KR20140101305A - 발전 유닛 및 이러한 발전 유닛의 작동 방법 - Google Patents

발전 유닛 및 이러한 발전 유닛의 작동 방법 Download PDF

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알스톰 테크놀러지 리미티드
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Abstract

발전 유닛(10)은 공기 흡입 섹션(12)을 갖는 가스 터빈(11), 압축기(13), 적어도 하나의 연소기(14,16) 및 적어도 하나의 터빈(15,17)을 포함하고, 상기 가스 터빈(11)에 의해서 구동되고 적어도 하나의 냉각기를 포함하는 발전기 냉각 시스템(20)을 구비하는 가스 냉각식 발전기(18)를 추가로 포함하고, 냉각수가 상기 적어도 하나의 냉각기를 통해서 유동하고, 상기 냉각기는 상기 발전기로부터 열을 제거한다.
상기 유닛의 더욱 융통성있는 동작은 상기 발전기 냉각 시스템(20)을 통해서 유동하는 상기 냉각수로부터 상기 공기 흡입 섹션(12)을 통해서 유동하는 공기로 열을 전달하기 위하여 상기 발전기 냉각 시스템(20)을 상기 가스 터빈(11)의 상기 공기 흡입 섹션(12) 내에 배열된 공기 흡입 열교환기(30)에 연결함으로써 달성될 수 있다.

Description

발전 유닛 및 이러한 발전 유닛의 작동 방법{POWER GENERATING UNIT AND METHOD FOR OPERATING SUCH A POWER GENERATING UNIT}
본 발명은 가스 터빈 및 발전기에 의한 전력의 발생에 관한 것이다. 본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 발전 유닛에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 발전 유닛의 작동 방법에 관한 것이다.
발전기들의 용량(즉, 그 최대 가능한 출력)은 대체로 고온 대기 온도에서 감소하는데, 이는 특히 냉각수가 냉각수 냉각기(cooler)에서 주위 온도(물과 반대되는 온도)에 대해서 재냉각될 때, 발전기의 냉각기 안으로 들어오는 냉각수의 온도가 주위 온도의 증가와 함께 증가되기 때문이다.
대체로, 감소된 용량은 더욱 높은 주위 온도에서, 발전 유닛 내에서 발전기를 구동하는 가스 터빈의 감소된 전력 출력과 부합된다. 그러나, 가스 터빈의 전력 출력이 증발 냉각 또는 분사에 의해서 증가되고, 가능하게는 추가의 물 분사에 의해서 더욱 증가될 때, 발전기는 명시된 제한값(통상적으로 절연 등급 E) 내에서 상기 증가된 전력을 변환시킬 수 없다.
한편, 저온 주위 온도에서 작동하는 가스 터빈은 압축기 입구 및 전방 스테이지들에서의 빙결을 방지하기 위한 메카니즘을 필요로 한다.
가스 터빈 전력 증가와 연관된 문제점을 해결하기 위하여, 높은 용량을 갖는 발전기가 사용될 수 있다: 대체로, 이는 특정 작동 윈도우에 대한 더욱 크고 더욱 비싼 발전기를 의미한다. 공냉식 발전기에서 수소 냉각식 발전기로의 기술적 변화가 필요하다면, 비용은 불균형하게 증가한다.
대안으로, 재냉각에는 공기 흡입 시스템 외부에 증발식 재냉각기들이 제공될 수 있다.
대안으로, 기계식 냉장 장치(chilling device)(가열 펌프)가 발전기의 냉각수를 재냉각하는데 사용될 수 있다.
그러나, 상술한 해결방안은 복잡하고 및/또는 비싸고 상당한 추가 공간을 필요로 한다.
가스 터빈의 빙결과 연관된 문제점을 해결하기 위하여, 압축기로부터의 공기 방출은 다음과 같은 단점을 가질 수 있다: 가스 터빈의 효율을 감소시키고, 높은 온도 및 압력 등급 배관을 필요로 한다.
대안으로, 열교환기가 사용될 수 있다. 통상적으로, 수증기 순환으로부터의 저온 증기가 목적을 위하여 사용된다. 그러므로, 이는 조합형 순환 발전소(CCPP)에 국한되고 따라서 단순한 순환 발전소에 대해서는 실현가능성이 없다.
문헌 US 6,112,544 호는 파워 스테이션에서 전력 발생을 위해 사용되는 발전기를 위한 발전기 냉각 시스템의 냉각 효율을 최적화하기 위한 방법을 개시하고 있다. 발전기는 열을 적어도 하나의 중간 냉각기를 경유하여 주 냉각수 시스템으로 전달하는 폐쇄 중간 냉각 회로에서 추가 냉각기와 함께 배열되는 발전기 냉각기를 가진다. 이 방법은 발전기 냉각기로부터의 열을 주 냉각수 시스템으로 전달하는 것을 개선하기 위하여 중간 냉각 회로에서 발전기 냉각기를 통해서 유동하는 매체 사이의 중간 구동 온도 차이를 증가시키기 위한 수단을 제공하는 것을 포함한다. 냉각 시스템은 가스 터빈과 연관되지 않는다.
문헌 US 2012/0216546 A1은 흡입 공기 경로에서 증발식 흡입 공기 냉각 시스템을 갖는 가스 터빈의 작동을 위한 방법 및 장치를 개시하고 있으며, 증발식 흡입 공기 냉각 시스템의 복귀 물 유동은 가스 터빈 유닛의 구성요소들의 냉각 및/또는 가스 터빈 유닛에 결합된 발전기 및/또는 가스 터빈 유닛에 결합된 다른 요소의 냉각을 위하여 사용되고, 가스 터빈 유닛은 이 방법을 사용하여 작동되기에 적합하다. 가스 터빈 및 발전기 냉각 사이의 접속은 복귀 물 유동의 사용을 통해서만 이루어진다.
문헌 WO 03/048545 A1은 가스 터빈 뿐 아니라 고압 터빈 및 저압 터빈 유닛에 의해서 가스 터빈을 작동시키기 위한 방법을 개시하고 있다. 이 유닛에서, 이 유닛에서, 매우 빠르고 동시에 용이하게 제어가능한 가스 터빈 유닛의 샤프트 파워의 증대 또는 감소는 가스 터빈 유닛에 의해서 발생된 샤프트 파워를 증가시키기 위하여 흡입 공기의 스트림 안으로 액체를 분사하기 위해 상기 압축기의 상류측에 적어도 하나의 액체 방울 분사 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다. 가스 터빈 유닛의 샤프트 파워 출력의 원하는 증가 또는 감소에 해당하는 물 유량은 액체 방출 분사 장치의 설계 특징에 의해서 결정되는 시간 간격 내에서 실질적인 무계단 방식으로 즉시 액체 방울의 형태로 증가 또는 감소된다. 발전기에 대해서는 개시하지 않는다.
본 발명의 목적은 청구항 1의 전제부에 따른 발전 유닛을 제공하는 것이며, 상기 발전 유닛은 가스 터빈 및 발전기의 파워 및 냉각 조건을 단순하고 가장 효과적인 방식으로 동시에 만족시킨다.
본 발명의 다른 목적은 이러한 발전 유닛의 작동 방법을 개시하는 것이다.
상기 및 기타 목적은 청구항 1에 따른 발전 유닛 및 청구항 14에 따른 방법에 의해서 얻어진다.
본 발명에 따른 발전 유닛은 공기 흡입 섹션을 갖는 가스 터빈, 압축기, 적어도 하나의 연소기 및 적어도 하나의 터빈을 포함하고, 상기 가스 터빈에 의해서 구동되고 적어도 하나의 냉각기를 포함하는 발전기 냉각 시스템을 구비하는 가스 냉각식 발전기를 추가로 포함하고, 냉각수가 작동 중에 상기 적어도 하나의 냉각기를 통해서 유동하고, 상기 냉각기는 작동 중에 상기 발전기로부터 열을 제거한다. 상기 적어도 하나의 냉각기는 냉각수가 관통하여 흐르기에 적당하다.
상기 유닛은 상기 발전기 냉각 시스템이 상기 발전기 냉각 시스템을 통해서 유동하는 상기 냉각수로부터 상기 공기 흡입 섹션을 통하여 유동하는 공기로 열을 전달하기 위하여 상기 가스 터빈의 상기 공기 흡입 섹션 내에 배열된 공기 흡입 열교환기에 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 상기 가스 터빈의 상기 공기 흡입 섹션은 상기 공기 흡입 섹션의 입구에서 필터를 포함하고, 상기 공기 흡입 열교환기는 상기 필터의 하류에 배열된다.
구체적으로, 상기 가스 터빈의 상기 공기 흡입 섹션은 상기 필터의 하류에 있는 소음기를 포함하고, 상기 공기 흡입 열교환기는 상기 소음기의 하류에 배열된다.
더욱 구체적으로, 상기 가스 터빈의 상기 공기 흡입 섹션은 상기 공기 흡입 섹션을 통해서 유동하는 흡입 공기를 냉각시키기 위한 수단을 포함하고, 상기 냉각 수단은 상기 필터 및 상기 소음기 사이에 배열된다.
더욱 구체적으로, 상기 냉각 수단은 물안개를 위한 방울 분사 장치를 포함한다.
대안으로, 상기 냉각 수단은 양호하게는 증발식 냉각기 하류에 배열된 방울 캐쳐(droplet catcher)를 갖는 상기 증발식 냉각기를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 가스 터빈의 상기 공기 흡입 섹션은 상기 필터의 하류에 있는 소음기를 포함하고, 상기 가스 터빈의 상기 공기 흡입 섹션은 상기 공기 흡입 섹션을 통해서 유동하는 흡입 공기를 냉각시키기 위한 수단을 추가로 포함하고, 상기 냉각 수단은 상기 필터 및 상기 소음기 사이에 배열되고, 상기 공기 흡입 열교환기는 상기 냉각 수단의 하류에 배열된다. 특히, 상기 공기 흡입 열교환기는 상기 냉각 수단 및 상기 소음기 사이에 배열될 수 있다.
구체적으로, 상기 냉각 수단은 물안개를 위한 방울 분사 장치를 포함한다.
대안으로, 상기 냉각 수단은 양호하게는 증발식 냉각기 하류에 배열된 방울 캐쳐를 갖는 상기 증발식 냉각기를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 발전기 냉각 시스템은 냉각수 냉각기에 연결되는 발전기 냉각기 및 윤활유 냉각기를 포함하고, 상기 발전기 냉각기와 직렬로 상기 공기 흡입 열교환기를 선택적으로 연결하기 위한 연결 수단이 제공되어서, 상기 발전기 냉각기로 유동하는 저온수는 상기 압축기 입구 및/또는 상기 가스 터빈의 전방 스테이지들의 빙결을 방지하기 위하여 상기 냉각수 냉각기와 병렬로 또는 상기 공기 흡입 열교환기를 통해서 상기 저온수를 유동시킴으로써 추가로 냉각된다.
구체적으로, 제 1 밸브가 상기 발전기 냉각기의 공급 라인에 배열되고, 상기 공기 흡입 열교환기는 제 1 공급 라인에 의해서 상기 제 1 밸브의 상류에 있는 상기 발전기 냉각기의 상기 공급 라인에 연결되고, 그리고 제 1 복귀 라인에 의해서 상기 제 1 밸브의 하류에 있는 상기 발전기 냉각기의 상기 공급 라인에 연결되며, 제 2 및 제 3 밸브는 상기 제 1 공급 라인 및 상기 제 1 복귀 라인에 배열된다.
더욱 구체적으로, 상기 공기 흡입 열교환기는 제 2 공급 라인에 의해서 상기 발전기 냉각기 및 상기 윤활유 냉각기의 공통 복귀 라인에 연결되고, 그리고 제 2 복귀 라인에 의해서 상기 발전기 냉각기 및 상기 윤활유 냉각기의 공통 공급 라인에 연결되고, 제 4 및 제 5 밸브가 상기 제 2 공급 라인 및 상기 제 2 복귀 라인에 배열된다.
더욱 구체적으로, 제 6 밸브가 상기 공기 흡입 열교환기 및 상기 냉각수 냉각기 사이에 있는 상기 공통 복귀 라인 또는 상기 공통 공급 라인에 배열된다.
본 발명에 따른 발전 유닛의 작동 방법은 열이 상기 발전기 냉각 시스템으로부터 상기 공기 흡입 열교환기에 의해서 상기 가스 터빈의 상기 공기 흡입 섹션을 통해서 유동하는 흡입 공기로 전달되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 상기 적어도 하나의 냉각기는 발전기 냉각기이고, 상기 발전기 냉각기로 유동하는 저온수는 추가 냉각 요구를 공기 입구 냉각이 작용될 때 상기 가스 터빈의 높은 출력과 본질적으로 동기화하기 위하여 상기 가스 터빈의 상기 공기 흡입 섹션 내에 배열된 상기 공기 흡기 열교환기를 통해서 저온수를 유동시킴으로써 추가로 냉각된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 공기 흡입 열교환기는 효율적인 빙결 방지 수단으로서 작용하기 위해 저온 주위 온도에서 사용된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 공기 흡입 열교환기는 상기 가스 터빈의 NOx 방출물을 제어하기 위하여 흡입 공기 예열을 위해 사용된다.
본 발명은 가스 터빈 및 발전기의 파워 및 냉각 조건을 단순하고 가장 효과적인 방식으로 동시에 만족시키는 발전 유닛을 제공한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조해서 상이한 실시예에 의해서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 연속 연소를 갖는 가스 터빈 및 상기 가스 터빈에 의해서 구동되는 발전기를 갖고, 본 발명에 따라 상기 가스 터빈의 공기 흡입 섹션에 배치된 열교환기(파선들)에 연결되는 발전기 냉각 시스템(실선들)을 구비한 발전 유닛의 기본도.
도 2는 발전기 냉각기 및 윤활유 냉각기를 갖는 기본 발전기 냉각 시스템의 예를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 공기 흡입 열교환기에 의해서 완성된 도 2의 발전기 냉각 시스템을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 동작의 제 1 모드에서 선택형 연결 수단에 의해서 완성된 도 3의 발전기 냉각 시스템을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 작동의 제 2 모드에서 도 4의 발전기 냉각 시스템을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 흡입 섹션을 갖는 가스 터빈 구성 및 공기 흡입 열교환기를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 흡입 섹션을 갖는 가스 터빈 구성 및 공기 흡입 열교환기를 도시하는 도면.
도 1은 연속 연소를 갖는 가스 터빈 및 상기 가스 터빈에 의해서 구동되는 발전기를 갖고, 본 발명에 따라 상기 가스 터빈의 공기 흡입 섹션(파선들)에 배치된 열교환기에 연결되는 발전기 냉각 시스템(파선들)을 구비한 발전 유닛의 기본도이다.
도 1의 발전 유닛(10)은 공기 흡입 섹션(12)을 갖는 가스 터빈(11), 압축기(13), 제 1 연소기(14) 및 제 1(고압) 터빈(15), 제 2 연소기(16), 제 2(저압) 터빈(17) 및 상기 가스 터빈(11)에 의해서 구동되고 발전기 냉각 시스템(19)을 구비하는 가스(공기) 냉각식 발전기(18)를 포함한다. 상기 발전기 냉각 시스템(19)은 상기 발전기 냉각 시스템(19)을 통해서 유동하는 냉각수로부터 상기 가스 터빈(11)의 공기 흡입 섹션(12)을 통하여 유동하는 공기로 열을 전달하기 위하여 상기 가스 터빈(11)의 상기 공기 흡입 섹션(12) 내에 배열된 공기 흡입 열교환기(30)에 연결된다.
발전기 냉각 시스템(19)의 예시적인 구성은 도 2에 도시된다. 이는 발전기 냉각기(21)(이 경우에 4개의 평행 서브-유닛들을 구비함) 및 윤활유 오일 냉각기(23)를 포함한다. 발전기 냉각기(21)는 공기 회로(28)의 일부이고, 그에 의해서 발전기(18)로부터 고온 공기(예로서 100℃)를 받고 저온 공기(예로서 48℃)를 발전기에 전달한다. 공기 회로(28) 내의 냉각 공기 체적은 약 수 m3/s일 수 있다. 윤활유 냉각기(23)는 오일 회로(29)의 일부이고, 그에 의해서 발전기(18)의 베어링으로부터 고온 오일(예로서 70℃)를 받고 저온 오일(예로서 54℃)을 발전기에 전달한다.
냉각기들(21,23)은 모두 공급 라인(25a 및 26a)을 통해서 물 펌프(24)에 의해서 펌핑되어서 복귀 라인(26a 및 26b)을 통해서 뒤로 유동하는 냉각수(CW)로 작동된다. 냉각기들(21,23)은 그 냉각수 측들과 평행하게 연결되고 양자 모두 냉각수 냉각기(22)에 연결될 수 있다. 또한, 우회 라인(27)이 물 펌프(24)의 상류에 제공될 수 있다.
지금, 본 발명에 따른, 도 2의 발전기 냉각 시스템(19)은 공기 흡입 열교환기(30)에 연결되어, 도 3에 도시된 변형된 발전기 냉각 시스템(20)으로 귀결된다. 원칙적으로, 공기 흡입 열교환기(30)는 제 1 공급 라인(32) 및 제 1 복귀 라인(31)에 의해서 발전기 냉각 시스템(20)의 발전기 냉각기 부분에 연결되고 그리고 제 2 공급 라인(33) 및 제 2 복귀 라인(34)에 의해서 냉각기들(21,23)의 모두의 병렬 회로에 연결된다.
2개의 경우들이 본 구성에서 공기 흡입 열교환기(30)의 사용을 위하여 가능하다:
1. 발전기 및 윤활유 폐열이 가스 터빈 성능을 손상시키지 않고 빙결을 방지하는데 사용된다. 이 경우에, 공기 흡입 열교환기(30)는 발전기 및 윤활유 폐열의 총계가 가스 터빈의 흡입 공기(IA)를 가열하는데 사용될 수 있도록 라인들(33,34)에 의해서 시스템에 연결된다.
2. 냉각된 흡입 공기는 발전기 냉각기(21)로 제공되는 냉각수를 추가로 냉각시키는데 사용된다. 이 경우에, 상기 공기 흡입 열교환기(30)는 발전기 냉각기(21)가 온도가 흡입 공기 온도의 감소와 병행하게 감소되는 냉각수를 수용하도록 라인들(31,32)에 의해서 발전기(21)의 공급 라인(25b)으로 순환(loop)된다. 따라서, 동일한 열교환 장치(30) 및 매체는 양자의 목적들을 위하여 사용될 수 있다.
이들 2개의 작동 모드들 중 하나를 선택하기 위하여, 여러 밸브들(V1 내지 V6)이 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 라인들(25b,31 내지 34) 및 복귀 라인에서 냉각수 냉각기(22)에 대해서 배열된다. 제 1 밸브(V3)는 발전기 냉각기(21)의 공급 라인(25b)에 배열된다. 공기 흡입 열교환기(30)는 공급 라인(32)에 의해서 제 1 밸브(V3)의 상류에 있는 발전기 냉각기(21)의 공급 라인(25b)에 연결되고 복귀 라인(31)에 의해서 제 1 밸브(V3)의 하류에 있는 발전기 냉각기(21)의 공급 라인(25b)에 연결된다. 이 예에서, 제 2 및 제 3 밸브(V1,V2)는 공급 라인(32) 및 복귀 라인(31)에 각각 배열된다.
한편, 공기 흡입 열교환기(30)는 공급 라인(33)에 의해서 발전기 냉각기(21) 및 윤활유 냉각기(23)의 공통 복귀 라인(26)에 연결되고 복귀 라인(34)에 의해서 발전기 냉각기(21) 및 윤활유 냉각기(23)의 공통 공급 라인(25)에 연결된다. 제 4 및 제 5 밸브(V4,V5)는 공급 라인(33) 및 복귀 라인(34)에 각각 배열된다.
주위 온도가 빙결 문제를 유발할 만큼 크게 낮다면, 밸브들(V1,V2)은 폐쇄되고, 밸브들(V4,V5)은 개방되어(도 4), 양자의 냉각기들(21,23)의 폐열은 공기 흡입 열교환기(30)에 의해서 가스 터빈(11)에서 흡입 공기를 가열하는데 사용된다. 밸브(V6)는 흡입 공기(IA)의 필요한 가열에 따라서 폐쇄되거나 또는 부분적으로 폐쇄될 수 있다. 공기 예열은 예로서, 러시아 시베리아 등의 극저온 주위 온도에 대한 최소값 위에서 흡입 온도를 유지하는데 사용될 수 있다. 빙결 방지를 위하여, 윤활유 냉각기(23) 및 발전기 냉각기(21)에 의해서 방출된 열은 흡입 공기를 약 10 K 만큼 예열하기에 충분하다.
공기 흡입 섹션(12)에서 증대 절차에 의해서 유발된 높은 가스 터빈 출력의 관점에서 추가 발전기 냉각이 필요할 때, 밸브들(V3,V4,V5)은 폐쇄되고, 그리고 밸브들(V1,V2)은 개방된다(도 5). 그때, 통상적으로 범용 재냉각 시스템(22)으로부터 T주위 +5K에 도달하는, 공급 라인(25b)를 통하여 발전기 냉각기(21)로 유동하는 냉각수는 가스 터빈 공기 흡입 시스템의 공기 입구 냉각 메카니즘 뒤에 위치하는 공기 입구 시스템 내의 열교환기(30)를 통하여 냉각수를 유동시킴으로써 추가로 냉각된다. 따라서, 공기 입구 냉각이 작용될 때 수요는 높은 가스 터빈 출력과 본질적으로 동기화된다. 고온 건조 날에서 발전기 냉각 공기는 추가의 약 10 K[예로서, 주위 온도 = 55℃, 증발 냉각 후의 입구 공기 온도 약 42℃ ⇒ 공기 흡입 열교환기(30)에 의한 재냉각은 발전기 냉각수를 냉각하는데 사용된 종래 기술의 공기-물 냉각기 밑에서 10℃ 초과로 냉각된다] 만큼 냉각될 것이다.
공기 흡입 열교환기(30)는 공기 흡입 섹션(12)의 구성에 따라서 상이한 장소에서 공기 흡입 섹션(12)에 배열될 수 있다.
도 6은 가스 터빈(11')의 공기 흡입 섹션(12')을 갖는 일 실시예를 도시하고, 공기 흡입 열교환기(30a)는 소음기(35)의 상류 및 증발식 냉각기(37)의 하류에서 후속 방출 캐쳐(36)와 함께 배치된다. 또한, 필터(38)는 공기 흡입 덕트(12')의 입구에 제공될 수 있다.
도 7은 가스 터빈(11")의 공기 흡입 섹션(12")을 갖는 2개의 다른 실시예들을 도시하고, 공기 흡입 열교환기(30b)는 소음기(35)의 하류에 또는 소음기(35)와 일체로 배치되거나 또는 공기 흡입 열교환기(30c)는 방울 분사(물안개) 장치(39)의 하류에 배치된다.
일반적으로, 본 발명에 따른 발전 유닛은 다음 형태들 및 장점들을 가진다:
● 동일한 열교환기가 가스 터빈에서 전력 증대에 의해서 문제들을 처리하기 위해 발전기 냉각 목적을 위해 사용되고 저효율의 빙결 방지 시스템을 교체하기 위하여 저온 주위 온도에서 사용될 수 있다.
● 동일한 열교환기가 NOx 방출물을 제어하기 위해 가스 터빈에서 공기 예열을 목적으로 사용될 수 있다.
● 발전기-재냉각/흡입 공기 예열 목적을 위한 열교환기는 추가의 압력 손실을 최소화하기 위하여 소음기 안으로 통합될 수 있다.
10: 발전 유닛
11,11',11": 가스 터빈
12: 공기 흡입 섹션
12',12": 공기 흡입 덕트
13: 압축기
14,16: 연소기
15,17: 터빈
18: 발전기
19: 발전기 냉각 시스템
20,20a: 발전기 냉각 시스템
21: 발전기 냉각기
22: 냉각수 냉각기
23: 윤활유 냉각기
24: 물 펌프
25,25a,25b: 공급 라인
26,26a,26b: 복귀 라인
27: 우회 라인
28: 공기 회로
29: 오일 회로
30,30a 내지 30c: 공기 흡입 열교환기
31,34: 복귀 라인
32,33: 공급 라인
35: 소음기
36: 방울 캐쳐
37: 증발식 냉각기
38: 필터
39: 방울 분사 장치(물안개)
CW: 냉각수
IA: 흡입 공기
V1 내지 V7: 밸브

Claims (17)

  1. 공기 흡입 섹션(12,12',12")을 갖는 가스 터빈(11,11',11"), 압축기(13), 적어도 하나의 연소기(14,16) 및 적어도 하나의 터빈(15,17)을 포함하고, 상기 가스 터빈(11,11',11")에 의해서 구동되고 적어도 하나의 냉각기(21,23)를 포함하는 발전기 냉각 시스템(20,20a)을 구비하는 가스 냉각식 발전기(18)를 추가로 포함하고, 냉각수(CW)가 상기 적어도 하나의 냉각기를 통해서 유동하고, 상기 냉각기는 상기 발전기로부터 열을 제거하는 발전 유닛(10)에 있어서,
    상기 발전기 냉각 시스템(20,20a)은 상기 발전기 냉각 시스템(20,20a)을 통해서 유동하는 상기 냉각수(CW)로부터 상기 공기 흡입 섹션(12,12',12")을 통하여 유동하는 공기로 열을 전달하기 위하여 상기 가스 터빈(11,11',11")의 상기 공기 흡입 섹션(12,12',12") 내에 배열된 공기 흡입 열교환기(30,30a 내지 30c)에 연결되는 것을 특징으로 하는 발전 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 터빈(11,11',11")의 상기 공기 흡입 섹션(12,12',12")은 상기 공기 흡입 섹션(12,12',12")의 입구에서 필터(38)를 포함하고, 상기 공기 흡입 열교환기(30,30a 내지 30c)는 상기 필터(38)의 하류에 배열되는 것을 특징으로 하는 발전 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 터빈(11")의 상기 공기 흡입 섹션(12")은 상기 필터(38)의 하류에 있는 소음기(35)를 포함하고, 상기 공기 흡입 열교환기(30b)는 상기 소음기(35)의 하류에 배열되는 것을 특징으로 하는 발전 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가스 터빈(11")의 상기 공기 흡입 섹션(12")은 상기 공기 흡입 섹션(12")을 통해서 유동하는 흡입 공기(IA)를 냉각시키기 위한 수단(36,37,39)을 포함하고, 상기 냉각 수단(36,37,39)은 상기 필터(38) 및 상기 소음기(35) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 발전 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각 수단(36,37,39)은 물안개를 위한 방울 분사 장치(39)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 유닛.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각 수단(36,37,39)은 양호하게는 증발식 냉각기(37) 하류에 배열된 방울 캐쳐(droplet catcher;36)를 갖는 상기 증발식 냉각기(37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 유닛.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 터빈(11',11")의 상기 공기 흡입 섹션(12',12")은 상기 필터(38)의 하류에 있는 소음기(35)를 포함하고, 상기 가스 터빈(11',11")의 상기 공기 흡입 섹션(12',12")은 상기 공기 흡입 섹션(12',12")을 통해서 유동하는 흡입 공기(IA)를 냉각시키기 위한 수단(36,37,39)을 추가로 포함하고, 상기 냉각 수단(36,37,39)은 상기 필터(38) 및 상기 소음기(35) 사이에 배열되고, 상기 공기 흡입 열교환기(30a,30c)는 상기 냉각 수단(36,37,39)의 하류에 배열되는 것을 특징으로 하는 발전 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉각 수단(36,37,39)은 물안개를 위한 방울 분사 장치(39)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 유닛.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉각 수단(36,37,39)은 양호하게는 증발식 냉각기(37) 하류에 배열된 방울 캐쳐(36)를 갖는 상기 증발식 냉각기(37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 유닛.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전기 냉각 시스템(20,20a 내지 20d)은 냉각수 냉각기(22)에 연결되는 발전기 냉각기(21) 및 윤활유 냉각기(23)를 포함하고, 상기 발전기 냉각기(21)와 직렬로 상기 공기 흡입 열교환기(30,30a 내지 30c)를 선택적으로 연결하기 위한 연결 수단(V1 내지 V6, 31 내지 34)이 제공되어서, 상기 발전기 냉각기(21)로 유동하는 저온수는 상기 압축기 입구 및/또는 상기 가스 터빈(11,11',11")의 전방 스테이지들의 빙결을 방지하기 위하여 상기 냉각수 냉각기(22)와 병렬로 또는 상기 공기 흡입 열교환기(30,30a 내지 30c)를 통해서 상기 저온수를 유동시킴으로써 추가로 냉각되는 것을 특징으로 하는 발전 유닛.
  11. 제 10 항에 있어서,
    제 1 밸브(V3)가 상기 발전기 냉각기(21)의 공급 라인(25b)에 배열되고, 상기 공기 흡입 열교환기(30,30a 내지 30c)는 제 1 공급 라인(32)에 의해서 상기 제 1 밸브(V3)의 상류에 있는 상기 발전기 냉각기(21)의 상기 공급 라인(25b)에 연결되고, 그리고 제 1 복귀 라인(31)에 의해서 상기 제 1 밸브(V3)의 하류에 있는 상기 발전기 냉각기(21)의 상기 공급 라인(25b)에 연결되며, 제 2 및 제 3 밸브(V1,V2)가 상기 제 1 공급 라인(32) 및 상기 제 1 복귀 라인(31)에 배열되는 것을 특징으로 하는 발전 유닛.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 공기 흡입 열교환기(30,30a 내지 30c)는 제 2 공급 라인(33)에 의해서 상기 발전기 냉각기(21) 및 상기 윤활유 냉각기(23)의 공통 복귀 라인(26)에 연결되고, 그리고 제 2 복귀 라인(34)에 의해서 상기 발전기 냉각기(21) 및 상기 윤활유 냉각기(23)의 공통 공급 라인(25)에 연결되고, 제 4 및 제 5 밸브(V4,V5)가 상기 제 2 공급 라인(33) 및 상기 제 2 복귀 라인(34)에 배열되는 것을 특징으로 하는 발전 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    제 6 밸브(V6)가 상기 공기 흡입 열교환기(30,30a 내지 30c) 및 상기 냉각수 냉각기(22) 사이에 있는 상기 공통 복귀 라인(26) 또는 상기 공통 공급 라인(25)에 배열되는 것을 특징으로 하는 발전 유닛.
  14. 제 1 항에 따른 발전 유닛의 작동 방법에 있어서,
    열이 상기 발전기 냉각 시스템(20,20a)으로부터 상기 공기 흡입 열교환기(30,30a 내지 30c)에 의해서 상기 가스 터빈(11,11',11")의 상기 공기 흡입 섹션(12,12',12")을 통해서 유동하는 흡입 공기(IA)로 전달되는 것을 특징으로 하는 발전 유닛의 작동 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 냉각기는 발전기 냉각기(21)이고, 상기 발전기 냉각기(21)로 유동하는 저온수는 공기 입구 냉각이 작용될 때 추가 냉각 요구를 상기 가스 터빈(11,11',11")의 높은 출력과 본질적으로 동기화시키기 위하여 상기 가스 터빈(11,11',11")의 상기 공기 흡입 섹션(12,12',12") 내에 배열된 상기 공기 흡기 열교환기(30,30a 내지 30c)를 통해서 저온수를 유동시킴으로써 추가로 냉각되는 것을 특징으로 하는 발전 유닛의 작동 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 공기 흡입 열교환기(30,30a 내지 30c)는 효율적인 빙결 방지 수단으로서 작용하기 위해 저온 주위 온도에서 사용되는 것을 특징으로 하는 발전 유닛의 작동 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 공기 흡입 열교환기(30,30a 내지 30c)는 상기 가스 터빈(11,11',11")의 NOx 방출물을 제어하기 위한 흡입 공기 예열을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 발전 유닛의 작동 방법.
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