KR20160044167A - 보조 응축기 및 이를 포함하는 발전 플랜트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수의 온도에 변화를 주지않고 응축기에 연결되어 응축기의 진공도를 증대시킬 수 있는 보조 응축기를 제공하는 것으로, 응축기로 유입되는 증기를 제공하는 증기 공급 라인에 연결되며, 증기 흡수 용액이 충전된 흡수기; 상기 흡수기에 연결되며, 증기를 흡수한 증기 흡수 용액과 열교환하여, 흡수된 증기와 증기 흡수 용액을 분리하는 재생기; 및 열원에 배치되며, 상기 재생기에 열에너지를 공급하도록 상기 재생기와 연결된 열교환기;를 포함하는 보조 응축기를 제공한다

Description

보조 응축기 및 이를 포함하는 발전 플랜트{Sub-condenser and Plant comprising it}

본 발명은 발전 플랜트에 사용될 수 있는 보조 응축기에 대한 것이다. 구체적으로 본 발명은 응축기에 연결되어, 응축기의 압력을 보다 낮춰줌으로써 터빈에서의 발전량을 증대시킬 수 있는 보조 응축기와 이를 포함하는 발전 플랜트에 대한 것이다.

종래의 발전 플랜트가 도 1 에 도시되어 있다. 도 1 에서 보이듯이, 폐열 배출부인 연도(6)는 연결라인(5)을 통하여 보일러(4)와 연결되며, 보일러(4)는 펌프(3)를 통하여 승압된 작동유체를 기화하여 증기 드럼(4)으로 보내며, 증기 드럼(4)의 기체는 다시 보일러(4)를 통과시켜 승온된 후 터빈(1)으로 공급된다. 터빈(1)에서 압력이 낮아지면서 터빈(1)을 회전시켜 터빈(1)에 연결된 발전기(미도시)로부터 전력을 생산하며, 터빈(1)을 통과한 작동유체는 복수기, 즉 응축기(2)에 연결된다. 응축기(2)는 다시 펌프(3)에 연결되며, 한 싸이클이 완료된다.

이때 응축기(2)는 터빈(1) 출구의 증기를 냉각수를 이용하여 냉각시킴으로써, 그 내부를 포화증기 압력수준인 진공상태가 되도록 하는 역할을 한다. 터빈(1)은 이러한 응축기(2)와 증기드럼(4) 간의 압력 차를 이용하여 축 동력을 발생시키는 역할을 한다. 따라서 터빈(1)의 출력은 응축기(2)의 진공압력이 클수록, 즉 진공도가 높을수록 증대된다. 응축기(2)의 진공압력은 그 내부에서 응축되는 수증기의 온도에 해당하는 포화 압력이고, 이 온도는 냉각수의 온도에 의하여 결정되므로 응축기의 진공압력은 궁극적으로 냉각수의 온도에 의하여 정해진다고 할 수 있다.

냉각수의 온도는 계절적으로 차이가 있는데, 하절기에는 수온 상승에 의하여 복수기의 진공도가 저하되고 이로 인하여 발전 플랜트의 효율은 전반적으로 저하되는 것이 일반적인 현상이다. 냉각수 온도의 계절적인 차이에 의하여 발전플랜트의 효율이 영향을 받는 이러한 현상으로부터 응축기의 진공압력이 발전플랜트의 효율에 대단히 중요한 영향을 미치는 것을 추정할 수 있다.

냉각수의 온도를 낮게 유지하는 것이 발전 플랜의 효율증대를 위하여 유리하지만, 냉각수로써 주로 하천수나 해수를 사용하기 때문에 인위적으로 냉각수의 온도를 낮추는 것은 불가능하다는 한계가 있다.

본 발명은 냉각수의 온도에 변화를 주지않고 응축기에 연결되어 응축기의 진공도를 증대시킬 수 있는 보조 응축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 보조 응축기를 포함하며 터빈 출구의 압력을 낮춰 발전 효율을 증대시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 계절에 관계없이 일정한 발전량을 제공할 수 있는 발전 플랜트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 보조 응축기 및 이를 포함하는 발전 플랜트를 제공한다.

본 발명은 일실시예로서 응축기로 유입되는 증기를 제공하는 증기 공급 라인에 연결되며, 증기 흡수 용액이 충전된 흡수기; 상기 흡수기에 연결되며, 증기를 흡수한 증기 흡수 용액과 열교환하여, 흡수된 증기와 증기 흡수 용액을 분리하는 재생기; 및 열원에 배치되며, 상기 재생기에 열에너지를 공급하도록 상기 재생기와 연결된 열교환기;를 포함하는 보조 응축기를 제공한다.

이때, 상기 흡수기에 충전된 증기 흡수 용액은 리튬-브로마이드 용액일 수 있다.

또한, 본 발명의 보조 응축기에서 상기 열교환기는 일측은 열원에 타측은 재생기에 배치되는 히트 파이프일 수 있다.

본 발명은 일실시예로서 발전기에 연결된 터빈; 상기 터빈의 출구에 연결된 응축기; 상기 응축기에 연결되며, 응축기로부터의 물을 승압시키는 펌프; 상기 펌프 및 터빈에 연결되며, 작동유체를 증발시켜 상기 터빈으로 공급하는 보일러; 및 상술한 보조 응축기;를 포함하며, 상기 보조 응축기의 증기 공급 라인은 상기 응축기에 연결될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 보일러는 연도를 통하여 폐열을 배출하며, 상기 연도에 상기 보조 응축기의 열교환기가 배치될 수 있다.

본 발명에서 상기 응축기와 상기 펌프 사이에는 상기 보조 응축기에 의해서 흡수된 증기량만큼 작동 유체를 공급하는 작동 유체 보충부가 연결될 수 있다.

본 발명은 냉각수의 온도에 변화를 주지않고 응축기에 연결되어 응축기의 진공도를 증대시킬 수 있는 보조 응축기를 제공할 수 있다.

본 발명은 상기 보조 응축기를 포함하며 터빈 출구의 압력을 낮춰 발전 효율을 증대시킬 수 있다.

본 발명은 계절에 관계없이 일정한 발전량을 제공할 수 있는 발전 플랜트를 제공할 수 있다.

도 1 은 종래의 발전 플랜트의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 발전 플랜트의 개략도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 일실시예의 보조 응축기 및 이를 포함하는 발전 플랜트를 설명한다.

도 2 에는 본 발명의 일실시예에 따른 보조 응축기를 포함하는 발전 플랜트의 개략도가 도시되어 있다.

도 2 에서 보이듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 발전 플래트에서 보일러(40)는 펌프(30)를 통하여 승압된 작동유체를 기화하여 증기 드럼(40)으로 보내며, 증기 드럼(40)의 기체는 다시 보일러(40)를 통과하면서 승온된 후 터빈(10)으로 공급된다. 터빈(1)에서 압력이 낮아지면서 터빈(10)을 회전시켜 터빈(10)에 연결된 발전기(미도시)로부터 전력을 생산하며, 터빈(10)을 통과한 작동유체는 복수기, 즉 응축기(20)에 연결된다. 응축기(2)는 다시 펌프(30)에 연결되며, 한 싸이클이 완료된다. 보일러(40)에서 발생된 폐열은 연결라인(70)을 포함하는 연도(60)를 통하여 배출된다.

보조 응축기(100)는 응축기(20)로 유입되는 증기를 제공하는 증기 공급 라인(110)에 연결되며, 증기 흡수 용액이 충전된 흡수기(120), 상기 흡수기(120)에 연결되며, 증기를 흡수한 증기 흡수 용액과 열교환하여, 흡수된 증기와 증기 흡수 용액을 분리하는 재생기(130), 및 열원에 해당하는 연도(70)에 배치되며, 상기 재생기(130)에 열에너지를 공급하도록 상기 재생기(130)와 연결된 열교환기(150);를 포함한다.

본 발명에서 보조 응축기(100)의 흡수기(120)는 증기 흡수 용액이 충전되어 있으며, 상기 흡수기(120)가 응축기(20)에 연결되어 있기 때문에, 상기 터빈(10)으로부터 응축기(20)로 공급된 증기가 증기 공급 라인(110)을 따라서 흡수기(120)로 공급된다. 이렇게 흡수기(120)로 유입된 증기는 증기 흡수 용액, 예를 들면, 리튬-브롬마이드 용액에 흡수되며, 그에 따라서 진공이 형성된다.

리튬-브로마이드에 증기가 흡수될 경우 리튬-브로마이드의 증기 흡수 성질에 의하여 흡수기(120) 내부 압력은 5 ~ 6 mmHg수준까지 유지될 수 있으며, 이는 응축수 온도 7℃ 정도에 해당하는 압력이다. 통상적으로 응축기(20) 내부의 압력이 50~60mmHg 수준이기 때문에 응축기(20)와 흡수기(120)의 압력차이로 응축기(20)의 증기를 흡입할 수 있으며 이로 인하여 응축기(20) 의 진공압력을 추가로 저하시킬 수 있다.

또, 응축기(20)와 펌프(30) 사이에는 상기 보조 응축기(100)에 의해서 흡수된 증기로 인하여 감소된 작동 유체를 공급하기 위한 작동 유체 보충부가 배치될 수 있다.

한편, 증기를 흡수한 리튬-브로마이드 용액은 열을 가하여 재생하여야 하는데, 이를 위한 열원으로써 본 발명에서는 보일러(40)에 연결된 연도(60)를 통하여 최종적으로 배출되는 연소 배가스열을 회수하여 사용할 수 있다.

보일러(40)의 연도(60), 바람직하게는 보일러(40)와 연도(60)를 연결하는 연결 라인(70)에 폐열 회수용 열교환기(150)를 설치하고 회수된 열을 재생기(130) 구동 열로 이용할 수 있다. 이때, 폐열회수용 열교환기(150)와 재생기(130) 간의 회수 열 이동은 열교환기(150)를 히트파이프 루프로 구성하는 가능하다. 즉, 상기 열교환기(150)의 일측은 열원인 연도(60)에 타측은 재생기(130)에 배치되는 히트 파이프일 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 폐열회수용 열교환기(150)에서 배가스 열에 의하여 증기가 발생하고 이 증기가 재생기(9)에서 응축됨으로써 잠열 이동의 형태로 열의 전달이 가능하다. 이러한 히트파이프 루프(11)를 적용함으로써 열의 이동을 위한 별도의 순환 동력이 필요 없다.

이와 같은 본 발명에 의하면 보일러(40)의 배기가스 폐열을 이용하여 열교환기(150) 및 재생기(130)를 구동하고, 보조 응축기(100)의 흡수기(120)에서 응축기(20)의 증기를 추출하여 진공도를 증가시킴으로써, 터빈(10) 후단의 압력을 낮출 수 있다.

즉, 터빈(10)의 전단의 고압은 유지한 상태에서, 터빈(10)의 후단 압력을 낮춰줌으로써, 터빈(10)을 통해서 얻을 수 있는 에너지양을 증대시킬 수 있으며, 이는 발전량의 증대로 이어지게 된다.

또한, 계절에 따라서 냉각수온도가 변화하여 응축기(20)의 진공도가 확보되지 않는 경우에도 보조 응축기(100)를 통하여 터빈(10) 후단의 압력을 일정하게 유지할 수 있어서, 발전량 관리에도 유리히다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 다양하게 변형하여 사용될 수 있음은 물론이다.

본 발명에서, 작동 유체를 증발시키는 증발기로서 보일러(40)로 설명하였으나, 보일러를 사용하는 발전 플랜트가 아닌 폐열 발전과 같은 발전에도 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 보조 응축기(100)의 재생기(130)를 연도(160)의 열에너지를 흡수하여 구동시키는 것으로 설명하였으나, 연도(160)가 아닌 보일러(40)의 열에너지를 열교환기(150)가 흡수하여 재생기(130)를 구동시킬 수도 있다.

100: 보조 응축기
120: 흡수기
130: 재생기
150: 열교환기

Claims (6)

1. 응축기로 유입되는 증기를 제공하는 증기 공급 라인(110)에 연결되며, 증기 흡수 용액이 충전된 흡수기(120);
   상기 흡수기(120)에 연결되며, 증기를 흡수한 증기 흡수 용액과 열교환하여, 흡수된 증기와 증기 흡수 용액을 분리하는 재생기(130); 및
   열원에 배치되며, 상기 재생기(130)에 열에너지를 공급하도록 상기 재생기(130)와 연결된 열교환기(150);를 포함하는 보조 응축기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 흡수기(120)에 충전된 증기 흡수 용액은 리튬-브로마이드 용액인 것을 특징으로 하는 보조 응축기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 열교환기(150)는 일측은 열원에 타측은 재생기(130)에 배치되는 히트 파이프인 것을 특징으로 하는 보조 응축기.
   
4. 발전기에 연결된 터빈(10);
   상기 터빈(10)의 출구에 연결된 응축기(20);
   상기 응축기(20)에 연결되며, 응축기로부터의 물을 승압시키는 펌프(30);
   상기 펌프(30) 및 터빈(10)에 연결되며, 작동유체를 증발시켜 상기 터빈으로 공급하는 증발기; 및
   제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 보조 응축기(100);를 포함하며,
   상기 보조 응축기(100)의 증기 공급 라인(110)은 상기 응축기(20)에 연결되는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 증발기는 보일러이며, 상기 보일러는 연도를 통하여 폐열을 배출하며, 상기 연도에 상기 보조 응축기의 열교환기가 배치되는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 응축기와 상기 펌프 사이에는 상기 보조 응축기에 의해서 흡수된 증기량만큼 작동 유체를 공급하는 작동 유체 보충부가 연결되는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트.
   

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