KR20170023164A - 보일러, 콤바인드 사이클 플랜트 및 보일러의 증기 냉각 방법 - Google Patents

보일러, 콤바인드 사이클 플랜트 및 보일러의 증기 냉각 방법 Download PDF

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Abstract

과열 증기의 냉각 시에 배기 가스의 에너지 손실을 억제하여 열효율의 저하를 억제하는 것이다. 급수 펌프(중압 급수 펌프(27), 고압 급수 펌프(28))에 의하여 공급된 물을 가열하는 절탄기(중압 절탄기(13), 고압 2차 절탄기(18))와, 상기 절탄기로 가열된 물을 증발시키는 증발기(중압 증발기(16), 고압 증발기(21))와, 상기 급수 펌프를 거쳐 상기 절탄기를 통과한 물을 냉각수로서 증기에 혼합시키는 냉각 장치(중압계, 고압계)를 구비한다.

Description

보일러, 콤바인드 사이클 플랜트 및 보일러의 증기 냉각 방법{BOILER, COMBINED CYCLE PLANT, AND STEAM COOLING METHOD FOR BOILER}
본 발명은, 보일러, 콤바인드 사이클 플랜트 및 보일러의 증기 냉각 방법에 관한 것이다.
종래, 예를 들면, 특허문헌 1은, 배기 가스를 이용하여 절탄기로 물을 가열하고 드럼으로부터 발생하는 포화 증기를 과열기로 과열 증기로 하여 증기 터빈에 공급하는 보일러가 나타나 있다. 그리고, 특허문헌 1에서는, 증기 터빈에 공급되는 과열 증기의 온도가 높은 경우의 대책으로서, 절탄기에 공급하기 전의 물을 냉각수로 하고, 이 냉각수를 과열 증기에 혼합시켜 보일러 출구의 과열 증기를 냉각하여 소정의 온도로 제어하기 위한 스프레이 장치에 대하여 나타나 있다.
일본 공개 실용신안공보 평3-14519호
여기에서, 냉각수와 과열 증기의 포화 증기 온도와의 온도차가 크면, 고온의 배기 가스의 에너지를 저온의 냉각수를 가열 및 증발시키기 위하여 소비하기 때문에, 에너지 손실이 되어 열효율이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하는 것이며, 과열 증기의 냉각 시에 배기 가스의 에너지 손실을 억제하여 열효율의 저하를 억제할 수 있는 보일러, 콤바인드 사이클 플랜트 및 보일러의 증기 냉각 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 보일러는, 급수 펌프에 의하여 공급된 물을 가열하는 절탄기와, 상기 절탄기로 가열된 물을 증발시키는 증발기와, 상기 급수 펌프를 거쳐 상기 절탄기를 통과한 물을 냉각수로서 증기에 혼합시키는 냉각 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 보일러에 의하면, 급수 펌프를 거쳐 절탄기를 통과한 물을 냉각수로서 증기에 혼합시킴으로써, 고온의 냉각수를 과열 증기에 혼합한다. 이로 인하여, 절탄기 입구의 급수를 냉각수로서 이용하는 것과 비교하여, 혼합 시에 냉각수를 가열하기 위하여 소비하는 에너지를 감소시킬 수 있으며, 그만큼 보일러 출구의 증기량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 과열 증기의 냉각 시에 배기 가스의 에너지 손실을 억제하여 열효율의 저하를 억제할 수 있다.
또, 본 발명의 보일러는, 상기 절탄기로 가열된 물이 흘러 들어가고, 또한 상기 증발기와 접속된 드럼을 가지며, 상기 냉각 장치는, 상기 절탄기와 상기 드럼을 접속하는 접속 라인으로부터 상기 냉각수를 취출하는 것을 특징으로 한다.
이 보일러에 의하면, 급수 펌프에 의하여 공급된 물의 압력이 높은 위치로부터 냉각수를 취출할 수 있어, 압력이 높은 과열 증기에 대하여 냉각수를 확실히 공급할 수 있다.
또, 본 발명의 보일러는, 상기 접속 라인에 유량 조정 밸브가 마련되어 있고, 상기 냉각 장치는, 상기 접속 라인의 상기 절탄기와 상기 유량 조정 밸브의 사이로부터 상기 냉각수를 취출하는 것을 특징으로 한다.
이 보일러에 의하면, 급수 펌프에 의하여 공급된 물의 압력이 높은 위치로부터 냉각수를 취출할 수 있어, 압력이 높은 과열 증기에 대하여 냉각수를 확실히 공급할 수 있다.
또, 본 발명의 보일러는, 상기 증발기로부터 송출되는 상기 증기를 과열시켜 과열 증기를 생성하는 과열기를 갖고, 상기 냉각 장치는, 상기 과열기의 입구측에서 상기 냉각수를 공급시키는 것을 특징으로 한다.
이 보일러에 의하면, 과열 증기를 생성하는 과열기의 입구측에 냉각수를 공급함으로써, 생성되는 과열 증기를 확실히 냉각할 수 있다.
또, 본 발명의 보일러는, 상기 과열기는, 상기 증발기로부터 송출되는 상기 증기를 과열시키는 제1 과열기와, 상기 제1 과열기로부터 송출되는 과열 증기를 더 과열시키는 제2 과열기를 갖고, 상기 냉각 장치는, 상기 제1 과열기와 상기 제2 과열기의 사이에서 상기 냉각수를 공급시키는 것을 특징으로 한다.
이 보일러에 의하면, 과열기가 제1 과열기와 제2 과열기를 갖는 경우, 제1 과열기와 제2 과열기의 사이에 냉각수를 공급함으로써, 생성되는 과열 증기를 확실히 냉각할 수 있다.
또, 본 발명의 콤바인드 사이클 플랜트는, 가스 터빈과, 상기 가스 터빈으로부터 배출되는 배기 가스를 가열원으로 하는 상술한 어느 하나의 보일러와, 상기 보일러에서 발생한 증기에 의하여 구동하는 증기 터빈과, 상기 증기 터빈을 거친 증기를 복수로 하는 복수기와, 상기 복수기로부터의 상기 복수를 상기 보일러에 공급하는 복수 펌프를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 콤바인드 사이클 플랜트에 의하면, 급수 펌프를 거쳐 절탄기를 통과한 물을 냉각수로서 증기에 혼합시킴으로써, 고온의 냉각수를 과열 증기에 혼합한다. 이로 인하여, 절탄기 입구의 급수를 냉각수로서 이용하는 것과 비교하여, 혼합 시에 냉각수를 가열하기 위하여 소비하는 에너지를 감소시킬 수 있으며, 그만큼 보일러 출구의 증기량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 과열 증기의 냉각 시에 배기 가스의 에너지 손실을 억제하여 열효율의 저하를 억제할 수 있다.
또, 본 발명의 보일러의 증기 냉각 방법은, 급수 펌프에 의하여 공급된 물을 가열하는 절탄기와, 상기 절탄기로 가열된 물을 증발시키는 증발기를 구비하는 보일러의 증기 냉각 방법에 있어서, 상기 급수 펌프를 거쳐 상기 절탄기를 통과한 물을 취출하고, 당해 물을 냉각수로서 상기 증발기로부터 송출되는 증기에 혼합시키는 것을 특징으로 한다.
이 보일러의 증기 냉각 방법에 의하면, 급수 펌프를 거쳐 절탄기를 통과한 물을 냉각수로서 증기에 혼합시킴으로써, 고온의 냉각수를 과열 증기에 혼합한다. 이로 인하여, 절탄기 입구의 급수를 냉각수로서 이용하는 것과 비교하여, 혼합 시에 냉각수를 가열하기 위하여 소비하는 에너지를 감소시킬 수 있으며, 그만큼 보일러 출구의 증기량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 과열 증기의 냉각 시에 배기 가스의 에너지 손실을 억제하여 열효율의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면, 과열 증기의 냉각 시에 배기 가스의 에너지 손실을 억제하여 열효율의 저하를 억제할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 보일러의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에 관한 보일러의 다른 예를 나타내는 개략 구성도이다.
이하에, 본 발명에 관한 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의하여 이 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 하기 실시형태에 있어서의 구성 요소에는, 당업자가 치환 가능하고 또한 용이한 것, 혹은 실질적으로 동일한 것이 포함된다.
도 1은, 본 실시형태에 관한 보일러의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 본 실시형태의 보일러(1)는, 그 일례로서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 콤바인드 사이클 플랜트(100)에 적용되어 있다. 도 1에 나타내는 콤바인드 사이클 플랜트(100)는, 가스 터빈(110), 고압 증기 터빈(120), 중압 증기 터빈(130), 저압 증기 터빈(140)으로 구성되고, 이들 가스 터빈(110), 고압 증기 터빈(120), 중압 증기 터빈(130), 저압 증기 터빈(140)은, 발전기(150)과 동일한 축 상에 배치되어 있다.
가스 터빈(110)은, 압축기(111), 연소기(112), 터빈(113)으로 구성되어 있다. 압축기(111)에 있어서, 압축기 입구 공기(114)가 승압되어 연소기(112)에 공급된다. 연소기(112)에 있어서, 공급된 공기와 연료(115)에 의하여 고온의 연소 가스가 생성되어 터빈(113)에 공급된다. 터빈(113)을 통과하는 연소 가스는 터빈(113)을 회전 구동한 후에 배기 가스가 되어 배출된다.
본 실시형태의 보일러(1)는, 배열 회수 보일러로서 구성되고, 가스 터빈(110)에 있어서의 터빈(113)으로부터 배출되는 배기 가스를 가열원으로 하여 물로부터 과열 증기를 생성한다. 이 과열 증기에 의하여 증기 터빈인 고압 증기 터빈(120), 중압 증기 터빈(130), 저압 증기 터빈(140)이 구동된다. 그리고, 이들 가스 터빈(110), 고압 증기 터빈(120), 중압 증기 터빈(130), 저압 증기 터빈(140)의 구동에 의하여 발전기(150)로 발전된다. 또, 저압 증기 터빈(140)에 이용된 증기는, 당해 저압 증기 터빈(140)에 접속된 복수기(160)에 의하여 복수가 되고, 과열 증기를 생성하기 위한 물로서 보일러(1)에 보내진다.
보일러(1)는, 가스 터빈(110)에 있어서의 터빈(113)의 배기측에 마련된 연도(煙道)(113a)에 접속된다. 보일러(1)는, 배기 가스 흐름의 하류측으로부터, 저압 절탄기(10), 저압 드럼(11), 저압 증발기(12), 중압 절탄기(13), 고압 1차 절탄기(14), 중압 드럼(15), 중압 증발기(16), 저압 과열기(17), 고압 2차 절탄기(18), 중압 과열기(19), 고압 드럼(20), 고압 증발기(21), 고압 1차 과열기(22), 1차 재열기(23), 2차 재열기(24), 고압 2차 과열기(25)가 마련되고, 또한 복수 펌프(26), 중압 급수 펌프(27), 고압 급수 펌프(28)가 마련되어 있다.
이 보일러(1)는, 저압 증기 터빈(140)을 구동하기 위한 저압의 과열 증기를 생성하는 저압계와, 중압 증기 터빈(130)을 구동하기 위한 중압의 과열 증기를 생성하는 중압계와, 고압 증기 터빈(120)을 구동하기 위한 고압의 과열 증기를 생성하는 고압계를 갖고 있다. 그리고, 저압계는, 저압 절탄기(10), 저압 드럼(11), 저압 증발기(12), 저압 과열기(17), 복수 펌프(26)로 구성되고, 중압계는, 중압 절탄기(13), 중압 드럼(15), 중압 증발기(16), 중압 과열기(19), 1차 재열기(23), 2차 재열기(24), 중압 급수 펌프(27)로 구성되며, 고압계는, 고압 1차 절탄기(14), 고압 2차 절탄기(18), 고압 드럼(20), 고압 증발기(21), 고압 1차 과열기(22), 고압 2차 과열기(25), 고압 급수 펌프(28)로 구성된다.
저압계에 있어서, 저압 절탄기(10)는, 접속 라인(30)으로 복수기(160)와 접속되어 있다. 이 접속 라인(30)에 복수 펌프(26)가 마련된다. 또, 저압 절탄기(10)는, 3개로 분기하는 접속 라인(31) 중 저압 분기 라인(31a)으로 저압 드럼(11)과 접속된다. 저압 드럼(11)은, 저압 증발기(12)에 접속된다. 또한, 저압 드럼(11)은, 접속 라인(32)으로 저압 과열기(17)에 접속된다. 저압 과열기(17)는, 접속 라인(33)으로 저압 증기 터빈(140)의 입구측에 접속된다. 저압 증기 터빈(140)의 출구측은, 접속 라인(34)으로 복수기(160)에 접속된다.
즉, 저압계는, 복수기(160)의 물(복수)이 복수 펌프(26)에 의하여 접속 라인(30)을 거쳐 저압 절탄기(10)로 유입되어 가열되고, 접속 라인(31)의 저압 분기 라인(31a)을 거쳐 저압 드럼(11)으로 흘러 들어간다. 저압 드럼(11)에 공급된 물은, 저압 증발기(12)에서 증발하여 포화 증기가 되어 저압 드럼(11)으로 되돌아가고, 접속 라인(32)을 거쳐 저압 과열기(17)로 송출된다. 저압 과열기(17)로 포화 증기가 과열되고, 이 과열 증기는, 접속 라인(33)을 거쳐 저압 증기 터빈(140)에 공급된다. 저압 증기 터빈(140)을 구동하여 배출된 증기는, 접속 라인(34)을 거쳐 복수기(160)에 유도되어 물(복수)이 되고, 복수 펌프(26)에 의하여 접속 라인(30)을 거쳐 저압 절탄기(10)로 송출된다.
중압계에 있어서, 중압 절탄기(13)는, 저압 절탄기(10)에 대하여 3개로 분기하는 접속 라인(31) 중 중압 분기 라인(31b)으로 접속된다. 이 중압 분기 라인(31b)에 중압 급수 펌프(27)가 마련된다. 또, 중압 절탄기(13)는, 접속 라인(35)으로 중압 드럼(15)에 접속된다. 이 접속 라인(35)은, 도중에 유량 조정 밸브(36)가 마련된다. 중압 드럼(15)은, 중압 증발기(16)에 접속된다. 또, 중압 드럼(15)은, 접속 라인(37)으로 중압 과열기(19)에 접속된다. 중압 과열기(19)는, 접속 라인(38)으로 1차 재열기(23)의 입구측에 접속된다. 또, 중압계에 있어서, 1차 재열기(23)는, 접속 라인(40)으로 고압 증기 터빈(120)의 출구측에 접속된다. 또, 1차 재열기(23)는, 접속 라인(41)으로 2차 재열기(24)에 접속된다. 그리고, 2차 재열기(24)는, 접속 라인(42)으로 중압 증기 터빈(130)의 입구측에 접속된다. 중압 증기 터빈(130)의 출구측은, 접속 라인(39)으로 저압 증기 터빈(140)의 입구측에 접속된다.
즉, 중압계는, 저압 절탄기(10)로 가열된 물이 중압 급수 펌프(27)에 의하여 접속 라인(31)의 중압 분기 라인(31b)을 거쳐 중압 절탄기(13)로 유입되어 더 가열되고, 접속 라인(35)을 거쳐 중압 드럼(15)으로 흘러 들어간다. 중압 드럼(15)으로 공급된 물은, 중압 증발기(16)에서 증발하여 포화 증기가 되어 중압 드럼(15)으로 되돌아가고, 접속 라인(37)을 거쳐 중압 과열기(19)로 송출된다. 중압 과열기(19)로 포화 증기가 과열되고, 이 과열 증기는, 접속 라인(38)을 거쳐 1차 재열기(23)에 공급된다. 또, 중압계에서는, 고압 증기 터빈(120)을 구동하여 배출된 증기는, 접속 라인(40)을 거쳐 1차 재열기(23)로 송출된다. 1차 재열기(23)에서 증기가 과열되고, 이 과열 증기는, 접속 라인(41)을 거쳐 2차 재열기(24)로 송출된다. 2차 재열기(24)로 증기가 더 과열되고, 이 과열 증기는, 접속 라인(42)을 거쳐 중압 증기 터빈(130)에 공급된다. 또한, 중압 증기 터빈(130)을 구동하여 배출된 증기는, 접속 라인(39)을 거쳐 저압 증기 터빈(140)에 공급된다.
또한, 1차 재열기(23) 및 2차 재열기(24)는, 증기를 과열시키는 것인 점에서, 과열기와 동일한 기능을 갖고, 본 실시형태에 있어서 과열기에 포함된다. 그리고, 본 실시형태에서는, 중압계에 있어서 기능이 과열기에 포함되는 1차 재열기(제1 과열기) (23) 및 2차 재열기(제2 과열기)(24)를 직렬로 배치했지만, 1개의 과열기로 해도 된다. 이 경우, 1개의 과열기는, 접속 라인(40)으로 고압 증기 터빈(120)의 출구측에 접속되고, 접속 라인(42)으로 중압 증기 터빈(130)의 입구측에 접속된다.
고압계에 있어서, 고압 1차 절탄기(14)는, 저압 절탄기(10)에 대하여 3개로 분기하는 접속 라인(31) 중 고압 분기 라인(31c)으로 접속된다. 이 고압 분기 라인(31c)에 고압 급수 펌프(28)가 마련된다. 또, 고압 1차 절탄기(14)는, 접속 라인(43)으로 고압 2차 절탄기(18)에 접속된다. 고압 2차 절탄기(18)는, 접속 라인(44)으로 고압 드럼(20)에 접속된다. 이 접속 라인(44)은, 도중에 유량 조정 밸브(45)가 마련된다. 고압 드럼(20)은, 고압 증발기(21)에 접속된다. 또, 고압 드럼(20)은, 접속 라인(46)으로 고압 1차 과열기(22)에 접속된다. 고압 1차 과열기(22)는, 접속 라인(47)으로 고압 2차 과열기(25)에 접속된다. 고압 2차 과열기(25)는, 접속 라인(48)으로 고압 증기 터빈(120)의 입구측에 접속된다. 고압 증기 터빈(120)의 출구측은, 상술한 바와 같이 접속 라인(40)으로 중압계의 1차 재열기(23)에 접속된다.
즉, 고압계는, 저압 절탄기(10)로 가열된 물이 고압 급수 펌프(28)에 의하여 접속 라인(31)의 고압 분기 라인(31c)을 거쳐 고압 1차 절탄기(14)로 유입되어 더 가열되고, 또한 접속 라인(43)을 거쳐 고압 2차 절탄기(18)로 유입되어 더 가열되며 접속 라인(44)을 거쳐 고압 드럼(20)으로 흘러 들어간다. 고압 드럼(20)에 공급된 물은, 고압 증발기(21)에서 증발하여 포화 증기가 되어 고압 드럼(20)으로 되돌아가고, 접속 라인(46)을 거쳐 고압 1차 과열기(22)로 송출된다. 고압 1차 과열기(22)로 포화 증기가 과열되고, 이 과열 증기는, 접속 라인(47)을 거쳐 고압 2차 과열기(25)로 송출된다. 고압 2차 과열기(25)로 과열 증기가 더 과열되고, 이 과열 증기는, 접속 라인(48)을 거쳐 고압 증기 터빈(120)에 공급된다.
또한, 본 실시형태에서는, 고압계에 있어서 고압 1차 과열기(제1 과열기)(22) 및 고압 2차 과열기(제2 과열기)(25)를 직렬로 배치했지만, 1개의 과열기로 해도 된다. 이 경우, 1개의 과열기는, 접속 라인(46)으로 고압 드럼(20)에 접속되고, 접속 라인(48)으로 고압 증기 터빈(120)의 입구측에 접속된다. 또, 본 실시형태에서는, 고압계에 있어서 고압 1차 절탄기(14) 및 고압 2차 절탄기(18)를 직렬로 배치했지만, 1개의 절탄기로 해도 된다. 이 경우, 1개의 절탄기는, 접속 라인(31)의 고압 분기 라인(31c)으로 고압 급수 펌프(28)를 통하여 저압 절탄기(10)에 접속되고, 접속 라인(44)으로 고압 드럼(20)에 접속된다.
이와 같은 보일러(1)에 있어서, 냉각 장치가 마련된다. 냉각 장치는, 중압계 및 고압계에 각각 마련되고, 중압계에 있어서 2차 재열기(24)로부터 접속 라인(42)으로 송출되는 과열 증기나, 고압계에 있어서 고압 2차 과열기(25)로부터 접속 라인(48)으로 송출되는 과열 증기가 설정보다 고온인 경우, 중압계나 고압계의 계통에 냉각수를 공급함으로써 과열 증기의 온도를 저하시킨다.
중압계에 있어서, 냉각 장치는, 스프레이부(51), 냉각수 라인(52), 조정 밸브(53), 온도 검출기(54)를 갖는다.
스프레이부(51)는, 1차 재열기(제1 과열기)(23)와 2차 재열기(제2 과열기)(24)를 접속하는 접속 라인(41)에 개재되고, 도면에는 명시하지 않지만, 접속 라인(41) 내에 냉각수를 분사하는 노즐을 갖고 있다. 또, 스프레이부(51)는, 1차 재열기(제1 과열기)(23) 및 2차 재열기(제2 과열기)(24)가 1개의 과열기인 경우는, 접속 라인(40)에 개재된다.
냉각수 라인(52)은, 냉각수를 스프레이부(51)에 공급한다. 냉각수 라인(52)은, 중압 급수 펌프(27)로부터 중압 분기 라인(31b)을 거친 후이며 중압 절탄기(13)로부터 중압 드럼(15)으로 물이 송출되는 접속 라인(35)의 도중에 일단이 접속되고, 타단이 스프레이부(51)에 접속된다. 보다 구체적으로, 냉각수 라인(52)은, 중압 절탄기(13)와 유량 조정 밸브(36)의 사이에 일단이 접속되어 있다. 따라서, 중압계에 있어서, 냉각 장치는, 중압 급수 펌프(27)를 거쳐 중압 절탄기(13)를 통과한 물을 냉각수로서 스프레이부(51)에 공급한다.
조정 밸브(53)는, 냉각수 라인(52)의 도중에 마련되어, 스프레이부(51)에 공급하는 냉각수의 유량을 조정한다. 또, 온도 검출기(54)는, 2차 재열기(제2 과열기)(24) 또는 1개의 과열기의 출구측이 접속되어 있는 접속 라인(42)에 마련되어, 이 접속 라인(42)을 통과하는 과열 증기의 온도를 검출한다. 그리고, 온도 검출기(54)에 의하여 검출되는 과열 증기의 온도에 따라 조정 밸브(53)가 제어된다.
즉, 중압계의 냉각 장치는, 온도 검출기(54)에 의하여 검출되는 온도에 근거하여 조정 밸브(53)가 제어되고, 중압 급수 펌프(27)를 거쳐 중압 절탄기(13)를 통과한 물이 냉각수 라인(52)을 통하여 냉각수로서 스프레이부(51)에 공급된다. 이로 인하여, 설정된 온도보다 하회하도록 과열 증기가 냉각된다.
한편, 고압계에 있어서, 냉각 장치는, 스프레이부(61), 냉각수 라인(62), 조정 밸브(63), 온도 검출기(64)를 갖는다.
스프레이부(61)는, 고압 1차 과열기(제1 과열기)(22)와 고압 2차 과열기(제2 과열기)(25)를 접속하는 접속 라인(47)에 개재되고, 도시에는 명시하지 않지만, 접속 라인(47) 내에 냉각수를 분사하는 노즐을 갖고 있다. 또, 스프레이부(61)는, 고압 1차 과열기(제1 과열기)(22) 및 고압 2차 과열기(제2 과열기)(25)가 1개의 과열기인 경우는, 접속 라인(48)에 개재된다.
냉각수 라인(62)은, 냉각수를 스프레이부(61)에 공급한다. 냉각수 라인(62)은, 고압 급수 펌프(28)로부터 고압 분기 라인(31c)을 거친 후이고 고압 2차 절탄기(18) 또는 1개의 절탄기로부터 고압 드럼(20)으로 물이 송출되는 접속 라인(44)의 도중에 일단이 접속되고, 타단이 스프레이부(61)에 접속된다. 보다 구체적으로, 냉각수 라인(62)은, 고압 2차 절탄기(18) 또는 1개의 절탄기와 유량 조정 밸브(45)의 사이에 일단이 접속되어 있다. 따라서, 고압계에 있어서, 냉각 장치는, 고압 급수 펌프(28)를 거쳐 고압 2차 절탄기(18) 또는 1개의 절탄기를 통과한 물을 냉각수로서 스프레이부(61)에 공급한다.
조정 밸브(63)는, 냉각수 라인(62)의 도중에 마련되어, 스프레이부(61)에 공급하는 냉각수의 유량을 조정한다. 또, 온도 검출기(64)는, 고압 2차 과열기(제2 과열기)(25) 또는 1개의 과열기의 출구측이 접속되어 있는 접속 라인(48)에 마련되어, 이 접속 라인(48)을 통과하는 과열 증기의 온도를 검출한다. 그리고, 온도 검출기(64)에 의하여 검출되는 과열 증기의 온도에 따라 조정 밸브(63)가 제어된다.
즉, 고압계의 냉각 장치는, 온도 검출기(64)에 의하여 검출되는 온도에 근거하여 조정 밸브(63)가 제어되고, 고압 급수 펌프(28)를 거쳐 고압 2차 절탄기(18) 또는 1개의 절탄기를 통과한 물이 냉각수 라인(62)를 통하여 냉각수로서 스프레이부(61)에 공급된다. 이로 인하여, 설정된 온도보다 하회하도록 과열 증기가 냉각된다.
그런데, 도 2는, 본 실시형태에 관한 보일러의 다른 예를 나타내는 개략 구성도이다. 도 2에 나타내는 콤바인드 사이클 플랜트(200)는, 상술한 중압 증기 터빈(130), 보일러(1)에 있어서의 중압계(중압 절탄기(13), 중압 드럼(15), 중압 증발기(16), 중압 과열기(19), 1차 재열기(23), 2차 재열기(24), 중압 급수 펌프(27)), 이들에 관한 각 라인(31b, 35, 37, 38, 40, 41, 42) 및 유량 조정 밸브(36), 중압계의 냉각 장치(스프레이부(51), 냉각수 라인(52), 조정 밸브(53), 온도 검출기(54))를 갖지 않는다.
즉, 도 2에 나타내는 콤바인드 사이클 플랜트(200)는, 고압 증기 터빈(120)과, 이에 관한 보일러(1)의 고압계 및 고압계의 냉각 장치를 가짐과 함께, 저압 증기 터빈(140)과, 이에 관한 보일러(1)의 저압계 및 저압계의 냉각 장치를 갖는다. 따라서, 도 2에 나타내는 콤바인드 사이클 플랜트(200) 및 보일러(1)에 대해서는, 동등 부분에 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다. 이 콤바인드 사이클 플랜트(200)에서는, 고압 증기 터빈(120)의 출구측이 접속 라인(49)으로 저압 증기 터빈(140)의 입구측에 접속되어 있고, 고압 증기 터빈(120)을 구동하여 배출된 증기는, 접속 라인(49)을 거쳐 저압 증기 터빈(140)에 공급된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 보일러(1)는, 급수 펌프(중압 급수 펌프(27), 고압 급수 펌프(28))에 의하여 공급된 물을 가열하는 절탄기(중압 절탄기(13), 고압 2차 절탄기(18)(또는 1개의 절탄기))와, 상기 절탄기로 가열된 물을 증발시키는 증발기(중압 증발기(16), 고압 증발기(21))와, 상기 급수 펌프를 거쳐 상기 절탄기를 통과한 물을 냉각수로서 증기에 혼합시키는 냉각 장치(중압계, 고압계)를 구비한다.
이 보일러(1)에 의하면, 급수 펌프를 거쳐 절탄기를 통과한 물을 냉각수로서 증기에 혼합시킴으로써, 고온의 냉각수를 과열 증기에 혼합한다. 이로 인하여, 절탄기 입구의 급수를 냉각수로서 이용하는 것과 비교하여, 혼합 시에 냉각수를 가열하기 위하여 소비하는 에너지를 감소시킬 수 있으며, 그만큼 보일러 출구의 증기량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 과열 증기의 냉각 시에 배기 가스의 에너지 손실을 억제하여 열효율의 저하를 억제할 수 있다. 게다가, 이 보일러(1)에 의하면, 고온의 냉각수를 과열 증기에 혼합함으로써, 냉각수가 과열 증기 중에서 증발할 때까지의 시간이 단축되기 때문에, 과열 증기의 냉각의 제어성을 향상시킬 수 있다. 또, 이 보일러(1)에 의하면, 고온의 냉각수를 과열 증기에 혼합함으로써, 냉각수가 과열 증기 중에서 증발할 때까지의 시간이 단축되기 때문에, 고온의 냉각수의 배관의 내주벽에 대한 충돌을 방지하도록 직관 형상으로 하는 길이를 짧게 할 수 있어, 배치상의 제약을 경감시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 보일러(1)는, 상기 절탄기(중압 절탄기(13), 고압 2차 절탄기(18)(또는 1개의 절탄기))로 가열된 물이 흘러 들어가고, 또한 상기 증발기(중압 증발기(16), 고압 증발기(21))와 접속된 드럼(중압 드럼(15), 고압 드럼(20))을 가지며, 냉각 장치는, 상기 절탄기와 상기 드럼을 접속하는 접속 라인(접속 라인(35, 44))으로부터 냉각수를 취출하는 것이 바람직하다. 따라서, 급수 펌프(중압 급수 펌프(27), 고압 급수 펌프(28))에 의하여 공급된 물의 압력이 높은 위치로부터 냉각수를 취출할 수 있어, 압력이 높은 과열 증기에 대하여 냉각수를 확실히 공급할 수 있다.
또, 본 실시형태의 보일러(1)는, 상기 접속 라인(접속 라인(35, 44))에 유량 조정 밸브(유량 조정 밸브(36, 45))가 마련되어 있고, 냉각 장치는, 상기 접속 라인의 상기 절탄기와 상기 유량 조정 밸브의 사이로부터 냉각수를 취출하는 것이 바람직하다. 따라서, 급수 펌프(중압 급수 펌프(27), 고압 급수 펌프(28))에 의하여 공급된 물의 압력이 높은 위치로부터 냉각수를 취출할 수 있어, 압력이 높은 과열 증기에 대하여 냉각수를 확실히 공급할 수 있다.
또, 본 실시형태의 보일러(1)는, 상기 증발기(중압 증발기(16), 고압 증발기(21))로부터 송출되는 증기를 과열시켜 과열 증기를 생성하는 과열기(중압계의 2차 재열기(24) 또는 1개의 과열기, 고압계의 고압 2차 과열기(25) 또는 1개의 과열기)를 갖고, 냉각 장치는, 상기 과열기의 입구측에서 냉각수를 공급시키는 것이 바람직하다. 따라서, 과열 증기를 생성하는 과열기의 입구측에 냉각수를 공급함으로써, 생성되는 과열 증기를 확실히 냉각할 수 있다.
또, 본 실시형태의 보일러(1)는, 상기 과열기는, 상기 증발기(중압 증발기(16), 고압 증발기(21))로부터 송출되는 증기를 과열시키는 제1 과열기(중압계의 1차 재열기(23), 고압계의 고압 1차 과열기(22))와, 상기 제1 과열기로부터 송출되는 과열 증기를 더 과열시키는 제2 과열기(중압계의 2차 재열기(24), 고압 2차 과열기(25))를 갖고, 냉각 장치는, 상기 제1 과열기와 상기 제2 과열기의 사이에 냉각수를 공급시키는 것이 바람직하다. 따라서, 과열기가 제1 과열기와 제2 과열기를 갖는 경우, 제1 과열기와 제2 과열기의 사이에 냉각수를 공급함으로써, 생성되는 과열 증기를 확실히 냉각할 수 있다.
1 보일러
10 저압 절탄기
11 저압 드럼
12 저압 증발기
13 중압 절탄기
14 고압 1차 절탄기
15 중압 드럼
16 중압 증발기
17 저압 과열기
18 고압 2차 절탄기
19 중압 과열기
20 고압 드럼
21 고압 증발기
22 고압 1차 과열기
23 1차 재열기
24 2차 재열기
25 고압 2차 과열기
26 복수 펌프
27 중압 급수 펌프
28 고압 급수 펌프
30, 31, 32, 33, 34, 35, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 46, 47, 48, 49 접속 라인
36, 45 유량 조정 밸브
51, 61 스프레이부
52, 62 냉각수 라인
53, 63 조정 밸브
54, 64 온도 검출기
100, 200 콤바인드 사이클 플랜트
110 가스 터빈
120 고압 증기 터빈
130 중압 증기 터빈
140 저압 증기 터빈
150 발전기
160 복수기

Claims (7)

  1. 급수 펌프에 의하여 공급된 물을 가열하는 절탄기와,
    상기 절탄기로 가열된 물을 증발시키는 증발기와,
    상기 급수 펌프를 거쳐 상기 절탄기를 통과한 물을 냉각수로서 증기에 혼합시키는 냉각 장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 보일러.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 절탄기로 가열된 물이 흘러 들어가고, 또한 상기 증발기와 접속된 드럼을 가지며, 상기 냉각 장치는, 상기 절탄기와 상기 드럼을 접속하는 접속 라인으로부터 상기 냉각수를 취출하는 것을 특징으로 하는 보일러.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 접속 라인에 유량 조정 밸브가 마련되어 있고, 상기 냉각 장치는, 상기 접속 라인의 상기 절탄기와 상기 유량 조정 밸브의 사이로부터 상기 냉각수를 취출하는 것을 특징으로 하는 보일러.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발기로부터 송출되는 상기 증기를 과열시켜 과열 증기를 생성하는 과열기를 갖고, 상기 냉각 장치는, 상기 과열기의 입구측에서 상기 냉각수를 공급시키는 것을 특징으로 하는 보일러.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 과열기는, 상기 증발기로부터 송출되는 상기 증기를 과열시키는 제1 과열기와, 상기 제1 과열기로부터 송출되는 과열 증기를 더 과열시키는 제2 과열기를 갖고, 상기 냉각 장치는, 상기 제1 과열기와 상기 제2 과열기의 사이에서 상기 냉각수를 공급시키는 것을 특징으로 하는 보일러.
  6. 가스 터빈과,
    상기 가스 터빈으로부터 배출되는 배기 가스를 가열원으로 하는 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 보일러와,
    상기 보일러에서 발생한 증기에 의하여 구동하는 증기 터빈과,
    상기 증기 터빈을 거친 증기를 복수로 하는 복수기와,
    상기 복수기로부터의 상기 복수를 상기 보일러에 공급하는 복수 펌프
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 콤바인드 사이클 플랜트.
  7. 급수 펌프에 의하여 공급된 물을 가열하는 절탄기와, 상기 절탄기로 가열된 물을 증발시키는 증발기를 구비하는 보일러의 증기 냉각 방법에 있어서,
    상기 급수 펌프를 거쳐 상기 절탄기를 통과한 물을 취출하고, 당해 물을 냉각수로서 상기 증발기로부터 송출되는 증기에 혼합시키는 것을 특징으로 하는 보일러의 증기 냉각 방법.
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