KR20150081700A - 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 해양설비에서 사용하는 터빈발전기의 시운전을 위해 필요한 냉각수를 육지에서 공급하여 시운전을 할 수 있는 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 다수개의 흡입펌프를 이용하여 해수를 육지에 설치된 해수관으로 이송시키기 위한 해수흡입부; 상기 해수관 일측에 연통되도록 설치되고, 해수관으로 유입된 해수가 특정 양 이상으로 유입될 경우 유입된 해수 일부를 외부로 배출시키기 위한 오버플로우관; 상기 해수관을 통해 이송되는 해수가 해수흡입관을 통해 유입되고, 해수배출관을 통해 배출되며, 해수와 담수의 열교환을 통해 냉각된 담수를 생성시키는 열교환기; 담수저장소에 저장된 담수를 공급펌프을 통해 열교환기로 이송시키는 담수공급부; 상기 열교환기를 거쳐 냉각되어 배출된 담수를 공급받아 냉각수로 사용하고, 증기 터빈을 원동기로 발전하는 터빈발전기; 및 상기 터빈발전기를 거쳐 배출된 담수를 담수저장소로 이송시키기 위한 리턴배관;을 포함하여 구성된 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템을 제공한다.

Description

해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템{Using seawater cooling water supply system for the commissioning of turbine generator}

본 발명은 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 해양설비에서 사용하는 터빈발전기의 시운전을 위해 필요한 냉각수를 육지에서 공급하여 시운전을 할 수 있는 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 해양설비는 크게 시추설비와 생산설비로 나눌 수 있다.

시추설비는 해저면에 구멍을 내고 Pipe를 삽입, 원유나 가스를 뽑아 올릴 수 있는 기반을 만드는 장비를 말하며, 생산설비는 이러한 구멍에서 원유·가스를 뽑아 올린 후 저장하는 구조물을 말한다.

이러한 해양설비는 필수적으로 터빈발전기가 사용된다.

터빈발전기는 증기터빈을 원동기로 하는 발전기로서, 화력발전의 세 가지 방식 중 하나인 기력발전(汽力發電)에 이용된다.

증기터빈에서 유도된 고압증기에 의해 교류발전기(3상교류 발전기)로 1분간에 3,000~3,600회전의 고속도 운전을 하여 발전한다.

터빈발전기는 대형화함으로써 기기효율이 높아지며, 기기가 차지하는 면적이 용량에 비해 크게 절감되는 이점이 있으며, 최근에는 단기(單機) 용량이 100만 kW의 것까지 제작이 가능하다.

터빈발전기는 고속운전에 수반되어 내부에서 생기는 열을 냉각시키기 위해 일반적으로 수냉식 방법을 이용하고 있다.

수냉식은 터빈발전기 내부에 냉각수가 채워져 냉각수 순환회로를 구성한다.

냉각수는 내부를 순환하면서 흡수한 열을 방열기를 통과하면서 대기로 방출한다.

한편, 해양에 해양설비를 구축하는데 있어, 일단 육지에서 해양설비가 일부 제작된 후 해양설비가 구축될 해양으로 나가 각 설비 및 구조물을 최종적으로 조립하여 해양설비를 구축하게 된다.

하지만 해양설비에 설치되는 각종 장비들이 정상적으로 작동하는지 여부를 확인하기 위해 해양설비가 구축되기 전에 테스트를 거치게 된다.

각종 장비 중 터빈발전기도 마찬가지로 정상작동 여부 및 성능 테스트를 실시하게 되는데, 이때 터빈발전기의 시운전을 할 때에는 해수(海水)를 이용하여 담수(淡水)를 냉각시켜 터빈발전기에 냉각수를 공급하고 있다.

하지만 종래에는 터빈발전기의 시운전을 하기 위해서 해양설비가 설치되는 해양에 직접 나가서 터빈발전기의 시운전을 실시하고 있어, 이로 인해, 터빈발전기의 시운전을 하는데 많은 시간과 비용이 발생하는 문제가 있었다.

대한민국 공개특허 10-2012-0097810

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 해양에 직접 나가지 않고도 해양설비 구축이 완료되지 않은 상태에서 터빈발전기의 시운전을 위해 필요한 냉각수를 해수를 이용하여 육지에서 공급하여 시운전을 할 수 있는 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 다수개의 흡입펌프를 이용하여 해수를 육지에 설치된 해수관으로 이송시키기 위한 해수흡입부; 상기 해수관 일측에 연통되도록 설치되고, 해수관으로 유입된 해수가 특정 양 이상으로 유입될 경우 유입된 해수 일부를 외부로 배출시키기 위한 오버플로우관; 상기 해수관을 통해 이송되는 해수가 해수흡입관을 통해 유입되고, 해수배출관을 통해 배출되며, 해수와 담수의 열교환을 통해 냉각된 담수를 생성시키는 열교환기; 담수저장소에 저장된 담수를 공급펌프을 통해 열교환기로 이송시키는 담수공급부; 상기 열교환기를 거쳐 냉각되어 배출된 담수를 공급받아 냉각수로 사용하고, 증기 터빈을 원동기로 발전하는 터빈발전기; 및 상기 터빈발전기를 거쳐 배출된 담수를 담수저장소로 이송시키기 위한 리턴배관;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 해수흡입부의 해수가 유입되는 부분에는, 소독약품이 저장된 케미컬탱크와; 상기 케미컬탱크에 저장된 소독약품을 해수가 유입되는 해수관에 주입하기 위한 도징펌프를;포함하여 구성된 소독부가 설치되어, 해수흡입부로 유입되는 해수를 소독하여 미생물을 사멸시킴으로써 해수관으로 해수에 포함된 미생물이 유입되지 못하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 열교환기는, 평판 형태의 전열판이 일정 간격을 두고 여려장으로 겹쳐 조립된 형태의 판형 열교환기로 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따른 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

해안가 인근의 육지에서 끌어올린 해수를 이용하여 열교환기를 가동시키고 담수를 냉각시켜 터빈발전기의 냉각수로 공급하여 터빈발전기의 시운전을 실시할 수 있다.

이에 따라, 해양설비를 구축하기 위해 해양에 직접 나가지 않은 상태에서 사전에 육상에서 해양설비에 설치될 터빈발전기의 작동 유무를 시운전을 통해 확인할 수 있어, 실제 해양에 구축되는 해양설비에 설치되는 터빈발전기의 작동 오류를 방지하고 해양에서 시운전시 발생되는 비용 및 작업시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템의 개략적인 구성을 나타낸 개략도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도 1을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템의 개략적인 구성을 나타낸 개략도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템은 크게,

해수흡수부(100), 오버플로우관(200), 열교환기(300), 담수공급부(400), 터빈발전기(500), 리턴배관(600)를 포함하여 구성된다.

해수흡수부(100)는 해수를 육지로 이송시키는 역할을 한다.

해수흡수부(100)는 해안가 인근 육지에 설치되어 해수를 끌어올려 육지에 설치된 해수관(140)으로 이송시키고, 바닷속에 잠기는 해수관(140) 일측 끝단에는 풋밸브(foot valve)(110)가 설치된다.

그리고 상기 풋밸브(110)를 지나 해수관(140) 상에 스트레이너(120)와 흡입펌프(130) 및 밸브(V)가 순차적으로 설치된다.

이때, 많은 양의 해수를 용이하게 육지로 끌어올리기 위해 풋밸브(110), 스트레이너(120), 흡입펌프(130) 및 밸브(V)를 하나의 구성으로 다수개의 병렬식 구조로 구성한다.

상기 풋밸브(110)는 흡입펌프(130) 하단에 설치하는 체크밸브로서, 흡입펌프(130) 시동시 해수관(140)을 만수 상태로 해 두기 위해서 설치하는 것이다.

또한, 상기 스트레이너(120)는 풋밸브(110)를 거쳐 유입된 해수에 포함된 이물질이 해수관(140)으로 유입되지 못하도록 방지하는 것으로, 철망형태로 구성된다.

또한, 상기 밸브(V)는 흡입펌프(130)를 통해 배출되는 해수의 양을 조절하고 역방향으로 역류하는 것을 방지하기 위한 역할을 한다.

한편, 해수가 유입되는 풋밸브(110) 앞쪽에는 소독부(150)가 더 설치될 수 있다.

상기 소독부(150)는 소독약품이 저장된 케미컬탱크(151)와 상기 케미컬탱크(151)에 저장된 소독약품을 해수가 유입되는 해수관(140)에 주입하기 위한 도징펌프(152)를 포함하여 구성된다.

상기 소독부(150)를 해수관(140) 앞쪽에 설치하고 해수관(140)으로 유입되는 해수를 소독하여 미생물을 사멸시킴으로써 해수관(140)으로 해수에 포함된 미생물이 유입되지 못하도록 할 수 있는 것이다.

즉, 해수관(140) 내부에 미생물이 증착하여 해수관(140)을 부식시키는 것을 미연에 방지하고자 함에 있는 것이다.

다음으로, 오버플로우관(200)은 상기 해수흡입부(100)의 밸브(V)를 거쳐 배출된 해수가 특정 양 이상으로 유입될 경우 유입된 해수 일부를 외부로 배출시키기 위한 역할을 한다.

상기 오버플로우관(200)은 상기 밸브(V)에 연결된 해수관(140) 일측에 연통되도록 설치되고, 이때 밸브(V)를 포함하여 설치된다.

즉, 상기 해수관(140)으로 유입된 해수의 양이 특정 양 이상일 경우 밸브(V) 작동에 의해 해수를 외부로 배출시키게 되는 것이다.

한편, 상기 해수관(140) 상에는 장비연결부(141)가 설치될 수도 있는데, 상기 장비연결부(141)는 해수를 필요로하는 장비에 해수를 직접 공급하기 위한 배출라인이다.

다음으로, 열교환기(300)는 낮은 온도의 해수를 통해 담수의 온도를 낮추어 공급하기 위한 역할을 한다.

상기 열교환기(300)는, 평판 형태의 전열판(350)이 일정 간격을 두고 여려장으로 겹쳐 조립된 형태의 판형 열교환기로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 열교환기(300)는 상기 해수관(140)과 연결되어 해수가 유입되는 해수흡입관(310), 해수가 배출되는 해수배출관(320), 담수가 유입되는 담수흡입관(330), 담수가 배출되는 담수배출관(340) 및 열전달을 용이하게 하기 위한 판 형태의 전열판(350)으로 구성된다.

이때, 상기 전열판(350)은 일정 간격을 두고 여려장으로 겹쳐 조립된 형태로 구성되고, 상기 전열판(350)을 관통하여 해수흡입관(310), 해수배출관(320), 담수흡입관(330), 담수배출관(340)이 설치된다.

또한, 해수흡입관(310)과 해수배출관(320) 사이에 밸브(V)가 설치될 수도 있으며, 해수흡입관(310) 일측에는 별도의 밸브(V) 설치와 더불어 해수가 배출될 수 있는 라인을 구비하는 것이 바람직하다.

따라서, 해수관(140)을 통해 이송되는 해수는 해수흡입관(310)을 통해 열교환기(300)로 유입되고 전열판(350)을 거쳐 해수배출관(320)으로 배출되고, 담수는 담수흡입관(330)을 통해 유입되고 전열판(350)을 거쳐 담수배출관(340)으로 배출되며, 해수배출관(320)을 통해 배출되는 해수는 바닷물에 배출될 수 있도록 설치한다.

이로 인해, 담수는 상대적으로 낮은 온도 해수와 상호간 열전달이 이루어져 낮은 온도의 담수, 즉 냉각수가 마련될 수 있는 것이다.

다음으로, 담수공급부(400) 담수를 열교환기(300)로 공급하기 위한 역할을 한다.

상기 담수공급부(400)는 외부로부터 담수가 담수공급관(410)을 통해 담수저장소(420)에 저장된다.

상기 담수저장소(420)는 다수개로 형성하여 서로 연통하여 저장될 수 있도록 한다.

상기 담수저장소(420)를 통해 유입된 담수는 담수관(440)을 통해 배출되고 배출된 담수는 공급펌프(430)의 작동에 의해 열교환기(300)로 이송된다.

즉, 담수공급관(410)을 통해 담수가 담수저장소(420)로 저장되고 상기 공급펌프(430)의 작동되면 담수저장소(420)의 담수는 열교환기(300)로 이송될 수 있게 되는 것이다.

이때, 열교환기(300)로 유입되는 담수는 앞서 설명한 열교환기(300)에 의해 낮은 온도의 냉각수로 생성될 수 있게 된다.

다음으로, 터빈발전기(500)는 실제 해양설비가 해양에 나가 구축될 때 설치되는 것이다.

상기 터빈발전기(500)는 해양설비에 직접 설치되기 전 사전에 시운전을 하기 위함이며, 증기 터빈을 원동기로 발전하는 것이다.

상기 터빈발전기(500)는 열교환기(300)의 담수배출관(340)과 연결된 담수관(440)에 연결되도록 설치된다.

이때, 상기 담수관(440)에는 터빈발전기(500)로 유입되는 담수의 압력을 체크하기 위해 압력계(510)가 설치된다.

또한, 담수가 유입되는 터빈발전기(500) 앞쪽과 담수가 배출되는 뒤쪽에는 밸브(V)가 설치된다.

이렇게 열교환기(300)를 통해 냉각된 담수는 터빈발전기(500)의 냉각수로 사용되어 터빈발전기(500)가 정상적으로 작동할 수 있도록 한다.

이때, 터빈발전기(500)를 작동시켜 시운전을 실시하여 터빈발전기(500)의 성능을 시험하게 되는 것이다.

다음으로, 리턴배관(600) 상기 터빈발전기(500)를 거쳐 배출된 담수를 담수저장소(420)로 이송시키기 위한 역할을 한다.

즉, 열교환기(300)를 거쳐 배출된 담수는 터빈발전기(500)의 냉각수로 사용되다가 다시 담수저장소(420)로 보내지고 이런 흐름이 반복 순환되는 것이다.

이하에서는 도 1을 참조하여 상기 설명한 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템의 작동상태 및 해수의 흐름에 대하여 설명한다.

먼저, 해수흡입부(100)의 흡입펌프(130)가 작동하면 해수는 풋밸브(110)를 통해 스트레이너(120)를 거쳐 이물질이 걸러진 상태로 해수관(140)으로 유입된다.

이때, 해수는 소독부(150)에 의해 미생물이 사멸된 상태로 해수관(140)으로 유입된다.

이렇게 해수관(140)으로 유입된 해수는 특정 양 이상이 유입될 경우 오버플로우관(200)으로 해수 일부가 배출되어 바다로 흘러나간다.

그 다음 해수관(140)으로 유입되어 이송된 해수는 열교환기(300)의 해수흡입관(310)으로 이송되고, 열교환기(300)를 거쳐 해수배출관(320)으로 빠져나오고 최종적으로 바다로 배출된다.

한편, 외부로부터 공급받아 담수저장소(420)에 저장되어 있는 담수는 열교환기(300)의 담수흡입관(330)으로 이송되고 다시 담수배출관(340)으로 배출되면서 담수의 온도가 내려가게 되면서 비로소 담수는 냉각수의 역할을 할 수 있는 냉각된 담수로 생성되게 된다.

이렇게 냉각된 담수는 터빈발전기(500)로 보내져 냉각수로서 역할을 하게 된다.

그 다음 터빈발전기(500)를 거쳐 데워진 담수는 리턴배관(600)을 통해 다시 담수저장소(420)로 보내진다.

이렇게 담수저장소(420)에 저장된 담수는 열교환기(300)를 거쳐 온도가 내려간 상태로 터빈발전기(500)에 공급되어 터빈발전기(500) 내부를 순환한 뒤 다시 담수저장소(420)로 이송되어 반복적으로 순환하게 된다.

이때, 작업자는 터빈발전기(500)의 작동상태를 확인하기 위한 시운전 테스트를 실시하게 되는 것이다.

상기 설명한 바와 같이, 해안가 인근의 육지에서 끌어올린 해수를 이용하여 열교환기(300)를 가동시키고 담수를 냉각시켜 터빈발전기(500)의 냉각수로 공급하여 터빈발전기(500)의 시운전을 실시할 수 있게 되는 것이다.

이에 따라, 해양설비를 구축하기 위해 해양에 직접 나가지 않은 상태에서 사전에 육상에서 해양설비에 설치될 터빈발전기(500)의 작동 유무를 시운전을 통해 확인할 수 있어, 실제 해양에 구축되는 해양설비에 설치되는 터빈발전기(500)의 작동 오류를 방지하고 해양에서 시운전시 발생되는 비용 및 작업시간을 단축시킬 수 있는 특징이 있는 것이다.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

100: 해수흡입부 110: 풋밸브(foot valve)
120: 스트레이너 130: 흡입펌프
140: 해수관 141: 장비연결부
150: 소독부 151: 케미컬탱크
152: 도징펌프 200: 오버플로우관
300: 열교환기 310: 해수흡입관
320: 해수배출관 330: 담수흡입관
340: 담수배출관 350: 전열판
400: 담수공급부 410: 담수공급관
420: 담수저장소 430: 공급펌프
440: 담수관 500: 터빈발전기
510: 압력계 600: 리턴배관

Claims (3)

1. 다수개의 흡입펌프(130)를 이용하여 해수를 육지에 설치된 해수관(140)으로 이송시키기 위한 해수흡입부(100);
   상기 해수관(140) 일측에 연통되도록 설치되고, 해수관(140)으로 유입된 해수가 특정 양 이상으로 유입될 경우 유입된 해수 일부를 외부로 배출시키기 위한 오버플로우관(200);
   상기 해수관(140)을 통해 이송되는 해수가 해수흡입관(310)을 통해 유입되고, 해수배출관(320)을 통해 배출되며, 해수와 담수의 열교환을 통해 냉각된 담수를 생성시키는 열교환기(300);
   담수저장소(420)에 저장된 담수를 공급펌프(430)을 통해 열교환기(300)로 이송시키는 담수공급부(400);
   상기 열교환기(300)를 거쳐 냉각되어 배출된 담수를 공급받아 냉각수로 사용하고 증기 터빈을 원동기로 발전하는 터빈발전기(500); 및
   상기 터빈발전기(500)를 거쳐 배출된 담수를 담수저장소(420)로 이송시키기 위한 리턴배관(600);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 해수흡입부(100)의 해수가 유입되는 부분에는,
   소독약품이 저장된 케미컬탱크(151)와;
   상기 케미컬탱크(151)에 저장된 소독약품을 해수가 유입되는 해수관(140)에 주입하기 위한 도징펌프(152)를;포함하여 구성된 소독부(150)가 설치되어,
   해수흡입부(100)로 유입되는 해수를 소독하여 미생물을 사멸시킴으로써 해수관(140)으로 해수에 포함된 미생물이 유입되지 못하도록 할 수 있는 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템.
   
3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 열교환기(300)는, 평판 형태의 전열판(350)이 일정 간격을 두고 여려장으로 겹쳐 조립된 형태의 판형 열교환기로 형성되는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 터빈발전기의 시운전용 냉각수 공급시스템.

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