래의 복수기와 같은 구성으로 이루어진다. 다만, 응축기(240)는 제1유체를 액화하기 위한 어떠한 구성이라도 좋다.
예열기(250)는 보일러(220)를 통과한 배출가스의 잔열을 회수한다. 이러한 예열기(250)는 후술할 제1열회수부(410) 및 제2열회수부(420)와 연결되어 제1열회수부(410) 및 제2열회수부(420)에서 열을 회수한 응축수가 유입된다. 이러한 예열기(250)는 유입된 응축수와 보일러(220)를 통과한 배출가스가 열교환하기 위한 구성을 갖는다.
가압부(260)는 예열기(250)를 통과한 응축수를 보일러(220)로 공급한다. 예를 들어 가압부(260)는 급수펌프와 동일한 구성이다. 이러한 가압부(260)는 순환하는 응축수를 보일러(220)로 공급하기 위한 어떠한 구성이라도 좋다.
공기분리수단(300)은 심랭방식(cryogenic air seperation)을 이용하여 공기로부터 산소를 분리한다. 이러한 공기분리수단(300)은 공기압축부(310), 중간냉각부(320), 냉각탑(330), 제1냉각기(340), 제2냉각기(350)를 포함한다.
공기압축부(310)는 공기를 압축한다. 공기압축부(310)는 도시된 바와 같이 4개가 직렬로 연결되어 유입된 다량의 공기를 순차적으로 압축한다. 이러한 공기압축부(310)는 공기를 목적하는 압력까지, 예를 들어 10bar 내지 20bar로 가압할 수 있는 어떠한 구성이라도 좋으며, 공기압축부(310)의 개수는 압축할 공기의 양에 따라 변경될 수 있다.
중간냉각부(320)는 이웃하는 공기압축부(310) 사이에 연결되어 압축공기를 냉각한다. 구체적으로 중간냉각부(320)는 첫번째와 두번째 공기압축부(310) 사이에 하나 연결되고, 두번째와 세번째 공기압축부(310) 사이에 하나 연결되어 모두 2개의 중간냉각부(320)가 구비된다. 이러한 중간냉각부(320)는 냉매가 유입되어 압축공기와 열교환한다. 냉매는 제1유체와 독립하여 순환하는 냉각수이다. 이러한 중간냉각부(320)는 통상의 열교환기와 같이 구성되며, 일반적인 다단압축기에 사용되는 중간냉각기의 구성이어도 좋다.
냉각탑(330)은 최종적으로 압축된 공기를 팽창시켜 산소를 분리한다. 냉각탑(330)은 후술할 제1냉각기(340)에 연결되어 제1냉각기(340)로부터 약 20℃의 압축공기를 공급받는다. 이러한 냉각탑(330)은 심랭방식을 이용하는 공기분리장치에 사용되는 냉각탑의 구성을 갖는다.
제1냉각기(340)는 상술한 4개의 공기압축부(310)를 통과한 압축공기를 냉각한다. 구체적으로 제1냉각기(340)는 후술할 제2열회수부(420)에 연결되어 제2열회수부(420)를 통과하면서 한번 냉각된 압축공기를 약 20℃까지 냉각한다. 그리고 제1냉각기(340)는 냉각탑(330)과 연결되어 20℃의 압축공기를 냉각탑(330)에 공급한다. 이러한 제1냉각기(340)는 제1유체와 독립하여 순환하는 냉각수를 냉매로 사용하며 통상적인 냉각기의 구성을 갖는다.
제2냉각기(350)는 중간냉각부(320)와 연결되어 중간냉각부(320)를 통과한 냉각수를 냉각한 후 다시 중간냉각부(320)에 공급한다. 이러한 제2냉각기(350)는 통상적인 냉각기의 구성을 갖는다.
폐열회수수단(400)은 공기압축공정에서 발생하는 폐열을 제1유체에 전달한다. 제1유체는 상술한 바와 같이 보일러(220)를 통과하여 순환하는 물이다. 이러한 폐열회수수단(400)은 제1열회수부(410)와 제2열회수부(420)를 포함한다.
제1열회수부(410)는 응축기(240)에서 공급된 응축수가 공기압축부(310)에서 압축된 공기와 열교환하는 구성을 갖는다. 구체적으로 제1열회수부(410)는 세번째 공기압축부(310)와 네번째 공기압축부(310) 사이에 연결되어 압축공기가 통과한다. 동시에 제1열회수부(410)는 응축기(240)와 예열기(250) 사이에 연결되어 약 35℃의 응축수가 통과하면서 폐열을 회수한다. 제1열회수부(410)는 가열된 응축수를 예열기(250)로 공급한다. 열교환은 대향유동(counter-flow) 방식이다. 다만 열교환 방식은 압축공정에서 발생하는 폐열을 응축수에 전달하는 어떠한 방식이어도 좋다. 또한 본 실시예에서와 다르게 제1열회수부(410)가 첫번째 공기압축부(310)와 두번째 공기압축부(310) 사이에 구비되어도 좋고, 두번째 공기압축부(310)와 세번째 공기압축부(310) 사이에 구비되어도 좋다. 이때 중간냉각부(320)는 제1열회수부(410)가 구비되지 않은 이웃한 공기압축부(310) 사이에 구비된다. 또한 본 실시예에서와 다르게 제1열회수부(410)가 두 개 또는 세 개 구비될 수도 있다. 제1열회수부(410)가 두 개 구비될 경우 중간냉각부(320)는 하나 구비되며, 제1열회수부(410)가 이웃한 공기압축부(310) 사이에 각각 하나씩 구비되면 중간냉각부(320)는 제1열회수부(410)가 구비되지 않은 이웃한 공기압축부(310) 사이에 구비된다. 그리고 제1열회수부(410)가 세 개 구비되는 경우 이웃한 공기압축부(310) 사이에 각각 하나씩 구비되며, 중간냉각부(320)는 설치되지 않는다.
제2열회수부(420)는 응축기(240)에서 공급된 응축수가 4개의 공기압축부(310)를 차례로 통과하면서 최종압축된 공기와 열교환하는 구성을 갖는다. 구체적으로 제2열회수부(420)는 마지막 공기압축부(310)와 제1냉각기(340) 사이에 구비되어 최종적으로 압축된 공기가 통과한다. 동시에 제2열회수부(420)는 응축기(240)와 예열기(250) 사이에 연결되어 약 35℃의 응축수가 통과한다. 제2열회수부(420)에서 압축공기의 폐열을 회수한 응축수는 예열기(250)로 공급된다. 이때 열교환은 대향유동(counter-flow) 방식으로 이루어진다. 다만 열교환 방식은 압축공정에서 발생하는 폐열을 응축수에 전달하는 어떠한 방식이어도 좋다.
도 5는 도 1 및 도 2에 도시한 종래의 가스화 복합발전 플랜트에서의 공기 압축공정의 폐열 회수율 변화에 따른 발전효율 증가율 및 열교환기 면적 증가율을 각각 도시한 그래프이다. 도 5를 참조하여 상술한 제1열회수부(410) 및 제2열회수부(410)와 중간냉각부(320)의 전열면적에 대해 상세하게 설명한다. 제1열회수부(410) 및 제2열회수부(410)와 중간냉각부(320) 각각의 열교환면적은 열회수율 변화에 따른 발전효율의 관계를 고려하여 결정한다.
도 5에 도시된 그래프는 상용 공정 모사용 프로그램을 이용하여 도 3 및 도 4에 도시된 실시예를 기준으로 각 경우에 대해 모델링을 수행하고, 해당결과를 분석하여 일반화한 것이다. X축의 열회수 비율은 공기압축공정(대기압을 14.7bar까지 가압하는 경우)에서 에너지를 회수하지 않을 때를 0%, 이론적으로 회수할 수 있는 최대 에너지를 100%로 하여 백분율로 나타낸 것이다. Y축의 발전효율 증가비율은 열을 회수하지 않을 때의 발전효율을 기준으로 증가율을 백분율로 나타낸 것이다. 열회수 비율에 따른 발전효율 증가비율 그래프는 실선으로 표시하였다. 보조 Y축은 열회수 비율을 증가시키기 위해서 필요한 도 2의 중간냉각기(31e, 31f, 31g)의 전열면적 증가율을 백분율로 나타낸 것이다. 열회수 비율에 따른 전열면적 증가율 그래프는 점선으로 표시하였다.
구체적으로, 열회수를 하지 않을 때 순수발전량이 300MW급인 가스화 복합발전 플랜트에서 도 3 및 도4에 도시된 바와 같이 구성하여 공기압축공정에서 발생한 열의 45%를 복합발전수단으로 회수하면 도시된 바와 같이 발전효율은 1% 증가하고, 전열면적은 15% 증가한다. 결과적으로 45%의 열을 회수하기 위해서 전열면적을 15% 증가시켜야 하며 이를 통해 스팀발생량이 증가하여 발전량은 총 303MW가 된다. 즉, 발전량 증가를 위해서는 전열면적을 증가시켜야 하고 이를 위한 초기 설비투자비가 증가하므로 경제성까지 고려하여 목표하는 열회수 비율을 결정할 수 있다. 열교환기 면적 증가율 그래프를 보면 약 45% 선에서 전열면적 증가율이 급증하므로 40~50% 범위에서 목표하는 열회수 비율을 결정할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 본 발명의 제1실시예를 열회수 비율 40% 내지 50%가 되도록 구성하려면 중간냉각부(320), 제1열회수부(410) 및 제2열회수부(420)가 갖는 전체 전열면적이 15%가 증가하도록 설계하면 된다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트의 열회수 과정을 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 첫번째 내지 세번째 공기압축부(310)를 차례로 거치면서 압축된 공기가 제1열회수부(410)로 공급된다. 동시에 응축기(240)에서 제1열회수부(410)로 약 35℃의 응축수가 공급된다. 응축수는 압축공기와 열교환하여 폐열을 회수한다. 제1열회수부(410)를 통과하며 가열된 응축수는 예열기(250)로 공급된다. 동시에 제1열회수부(410)를 통과하면서 열을 빼앗긴 압축공기는 네번째 공기압축부(310)로 공급된다. 이렇게 4개의 공기압축부(310)를 모두 통과하며 최종적으로 응축된 공기는 제2열회수부(420)를 통과한다. 동시에 응축기(240)에서 제2열회수부(420)로 약 35℃의 응축수가 공급되어 최종압축된 공기의 열을 회수한다. 제2열회수부(420)를 통과한 응축수는 예열기(250)로 공급되며 냉각된 압축공기는 제1냉각기(340)를 거쳐 냉각탑(330)으로 유입된다. 도 4에서 제1유체인 응축수의 흐름은 점선으로 표시하였다.
아래의 표 1은 15%의 전열면적 증가분이 제1열회수부(410), 제2열회수부(420) 및 중간냉각부(320)에 각각 5%씩 배분되었을 때 종래에 공기분리수단과 복합발전수단을 별개로 운전하는 플랜트에 비하여 개선된 발전효율을 나타낸 것이다. 여기서 냉각수 용량은 공기분리수단에서 독립적으로 순환하는 모든 냉각수의 용량을 나타내며, 전열면적은 종래 플랜트에 비해 증가한 비율을 나타낸다. 상술한 바와 같이 응축수로 열이 회수되어 보일러(220)로 공급되면 표 1에 나타난 바와 같이 발전효율이 증가하고 공기분리수단(300)에서 필요한 냉각수의 용량이 40% 감소하는 효과가 있다.
종래 플랜트 본 발명의 제1실시예
운전방법 공기분리수단과 복합발전수단을 독립적으로 운영 공기분리수단과 복합발전수단을 연계하여 공기압축공정의 폐열 회수
발전효율 42.69% 43.11%
전열면적 종래의 중간냉각기 전열면적 종래에 비해 15% 증가
냉각수 용량 종래의 공기분리수단 내 냉각수용량 종래에 비해 40% 감소
상술한 바와 같이 도 5의 그래프를 본 발명을 적용하여 개선하려는 다양한 가스화 복합발전 플랜트에 동일하게 사용하여 적절한 열회수 비율을 결정하고 필요한 전체 전열면적과 그에 따른 폐열회수수단(400)의 전열 면적을 결정할 수 있다. 가스화수단(100)에서 생성하는 합성가스 유량과 가스터빈(210)의 용량, 그리고 공기분리수단(300)에서 공급해야 할 산소용량은 모두 일정비율의 상관관계를 가지고 있으므로 각각의 증가율을 대표수치로 사용할 수 있기 때문이다. 또한 목표하는 전열면적 증가분은 상술한 바와 같이 제1열회수부(410), 제2열회수부(420) 및 중간냉각부(320)에 고루 배분될 수도 있고, 이와 다르게 제1열회수부(410)와 제2열회수부(420)간에 배분될 수도 있다. 즉, 각 구성에서 실질적으로 증가하는 전열면적은 전체적으로 전열면적이 목표하는 증가분만큼 증가하는 어떤 구성이어도 좋다.
< 제2실시예에 따른 구성 및 기능>
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트의 구성을 도시한 블록도이고, 도 7은 도 6에 도시한 공기분리수단과 폐열회수수단의 구체적인 구성 및 예열기, 응축기와의 연결관계를 도시한 블록도이다. 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트를 상세하게 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트는 가스화수단(100), 복합발전수단(200), 공기분리수단(300'), 폐열회수수단(400'), 제1유입개폐수단(510), 제1유출개폐수단(520), 제2유입개폐수단(530) 및 제2유출개폐수단(540)을 포함한다.
가스화수단(100) 및 복합발전수단(200)은 상술한 제1실시예에서의 구성과 동일하다. 다만, 복합발전수단(200)은 후술할 공기분리수단(300')과 독립하여 운전할 수 있도록 도 6에 도시된 바와 같이 응축기(240)에서 생성된 응축수가 예열기(250)로 곧바로 공급되는 유로를 더 포함한다. 또한 응축기(240)와 예열기(250)를 바로 연결하는 응축수 유로에는 밸브가 설치될 수도 있다. 밸브가 설치되면 복합발전수단(200)과 공기분리수단(300')을 연계하여 발전시스템을 가동할 때 밸브를 잠가 폐열회수수단(400')으로 응축수가 100% 공급되도록 하는 것이 가능하다. 또한 밸브를 이용하여 폐열회수수단(400')에 공급되는 응축수의 유량을 조절할 수도 있다.
공기분리수단(300')은 심랭방식(cryogenic air seperation)을 이용하여 공기로부터 산소를 분리한다. 이러한 공기분리수단(300')은 공기압축부(310), 중간냉각부(320), 냉각탑(330), 제1냉각기(340), 제2냉각기(350)를 포함한다. 냉각탑(330), 제1냉각기(340)는 상술한 제1실시예에서의 구성과 동일하다.
공기압축부(310)는 도시된 바와 같이 4개가 직렬로 연결되어 다량의 공기를 순차적으로 압축한다. 이때 첫번째, 두번째 및 세번째 공기압축부(310) 각각의 압축공기 배출부는 후술할 제1열회수부(410')와 각각 연결되어 제1열회수부(410')에 압축공기를 공급한다. 그리고 두번째, 세번째, 네번째 공기압축부(310) 각각의 공기유입부는 후술할 중간냉각부(320)와 연결되어 냉각된 압축공기가 유입된다. 이러한 공기압축부(310)는 공기를 목적하는 압력까지, 예를 들어 10bar 내지 20bar로 가압할 수 있는 어떠한 구성이라도 좋으며, 공기압축부(310)의 개수는 압축할 공기의 양에 따라 변경될 수 있다.
중간냉각부(320)는 제1열회수부(410')를 통과한 압축공기를 냉각하여 공기압축부(310)에 공급한다. 중간냉각부(320)는 도시된 바와 같이 3개가 구비된다. 구체적으로 첫번째 중간냉각부(320)는 첫번째 제1열회수부(410')의 압축공기 배출부와 연결되어 제1열회수부(410')를 통과한 압축공기를 냉각한다. 그리고 첫번째 중간냉각부(320)는 두번째 공기압축부(310)의 공기유입부와 연결되어 냉각된 압축공기를 두번째 공기압축부(310)로 공급한다. 이와 마찬가지로 두번째 중간냉각부(320)는 두번째 제1열회수부(410') 및 세번째 공기압축부(310) 사이에 구비되고, 세번째 중간냉각부(320)는 세번째 제1열회수부(410') 및 네번째 공기압축부(310) 사이에 구비된다. 이러한 중간냉각부(320)는 냉매가 유입되어 압축공기를 냉각한다. 냉매는 제1유체와 독립하여 순환하는 냉각수이다. 이러한 중간냉각부(320)는 통상의 열교환기와 같이 구성되며, 일반적인 다단압축기에 사용되는 중간냉각기의 구성이어도 좋다.
제2냉각기(350)는 중간냉각부(320)와 연결되어 중간냉각부(320)를 통과한 냉각수를 냉각한 후 다시 중간냉각부(320)에 공급한다. 이러한 제2냉각기(350)는 통상적인 냉각기의 구성을 갖는다. 또한 제2냉각기(350)는 후술할 제1열회수부(410') 및 제2열회수부(420')와 각각 연결되어 냉각수를 공급한다.
폐열회수수단(400')은 공기압축공정에서 발생하는 폐열을 제1유체에 전달한다. 제1유체는 상술한 바와 같이 보일러(220)를 통과하여 순환하는 물이다. 이러한 폐열회수수단(400')은 제1열회수부(410')와 제2열회수부(420')를 포함한다.
제1열회수부(410')는 응축기(240)에서 공급된 응축수가 공기압축부(310)에서 압축된 공기와 열교환하는 구성을 갖는다. 구체적으로 제1열회수부(410')는 3개가 구비되며 각각의 제1열회수부(410')는 응축기(240)와 예열기(250) 사이에 구비되어 약 35℃의 응축수가 통과한다. 동시에 첫번째 제1열회수부(410')는 직렬연결되는 첫번째 공기압축부(310)와 첫번째 중간냉각부(320) 사이에 연결되어 첫번째 공기압축부(310)에서 압축된 공기가 통과한다. 응축수가 압축공기의 열을 회수하면, 첫번째 제1열회수부(410')는 압축공기를 첫번째 중간냉각부(320)로 공급한다. 이와 마찬가지로 두번째 제1열회수부(410')는 두번째 공기압축부(310)와 두번째 중간냉각부(320) 사이에 구비되며 세번째 제1열회수부(410')는 세번째 공기압축부(310)와 세번째 중간냉각부(320) 사이에 구비되어 응축수와 열교환된 압축공기를 중간냉각부(320)에 공급한다. 그리고 각각의 제1열회수부(410')는 가열된 응축수를 예열기(250)로 공급한다. 또한 제1열회수부(410')는 제2냉각기(350)와 연결되어 공기분리수단(300')을 복합발전수단(200)과 별개로 운전하고자 할 때 응축수 대신 냉각수를 공급받을 수 있다.
제2열회수부(420')는 응축기(240)에서 공급된 응축수가 4개의 공기압축부(310)를 차례로 통과하면서 최종압축된 공기와 열교환하는 구성을 갖는다. 구체적으로 제2열회수부(420')는 마지막 공기압축부(310)와 제1냉각기(340) 사이에 구비되어 최종적으로 압축된 공기가 통과한다. 동시에 제2열회수부(420')는 응축기(240)와 예열기(250) 사이에 연결되어 유입된 약 35℃의 응축수가 폐열을 회수하면 예열기(250)로 공급한다. 또한 제2열회수부(420')는 제2냉각기(350)와 연결되어 공기분리수단(300')을 복합발전수단(200)과 별개로 운전하고자 할 때 응축수 대신 냉각수를 공급받을 수 있다.
상술한 제1열회수부(410') 및 제2열회수부(420')는 압축공기와 응축수(제1유체)가 대향유동(counter-flow)방식으로 열교환하는 구성을 갖는다. 다만, 열교환 방식은 압축공정에서 발생하는 폐열을 응축수에 전달하는 어떠한 방식이어도 좋다.
제1유입개폐수단(510)은 응축기(240)에서 폐열회수수단(400')으로 공급되는 제1유체, 즉 응축수의 유로를 개폐한다. 구체적으로 제1유입개폐수단(510)은 밸브이다. 밸브를 잠그면 응축수는 제1열회수부(410')와 제2열회수부(420')로 공급되지 않으며 밸브를 열면 응축수는 제1열회수부(410')와 제2열회수부(420')로 공급된다. 이러한 제1유입개폐수단(510)은 도시된 바와 같이 1개가 구비된다. 다만, 제1유입개폐수단(510)은 4개가 구비되어 3개의 제1열회수부(410')와 1개의 제2열회수부(420') 각각의 제1유체가 공급되는 유로를 개폐할 수도 있다.
제1유출개폐수단(520)은 폐열회수수단(400')에서 열을 회수한 응축수가 예열기(250)로 공급되는 유로를 개폐한다. 구체적으로 제1유출개폐수단(520)은 밸브이다. 이러한 제1유출개폐수단(520)은 제1열회수부(410') 및 제2열회수부(420')에 응축수 대신 냉각수가 공급될 때 필요한 구성이다. 즉, 제1열회수부(410')와 제2열회수부(420') 각각에 냉각수가 공급될 경우 제1유출개폐수단(520)인 밸브를 잠가 냉각수가 응축기(240)로 유입되는 것을 방지한다. 이러한 제1유출개폐수단(520)은 도시된 바와 같이 1개가 구비된다. 다만, 상술한 제1유입개폐수단(510)이 4개가 구비되는 것과 마찬가지로 제1유출개폐수단(520)도 4개가 구비될 수 있다.
제2유입개폐수단(530)은 제2냉각기(350)에서 제1열회수부(410') 및 제2열회수부(420')로 공급되는 냉각수의 유로를 개폐한다. 구체적으로 제2유입개폐수단(530)은 밸브이다. 밸브를 잠그면 냉각수는 제1열회수부(410')와 제2열회수부(420')로 공급되지 않으며 밸브를 열면 냉각수가 공급된다. 이러한 제2유입개폐수단(530)은 도시된 바와 같이 1개가 구비된다. 다만, 제2유입개폐수단(530)은 4개가 구비되어 3개의 제1열회수부(410')와 1개의 제2열회수부(420') 각각의 냉각수가 공급되는 유로를 개폐할 수도 있다.
제2유출개폐수단(540)은 제1열회수부(410') 및 제2열회수부(420')를 통과한 냉각수가 제2냉각기(350)로 공급되는 유로를 개폐한다. 이러한 제2유출개폐수단(540)은 제1열회수부(410') 및 제2열회수부(420')에 냉각수 대신 응축수가 공급될 때 필요한 구성이다. 즉, 제1열회수부(410')와 제2열회수부(420') 각각에 응축수가 공급될 경우 제2유출개폐수단(540)인 밸브를 잠가 응축수가 제2냉각기(350)로 유입되는 것을 방지한다. 이러한 제2유출개폐수단(540)은 도시된 바와 같이 1개가 구비된다. 다만, 상술한 제2유입개폐수단(530)이 4개가 구비되는 것과 마찬가지로 제2유출개폐수단(540)도 4개가 구비될 수 있다.
상술한 제1유입개폐수단(510), 제1유출개폐수단(520), 제2유입개폐수단(530), 제2유출개폐수단(540)은 통상의 밸브로 구성된다. 밸브는 게이트(gate) 밸브, 글로브(globe) 밸브, 체크(check) 밸브 등 각 유입/유출부를 개폐하기 위한 어떠한 밸브라도 좋다.
그리고 상술한 제1열회수부(410') 및 중간냉각부(320)는 공기압축부(310)의 개수에 따라 설치개수가 변경될 수 있다.
그리고 본 발명의 제2실시예 역시 상술한 바와 같이 도 5의 그래프를 이용하여 폐열회수수단(400')의 전열면적을 설계할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 제2실시예에 따른 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트의 열회수 과정을 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다. 공기압축 공정의 폐열을 회수하기 위해 제1유입개폐수단(510)과 제1유출개폐수단(520)은 열고 제2유입개폐수단(530)과 제2유출개폐수단(540)은 잠근다. 따라서 제1열회수부(410') 및 제2열회수부(420')는 응축수가 통과하고 냉각수는 공급되지 않는다.
먼저 첫번째 공기압축부(310)를 통과하면서 압축된 공기가 첫번째 제1열회수부(410')로 유입된다. 동시에 응축기(240)에서 제1열회수부(410')로 약 35℃의 응축수가 유입된다. 응축수는 압축공기와 열교환하여 폐열을 회수한다. 제1열회수부(410')를 통과하며 가열된 응축수는 예열기(250)로 공급된다. 동시에 제1열회수부(410')를 통과하면서 열을 빼앗긴 압축공기는 첫번째 중간냉각부(320)로 공급된다. 첫번째 중간냉각부(320)에서 냉각수에 의해 냉각된 압축공기는 두번째 공기압축부(310)로 공급된다. 이러한 방식으로 두번째 제1열회수부(410'), 세번째 제1열회수부(410')에서도 각각 압축공기의 열이 응축수로 회수된다. 이렇게 4개의 공기압축부(310)를 모두 통과하여 최종적으로 응축된 공기는 제2열회수부(420')를 통과한다. 동시에 응축기(240)에서 제2열회수부(420')로 약 35℃의 응축수가 공급되어 최종압축된 공기의 열을 회수한다. 제2열회수부(420')를 통과하며 가열된 응축수는 예열기(250)로 공급되며 냉각된 압축공기는 제1냉각기(340)를 거쳐 냉각탑(330)으로 유입된다.
아래의 표 2는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 복합발전 플랜트와 본 발명의 제2실시예에 따른 가스화 복합발전 플랜트를 비교하여 나타낸 것이다. 상술한 바와 같이 응축수로 열이 회수되어 보일러(220)로 공급되면 표 2에 나타낸 바와 같이 발전효율이 증가하고 공기분리수단(300')에서 필요한 냉각수의 용량이 10% 감소하는 효과가 있다.
종래 플랜트 본 발명의 제2실시예
운전 방법 공기분리수단과 복합발전수단을 독립적으로 운영 공기분리수단과 복합발전수단을 연계하여 공기압축공정의 폐열 회수
발전효율 42.69% 43.16%
전열면적 종래의 중간냉각기 전열면적 중간냉각부는 종래의 중간냉각기와 전열면적이 동일하며 폐열회수수단의 전열면적만큼 증가
냉각수 용량 종래의 공기분리수단 내 냉각수용량 종래에 비해 10% 감소
필요에 따라 공기분리수단(300')을 독립적으로 운전하고자 할 때에는 상술한 제1열회수부(410')와 제2열회수부(420')에 응축수 대신 냉각수를 공급하면 된다. 즉, 제1유입개폐수단(510)과 제1유출개폐수단(520)은 잠그고 제2유입개폐수단(530)과 제2유출개폐수단(540)은 열어 운전한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 가스화설비 11 : 가스화기
12 : 합성가스 냉각기 13 : 정제장치
20 : 복합발전설비 21 : 가스터빈
22 : 배열회수보일러 22a : 예열기
23 : 증기터빈 24 : 복수기
25 : 급수펌프 30 : 공기분리설비
31 : 다단압축기 31a,31b,31c,31d : 1,2,3,4단 압축기
31e,31f,31g : 1,2,3단 중간냉각기 32 : 냉각부
32a : 열교환기 32b : 제1냉각기
33 : 냉각탑 34 : 제2냉각기
100 : 가스화수단 110 : 가스화기
120 : 합성가스 냉각기 130 : 정제장치
200 : 공기분리수단 210 : 가스터빈
220 : 보일러 230 : 증기터빈
240 : 응축기 250 : 예열기
260 : 가압부 300 : 공기분리수단
310 : 공기압축부 320 : 중간냉각부
330 : 냉각탑 340 : 제1냉각기
350 : 제2냉각기 400 : 폐열회수수단
410 : 제1열회수부 420 : 제2열회수부
510 : 제1유입개폐수단 520 : 제1유출개폐수단
530 : 제2유입개폐수단 540 : 제2유출개폐수단

Claims (12)

  1. 연료를 사용하여 가스를 생산하는 가스화수단;
    상기 가스를 연소시켜 작동하는 가스터빈; 상기 가스터빈에서 유입된 배출가스의 열로 제1유체를 기화시켜 증기를 생산하는 보일러; 및 상기 보일러와 연결되어 상기 증기로 작동하는 증기터빈;을 포함하여 전기에너지를 생산하는 복합발전수단;
    심랭방식(cryogenic air separation)으로 공기로부터 산소를 분리하고, 상기 산소를 상기 가스화수단에 공급하는 공기분리수단; 및
    상기 공기분리수단에서 공기를 압축하는 과정 중 발생하는 폐열을 상기 복합발전수단으로 전달하는 폐열회수수단;을 포함하는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공기분리수단은 공기를 압축하는 적어도 하나의 공기압축부; 및 압축공기에서 산소를 분리하는 냉각탑;을 포함하고,
    상기 폐열회수수단은 상기 증기터빈을 통과한 상기 제1유체를 상기 공기압축부에서 압축된 공기와 열교환 후 상기 보일러측으로 공급하는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 공기분리수단은 상기 제1유체와 독립하여 순환하는 냉매로 압축공기를 냉각하는 중간냉각부;를 더 포함하고,
    상기 폐열회수수단은 상기 제1유체로 압축공기의 열을 회수하는 제1열회수부;를 포함하고,
    상기 공기압축부는 복수개가 직렬로 연결되고,
    이웃한 상기 공기압축부 사이에는 상기 중간냉각부 또는 상기 제1열회수부가 구비되고,
    상기 제1열회수부는 적어도 하나 구비되는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 공기분리수단은 상기 제1유체와 독립하여 순환하는 냉매로 압축공기를 냉각하는 중간냉각부;를 더 포함하고,
    상기 폐열회수수단은 상기 제1유체로 압축공기의 열을 회수하는 제1열회수부;를 포함하고,
    상기 공기압축부는 복수개가 직렬로 연결되고,
    상기 공기압축부 사이에 상기 중간냉각부와 상기 제1열회수부가 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1열회수부는 상기 공기압축부의 압축공기 배출로와 상기 중간냉각부의 압축공기 유입로 사이에 구비되어 상기 공기압축부에서 압축된 공기가 상기 제1열회수부를 통과하여 상기 중간냉각부로 공급되는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트.
  6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 제1열회수부는 상기 제1유체 또는 상기 냉매를 선택적으로 공급받는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1열회수부가 상기 제1유체를 공급받는 유로를 개폐하는 제1유입개폐수단; 및
    상기 제1열회수부가 상기 냉매를 공급받는 유로를 개폐하는 제2유입개폐수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 폐열회수수단은 상기 공기압축부와 상기 냉각탑 사이에 구비되어 최종적으로 압축된 공기의 열을 상기 제1유체로 회수하는 제2열회수부;를 포함하는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제2열회수부는 상기 제1유체 또는 상기 제1유체와 독립하여 순환하는 냉매를 선택적으로 공급받는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제2열회수부가 상기 제1유체를 공급받는 유로를 개폐하는 제1유입개폐수단; 및
    상기 제2열회수부가 상기 냉매를 공급받는 유로를 개폐하는 제2유입개폐수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 복합발전수단은
    상기 증기터빈과 상기 폐열회수수단 사이에 구비되어 제1유체를 응축하는 응축기; 및
    상기 폐열회수수단과 상기 보일러 사이에 구비되어 제1유체에 열을 전달하는 예열기; 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 예열기는 상기 보일러를 통과한 배출가스의 열을 제1유체로 전달하는 것을 특징으로 한 공기압축 공정의 폐열을 이용한 가스화 복합발전 플랜트.
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