KR20160088681A - Complex power plant, waste heat recovery system and method using organic refrigerant - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a waste heat recovery system using an organic refrigerant, which performs the power generation of a gas turbine, the power generation of a steam turbine using the waste heat discarded in the gas turbine, and organic Rankine cycle power generation using the medium and low temperature heat of the waste steam in the steam turbine, and increases energy production by lowering the condensing temperature of an organic solvent used for organic Rankine power generation using the cold energy of LNG discarded in an LNG evaporating process for supplying evaporated LNG to a required place on the land.

Description

복합 발전플랜트, 그 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템, 및 유기냉매를 이용한 폐열 회수방법{COMPLEX POWER PLANT, WASTE HEAT RECOVERY SYSTEM AND METHOD USING ORGANIC REFRIGERANT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a combined power generation plant, a waste heat recovery system for the combined power generation plant, and a waste heat recovery method using organic refrigerant. BACKGROUND OF THE INVENTION [0002]

본 발명은 유기 냉매를 이용한 폐열 회수시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로 스팀 터빈에서 폐기되는 스팀의 중저온 열량을 이용한 유기랭킨 발전을 하되, 육상의 수요처로 공급하기 위한 LNG의 기화과정에서 폐기되는 LNG의 냉열을 이용하여 유기랭킨 발전에 사용되는 유기용매의 응축온도를 낮추어 전력 생산량을 증대할 수 있는 복합 발전플랜트, 그 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템, 및 유기냉매를 이용한 폐열 회수방법에 관한 것이다.The present invention relates to a waste heat recovery system using an organic refrigerant, and more particularly, to an organic lan- guine power generation system using steam generated from a steam turbine, A waste heat recovery system for the combined power generation plant, and a waste heat recovery method using an organic refrigerant. The present invention relates to a waste heat recovery method using an organic refrigerant, and more particularly, to a combined power generation plant capable of increasing the amount of power generation by lowering the condensation temperature of an organic solvent used for organic Rankine power generation.

최근에는 친환경적인 발전(發電)에 대한 요구로 천연가스를 이용한 발전에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히, 폐열을 회수하여 스팀 터빈을 구동하는 복합화력발전 기술이 등장함에 따라 가스발전의 효율증대와 가스 가격의 하락 안정에 따른 가스발전 수요가 점점 증대하고 있는 실정이다.In recent years, there has been an increasing interest in the development of natural gas as a demand for environmentally friendly power generation. In particular, as combined-cycle power generation technology that recovers waste heat to drive a steam turbine is emerging, the demand for gas power generation is steadily increasing due to an increase in efficiency of gas power generation and stabilization of gas price.

전력공급이 원활하지 않은 신흥개발국 등에서 가스발전에 대한 관심이 높아지고 있는데, 가스발전은 그 특성상 육지에 가스 저장소 등과 같은 가스 인프라가 갖추어야만 발전이 가능하기 때문에 개발에 제한이 많았다. 특히, 여러 개의 섬들로 이루어진 동남아시아 국가의 경우에는 대용량의 가스발전을 하는 데에 어려움이 많았다.In emerging economies where power supply is not smooth, interest in gas power generation is growing. Due to the nature of gas power generation, gas infrastructure such as a gas reservoir must be equipped on the land. Especially, in the case of Southeast Asian countries composed of several islands, it was difficult to generate large capacity gas.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, FSRU(Floating Storage Re-gasfication Unit)라는 부유식 해상 가스 저장 재기화 설비 선이 등장하게 되었으며, 이러한 해상 가스 저장 재기화 설비 선을 이용하여 육상의 발전소에 가스를 공급하게 되었다.In order to solve this problem, a float storage re-gasification unit (FSRU) floating water gas storage and regeneration facility line has emerged, and by using such a sea gas storage regenerating facility line, .

그러나 FSRU를 이용한 발전은 해상에서의 FSRU 설치와 육상에 발전소를 건설해야 하는 이중적인 부담을 초래한다. 즉, FSRU 뿐만 아니라, 육상 발전소 건설에 따른 장소 확보와 건설비와 많은 시간을 필요로 하는 단점이 있다.However, the development using FSRU causes the installation of FSRU at sea and the dual burden of constructing a power plant on the land. In other words, there is a disadvantage that it requires not only the FSRU but also the construction cost and the time required for the construction of the land power plant.

이러한 단점을 해소하고자 기존 육상 발전플랜트 구조를 벗어나 바지선과 같은 부유식 구조물 위에 발전플랜트가 설치된 새로운 개념의 부유식 복합 발전플랜트가 활발하게 연구 개발되고 있다.To overcome these drawbacks, a new concept floating power combined-cycle power plant with a power plant on a floating structure such as a barge has been actively researched and developed.

종래 부유식 복합 발전플랜트는 LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 연료로 사용하여 전력을 생산하는 가스 터빈, 상기 가스 터빈에서 폐기되는 폐열을 회수하여 스팀을 생산하는 폐열 회수장치, 및 상기 폐열 회수장치에서 생산한 스팀의 압력으로 전력을 생산하는 스팀 터빈을 구비한다.The conventional floating combined cycle power plant includes a gas turbine that generates electricity by using LNG stored in an LNG storage tank as fuel, a waste heat recovery device that collects waste heat recovered from the gas turbine to produce steam, And a steam turbine for generating electric power by the pressure of the steam.

그러나, 종래 부유식 복합 발전플랜트에서 폐열 회수장치는 170℃ 이상의 고온에서 적정 증기압을 얻을 수 있으므로, 그보다 낮은 중저온의 폐열은 회수하지 못하고 폐기되어 발전효율이 떨어지는 문제가 있다.However, the conventional waste heat recovery apparatus in a conventional combined power generation plant can obtain an appropriate vapor pressure at a high temperature of 170 DEG C or higher, and thus waste heat of medium and low temperature, which is lower than that, can not be recovered and is discarded.

없음none

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 가스 터빈의 발전과 가스 터빈에서 폐기되는 폐열을 이용한 스팀 터빈의 발전과 스팀 터빈에서 폐기되는 스팀의 중저온 열량을 이용한 유기랭킨 발전을 하되, 육상의 수요처로 공급하기 위한 LNG의 기화과정에서 폐기되는 LNG의 냉열(冷熱)을 이용하여 유기랭킨 발전에 사용되는 유기용매의 응축온도를 낮추어 전력 생산량을 증대할 수 있는 복합 발전플랜트, 그 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템, 및 유기냉매를 이용한 폐열 회수방법을 제공함에 그 목적이 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a steam turbine generator for a steam turbine, which uses power generated from a gas turbine, waste heat from the gas turbine, and steam generated from the steam turbine, A combined power plant capable of increasing the power generation by lowering the condensation temperature of the organic solvent used in the organic Rankine power generation by using the cold heat of the LNG that is discarded in the vaporization process of the LNG to supply the waste heat A recovery system, and a waste heat recovery method using an organic refrigerant.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 연료로 사용하여 전력을 생산하는 가스 터빈; 상기 가스 터빈에서 폐기되는 폐열을 회수하여 스팀을 생산하는 폐열 회수장치; 상기 폐열 회수장치에서 생산한 스팀의 압력으로 전력을 생산하는 스팀 터빈; 상기 스팀 터빈에서 폐기되는 스팀의 폐열을 이용하여 유기냉매를 증발시키는 유기냉매 증발기; 상기 유기냉매 증발기에 의한 유기냉매의 증기압으로 전력을 생산하는 유기냉매 터빈; LNG의 냉열을 이용하여 상기 유기냉매 터빈을 거친 유기냉매를 응축시키는 유기냉매 응축기; 및 상기 유기냉매 응축기로부터 기화된 NG의 팽창압을 이용하여 전력을 생산하는 NG 터빈을 포함하는 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템을 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a gas turbine comprising: a gas turbine that generates electric power by using LNG stored in an LNG storage tank as fuel; A waste heat recovery device for recovering waste heat from the gas turbine to produce steam; A steam turbine for generating electric power by the pressure of the steam produced by the waste heat recovering device; An organic refrigerant evaporator for evaporating organic refrigerant using waste heat of steam discarded in the steam turbine; An organic refrigerant turbine for generating electric power by a vapor pressure of the organic refrigerant by the organic refrigerant evaporator; An organic refrigerant condenser for condensing the organic refrigerant through the organic refrigerant turbine by using the cold heat of LNG; And an NG turbine that generates electric power using the expansion pressure of NG gasified from the organic refrigerant condenser.

상기 폐열 회수장치로부터 상기 스팀 터빈으로 순환하는 제1 사이클 라인에는 상기 스팀 터빈을 거친 스팀을 응축하는 스팀 응축기와, 응축된 응축수를 상기 폐열 회수장치로 순환하기 위한 펌프가 설치될 수 있다.A steam condenser for condensing the steam passing through the steam turbine and a pump for circulating the condensed condensed water to the waste heat recovering device may be installed in the first cycle line circulating from the waste heat recovering device to the steam turbine.

상기 유기냉매 증발기로부터 상기 유기냉매 응축기로 순환하는 제2 사이클 라인에는 응축된 유기냉매를 상기 유기냉매 증발기로 순환하기 위한 펌프가 설치될 수 있다.A pump for circulating the condensed organic refrigerant to the organic refrigerant evaporator may be installed in the second cycle line circulating from the organic refrigerant evaporator to the organic refrigerant condenser.

NG 팽창압을 이용한 상기 NG 터빈의 구동시, 상기 LNG 저장탱크의 LNG 펌프에 의해서 LNG는 가스공급파이프로 이송되고, 상기 가스공급파이프로 이송되는 LNG는 상기 유기냉매 응축기와 열 교환하여 가열된 후에 LNG 증발기를 거쳐서 기화되며, 기화된 NG의 팽창압을 이용하여 상기 NG 터빈을 구동하도록 구성될 수 있다.When the NG turbine is driven using the NG expansion pressure, the LNG is transferred to the gas supply pipe by the LNG pump of the LNG storage tank, and the LNG transferred to the gas supply pipe is heated by heat exchange with the organic refrigerant condenser Is vaporized via the LNG evaporator, and can be configured to drive the NG turbine using the expansion pressure of the vaporized NG.

상기 NG 터빈을 거친 NG는 육상의 수요처로 공급하도록 구성될 수 있다.The NG via the NG turbine can be configured to supply to the onshore consumer.

상기 가스 터빈의 냉각수 라인 입구에는 상기 가스 터빈을 냉각하기 위한 해수가 냉각수로 유입되고, 상기 가스 터빈으로부터 열을 빼앗아 가열된 고온의 냉각수는 상기 LNG 증발기와의 열 교환으로 해수 온도로 냉각되어 상기 냉각수 라인 출구로 배출될 수 있다.
The cooling water line for cooling the gas turbine is supplied to the cooling water inlet of the gas turbine and the heated high temperature cooling water taken from the gas turbine is cooled to the seawater temperature by heat exchange with the LNG evaporator, Line outlet.

한편, 본 발명은 LNG를 연료로 하여 전력을 생산하는 가스 터빈, 상기 가스 터빈에서 폐기되는 폐열을 회수하여 스팀을 생산하는 폐열 회수장치, 상기 폐열 회수장치에서 생산한 스팀 압력으로 전력을 생산하는 스팀 터빈, 및 상기 스팀 터빈에서 폐기되는 폐열을 이용하여 전력을 생산하는 유기랭킨 발전유닛을 구비하고, LNG 저장탱크의 LNG를 기화시켜서 육상의 수요처로 공급하도록 구성되며, LNG 기화과정에서 폐기되는 LNG의 냉열을 이용하여 상기 유기랭킨 발전유닛을 순환하는 유기냉매의 응축온도를 낮추어 전력 생산량을 증대시키도록 구성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a gas turbine comprising: a gas turbine for generating electric power using LNG as fuel; a waste heat recovery device for recovering waste heat recovered from the gas turbine to produce steam; Turbine, and an organic Rankine power generation unit for generating electric power using waste heat discarded in the steam turbine. The LNG storage tank is configured to vaporize LNG in the LNG storage tank and supply it to a demand place on the land. In the LNG storage tank, And the condensing temperature of the organic refrigerant circulating in the organic Rankine generator unit is lowered by using cold heat to increase the amount of electric power generated.

상기 유기냉킨 발전유닛은, 상기 스팀 터빈에서 폐기되는 스팀의 폐열을 이용하여 유기냉매를 증발시키는 유기냉매 증발기; 상기 유기냉매 증발기에 의한 유기냉매의 증기압으로 전력을 생산하는 유기냉매 터빈; 및 LNG의 냉열을 이용하여 상기 유기냉매 터빈을 거친 유기냉매를 응축시키는 유기냉매 응축기를 포함한다.The organic cold-cool electricity generating unit includes an organic refrigerant evaporator for evaporating organic refrigerant by using waste heat of steam discarded in the steam turbine; An organic refrigerant turbine for generating electric power by a vapor pressure of the organic refrigerant by the organic refrigerant evaporator; And an organic refrigerant condenser for condensing the organic refrigerant through the organic refrigerant turbine by using the cold heat of the LNG.

상기 가스 터빈의 냉각수 라인 입구에는 상기 가스 터빈을 냉각하기 위한 해수가 냉각수로 유입되고, 상기 가스 터빈으로부터 열을 빼앗아 가열된 고온의 냉각수는 상기 LNG 증발기와의 열 교환으로 해수 온도로 냉각되어 상기 냉각수 라인 출구로 배수될 수 있다.
The cooling water line for cooling the gas turbine is supplied to the cooling water inlet of the gas turbine and the heated high temperature cooling water taken from the gas turbine is cooled to the seawater temperature by heat exchange with the LNG evaporator, Can be drained to the line outlet.

한편, 본 발명은 가스 터빈의 발전과 상기 가스 터빈에서 폐기되는 폐열을 이용한 스팀 터빈의 발전과 상기 스팀 터빈에서 폐기되는 스팀의 중저온 열량을 이용한 유기랭킨 발전을 하되, 육상의 수요처로 공급하기 위한 LNG의 기화과정에서 폐기되는 LNG의 냉열을 이용하여 상기 유기랭킨 발전에 사용되는 유기용매의 응축온도를 낮추어 상기 유기랭킨 발전효율을 높일 수 있는 폐열 회수방법을 제공한다.The present invention relates to a steam generator for generating electricity from a steam turbine using waste heat from a gas turbine, an organic quasi-thermal energy generator for generating steam from the steam turbine, The present invention provides a waste heat recovery method capable of increasing the efficiency of the organic Rankine power generation by lowering the condensation temperature of the organic solvent used in the organic Rankine power generation by using the LNG of the LNG that is discarded during the LNG vaporization process.

상기 LNG를 기화시켜서 육상의 수요처로 공급하는 경우에 LNG 기화과정에서 폐기되는 LNG의 냉열을 이용하여 냉열발전을 할 수 있다. In the case where the LNG is vaporized and supplied to a demand site on the land, the LNG can be cooled and generated using the LNG that is discarded in the LNG vaporization process.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 스팀 터빈에서 폐기되는 스팀의 중저온 열량을 이용한 유기랭킨 발전을 하되, LNG를 육상의 수요처로 공급하기 위한 LNG의 기화과정에서, 폐기되는 LNG의 냉열을 이용하여 유기랭킨 발전에 사용되는 유기용매의 응축온도를 낮추어 전력 생산량을 증대할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to perform the organic Rankine power generation using the moderate and low-temperature heat amount of the steam discarded in the steam turbine. In the vaporization process of the LNG for supplying the LNG to the demand site on the land, It is possible to increase the electric power production by lowering the condensation temperature of the organic solvent used in the organic Rankine power generation.

도 1은 본 발명의 T-S선도를 보인 도면
도 2는 본 발명에 따른 복합 발전플랜트를 보인 측면도
도 3은 본 발명에 따른 복합발전플랜트의 폐열 회수시스템을 보인 구성도
1 is a view showing a TS diagram of the present invention;
2 is a side view showing a combined-cycle power plant according to the present invention;
3 is a view showing a waste heat recovering system of a combined power generation plant according to the present invention

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합 발전플랜트, 그 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템, 및 유기냉매를 이용한 폐열 회수 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a combined power generation plant, a waste heat recovery system for the combined power generation plant, and a waste heat recovery method using organic refrigerant according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 유기냉매를 이용한 폐열 회수방법으로서, 가스 터빈의 발전과 가스 터빈에서 폐기되는 폐열을 이용한 스팀 터빈의 발전과 스팀 터빈에서 폐기되는 스팀의 중저온 열량을 이용한 유기랭킨 발전을 하되, LNG를 기화시켜서 육상의 수요처로 공급하기 위한 LNG의 기화과정에서, 폐기되는 LNG의 냉열을 이용하여 유기랭킨 발전에 사용되는 유기용매의 응축온도를 낮추어 유기랭킨 발전효율, 즉 전력 생산량을 증대할 수 있다. 유기냉매의 일 예로 R227ea, R236fa, R245fa 등을 사용할 수 있다.The present invention relates to a method for recovering waste heat using an organic refrigerant, comprising the steps of: generating a steam turbine using waste heat from a gas turbine and generating waste gas from the gas turbine; and performing an organic Rankine power generation using steam, In the vaporization process of the LNG for vaporizing and supplying to the demand site on the land, the cooling rate of the organic solvent used for the organic Rankine power generation can be lowered by using the LNG cold energy to be discarded, thereby increasing the efficiency of the organic Rankine power generation. Examples of the organic refrigerant include R227ea, R236fa, R245fa, and the like.

도 1은 본 발명의 기본원리를 설명하기 위한 T-S선도를 보인 것으로, 종래와 같이 해수를 이용한 냉각방식에서는 사이클이 1->2->3-'>4'->1->2로 진행하는 반면에, 본 발명과 같이 해수보다 온도가 낮은 LNG를 이용하는 냉각방식에서는 사이클이 1->2->3-'>4''->1'->2로 진행하므로 열 낙차가 종래에 비해서 대폭 커지게 된다. 따라서 발전량 = 열 낙차 x 발전효율의 식으로부터, 본 발명은 발전량을 대폭 증대시킬 수 있음을 확인할 수 있다.FIG. 1 shows a TS diagram for explaining the basic principle of the present invention. In the cooling method using seawater as in the prior art, the cycle proceeds from 1 to> 2-> 3 -> 4 '-> 1 -> 2 On the other hand, in the cooling method using LNG having a temperature lower than that of seawater according to the present invention, the cycle proceeds from 1 to> 2> 3> '4' '> 1'>> 2, . Therefore, it can be confirmed from the formula of power generation amount = thermal headloss x power generation efficiency that the present invention can significantly increase power generation amount.

본 발명의 폐열 회수방법에서는, LNG를 기화시켜서 육상의 수요처로 공급하는 경우에 LNG 기화과정에서 폐기되는 LNG의 냉열을 이용하여 냉열발전을 할 수 있다.In the waste heat recovery method of the present invention, when the LNG is vaporized and supplied to a customer onshore, the LNG can be cooled and cooled using the LNG that is discarded in the LNG vaporization process.

또한, 가스 터빈의 냉각수 라인 입구에는 상기 가스 터빈을 냉각하기 위한 해수가 냉각수로 유입되도록 하고, 상기 가스 터빈으로부터 열을 빼앗아 가열된 고온의 냉각수는 상기 LNG 증발기와의 열 교환으로 해수 온도로 냉각되어 상기 냉각수 라인 출구로 배출될 수 있도록 함으로써 냉각수 배출로 인한 해양 오염을 효과적으로 방지할 수 있다.
Further, at the inlet of the cooling water line of the gas turbine, seawater for cooling the gas turbine is introduced into the cooling water, and the heated high temperature cooling water is cooled by the heat exchange with the LNG evaporator by taking the heat from the gas turbine And can be discharged to the outlet of the cooling water line, thereby effectively preventing marine pollution due to discharge of cooling water.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 복합 발전플랜트 및 폐열 회수시스템에 대하여 설명한다.Hereinafter, a combined power generation plant and a waste heat recovery system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 2는 본 발명에 따른 복합 발전플랜트를 보인 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템을 보인 구성도이다.FIG. 2 is a side view showing a combined power generation plant according to the present invention, and FIG. 3 is a view showing a waste heat recovery system of a combined power generation plant according to the present invention.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합 발전플랜트(100)는 해상에 부유하는 부유구조물과 그 부유구조물의 내부에 저장되는 LNG 저장탱크와, 그 LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 연료로 하여 전력을 생산하는 발전플랜트를 포함한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the combined power generation plant 100 of the present invention includes a floating structure floating on the sea, an LNG storage tank stored in the floating structure, and an LNG storage tank And a power plant for generating electric power.

본 발명의 발전플랜트는 LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 연료로 사용하여 전력을 생산하는 가스 터빈(110), 상기 가스 터빈(110)에서 폐기되는 폐열을 회수하여 스팀을 생산하는 폐열 회수장치(120), 및 상기 폐열 회수장치(120)에서 생산한 스팀의 압력으로 전력을 생산하는 스팀 터빈(130)을 포함한다.The power generation plant of the present invention includes a gas turbine 110 for generating electricity using LNG stored in an LNG storage tank as a fuel, a waste heat recovery device 120 for recovering waste heat, which is discarded in the gas turbine 110, And a steam turbine 130 for generating electric power by the pressure of the steam produced by the waste heat recovering device 120.

가스 터빈(110)은 LNG 저장탱크의 LNG를 기화시킨 연료가스를 연소시키는 연소기(111), 연료가스의 연소를 위해서 저온 고밀도의 압축공기를 상기 연소기(111)에 제공하는 압축기(112), 상기 연소기(111)에서의 연료가스 연소에 의해 발생하는 힘을 이용하여 회전하면서 동력을 발생하는 터빈(113), 및 상기 터빈(113)의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 발전기(114)를 포함한다.The gas turbine 110 includes a combustor 111 for combusting the fuel gas vaporized from the LNG in the LNG storage tank, a compressor 112 for supplying compressed air of low temperature and high density to the combustor 111 for combustion of the fuel gas, A turbine 113 that generates power while rotating using the force generated by the combustion of the fuel gas in the combustor 111 and a generator 114 that generates power using the rotational force of the turbine 113 .

스팀 터빈(130)은 폐열 회수장치(120)에서 생성한 스팀의 압력을 이용하여 회전하면서 동력을 발생하는 터빈(131)과, 상기 터빈(131)의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 발전기(132)를 포함한다.The steam turbine 130 includes a turbine 131 generating power by rotating using the pressure of the steam generated by the waste heat recovering device 120 and a generator 132 generating power using the rotational force of the turbine 131 ).

상기 폐열 회수장치(120)로부터 상기 스팀 터빈(130)으로 순환하는 제1 사이클 라인(L 1)에는, 상기 스팀 터빈(130)을 거친 스팀을 응축하는 스팀 응축기(121)와, 응축된 응축수를 상기 폐열 회수장치(120)로 순환하기 위한 펌프(122)가 설치될 수 있다.The first cycle line L 1 circulating from the waste heat recovery apparatus 120 to the steam turbine 130 is provided with a steam condenser 121 for condensing steam passing through the steam turbine 130, And a pump 122 for circulating the waste heat recovered by the waste heat recovery apparatus 120 may be installed.

상기 폐열 회수장치(120)는 상기 터빈(113)을 회전시키고 폐기되는 폐열을 회수하여 제1 사이클 라인(L 1)을 순환하는 응축수를 가열하여 스팀을 생성한다.The waste heat recovery apparatus 120 rotates the turbine 113 and recovers the waste heat to generate condensed water circulating through the first cycle line L 1 to generate steam.

본 발명의 복합 발전플랜트(100)는 스팀 터빈(130)에서 폐기되는 스팀의 중저온 열량을 이용한 유기랭킨 발전을 하되, LNG를 기화시켜서 육상의 수요처로 공급하기 위한 LNG의 기화과정에서 폐기되는 LNG의 냉열을 이용하여 유기랭킨 발전에 사용되는 유기용매의 응축온도를 낮추어 유기랭킨 발전효율, 즉 전력 생산량을 증대할 수 있는 폐열 회수시스템을 포함한다.
The combined power generation plant 100 of the present invention performs the organic Rankine power generation using the moderate and low calorific value of steam to be discarded in the steam turbine 130. The LNG And a waste heat recovery system that can reduce the condensation temperature of the organic solvent used in the organic Rankine power generation to increase the organic Rankine power generation efficiency, that is, the power production amount.

이하, 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템에 대하여 설명한다.Hereinafter, a waste heat recovery system of a combined power generation plant will be described.

본 발명에 따른 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템은 유기냉킨 발전유닛을 포함한다.The waste heat recovery system of a combined power generation plant according to the present invention includes an organic cold power generation unit.

상기 유기냉킨 발전유닛은 스팀 터빈(130)에서 폐기되는 스팀의 폐열을 이용하여 유기냉매를 증발시키는 유기냉매 증발기(140), 상기 유기냉매 증발기(140)에 의한 유기냉매의 증기압으로 전력을 생산하는 유기냉매 터빈(150), 및 LNG의 냉열을 이용하여 상기 유기냉매 터빈(150)을 거친 유기냉매를 응축시키는 유기냉매 응축기(160)를 포함한다.The organic cold-free electricity generating unit includes an organic refrigerant evaporator 140 for evaporating the organic refrigerant by using waste heat of steam discarded in the steam turbine 130, and an organic refrigerant evaporator 140 for generating electric power by the vapor pressure of the organic refrigerant An organic refrigerant turbine 150, and an organic refrigerant condenser 160 for condensing the organic refrigerant through the organic refrigerant turbine 150 using the cold heat of the LNG.

유기냉매 터빈(150)은 유기냉매 증발기(140)에서 증발하는 유기냉매의 증발 압력을 이용하여 회전하면서 동력을 발생하는 터빈(151)과, 상기 터빈(131)의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 발전기(152)를 포함한다.The organic refrigerant turbine 150 includes a turbine 151 generating power by rotating using the evaporation pressure of the organic refrigerant evaporated in the organic refrigerant evaporator 140, Generator 152, as shown in FIG.

상기 유기냉매 증발기(140)로부터 상기 유기냉매 응축기(160)로 순환하는 제2 사이클 라인(L 2)에는 응축된 유기냉매를 상기 유기냉매 증발기(140)로 순환하기 위한 펌프(161)가 설치될 수 있다.A pump 161 for circulating the condensed organic refrigerant to the organic refrigerant evaporator 140 is installed in the second cycle line L 2 circulating from the organic refrigerant evaporator 140 to the organic refrigerant condenser 160 .

NG 팽창압을 이용한 상기 NG 터빈(170)의 구동시, 상기 LNG 저장탱크의 LNG 펌프(P)에 의해서 LNG는 가스공급라인(L 4)으로 이송되고, 상기 가스공급라인(L 4)으로 이송되는 LNG는 상기 유기냉매 응축기(160)와 열 교환하여 가열된 후에 LNG 증발기(180)를 거쳐서 기화되며, 기화된 NG의 팽창압을 이용하여 상기 NG 터빈(170)을 구동하도록 구성될 수 있다.The LNG is delivered to the gas supply line L 4 by the LNG pump P of the LNG storage tank when the NG turbine 170 is driven using the NG expansion pressure and is transferred to the gas supply line L 4 The LNG may be heated by heat exchange with the organic refrigerant condenser 160 and then vaporized via the LNG evaporator 180 and may be configured to drive the NG turbine 170 using the expanded pressure of the NG gas.

NG 터빈(170)은 유기냉매 증발기(140)에서 증발하는 유기냉매의 증발 압력을 이용하여 회전하면서 동력을 발생하는 터빈(171)과, 상기 터빈(111)의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 발전기(172)를 포함한다.The NG turbine 170 includes a turbine 171 that generates power by rotating using the evaporation pressure of the organic refrigerant evaporated in the organic refrigerant evaporator 140 and a generator 171 that generates power using the rotational force of the turbine 111. [ Lt; / RTI >

상기 NG 터빈(170)을 거친 NG는 육상의 수요처로 공급하도록 구성될 수 있다.NG via the NG turbine 170 can be configured to supply to the onshore demand site.

상기 가스 터빈(110)의 냉각수 라인(L 3) 입구에는 상기 가스 터빈(110)을 냉각하기 위한 해수(海水)가 냉각수로 유입되고, 상기 가스 터빈(110)으로부터 열을 빼앗아 가열된 고온의 냉각수는 상기 LNG 증발기(180)와의 열 교환으로 해수 온도로 냉각되어 상기 냉각수 라인(L 3) 출구로 배출될 수 있다.
At the inlet of the cooling water line L 3 of the gas turbine 110, seawater for cooling the gas turbine 110 flows into the cooling water, and heat is taken from the gas turbine 110, May be cooled to the seawater temperature by heat exchange with the LNG evaporator 180 and may be discharged to the outlet of the cooling water line (L 3).

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 복합 발전플랜트 및 그 복합 발전플랜트의 폐열회수 시스템은 작동을 설명하면 다음과 같다.The operation of the combined power generation plant and the waste heat recovery system of the combined power generation plant according to the present invention constructed as described above will be described as follows.

LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 기화시켜 연료가스를 가스 터빈(110)에 공급하며, 가스 터빈(110)에서는 공급된 연료가스를 이용하여 전력을 생산한다. 가스 터빈(110)의 작동을 간략하게 살펴보면 다음과 같다. 즉, 압축기(112)에서는 저온 고밀도의 압축공기를 연소기(111)에 제공하며, 연소기(111)에서는 압축공기와 연료가스의 혼합가스를 연소하며, 이때 발생하는 가스압으로 터빈(113)을 회전시켜서 동력을 발생시키고, 상기 터빈(113)의 회전력을 이용하여 발전기(114)는 전력을 생산한다.The LNG stored in the LNG storage tank is vaporized to supply the fuel gas to the gas turbine 110, and the gas turbine 110 generates electric power using the supplied fuel gas. The operation of the gas turbine 110 will be briefly described below. That is, in the compressor 112, compressed air having a low temperature and a high density is supplied to the combustor 111, the mixed gas of the compressed air and the fuel gas is combusted in the combustor 111 and the turbine 113 is rotated by the generated gas pressure And the generator 114 generates electric power using the rotational force of the turbine 113. [

상기 폐열 회수장치(120)는 상기 터빈(113)을 회전시키고 폐기되는 폐열을 회수하여 제1 사이클 라인(L 1)을 순환하는 응축수를 가열하여 스팀을 생성한다.The waste heat recovery apparatus 120 rotates the turbine 113 and recovers the waste heat to generate condensed water circulating through the first cycle line L 1 to generate steam.

스팀 터빈(130)은 폐열 회수장치(120)에서 생성한 스팀을 이용하여 1차 발전을 한다. 스팀 터빈(130)의 작동을 간략하게 살펴보면 다음과 같다. 즉, 폐열 회수장치(120)에서 생성한 스팀을 이용하여 터빈(131)을 회전시켜서 동력을 발생시키고, 상기 터빈(131)의 회전력을 이용하여 발전기(132)는 전력을 생산한다. 상기 터빈(131)을 회전시키고 폐기되는 스팀은 스팀 응축기(121)를 거치면서 응축된 후에 펌프(122)에 의해서 상기 폐열 회수장치(120)로 공급된다.The steam turbine 130 performs primary power generation using steam generated by the waste heat recovery apparatus 120. The operation of the steam turbine 130 will be briefly described below. That is, the steam generated in the waste heat recovery apparatus 120 is used to rotate the turbine 131 to generate power, and the generator 132 generates power using the rotational force of the turbine 131. The turbine 131 is rotated and the steam to be discarded is condensed while passing through the steam condenser 121 and then supplied to the waste heat recovery apparatus 120 by the pump 122.

상기 유기냉매 증발기(140)로부터 상기 유기냉매 응축기(160)로 순환하는 제2 사이클 라인(L 2)에서는, 펌프(161)가 유기냉매를 순환시키며, 상기 유기냉매 증발기(140)는 스팀 터빈(130)에서 폐기되는 폐열을 이용하여 유기냉매를 증발시킨다. 유기냉매 터빈(150)은 유기냉매의 증기압으로 전력을 생산한다. 유기냉매 응축기는 LNG의 냉열을 이용하여 유기냉매를 응축시킨다.In the second cycle line L 2 circulating from the organic refrigerant evaporator 140 to the organic refrigerant condenser 160, the pump 161 circulates the organic refrigerant, and the organic refrigerant evaporator 140 is connected to the steam turbine 130 to evaporate the organic refrigerant. The organic refrigerant turbine 150 produces electric power by the vapor pressure of the organic refrigerant. The organic refrigerant condenser condenses the organic refrigerant by using the cold heat of the LNG.

LNG 저장탱크의 LNG 펌프(P)에 의해서 LNG는 가스공급라인(L 4)으로 이송되고, 상기 가스공급라인(L 4)으로 이송되는 LNG는 상기 유기냉매 응축기(160)와 열 교환하여 가열된 후에 LNG 증발기(180)를 거쳐서 기화된다.The LNG is transferred to the gas supply line L 4 by the LNG pump P of the LNG storage tank and the LNG transferred to the gas supply line L 4 is heat exchanged with the organic refrigerant condenser 160, And then is vaporized via the LNG evaporator 180. [

기화된 NG의 팽창압을 이용하여 상기 NG 터빈(170)은 전력을 생산한다. 즉, NG가 터빈(171)을 회전시켜서 동력을 발생시키고, 상기 터빈(171)의 회전력을 이용하여 발전기(172)는 전력을 생산한다. 상기 터빈(171)을 통과한 NG는 육상의 수요처로 공급된다.The NG turbine 170 produces power using the expansion pressure of the vaporized NG. That is, the NG generates the power by rotating the turbine 171, and the generator 172 generates electric power using the rotational force of the turbine 171. The NG that has passed through the turbine 171 is supplied to a demand place on the land.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 스팀 터빈에서 폐기되는 스팀의 중저온 열량을 이용한 유기랭킨 발전을 하되, LNG를 기화시켜서 육상의 수요처로 공급하기 위한 LNG의 기화과정에서 폐기되는 LNG의 냉열을 이용하여 유기랭킨 발전에 사용되는 유기용매의 응축온도를 낮추어 전력 생산량을 증대할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to utilize the cold heat of the LNG that is discarded in the vaporization process of the LNG for supplying the steam to the customer on the ground by vaporizing the LNG, Thereby lowering the condensation temperature of the organic solvent used in the organic Rankine power generation, thereby increasing the power generation amount.

그리고, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Various modifications and variations are possible within the scope of equivalents.

110: 가스 터빈
111: 연소기
112: 압축기
113: 터빈
114: 발전기
120: 폐열 회수장치
121: 스팀 응축기
122: 펌프
130: 스팀 터빈
131: 터빈
132: 발전기
140: 유기냉매 증발기
150: 유기냉매 터빈
151: 터빈
152: 발전기
160: 유기냉매 응축기
161: 펌프
170: NG 터빈
171: 터빈
172: 발전기
180: LNG 증발기
L 1: 제1 사이클 라인
L 2: 제2 사이클 라인
L 3: 냉각수 라인
L 4: 가스공급라인
P: LNG 펌프
110: Gas turbine
111: Combustor
112: compressor
113: Turbine
114: generator
120: waste heat recovery device
121: Steam condenser
122: pump
130: Steam turbine
131: Turbine
132: generator
140: organic refrigerant evaporator
150: Organic refrigerant turbine
151: Turbine
152: generator
160: Organic refrigerant condenser
161: Pump
170: NG turbine
171: Turbine
172: generator
180: LNG evaporator
L 1: first cycle line
L 2: second cycle line
L 3: Cooling water line
L 4: gas supply line
P: LNG pump

Claims (11)

LNG 저장탱크에 저장된 LNG를 연료로 사용하여 전력을 생산하는 가스 터빈;
상기 가스 터빈에서 폐기되는 폐열을 회수하여 스팀을 생산하는 폐열 회수장치;
상기 폐열 회수장치에서 생산한 스팀의 압력으로 전력을 생산하는 스팀 터빈;
상기 스팀 터빈에서 폐기되는 스팀의 폐열을 이용하여 유기냉매를 증발시키는 유기냉매 증발기;
상기 유기냉매 증발기에 의한 유기냉매의 증기압으로 전력을 생산하는 유기냉매 터빈;
LNG의 냉열을 이용하여 상기 유기냉매 터빈을 거친 유기냉매를 응축시키는 유기냉매 응축기; 및
상기 유기냉매 응축기로부터 기화된 NG의 팽창압을 이용하여 전력을 생산하는 NG 터빈을 포함하는 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템.
A gas turbine that produces electricity using LNG stored in an LNG storage tank as fuel;
A waste heat recovery device for recovering waste heat from the gas turbine to produce steam;
A steam turbine for generating electric power by the pressure of the steam produced by the waste heat recovering device;
An organic refrigerant evaporator for evaporating organic refrigerant using waste heat of steam discarded in the steam turbine;
An organic refrigerant turbine for generating electric power by a vapor pressure of the organic refrigerant by the organic refrigerant evaporator;
An organic refrigerant condenser for condensing the organic refrigerant through the organic refrigerant turbine by using the cold heat of LNG; And
And an NG turbine for generating electric power using the expansion pressure of NG gasified from the organic refrigerant condenser.
청구항 1에 있어서,
상기 폐열 회수장치로부터 상기 스팀 터빈으로 순환하는 제1 사이클 라인에는 상기 스팀 터빈을 거친 스팀을 응축하는 스팀 응축기와, 응축된 응축수를 상기 폐열 회수장치로 순환하기 위한 펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템.
The method according to claim 1,
A steam condenser for condensing the steam passing through the steam turbine and a pump for circulating the condensed condensed water to the waste heat recovering device are installed in a first cycle line circulating from the waste heat recovering device to the steam turbine. Waste heat recovery system of power plant.
청구항 1에 있어서,
상기 유기냉매 증발기로부터 상기 유기냉매 응축기로 순환하는 제2 사이클 라인에는 응축된 유기냉매를 상기 유기냉매 증발기로 순환하기 위한 펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템.
The method according to claim 1,
And a pump for circulating the condensed organic refrigerant to the organic refrigerant evaporator is installed in the second cycle line circulating from the organic refrigerant evaporator to the organic refrigerant condenser.
청구항 1에 있어서,
NG 팽창압을 이용한 상기 NG 터빈의 구동시, 상기 LNG 저장탱크의 LNG 펌프에 의해서 LNG는 가스공급파이프로 이송되고, 상기 가스공급파이프로 이송되는 LNG는 상기 유기냉매 응축기와 열 교환하여 가열된 후에 LNG 증발기를 거쳐서 기화되며, 기화된 NG의 팽창압을 이용하여 상기 NG 터빈을 구동하는 것을 특징으로 하는 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템.
The method according to claim 1,
When the NG turbine is driven using the NG expansion pressure, the LNG is transferred to the gas supply pipe by the LNG pump of the LNG storage tank, and the LNG transferred to the gas supply pipe is heated by heat exchange with the organic refrigerant condenser LNG vaporizer, and drives the NG turbine using the expansion pressure of the NG gasified gas.
청구항 4에 있어서,
상기 NG 터빈을 거친 NG는 육상의 수요처로 공급하는 것을 특징으로 하는 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템.
The method of claim 4,
And the NG via the NG turbine is supplied to a demand site on the land.
청구항 4에 있어서,
상기 가스 터빈의 냉각수 라인 입구에는 상기 가스 터빈을 냉각하기 위한 해수가 냉각수로 유입되고, 상기 가스 터빈으로부터 열을 빼앗아 가열된 고온의 냉각수는 상기 LNG 증발기와의 열 교환으로 해수 온도로 냉각되어 상기 냉각수 라인 출구로 배출되는 것을 특징으로 하는 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템.
The method of claim 4,
The cooling water line for cooling the gas turbine is supplied to the cooling water inlet of the gas turbine and the heated high temperature cooling water taken from the gas turbine is cooled to the seawater temperature by heat exchange with the LNG evaporator, Line outlet of the combined-cycle power plant.
LNG를 연료로 하여 전력을 생산하는 가스 터빈, 상기 가스 터빈에서 폐기되는 폐열을 회수하여 스팀을 생산하는 폐열 회수장치, 상기 폐열 회수장치에서 생산한 스팀 압력으로 전력을 생산하는 스팀 터빈, 및 상기 스팀 터빈에서 폐기되는 폐열을 이용하여 전력을 생산하는 유기랭킨 발전유닛을 구비하고,
LNG 저장탱크의 LNG를 기화시켜서 육상의 수요처로 공급하며, LNG 기화과정에서 폐기되는 LNG의 냉열을 이용하여 상기 유기랭킨 발전유닛을 순환하는 유기냉매의 응축온도를 낮추어 전력 생산량을 증대시키는 것을 특징으로 하는 복합 발전플랜트.
A waste heat recovery device for recovering waste heat recovered from the gas turbine to produce steam, a steam turbine for generating electric power by steam pressure produced by the waste heat recovery device, And an organic Rankine generator unit for generating electric power by using waste heat discarded in the turbine,
Characterized in that the LNG storage tank is vaporized and supplied to a demand place on the land, and the condensation temperature of the organic refrigerant circulating in the organic Rankine power generation unit is lowered by using the LNG cold energy, which is discarded in the LNG vaporization process, Combined power plant.
청구항 7에 있어서,
상기 유기냉킨 발전유닛은,
상기 스팀 터빈에서 폐기되는 스팀의 폐열을 이용하여 유기냉매를 증발시키는 유기냉매 증발기;
상기 유기냉매 증발기에 의한 유기냉매의 증기압으로 전력을 생산하는 유기냉매 터빈; 및
LNG의 냉열을 이용하여 상기 유기냉매 터빈을 거친 유기냉매를 응축시키는 유기냉매 응축기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전플랜트.
The method of claim 7,
The organic cold-
An organic refrigerant evaporator for evaporating organic refrigerant using waste heat of steam discarded in the steam turbine;
An organic refrigerant turbine for generating electric power by a vapor pressure of the organic refrigerant by the organic refrigerant evaporator; And
And an organic refrigerant condenser for condensing the organic refrigerant through the organic refrigerant turbine by using the cold heat of the LNG.
청구항 8에 있어서,
상기 가스 터빈의 냉각수 라인 입구에는 상기 가스 터빈을 냉각하기 위한 해수가 냉각수로 유입되고, 상기 가스 터빈으로부터 열을 빼앗아 가열된 고온의 냉각수는 상기 LNG 증발기와의 열 교환으로 해수 온도로 냉각되어 상기 냉각수 라인 출구로 배수되는 것을 특징으로 하는 복합 발전플랜트의 폐열 회수시스템.
The method of claim 8,
The cooling water line for cooling the gas turbine is supplied to the cooling water inlet of the gas turbine and the heated high temperature cooling water taken from the gas turbine is cooled to the seawater temperature by heat exchange with the LNG evaporator, And the water is drained to an outlet of the line.
가스 터빈의 발전과 상기 가스 터빈에서 폐기되는 폐열을 이용한 스팀 터빈의 발전과 상기 스팀 터빈에서 폐기되는 스팀의 중저온 열량을 이용한 유기랭킨 발전을 하되, LNG를 기화시켜서 육상의 수요처로 공급하기 위한 LNG의 기화과정에서, 폐기되는 LNG의 냉열을 이용하여 상기 유기랭킨 발전에 사용되는 유기용매의 응축온도를 낮추어 상기 유기랭킨 발전효율을 높이는 것을 특징으로 하는, 유기냉매를 이용한 폐열 회수방법.The present invention relates to a steam turbine and a steam turbine, and more particularly, to a steam turbine for a steam turbine, Wherein the cooling efficiency of the organic Rankine power generation is increased by lowering the condensation temperature of the organic solvent used in the organic Rankine power generation by using the cold heat of the LNG to be discarded during the vaporization process of the organic Rankine power. 청구항 10에 있어서,
상기 LNG를 기화시켜서 육상의 수요처로 공급하는 경우에 LNG 기화과정에서 폐기되는 LNG의 냉열을 이용하여 냉열발전을 하는 것을 특징으로 하는, 유기냉매를 이용한 폐열 회수방법.
The method of claim 10,
Wherein the LNG is vaporized and supplied to a demand site on the land, and the LNG is cooled by the LNG vaporized during the LNG vaporization process.
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