KR20150067356A - 발전 시스템 및 발전 시스템의 운전 방법 - Google Patents

발전 시스템 및 발전 시스템의 운전 방법 Download PDF

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Abstract

SOFC에서 배출되는 배 공기의 열을 효율 좋게 이용할 수 있는 발전 시스템 및 발전 시스템의 운전 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 발전 시스템은 가스 터빈과, 연료 전지와, 배 공기 유통 라인과, 배 연료 가스 공급 라인과, 고압 터빈, 중압 터빈 및 저압 터빈을 구비하는 터빈과, 고압 증기 순환 기구, 중압 증기 순환 기구 및 저압 증기 순환 기구를 구비하는 배 열 회수 보일러와, 고압 증기 순환 기구 또는 중압 증기 순환 기구에서 배 가스와의 열교환을 행하고 터빈을 향해 흐르고 있는 증기와, 배 공기 유통 라인을 흐르는 배 가스 간에 열교환을 행하고 증기를 승온시키며 배 가스를 감온시키는 적어도 하나의 배 공기용 열교환기를 갖는다.

Description

발전 시스템 및 발전 시스템의 운전 방법{POWER GENERATION SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명은 고체 산화물형 전지와 가스 터빈과 증기 터빈을 조합한 발전 시스템 및 발전 시스템의 운전 방법에 관한 것이다.
고체산화물형 연료 전지(Solid Oxide Fuel Cell:이하, SOFC)는 용도가 넓고 고효율인 연료 전지로서 알려져 있다. 이 SOFC는 이온 도전율을 높이기 위해 작동 온도가 높게 되어 있기 때문에 가스 터빈의 압축기에서 토출된 공기를 공기극 측에 공급하는 공기(산화제)로서 사용될 수 있다. 또한, SOFC는 이용할 수 없었던 고온의 연료를 가스 터빈의 연소기에 연료로서 사용할 수 있다.
그러므로 예를 들어, 하기 특허문헌1에 기재된 바와 같이 고효율 발전을 달성할 수 있는 발전 시스템으로서, SOFC와 가스 터빈과 증기 터빈을 조합한 것이 여러 종류 제안되어 있다. 이 특허문헌1에 기재된 컴바인드 시스템은 SOFC와, 이 SOFC에서 배출된 배(排) 연료 가스와 배출 공기를 연소하는 가스 터빈 연소기와, 공기를 압축하여 SOFC에 공급하는 압축기를 갖는 가스 터빈을 설치한 것이다.
또한 특허문헌2에는, SOFC에서 배출된 배(排) 공기를 SOFC에 공급하는 공기와 열 교환시킨 후, 배(排) 열 회수 보일러의 배관 간에 열교환하고, 배 공기의 열을 배 열 회수 보일러의 발전에 이용하는 것이 기재되어 있다.
(선행기술문헌)
특허문헌1: 일본특허공개 제2009-205930호 공보
특허문헌2: 일본특허공개 제1999-297336호 공보
상술한 종래 발전 시스템은 SOFC에서 배 공기로서, 고온에 과열된 공기가 배출된다. 특허문헌1에서는 배 공기와 각종 열 교환을 행하고, 배 공기에 포함되는 열을 회수하고 있다. 여기서, 발전 시스템에서는 효율 향상이 바람직하고 배 공기의 이용 방법에 개선의 여지가 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하는 것으로서, SOFC에서 배출되는 배 공기의 열을 효율 좋게 이용할 수 있는 발전 시스템 및 발전 시스템의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 발전 시스템은, 압축기와 연소기를 갖는 가스 터빈과, 공기극 및 연료극을 갖는 연료 전지와, 상기 연료 전지에서 배출되는 배 공기를 상기 가스 터빈에 공급하는 배 공기 유통 라인과, 상기 연료 전지에서 배출되는 배 연료 가스를 상기 가스 터빈에 공급하는 배 연료 가스 공급 라인과, 고압 터빈과 중압 터빈과 저압 터빈을 갖춘 터빈과, 상기 가스 터빈에서 배출된 배(排) 가스에서 열을 회수하여 증기를 생성하고, 생성된 증기를 상기 고압 터빈에 공급하는 고압 증기 순환 기구, 상기 가스 터빈에서 배출된 배 가스에서 열을 회수하고, 상기 고압 증기 순환 기구보다도 압력이 낮은 증기를 생성하며, 생성된 증기를 상기 중압 터빈에 공급하는 중압 증기 순환 기구 및 상기 가스 터빈에서 배출된 배 가스에서 열을 회수하고, 상기 중압 증기 순환 기구보다도 압력이 낮은 증기를 생성하며, 생성된 증기를 상기 저압 터빈에 공급하는 저압 증기 순환 기구를 구비하는 배 열 회수 보일러와, 상기 고압 증기 순환 기구 또는 상기 중압 증기 순환 기구에서 상기 배 가스와의 열교환을 행하여 상기 터빈을 향해 흐르고 있는 증기와, 상기 배 공기 유통 라인을 흐르는 배 가스와의 열교환을 행하고, 상기 증기를 승온시켜 상기 배 가스를 감온시키는 적어도 하나의 배 공기용 열 교환기를 갖는 것을 특징으로 한다.
따라서 고압 증기 순환 기구 또는 중압 증기 순환 기구에서 과열된 증기 간에 열 교환을 행하고, 배 공기를 감온함으로써 배 공기를 크게 감온하는 것을 억제하면서 감온할 수 있다. 이것에 의해 비교적 고온 상태를 유지하여 가스 터빈에 공급할 수 있고, 배 공기에 포함되는 열을 가스 터빈 및 배 열 회수 보일러 양쪽에서 회수할 수 있다. 이것에 의해 이용 효과를 향상시킬 수 있다. 또한 배 공기를 감온시킴으로써, 배 공기 유통 라인에 걸리는 부담을 적게 할 수 있다.
본 발명의 발전 시스템은, 상기 고압 증기 순환 기구는 고압 과열기를 갖추고, 상기 배 공기용 열교환기는 상기 고압 과열기로 과열된 증기와 상기 배 공기 간에 열교환을 행하며, 상기 고압 증기 순환 기구를 흐르는 증기는 상기 배 공기용 열교환기에서 열교환된 후 상기 고압 터빈에 공급되는 것을 특징으로 한다.
따라서 배 공기를 크게 감온하는 것을 억제하면서 감온할 수 있다.
본 발명의 발전 시스템에서는, 상기 가스 터빈에 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급 라인과, 상기 고압 증기 순환 기구에서 상기 배 가스와의 열교환을 행하고 상기 터빈을 향해 흐르고 있는 증기와, 상기 연료 가스 공급 라인을 흐르는 연료 가스 간에 열교환을 행하며, 상기 증기를 감온시키고 상기 연료 가스를 승온시키는 적어도 하나의 연료 가스용 열교환기를 갖고, 상기 고압 증기 순환 기구를 흐르는 증기는 상기 연료 가스용 열교환기에서 열교환된 후 상기 배 공기용 열교환기에서 열교환되고 그 후 상기 고압 터빈에 공급되는 것을 특징으로 한다.
따라서 배 공기를 크게 감온하는 것을 억제하면서 감온할 수 있다. 또한 연료 가스를 승온시킴으로써, 이 열량을 가스 터빈과 터빈의 양쪽에서 회수할 수 있다.
본 발명의 발전 시스템에서는, 상기 배 열 회수 보일러는 회수한 증기를 상기 가스 터빈에서 배출된 배 가스로 승온시키는 재열기를 갖추고, 고압 터빈을 통과한 증기를 회수하며 회수한 증기를 상기 재열기로 승온시키고 승온된 증기를 상기 중압 터빈에 공급하는 재열 증기 순환 기구를 더 가지며, 상기 배 공기용 열교환기는 상기 재열기로 과열된 증기와 상기 배 공기 간에 열교환을 행하고 상기 재열 증기 순환 기구를 흐르는 증기는 상기 배 공기용 열교환기에서 열교환된 후 상기 중압 터빈에 공급되는 것을 특징으로 한다.
따라서 배 공기를 크게 감온하는 것을 억제하면서 감온할 수 있다.
또한 본 발명의 발전 시스템의 운전 방법에서는, 압축기와 연소기를 갖는 가스 터빈과, 공기극 및 연료극을 갖는 연료 전지와, 상기 연료 전지에서 배출되는 배 공기를 상기 가스 터빈에 공급하는 배 공기 유통 라인과, 상기 연료 전지에서 배출되는 배 연료 가스를 상기 가스 터빈에 공급하는 배 연료 가스 공급 라인과, 고압 터빈과 중압 터빈과 저압 터빈을 갖춘 터빈과, 상기 가스 터빈에서 배출된 배 가스에서 열을 회수하여 증기를 생성하고, 생성된 증기를 상기 고압 터빈에 공급하는 고압 증기 순환 기구, 상기 가스 터빈에서 배출된 배 가스에서 열을 회수하고, 상기 고압 증기 순환 기구보다도 압력이 낮은 증기를 생성하며, 생성된 증기를 상기 중압 터빈에 공급하는 중압 증기 순환 기구 및 상기 가스 터빈에서 배출된 배 가스에서 열을 회수하고, 상기 중압 증기 순환 기구보다도 압력이 낮은 증기를 생성하며, 생성된 증기를 상기 저압 터빈에 공급하는 저압 증기 순환 기구를 구비하는 배 열 회수 보일러를 갖춘 발전 시스템의 운전 방법이며, 상기 고압 증기 순환 기구 또는 상기 중압 증기 순환 기구에서 유통하는 증기와 상기 배 가스와의 열교환을 행하는 공정과, 열교환을 행한 후 상기 터빈을 향해 흐르고 있는 증기와, 상기 배 공기 유통 라인을 흐르는 배 가스 간에 열교환을 행하고, 상기 증기를 승온시키고 상기 배 가스를 감온시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
따라서 고압 증기 순환 기구 또는 중압 증기 순환 기구에서 과열된 증기 간에 열 교환을 행하고, 배 공기를 감온함으로써 배 공기를 크게 감온하는 것을 억제하면서 감온할 수 있다. 이것에 의해 비교적 고온 상태를 유지하여 가스 터빈에 공급할 수 있고, 배 공기에 포함되는 열을 가스 터빈 및 배 열 회수 보일러 양쪽에서 회수할 수 있다. 이것에 의해 이용 효과를 향상시킬 수 있다. 또한 배 공기를 감온시킴으로써, 배 공기 유통 라인에 걸리는 부담을 적게 할 수 있다.
본 발명의 발전 시스템 및 발전 시스템의 운정 방법에 의하면, 고압 증기 순환 기구 또는 중압 증기 순환 기구에서 과열된 증기 간에 열 교환을 행하고, 배 공기를 감온함으로써 배 공기를 크게 감온하는 것을 억제하면서 감온할 수 있다. 이것에 의해 비교적 고온 상태를 유지하여 가스 터빈에 공급할 수 있고, 배 공기에 포함되는 열을 가스 터빈 및 배 열 회수 보일러 양쪽에서 회수할 수 있다. 이것에 의해 이용 효과를 향상시킬 수 있다.
도1은 본 실시예1의 발전 시스템을 나타내는 개략 구성도다.
도2는 본 발명의 일실시예에 관련한 발전 시스템에 따른 배 열 회수 보일러와 터빈을 나타내는 개략 구성도다.
도3은 본 실시예의 발전 시스템 열교환 유니트를 나타내는 개략 구성도다.
도4는 본 실시예의 발전 시스템 열교환 유니트의 다른 예를 나타내는 개략 구성도다.
도5는 본 실시예의 발전 시스템 열교환 유니트의 다른 예를 나타내는 개략 구성도다.
아래에 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 관련한 발전 시스템 및 발전 시스템 운전 방법의 호적한 실시예를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니며, 또한 실시예가 여러 개인 경우에는 각 실시예를 조합하여 구성하는 것도 포함한다.
실시예
본 실시예의 발전 시스템은 고체산화물형 연료 전지(이하, SOFC라고 칭한다)와 가스 터빈과 증기 터빈을 조합한 트리플 컴바인드 사이클(등록상표)이다. 이 트리플 컴바인드 사이클 시스템은 가스 터빈 컴바인드 사이클 발전(GTCC)의 상류 측에 SOFC를 설치하는 것에 의해, SOFC, 가스 터빈, 증기 터빈의 3단계로 전기를 추출하는 것이 가능하기 때문에 극도로 높은 발전 효율을 실현할 수 있다. 또한 아래의 설명에서는, 본 발명의 연료 전지로서 고체산화물형 연료 전지를 적용하여 설명하지만, 이 형식의 연료 전지에 한정되는 것은 아니다.
도1은 본 실시예의 발전 시스템을 나타내는 개략 구성도다. 본 실시예에 있어서, 도1에 나타나는 바와 같이, 발전 시스템(10)은 가스 터빈(11) 및 발전기(12)와, SOFC(13)과, 증기 터빈(14) 및 발전기(15)를 갖는다. 이 발전 시스템(10)은 가스 터빈(11)에 의한 발전과, SOFC(13)에 의한 발전과, 증기 터빈(14)에 의한 발전을 조합함으로써, 높은 발전 효율을 얻도록 구성한 것이다. 또한 발전 시스템(10)은 제어 장치(62)를 갖추고 있다. 제어 장치(62)는 입력된 설정, 입력된 지시 및 검출부에서 검출된 결과 등에 의거하여 발전 시스템(10)의 각부 동작을 제어한다.
가스 터빈(11)은 압축기(21), 연소기(22), 터빈(23)을 가지고 있고, 압축기(21)과 터빈(23)은 회전축(24)에 의해 일체회전 가능하게 연결되어 있다. 압축기(21)은 공기 주입 라인(25)에서 주입한 공기A를 압축한다. 연소기(22)는 압축기(21)에서 제1 압축 공기 공급 라인(26)을 통하여 공급된 압축 공기A1과, 제1 연료 가스 공급 라인(27)에서 공급된 연소 가스L1을 혼합하여 연소한다. 터빈(23)은 연소기(22)에서 배 가스 공급 라인(28)을 통하여 공급된 배 가스(연소 가스) G에 의해 회전한다. 또한 도시하지 않으나, 터빈(23)은 압축기(21)로 압축된 압축 공기A1이 차량 안을 통하여 공급되고, 이 압축 공기A1을 냉각 공기로서 날개 등을 냉각한다. 발전기(12)는 터빈(23)과 동일 축(軸) 상에 설치되어 있고, 터빈(23)이 회전함으로써 발전할 수 있다. 또한, 여기에서는 연소기(22)에 공급하는 연료 가스L1로서, 예를 들어 액화 천연 가스(LNG)를 사용한다.
SOFC(13)은 환원제로서의 고온 연료 가스와 산화제로서의 고온 공기(산화성 가스)가 공급됨으로써, 소정의 작동 온도에서 반응하여 발전을 행하는 것이다. 이 SOFC(13)은 압력용기 안에 공기극과 고체 전해질과 연료극이 수용되어 구성된다. 공기극에 압축기(21)로 압축된 일부의 압축 공기A2가 공급되고, 연료극에 연료 가스가 공급됨으로써 발전을 행한다. 또한 여기서는, SOFC(13)에 공급하는 연료 가스L2로서, 예를 들어 액화 천연 가스(LNG), 수소(H2) 및 일산화 탄소(CO), 메탄(CH4) 등의 탄화 수소 가스, 석탄 등 탄소질 원료의 가스화 설비에 의해 제조된 가스를 사용한다. 또한 SOFC(13)에 공급되는 산화성 가스는, 산소를 약 15%~30% 포함하는 가스고, 대표적으로는 공기가 호적하지만, 공기 이외에도 연소 배 가스와 공기의 혼합 가스나, 산소와 공기의 혼합 가스 등이 사용 가능하다(이하, SOFC(13)에 공급되는 산화성 가스를 공기라고 함).
이 SOFC(13)은, 제1 압축 공기 공급 라인(26)에서 분기한 제2 압축 공기 공급 라인(31)이 연결되고, 압축기(21)이 압축된 일부의 압축 공기A2를 공기극의 도입부에 공급할 수 있다. 이 제2 압축 공기 공급 라인(31)은 공급하는 공기량을 조정 가능한 제어 밸브(32)와, 압축 공기A2를 승압 가능한 블로워(승압기)(33)이 공기가 흐르는 방향에 따라 설치되어 있다. 제어 밸브(32)는 제2압축 공기 공급 라인(31)에 따른, 공기가 흐르는 방향의 상류 측에 설치되고, 블로워(33)이 제어 밸브(32)의 하류 측에 설치되어 있다. SOFC(13)은 공기극에서 사용된 배 공기A3을 배출하는 배 공기 라인(34)가 연결되어 있다. 이 배 공기 라인(34)는 공기극에 사용된 배 공기A3을 외부에 배출하는 배출 라인(35)와, 연소기(22)에 연결되는 압축 공기 순환 라인(36)으로 분기된다. 배출 라인(35)는 배출하는 공기량을 조정 가능한 제어 밸브(37)이 설치되고, 압축 공기 순환 라인(36)은 순환하는 공기량을 조정 가능한 제어 밸브(38)이 설치되어 있다.
또한 SOFC(13)은, 연료 가스L2를 연료극 도입부에 공급하는 제2 연료 가스 공급 라인(41)이 설치되어 있다. 제2 연료 가스 공급 라인(41)은, 공급하는 연료 가스량을 조정 가능한 제어 밸브(42)가 설치되어 있다. SOFC(13)은, 연료극에서 사용된 배 연료 가스L3을 배출하는 배 연료 라인(43)이 연결되어 있다. 이 배 연료 라인(43)은 외부에 배출하는 배출 라인(44)와, 연소기(22)에 연결되는 배 연료 가스 공급 라인(45)로 분기된다. 배출 라인(44)는 배출하는 연료 가스량을 조정 가능한 제어 밸브(46)이 설치되고, 배 연료 가스 공급 라인(45)는 공급하는 연료 가스량을 조정 가능한 제어 밸브(47)과, 연료를 승압 가능한 블로워(48)이 배 연료 가스L3이 흐르는 방향에 따라 설치되어 있다. 제어 밸브(47)은 배 연료 가스 공급 라인(45)에 따른 배 연료 가스L3이 흐르는 방향의 상류 측에 설치되고, 블로워(48)은 제어 밸브(47)의 하류 측에 설치되어 있다.
또한 SOFC(13)은, 배 연료 라인(43)과 제2 연료 가스 공급 라인(41)을 연결하는 연료 가스 재순환 라인(49)가 설치되어 있다. 연료 가스 재순환 라인(49)는, 배 연료 라인(43)의 배 연료 가스L3을 제2 연료 가스 공급 라인(41)으로 재순환하는 재순환 블로워(50)이 설치되어 있다.
증기 터빈(14)는 배 열 회수 보일러(HRSG)(51)에서 생성된 증기에 의해 터빈(52)를 회전하는 것이다. 이 배 열 회수 보일러(51)은 가스 터빈(11)(터빈(23))로부터의 배 가스 라인(53)이 연결되어 있고, 공기와 고온의 배 가스G 간에 열 교환을 행함으로써, 증기S를 생성한다. 증기 터빈(14)(터빈(52))는 배 열 회수 보일러(51) 간에 증기 공급 라인(54)와 급수 라인(55)가 설치되어 있다. 그리고, 급수 라인(55)는 복수기(56)과 급수 펌프(57)이 설치되어 있다. 발전기(15)는 터빈(52)과 동일 축 상에 설치되어 있고, 터빈(52)가 회전함으로써 발전할 수 있다. 또한, 배 열 회수 보일러(51)에서 열이 회수된 배 가스G는 유해물질이 제거된 후 대기로 배출된다.
여기서, 본 실시예의 발전 시스템(10)의 작동에 대하여 설명한다. 발전 시스템(10)을 기동할 경우, 가스 터빈(11), 증기 터빈(14), SOFC(13)의 순서로 기동한다.
먼저 가스 터빈(11)에서, 압축기(21)이 공기A를 압축하고 연소기(22)가 압축 공기A1과 연료 가스L1을 혼합하여 연소하며 터빈(23)이 배 가스G에 의해 회전함으로써, 발전기(12)가 발전을 개시한다. 다음으로 증기 터빈(14)에서, 배 열 회수 보일러(51)에 의해 생성된 증기S에 의해 터빈(52)가 회전하고, 이것에 의해 발전기(15)가 발전을 개시한다.
이어서 SOFC(13)에서는, 먼저 압축 공기A2를 공급하여 승압을 개시함과 동시에 가열을 개시한다. 배출 라인(35)의 제어 밸브(37)과 압축 공기 순환 라인(36)의 제어 밸브(38)을 폐지(閉止)하고, 제2 압축 공기 공급 라인(31)의 블로워(33)을 정지한 상태에서, 제어 밸브(32)를 소정 개도(開度)만큼 개방한다. 그러면, 압축기(21)로 압축한 일부의 압축 공기A2가 제2 압축 공기 공급 라인(31)에서 SOFC(13) 측으로 공급된다. 이것에 의해, SOFC(13) 측은 압축 공기A2가 공급됨으로써 압력이 상승한다.
한편, SOFC(13)에서는 연료극 측에 연료 가스L2를 공급하여 승압을 개시한다. 배출 라인(44)의 제어 밸브(46)과 배 연료 가스 공급 라인(45)의 제어 밸브(47)을 폐지하고, 블로워(48)을 정지한 상태에서 제2 연료 가스 공급 라인(41)의 제어 밸브(42)를 개방함과 동시에, 연료 가스 재순환 라인(49)의 재순환 블로워(50)을 구동한다. 그러면, 연료 가스L2가 제2 연료 가스 공급 라인(41)에서 SOFC(13) 측으로 공급됨과 동시에, 배 연료 가스L3이 연료 가스 재순환 라인(49)에 의해 재순환한다. 이것에 의해, SOFC(13) 측은 연료 가스L2가 공급됨으로써 압력이 상승한다.
그리고, SOFC(13)의 공기극 측의 압력이 압축기(21)의 출구 압력이 되면, 제어 밸브(32)를 전개(全開)함과 동시에 블로워(33)을 구동한다. 그와 동시에 제어 밸브(37)을 개방하여 SOFC(13)으로부터의 배 공기A3을 배출 라인(35)에서 배출한다. 그러면, 압축 공기A2가 블로워(33)에 의해 SOFC(13) 측으로 공급된다. 그와 동시에 제어 밸브(46)을 개방하여 SOFC(13)으로부터의 배 연료L3을 배출 라인(44)에서 배출한다. 그리고, SOFC(13)에 따른 공기극 측의 압력과 연료극 측의 압력이 목표 압력에 도달하면 SOFC(13)의 승압이 완료한다.
그 후, SOFC(13)의 반응(발전)이 안정되고, 배 공기A3과 배 연료 가스L3의 성분이 안정되면, 제어 밸브(37)을 폐지하는 한편, 제어 밸브(38)을 개방한다. 그러면, SOFC(13)으로부터의 배 공기A3이 압축 공기 순환 라인(36)에서 연소기(22)로 공급된다. 또한, 제어 밸브(46)을 폐지하는 한편, 제어 밸브(47)을 개방하여 블로워(48)을 구동한다. 그러면, SOFC(13)으로부터의 배 연료 가스L3이 배 연료 가스 공급 라인(45)에서 연소기(22)로 공급된다. 이때, 제1 연료 가스 공급 라인(27)에서 연소기(22)에 공급되는 연료 가스L1을 감량한다.
여기서 가스 터빈(11)의 구동에 의한 발전기(12)에서의 발전, SOFC(13)에서의 발전, 증기 터빈(14)의 구동에 의해 발전기(15)에서의 발전이 전부 행해지게 되고, 발전 시스템(10)이 정상(定常) 운전하게 된다.
이어서 도2를 사용하여 본 실시 형태의 증기 터빈, 구체적으로는 배 열 회수 보일러(51)과 터빈(52)의 구성에 대하여 설명한다. 도2는 본 발명의 일실시예에 관련한 발전 시스템에 따른 배 열 회수 보일러와 터빈을 나타내는 개략 구성도다. 터빈(52)는 고압 터빈(52H)와 중압 터빈(52I)와 저압 터빈(52L)을 갖춘다. 고압 터빈(52H)는 배 열 회수 보일러(51)에서 고압 증기가 공급되어 구동된다. 중압 터빈(52I)는 배 열 회수 보일러(51)에서 고압 터빈(52H)에 공급되는 증기보다도 저압인 증기가 공급되어 구동된다. 저압 터빈(52L)은 배 열 회수 보일러(51)에서 중압 터빈(52I)에 공급되는 증기보다도 저압인 증기가 공급되어 구동된다.
배 열 회수 보일러(51)은 가스 터빈(11)의 터빈(23)에서 배출된 배 가스에서 열을 회수하여 증기를 생성하고, 생성된 증기를 고압 터빈(52H)에 공급하는 고압 증기 순환 기구(70)과, 가스 터빈(11)에서 배출된 배 가스에서 열을 회수하고, 고압 증기 순환 기구(70)보다도 압력이 낮은 증기를 생성하며, 생성된 증기를 중압 터빈(52I)에 공급하는 중압 증기 순환 기구(72)와, 가스 터빈(11)에서 배출된 배 가스에서 열을 회수하고, 중압 증기 순환 기구(72)보다도 압력이 낮은 증기를 생성하고, 생성된 증기를 저압 터빈(52L)에 공급하는 저압 증기 순환 기구(74)와, 고압 터빈(52H)에서 배출된 증기를 배 가스로 재차 승온하고, 승온된 증기를 중압 터빈(52I)에 공급하는 재열 증기 순환 기구(79)를 갖는다.
또한 배 열 회수 보일러(51)은 예열기(76)과, 고압 펌프(78H)와, 중압 펌프(78I)와, 저압 펌프(78L)을 갖는다. 예열기(76)은 급수 라인(55)에서 복수기(56)로부터 급수된 물을 예열한다. 고압 펌프(78H)는 예열기(76)으로 예열된 물을 고압 증기 순환 기구(70)에 공급한다. 중압 펌프(78I)는 예열기(76)으로 예열된 물을 중압 증기 순환 기구(72)에 공급한다. 저압 펌프(78L)은 예열기(76)으로 예열된 물을 저압 증기 순환 기구(74)에 공급한다.
고압 증기 순환 기구(70)은 예열기(76)에서 공급된 물을 배 가스로 승온하여 증기로 한 후, 고압 터빈(52H)에 공급하는 기구고, 고압 드럼(70D)와, 고압 이코노마이저(70EC)와, 고압 증기 발생기(70EV)와, 고압 과열기(70SHa)와, 고압 과열기(70SHb)를 갖는다. 고압 이코노마이저(70EC)와, 고압 증기 발생기(70EV)와, 고압 과열기(70SHa)와, 고압 과열기(70SHb)는 전열관을 갖추고, 배 가스G가 흐르는 관로 내에 배치된 열교환기고 전열관 내부를 흐르는 물 또는 증기와 배 가스 간에 열교환을 행하고, 물 또는 증기를 승온시킨다. 후술하는 중압 증기 순환 기구(72), 저압 증기 순환 기구(74)도 각각 이코노마이저와, 증기 발생기와, 과열기와, 과열기를 갖추지만 동일하게 열교환기가 된다. 고압 증기 순환 기구(70)은 각부가 라인(배관)에서 접속되어 있고, 예열기(76)에서 고압 터빈(52H)를 향해, 고압 이코노마이저(70EC), 고압 드럼(70D), 고압 과열기(70SHa), 고압 과열기(70SHb) 순으로 접속되어 있다. 또한 고압 증기 순환 기구(70)은 배 열 회수 보일러(51)의 배 가스가 흐르는 방향의 하류 측에서 상류 측을 향해서도 상술한 순서로 배치되어 있다. 고압 증기 순환 기구(70)은 예열기(76)에서 예열된 물이 고압 펌프(78H)에서 고압 이코노마이저(70EC)에 보내지고, 고압 이코노마이저(70EC)에서 과열된 후 고압 드럼(70D)에 공급된다. 고압 드럼(70D)에는 고압 증기 발생기(70EV)가 접속되어 있다. 고압 증기 발생기(70EV)는 양단이 고압 드럼(70D)에 접속되어 있고, 고압 드럼(70D)에 저류된 물을 순환시키면서, 배 가스로 승온시킴으로써 증기가 된다. 고압 증기 발생기(70EV)에서 발생한 증기는, 고압 드럼(70D)에서 고압 과열기(70SHa)에 공급되고 더욱 과열된다. 고압 과열기(70SHa)에서 과열된 증기는 고압 과열기(70SHb)에 공급되고, 또한 과열된 후 고압 터빈(52H)에 공급된다. 고압 터빈(52H)는 고압 증기 순환 기구(70)에서 공급된 증기로 구동된다.
중압 증기 순환 기구(72)는 예열기(76)에서 공급된 물을 배 가스로 승온하여 증기로 한 후, 중압 터빈(52I)에 공급하는 기구고, 중압 드럼(70D)와, 중압 이코노마이저(72EC)와, 중압 증기 발생기(72EV)와, 중압 과열기(72SH)를 갖는다. 중압 증기 순환 기구(72)는 각부가 라인(배관)에서 접속되어 있고, 예열기(76)에서 중압 터빈(52I)를 향해, 중압 이코노마이저(72EC), 중압 드럼(72D), 중압 과열기(72SH) 순으로 접속되어 있다. 또한 중압 증기 순환 기구(72)는 배 열 회수 보일러(51)의 배 가스가 흐르는 방향의 하류 측에서 상류 측을 향해서도 상술한 순서로 배치되어 있다. 중압 증기 순환 기구(72)는 예열기(76)에서 예열된 물이 중압 펌프(78I)에서 중압 이코노마이저(72EC)에 보내지고, 중압 이코노마이저(72EC)에서 과열된 후 중압 드럼(72D)에 공급된다. 중압 드럼(72D)에는 중압 증기 발생기(72EV)가 접속되어 있다. 중압 증기 발생기(72EV)는 양단이 중압 드럼(72D)에 접속되어 있고, 중압 드럼(72D)에 저류된 물을 순환시키면서, 배 가스로 승온시킴으로써 증기가 된다. 중압 증기 발생기(72EV)에서 발생한 증기는, 중압 드럼(72D)에서 중압 과열기(72SH)에 공급되고 더욱 과열된다. 중압 과열기(72SH)에서 과열된 증기는 중압 터빈(52I)에 공급된다. 중압 터빈(52I)는 중압 증기 순환 기구(72)에서 공급된 증기로 구동된다. 중압 증기 순환 기구(72)는 각부가 고압 증기 순환 기구(70)에 대응하는 각부보다도 배 가스가 흐르는 방향에 있어서 하류 측에 배치되어 있다. 이것에 의해 고압 증기 순환 기구(70)보다도 증기의 온도와 압력이 낮아진다.
저압 증기 순환 기구(74)는 예열기(76)에서 공급된 물을 배 가스로 승온하여 증기로 한 후, 저압 터빈(52L)에 공급하는 기구고, 저압 드럼(74D)와, 저압 이코노마이저(74EC)와, 저압 증기 발생기(74EV)와, 저압 과열기(74SH)를 갖는다. 저압 증기 순환 기구(74)는 각부가 라인(배관)에서 접속되어 있고, 예열기(76)에서 저압 터빈(52I)를 향해, 저압 이코노마이저(74EC), 저압 드럼(74D), 저압 과열기(74SH) 순으로 접속되어 있다. 또한 저압 증기 순환 기구(74)는 배 열 회수 보일러(51)의 배 가스가 흐르는 방향의 하류 측에서 상류 측을 향해서도 상술한 순서로 배치되어 있다. 저압 증기 순환 기구(74)는 예열기(76)에서 예열된 물이 저압 펌프(78L)에서 저압 이코노마이저(74EC)에 보내지고, 저압 이코노마이저(74EC)에서 과열된 후 저압 드럼(74D)에 공급된다. 저압 드럼(74D)에는 저압 증기 발생기(74EV)가 접속되어 있다. 저압 증기 발생기(74EV)는 양단이 저압 드럼(74D)에 접속되어 있고, 저압 드럼(74D)에 저류된 물을 순환시키면서, 배 가스로 승온시킴으로써 증기가 된다. 저압 증기 발생기(74EV)에서 발생한 증기는, 저압 드럼(74D)에서 저압 과열기(74SH)에 공급되고 더욱 과열된다. 저압 과열기(74SH)에서 과열된 증기는 저압 터빈(52L)에 공급된다. 저압 터빈(52L)은 저압 증기 순환 기구(74)에서 공급된 증기로 구동된다. 저압 증기 순환 기구(74)는 각부가 중압 증기 순환 기구(72)에 대응하는 각부보다도 배 가스가 흐르는 방향에 있어서 하류 측에 배치되어 있다. 이것에 의해 중압 증기 순환 기구(72)보다도 증기의 온도와 압력이 낮아진다.
재열 증기 순환 기구(79)는 고압 터빈(52H)를 통과한 증기를 배 가스로 재차 과열하고 중압 터빈(52I)에 공급하는 기구이며, 재열기(80a, 80b)를 갖는다. 재열기(80a, 80b)는 전열관을 갖추고, 배 가스G가 흐르는 관로 내에 배치된 열교환기고, 전열관 내부를 흐르는 증기와 배 가스 간에 열교환을 행하며, 증기를 승온시킨다. 재열기(80a, 80b)는 배 열 회수 보일러(51) 내 상류 측 영역에 배치되고, 고압 가열기(70SHa, SHb)에 가까운 위치에 배치되어 있다. 또한 재열기(80a)는 배 가스가 흐르는 방향에 있어서, 재열기(80b)의 하류 측에 배치되어 있다. 재열 증기 순환 기구(79)는 고압 터빈(52H)를 통과한 증기를 재열기(80a)로 과열하고, 그 후 재열기(80b)에서 더욱 과열한 후 중압 터빈(52I)에 공급한다. 배 열 회수 보일러(51)은 이상과 같은 구성이다.
도3은 본 실시예의 발전 시스템 열교환 유니트를 나타내는 개략 구성도다. 한편 일반적인 발전 시스템에서는 SOFC(13)의 공기극(13a)에서 고압인 배 공기가 배출되기 때문에, 배 공기를 보내는 압축 공기 공급 라인이 고압에 노출된다. 그러므로 배 공기를 그대로 연소기(22)에 공급한다고 가정하면, 열에의 내성이 높은 재료로 압축 공기 공급 라인을 제작하게 된다. 이것은 발전 플랜트(발전 시스템)의 가격 상승으로 이어진다.
그래서 본 실시예의 발전 시스템(10)에서는 도3에 나타낸 바와 같이 SOFC(13)의 공기극(13a)에서 가스 터빈(11)을 향하는 배 공기 및 SOFC(13)의 연료극(13b)에서 가스 터빈(11)을 향하는 배 연료와, 배 열 회수 보일러(51) 및 터빈(52)를 흐르는 증기 간에 열교환을 행하는 열교환기 유니트(90)을 갖춘다. 열교환기 유니트(90)은 배 공기용 열교환기(91)과 배연료용 열교환기(92)와, 연료용 열교환기(94)와, 연료용 열교환기(96)을 갖춘다.
배 공기용 열교환기(91)은 배 공기 라인(34) 또는 압축 공기 순환 라인(36) 다시 말해 SOFC(13)에서 배출된 배 공기를 유통시키는 배 공기 유통 라인에 설치되어 있다. 배 공기용 열교환기(91)은 배 공기 유통 라인을 흐르는 배 공기와 배 열 회수 보일러(51)에서 과열되고, 터빈(52)를 향하는 증기 간에 열교환을 행하며, 배 공기를 감온하고 증기를 승압시킨다. 배 공기용 열교환기(91)은 고압 과열기(70SHa)에서 과열되고, 연료용 열교환기(96)에서 감온된 증기가 유입되며, 유입되어 열교환된 증기를 고압 터빈(52H)에 공급한다. 또한 본 실시 형태의 배 공기용 열교환기(91)은 고압 과열기(70SHa)에서 과열되고, 연료용 열교환기(96)에서 감온된 증기를 유입시켰지만, 고압 과열기(70SHb)에서 과열되고 연료용 열교환기(96)에서 감온된 증기를 유입시켜도 된다.
배 연료용 열교환기(92)는 배 연료 라인(43) 또는 배 연료 가스 공급 라인(45), 다시 말해 SOFC(13)에서 배출된 배 연료 가스를 유통시키는 배 연료 가스 유통 라인에 설치되어 있다. 배 연료용 열교환기(92)는 배 연료 가스 유통 라인을 흐르는 배 가스와 배 열 회수 보일러(51)에서 과열되고, 터빈(52)를 향하는 증기 간에 열교환을 행하며, 배 연료 가스를 감온하고 증기를 승압시킨다. 배 공기용 열교환기(92)는 중압 과열기(72SH)에서 과열된 증기가 유입되며, 유입되어 열교환된 증기를 재열기(80a)에 공급한다. 재열기(80a)에 공급된 증기는 재열기(80b)에서 더욱 과열된 후, 중압 터빈(52I)에 공급된다.
연료용 열교환기(94)는 제1 연료 가스 공급 라인(27)에 설치되어 있다. 연료용 열교환기(94)는 제1 연료 가스 공급 라인(27)을 흐르는 연료 가스, 다시 말해 연소기(22)에 공급되는 연료 가스와, 배 열 회수 보일러(51)에서 승온된 물 간에 열교환을 행한다. 연료용 열교환기(94)는 연료 가스를 승온하고 증기를 감온시킨다. 연료용 열교환기(94)는 중압 이코노마이저(72EC)에서 과열된 물이 유입되고, 유입되어 열교환한 물을 급수 라인(55)에 공급한다.
연료용 열교환기(96)은 연료 가스가 흐르는 방향에 있어서, 제1 연료 가스 공급 라인(27)의 연료용 열교환기(94)보다도 하류 측, 다시 말해 연소기(22)에 가까운 측에 설치되어 있다. 연료용 열교환기(96)은 제1 연료 가스 공급 라인(27)을 흐르는 연료 가스, 다시 말해 연소기(22)에 공급되는 연료 가스와, 배 열 회수 보일러(51)에서 과열된 증기 간에 열교환을 행한다. 연료용 열교환기(96)은 연료 가스를 승온하고 증기를 감온시킨다. 연료용 열교환기(96)은 연료용 열교환기(94)에서 승온된 연료를 더욱 승온한다. 연료용 열교환기(96)은 고압 과열기(70SHa)에서 과열된 증기를 유입하고, 유입되어 열교환하고 감온한 증기를 배 공기용 열교환기(91)에 공급한다. 열교환기 유니트(90)은 이상과 같은 구성이다.
발전 시스템(10)은 배 공기용 열교환기(91)을 설치하고, 고온 증기 순환 기구(70)에서 과열된 증기와 배 공기를 열교환시키며, 배 공기를 감온함으로써 배 공기를 유통시키는 배 공기 유통 라인에 걸린 부하를 저감할 수 있다. 또한 배 공기와 열교환하는 대상을 고압 증기 순환 기구(70)에서 과열된 증기로 함으로써, 배 공기를 일정 이상의 온도로 유지할 수 있다. 여기서 배 공기는 연소기(22)에 공급되고, 배 연료 가스 및 연료 가스와 혼합되며, 연소에 의해 가열된 후 터빈(23)을 통과하고, 재차 배 열 회수 보일러(51)을 통과한다. 따라서 배 공기는 가스 터빈(11)과 증기 터빈(14) 두 곳에서의 발전으로 에너지를 추출할 수 있다. 따라서 배 공기의 온도를 보다 높게 유지함으로써, 보다 효율 좋게 에너지를 추출할 수 있다. 이상으로 발전 시스템(10)은 배 공기와 증기 간에 열교환을 함으로써, 배 공기를 유통시키는 배 공기 유통 라인에 걸리는 부하를 저감할 수 있고, 또한 열교환하는 증기를 고온의 증기로 하고, 배 공기를 일정 이상의 고온으로 유지함으로써, 보다 효율 좋게 에너지를 추출할 수 있다.
또한 발전 시스템(10)은 배 연료용 열교환기(92)를 설치함으로써, 배 연료 가스에서도 열을 회수할 수 있고, 배 공기용 열교환기(91)과 동일하게 배 연료 가스 유통 라인에 걸리는 부하를 저감할 수 있다. 또한 배 연료용 열교환기(92)는 열교환에 사용하는 증기를 중압 증기 순환 기구(72)의 중압 과열기(72SH)에서 과열된 증기로 함으로써, 배 연료 가스를 일정 이상 고온으로 유지할 수 있다. 이상으로 발전 시스템(10)은 배 연료 가스와 증기 간에 열교환을 함으로써, 배 연료 가스를 유통시키는 배 연료 가스 유통 라인에 걸리는 부하를 저감할 수 있고, 또한 열교환하는 증기를 고온의 증기로 하고, 배 공기를 일정 이상의 고온으로 유지함으로써, 보다 효율 좋게 에너지를 추출할 수 있다.
또한 발전 시스템(10)은 연료용 열교환기(94)와, 연료용 열교환기(96)을 갖추고, 연료 가스를 승온시킴으로써 가열된 열을 가스 터빈(11)과 증기 터빈(14) 두 곳의 발전으로 에너지를 추출할 수 있다. 이것에 의해 보다 효율 좋게 에너지를 추출할 수 있다.
여기서 발전 시스템(10)은 열교환기 유니트에 유입시키는 증기 경로를 다른 경로로 할 수 있다. 또한 배 공기용 열교환기는 고압 증기 순환 기구 또는 중압 증기 순환 기구에서 상기 배 가스 간에 열교환을 행하는 터빈을 항하여 흐르고 있는 증기를 사용하면 된다.
도4는 본 실시예의 발전 시스템 열교환 유니트의 다른 예를 나타내는 개략 구성도다. 발전 시스템(10a)에서는 도4에 나타낸 바와 같이 SOFC(13)에서 가스 터빈(11)을 항하는 배 공기, 배 연료와, 배 열 회수 보일러(51) 및 터빈(52)를 흐르는 증기 간에 열교환을 행하는 열교환기 유니트(90a)를 갖춘다. 열교환기 유니트(90a)는 배 공기용 열교환기(98)과 배연료용 열교환기(92)와, 연료용 열교환기(94)와, 연료용 열교환기(99)을 갖춘다.
배 공기용 열교환기(98)은 배 공기 유통 라인에 설치되어 있다. 배 공기용 열교환기(98)은 배 공기 유통 라인을 흐르는 배 공기와 배 열 회수 보일러(51)에서 과열되고, 터빈(52)를 향하는 증기 간에 열교환을 행하며, 배 공기를 감온하고 증기를 승압시킨다. 배 공기용 열교환기(98)은 재열기(80b)에서 과열된 증기가 유입되며, 유입되어 열교환된 증기를 중압 터빈(52I)에 공급한다. 또한 본 실시 형태의 배 공기용 열교환기(98)은 재열기(80b)에서 과열된 증기를 유입시켰지만, 재열기(80a)에서 과열된 증기를 유입시켜도 된다. 또한 배 공기용 열교환기(98)은 과열된 증기가 중압 터빈(52I)에 공급 가능한 온도까지 저하하는 것이고, 재열기(80b)에서 과열된 증기와 동일하게 중압 터빈(52I)에 공급되는 중압 과열기(72SH)에서 과열된 증기를 유입시켜도 된다.
배 연료용 열교환기(92)는 배 연료 가스 유통 라인에 설치되어 있다. 배 연료용 열교환기(92)는 배 연료 가스 유통 라인을 흐르는 배 가스와 배 열 회수 보일러(51)에서 과열되고, 터빈(52)를 향하는 증기 간에 열교환을 행하며, 배 연료 가스를 감온하고 증기를 승압시킨다. 배 연료용 열교환기(92)는 중압 과열기(72SH)에서 과열된 증기가 유입되며, 유입되어 열교환된 증기를 연료용 열교환기(99)에 공급한다. 연료용 열교환기(99)에 공급된 증기는 그 후 재열기(80a)에 공급된다. 재열기(80a)에 공급된 증기는 재열기(80b)에서 더욱 과열된 후, 중압 터빈(52I)에 공급된다.
연료용 열교환기(94)는 열교환기 유니트(90)의 연료용 열교환기(94)와 동일한 구성이다.
연료용 열교환기(99)는 연료 가스가 흐르는 방향에 있어서, 제1 연료 가스 공급 라인(27)의 연료용 열교환기(94)보다도 하류 측, 다시 말해 연소기(22)에 가까운 측에 설치되어 있다. 연료용 열교환기(99)는 제1 연료 가스 공급 라인(27)을 흐르는 연료 가스, 다시 말해 연소기(22)에 공급되는 연료 가스와, 배 연료용 열교환기(92)을 통과한 증기 간에 열교환을 행한다. 연료용 열교환기(99)는 연료 가스를 승온하고 증기를 감온시킨다. 연료용 열교환기(99)는 연료용 열교환기(94)에서 승온된 연료를 더욱 승온한다. 연료용 열교환기(99)는 배 연료용 열교환기(92)을 통과한 증기가 유입되며, 유입되어 열교환하고 감온된 증기를 재열기(80a)에 공급한다. 열교환기 유니트(90a)는 이상과 같은 구성이다.
발전 시스템(10a)는 배 공기용 열교환기(98)을 설치하고, 고온 증기 순환 기구(70)에서 과열되며, 고압 터빈(52H)에 공급된 후 재열 증기 순환 기구(79)에서 과열된 증기와 배 공기를 열교환시켜 배 공기를 감온함으로써, 배 공기를 유통시키는 배 공기 유통 라인에 걸리는 부하를 저감할 수 있다. 또한 배 공기와 열교환하는 대상을 재열 증기 순환 기구(79)에서 과열된 증기로 함으로써, 배 공기를 일정 이상의 온도로 유지할 수 있다. 이상으로 발전 시스템(10a)는 배 공기와 증기 간에 열교환을 함으로써, 배 공기를 유통시키는 배 공기 유통 라인에 걸리는 부하를 저감할 수 있고, 또한 열교환하는 증기를 고온의 증기로 하고, 배 공기를 일정 이상의 고온으로 유지함으로써, 보다 효율 좋게 에너지를 추출할 수 있다.
또한 발전 시스템(10a)는 고압 증기 순환 기구(70)에서 과열되어 고압 터빈(52H)로 향하는 증기, 재열 증기 순환 기구(79)에서 과열되어 중압 터빈(52I)를 향하는 증기와 배 공기를 열교환시킴으로써, 배 공기를 보다 적절한 온도 범위로 감온 가능하기 때문에 적절하지만, 상술한 바와 같이 중압 증기 순환 기구(72)에서 과열되어 중압 터빈(52I)를 향하는 증기를 사용해도 된다. 또한 증기는 적어도 1단의 과열기 또는 재열기에서 과열된 증기로 하는 것이 바람직한다.
이어서 도5는 본 실시예의 발전 시스템 열교환 유니트의 다른 예를 나타내는 개략 구성도다. 발전 시스템(10b)는 도5에 나타낸 바와 같이 SOFC(13)에서 가스 터빈(11)을 향하는 배 공기, 배 연료와, 배 열 회수 보일러(51) 및 터빈(52)를 흐르는 증기 간에 열교환을 행하는 열교환기 유니트(90b)를 갖춘다. 열교환기 유니트(90b)는 배 공기용 열교환기(91)과, 배 공기용 열교환기(98)과, 배 연료용 열교환기(92)와, 연료용 열교환기(94)와, 연료용 열교환기(96)을 갖춘다. 다시 말해 발전 시스템(10b)는 발전 시스템(10)에 배 공기용 열교환기(98)을 추가한 구성이다. 또한 발전 시스템(10b)의 배 공기용 열교환기(98)은 재열기(80a)에서 과열된 증기를 유입시키고 있다.
발전 시스템(10b)는 배 공기용 열교환기(91)과 배 공기용 열교환기(98) 두 개를 사용함으로써, 두 개의 열교환기에서 배 공기 온도를 감온할 수 있다. 이와 같이 열교환기는 1단에 한정되지 않고 복수로 설치해도 된다.
10, 10a, 10b 발전 시스템
11 가스 터빈
12 발전기
13 고체산화물형 연료 전지(SOFC)
14 증기 터빈
15 발전기
21 압축기
22 연소기
23 터빈
25 공기 주입 라인
26 제1 압축 공기 공급 라인
27 제1 연료 가스 공급 라인
31 제2 압축 공기 공급 라인
32 제어 밸브
33, 48 블로워
34 배 공기 라인
36 압축 공기 순환 라인
41 제2 연료 가스 공급 라인
42 제어 밸브
43 배 연료 라인
44 배출 라인
45 배 연료 가스 공급 라인
47 제어 밸브
49 연료 가스 재순환 라인
50 재순환 블로워
51 배 열 회수 보일러
52 터빈
52H 고압 터빈
52I 중압 터빈
52L 저압 터빈
53 배 가스 라인
54 증기 공급 라인
55 급수 라인
56 복수기
57 급수 펌프
62 제어 장치
70 고압 증기 순환 기구
70D 고압 드럼
70EC 고압 이코노마이저
70EV 고압 증기 발생기
70SHa, 70SHb 고압 과열기
72 중압 증기 순환 기구
72D 중압 드럼
72EC 중압 이코노마이저
72EV 중압 증기 발생기
72SH 중압 과열기
74 저압 증기 순환 기구
74D 저압 드럼
74EC 저압 이코노마이저
74EV 저압 증기 발생기
74SH 저압 과열기
76 예열기
78H 고압 펌프
78I 중압 펌프
78L 저압 펌프
79 재열 증기 순환 기구
80a, 80b 재열기
90 열교환기 유니트
91, 98 배 공기용 열교환기
92 배 연료용 열교환기
94, 96, 99 연료용 열교환기

Claims (5)

  1. 압축기와 연소기를 갖는 가스 터빈과,
    공기극 및 연료극을 갖는 연료 전지와,
    상기 연료 전지에서 배출되는 배(排) 공기를 상기 가스 터빈에 공급하는 배 공기 유통 라인과,
    상기 연료 전지에서 배출되는 배(排) 연료 가스를 상기 가스 터빈에 공급하는 배 연료 가스 공급 라인과,
    고압 터빈과 중압 터빈과 저압 터빈을 구비하는 터빈과,
    상기 가스 터빈에서 배출된 배(排) 가스에서 열을 회수하여 증기를 생성하고, 생성된 증기를 상기 고압 터빈에 공급하는 고압 증기 순환 기구, 상기 가스 터빈에서 배출된 배 가스에서 열을 회수하고, 상기 고압 증기 순환 기구보다도 압력이 낮은 증기를 생성하며, 생성된 증기를 상기 중압 터빈에 공급하는 중압 증기 순환 기구 및 상기 가스 터빈에서 배출된 배 가스에서 열을 회수하고, 상기 중압 증기 순환 기구보다도 압력이 낮은 증기를 생성하며, 생성된 증기를 상기 저압 터빈에 공급하는 저압 증기 순환 기구를 구비하는 배(排) 열 회수 보일러와,
    상기 고압 증기 순환 기구 또는 상기 중압 증기 순환 기구에서 상기 배 가스와의 열교환을 행하는 상기 터빈을 향하여 흐르고 있는 증기와, 상기 배 공기 유통 라인을 흐르는 배 가스 간에 열교환을 행하고 상기 증기를 승온시키며 상기 배 가스를 감온시키는 적어도 하나의 배 공기용 열교환기를 갖는 것을 특징으로 하는, 발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고압 증기 순환 기구는 고압 과열기를 구비하고,
    상기 배 공기용 열교환기는 상기 고압 과열기에서 과열된 증기와 상기 배 공기 간에 열교환을 행하고,
    상기 고압 증기 순환 기구를 흐르는 증기는 상기 배 공기용 열교환기에서 열교환을 한 후 상기 고압 터빈으로 공급되는 것을 특징으로 하는, 발전 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 터빈에 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급 라인과,
    상기 고압 증기 순환 기구에서 상기 배 가스와의 열교환을 행하고 상기 터빈을 향하여 흐르고 있는 증기와 상기 연료 가스 공급 라인을 흐르는 연료 가스 간에 열교환을 행하며 상기 증기를 감온시키고 상기 연료 가스를 승온시키는 적어도 하나의 연료 가스용 열교환기를 갖고,
    상기 고압 증기 순환 기구를 흐르는 증기는 상기 연료 가스용 열교환기에서 열교환된 후 상기 배 공기용 열교환기에서 열교환 되어 그 후 상기 고압 터빈에 공급되는 것을 특징으로 하는, 발전 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배 열 회수 보일러는 회수된 증기를 상기 가스 터빈에서 배출된 배 가스로 승온시키는 재열기를 구비하고, 고압 터빈을 통과한 증기를 회수하고 회수한 증기를 상기 재열기로 승온시키며 승온된 증기를 상기 중압 터빈에 공급하는 재열 증기 순환 기구를 더 갖고,
    상기 배 공기용 열교환기는 상기 재열기에서 과열된 증기와 상기 배 공기 간에 열교환을 행하고,
    상기 재열 증기 순환 기구를 흐르는 증기는 상기 배 공기용 열교환기에서 열교환된 후 상기 중압 터빈에 공급되는 것을 특징으로 하는, 발전 시스템.
  5. 압축기와 연소기를 갖는 가스 터빈과, 공기극 및 연료극을 갖는 연료 전지와, 상기 연료 전지에서 배출되는 배 공기를 상기 가스 터빈에 공급하는 배 공기 유통 라인과, 상기 연료 전지에서 배출되는 배 연료 가스를 상기 가스 터빈에 공급하는 배 연료 가스 공급 라인과, 고압 터빈과 중압 터빈과 저압 터빈을 구비하는 터빈과, 상기 가스 터빈에서 배출된 배 가스에서 열을 회수하여 증기를 생성하고, 생성된 증기를 상기 고압 터빈에 공급하는 고압 증기 순환 기구, 상기 가스 터빈에서 배출된 배 가스에서 열을 회수하고, 상기 고압 증기 순환 기구보다도 압력이 낮은 증기를 생성하며, 생성된 증기를 상기 중압 터빈에 공급하는 중압 증기 순환 기구 및 상기 가스 터빈에서 배출된 배 가스에서 열을 회수하고, 상기 중압 증기 순환 기구보다도 압력이 낮은 증기를 생성하며, 생성된 증기를 상기 저압 터빈에 공급하는 저압 증기 순환 기구를 구비하는 배 열 회수 보일러를 구비하는 발전 시스템의 운전 방법으로서,
    상기 고압 증기 순환 기구 또는 상기 중압 증기 순환 기구에서 유통하는 증기와 상기 배 가스와의 열교환을 행하는 공정과,
    열교환을 행한 후 상기 터빈을 향하여 흐르고 있는 증기와 상기 배 공기 유통 라인을 흐르는 배 가스 간에 열교환을 행하고, 상기 증기를 승온시키고 상기 배 가스를 감온시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 발전 시스템의 운전 방법.
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