KR20180002398A

KR20180002398A - Hybrid power unit

Info

Publication number: KR20180002398A
Application number: KR1020160081861A
Authority: KR
Inventors: 고영건; 박정수; 정효재; 안현수
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2018-01-08
Also published as: KR101842772B1

Abstract

Disclosed is a hybrid power generation apparatus. According to one embodiment of the present invention, the hybrid power generation apparatus comprises: a furnace unit including a furnace and a burner unit for supplying a flame to the furnace by combusting combustion air supplied through a plurality of branch ducts extending toward the furnace; a gas turbine unit including a compressor, a combustor, and a turbine, and generating combustion gas in the turbine; a supply pipe having one end connected to the gas turbine unit and the other end connected to the furnace unit, and configured to supply the combustion gas generated in the gas turbine unit to the furnace unit; a control valve unit installed on the supply pipe; and a control unit for selectively controlling operation states of the gas turbine unit and the furnace unit according to electric power demands of a receiving place to which electric power generated in a thermoelectric power plant provided with the furnace unit is supplied. The discharge of air contamination materials can be reduced.

Description

[0001] Hybrid power unit [0002]

본 발명은 예상치 못한 수용처의 전력 수요와 배기가스 오염 물질 발생을 최소화 하기 위해 퍼니스 유닛과 가스 터빈 유닛의 작동을 선택적으로 실시하여 발전을 도모할 수 있는 하이브리드 발전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid power generator capable of selectively generating electricity by operating a furnace unit and a gas turbine unit in order to minimize power demand of an unexpected destination and generation of pollutants of exhaust gas.

일반적으로 발전소의 종류는 사용되는 연료에 따라 분류되고 대표적인 화력 발전소는 석탄, 중유, Gas 등의 연료를 Boiler에서 연소시켜 고온 연소가스의 열에너지를 Boiler 내의 물로 가열하여 고온고압의 과열증기를 만들어 증기터빈으로 보내 터빈을 고속회전 시켜 터빈에 연결되어 있는 발전기에 의해 전기에너지로 변환시켜 전기를 생산한다.Generally, the type of power plant is classified according to the fuel used. Typical thermal power plant burns fuel such as coal, heavy oil and gas in boiler to heat the thermal energy of hot combustion gas with water in boiler to generate superheated steam of high temperature and high pressure, , And the turbine is rotated at a high speed to convert it into electric energy by a generator connected to the turbine to produce electricity.

화력발전이란 석탄, 석유, 가스등 화석연료가 갖고 있는 열 에너지를 보일러(Boiler) 또는 스팀 제네레이터(Steam Generator)와 터빈 제네레이터(Turbine Generator) 등의 기계장치를 통하여 전기에너지로 변환시켜 사용한다.Thermal power generation converts the heat energy of fossil fuels such as coal, oil and gas into electrical energy through a boiler, a steam generator, and a turbine generator.

화력발전소는 전술한 설비 이외에도 주기기와 보조기기(Balance of Plant, BOP) 즉 연료공급 및 처리계통, 응축수 및 급수 계통, 냉각수계통, 재처리계통, 기타 유틸리티 설비(Air, Service Water, Water/Waste Water Treatment System)등으로 구성되어 전기 생산에 각각의 역할을 담당하고 있다.In addition to the above-mentioned facilities, thermal power plants are also equipped with Balance of Plant (BOP) such as fuel supply and treatment system, condensate and water system, cooling water system, reprocessing system and other utility facilities (Air, Service Water, Water / Treatment System), which plays a role in electric production.

이와 같이 사용되는 화력 발전소에는 석탄을 원료로 공급받아 연소가 이루어지는 퍼니스(furnace)가 설치되고, 상기 퍼니스에는 완전 연소를 위한 연소공기를 공급하기 위한 덕트 유닛이 상기 퍼니스를 감싸는 형태로 설치된다.A furnace in which coal is supplied as a raw material to be burned is installed in the thermal power plant used as such, and a duct unit for supplying combustion air for complete combustion is installed in the furnace so as to surround the furnace.

상기 퍼니스는 석탄을 원료로 사용하므로 전력 생산을 위해 가동할 경우 질소 산화물과 같은 대기 오염 물질이 다량 발생되는 문제점이 유발되었다.Since the furnace uses coal as a raw material, a large amount of air pollutants such as nitrogen oxides are generated when the furnace is operated for power generation.

최근에는 이와 같은 석탄을 원료로 사용하는 화력 발전소의 문제점을 최소화 하기 위해 고온의 저산소 연소가스를 퍼니스 재순환 하는 기술을 활발하게 개발하고 있는 추세이다.In recent years, in order to minimize the problems of thermal power plants using such coal as a raw material, there is a tendency to actively develop techniques for recycling the furnace with a low-temperature combustion gas at a high temperature.

대한민국공개특허 제20-2012-0000079호Korean Patent Publication No. 20-2012-0000079

본 발명의 실시 예들은 가스 터빈 유닛에서 발생된 연소 가스를 이용하여 화력 발전소에 구비된 퍼니스로 공급하여 수용처의 전력 수요에 따라 동시 전력 공급 또는 개별 전력 공급을 실시할 수 있으며 최소한의 대기 오염 물질을 배출하여 강화되고 있는 환경 규제에 대응하기 위한 하이브리드 발전 장치를 제공하고자 한다.The embodiments of the present invention can supply the furnace to the furnace provided in the thermal power plant using the combustion gas generated from the gas turbine unit to perform the simultaneous power supply or the individual power supply according to the power demand of the recipient, And to provide a hybrid power generation apparatus for coping with environmental regulations that are being strengthened.

본 발명의 일 실시 예에 의한 하이브리드 발전 장치는 퍼니스(Furnance)와, 상기 퍼니스를 향해 연장된 다수개의 분기 덕트를 통해 공급된 연소 공기를 연소시켜 상기 퍼니스로 화염을 공급하는 버너 유닛을 포함하는 퍼니스 유닛; 압축기와 연소기와 터빈을 포함하고 상기 터빈에서 연소 가스가 발생되는 가스 터빈 유닛; 상기 가스 터빈 유닛에 일단이 연결되고 타단이 상기 퍼니스 유닛과 연결되며 상기 가스 터빈 유닛에서 발생된 연소 가스를 상기 퍼니스 유닛으로 공급하기 위해 구비된 공급관; 상기 공급관에 설치된 조절 밸브 유닛; 및 상기 퍼니스 유닛이 구비된 화력 발전소에서 생성된 전력을 공급받는 수용처의 전력 수요에 따라 상기 가스 터빈 유닛과 상기 퍼니스 유닛의 작동 상태를 선택적으로 제어하는 제어부를 포함한다.A hybrid power generation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a furnace and a furnace unit including a burner unit for burning combustion air supplied through a plurality of branch ducts extending toward the furnace to supply a flame to the furnace unit; A gas turbine unit including a compressor, a combustor, and a turbine, wherein a combustion gas is generated in the turbine; A supply pipe provided at one end to the gas turbine unit and connected at the other end to the furnace unit and to supply the combustion gas generated in the gas turbine unit to the furnace unit; An adjustment valve unit installed in the supply pipe; And a control unit for selectively controlling an operation state of the gas turbine unit and the furnace unit according to a power demand of a receiving destination to which electric power generated in the thermal power plant equipped with the furnace unit is supplied.

상기 공급관은 타단이 상기 퍼니스 유닛을 향해 연장된 메인 공급관에서 상기 퍼니스의 하단을 향해 분기된 제1 공급관; 상기 메인 공급관에서 상기 버너 유닛으로 분기된 제2 공급관을 포함한다.A first supply pipe branched from the main supply pipe extending toward the furnace unit toward the lower end of the furnace; And a second supply pipe branched from the main supply pipe to the burner unit.

상기 조절 밸브 유닛은 상기 제1 공급관에 설치된 제1 조절 밸브; 상기 제2 공급관에 설치된 제2 조절 밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.The control valve unit includes a first control valve installed in the first supply pipe; And a second control valve provided in the second supply pipe.

상기 공급관에는 상기 가스 터빈 유닛에서 배출된 연소 가스의 온도를 감지하는 온도 감지 센서; 상기 연소 가스에 포함된 산소의 농도를 감지하는 산소 감지 센서를 포함한다.A temperature sensor for sensing the temperature of the combustion gas discharged from the gas turbine unit; And an oxygen sensor for sensing the concentration of oxygen contained in the combustion gas.

상기 공급관은 상기 메인 공급관에서 상기 퍼니스 유닛에 구비된 OFA로 공급하기 위한 제3 공급관을 더 포함한다.The supply pipe further includes a third supply pipe for supplying the main supply pipe to the OFA provided in the furnace unit.

상기 공급관에서 제1 분기관을 매개로 연결되고 상기 연소 가스의 온도가 질소 산화물의 과다 발생 온도보다 높을 경우 임시 저장되는 버퍼탱크가 구비된 것을 특징으로 한다.And a buffer tank connected to the supply pipe through the first branch pipe and temporarily stored when the temperature of the combustion gas is higher than the excess generation temperature of the nitrogen oxide.

상기 버퍼탱크 내부로 연장된 냉각관으로 저온의 냉매를 공급하는 냉각부; 상기 냉각부에 일단이 연결되고 상기 공급관에 타단이 연장된 제2 분기관을 포함한다.A cooling unit for supplying low-temperature refrigerant to a cooling pipe extending into the buffer tank; And a second branch pipe having one end connected to the cooling unit and the other end extended to the supply pipe.

상기 제어부는 상기 연소 가스의 온도와 산소 농도에 따라 상기 퍼니스 유닛으로 연소 가스를 곧바로 공급하기 어려울 경우 상기 연소 가스의 공급이 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit controls the supply of the combustion gas to be cut off when it is difficult to directly supply the combustion gas to the furnace unit according to the temperature and the oxygen concentration of the combustion gas.

상기 제어부는 상기 수용처의 전력 수요가 낮을 경우 상기 퍼니스 유닛만 단독으로 가동시켜 상기 수용처에 전력이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit controls the furnace unit so that power is supplied to the receiving unit by operating only the furnace unit when the power demand of the receiving unit is low.

상기 제어부는 상기 수용처의 전력 수요가 높을 경우 상기 퍼니스 유닛과 가스 터빈 유닛을 동시에 가동시켜 상기 수용처에 전력이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit controls the furnace unit and the gas turbine unit to operate simultaneously so that power is supplied to the receiving unit when the power demand of the receiving unit is high.

상기 제어부는 상기 퍼니스 유닛으로 공급되는 연료가 석탄 또는 가스 중의 어느 하나가 공급되도록 선택적으로 연료 공급을 제어하는 것을 특징으로 한다.Wherein the control unit selectively controls the fuel supply so that the fuel supplied to the furnace unit is supplied to either the coal or the gas.

본 발명의 실시 예들은 전세계적으로 강화되고 있는 환경규제에 대응할 수 있으며 장기전력 수급 계획에서 예상치 못한 신속한 발전이 요구되는 경우에도 이에 대응할 수 있다.The embodiments of the present invention can cope with environmental regulations that are being strengthened globally and can cope with the case where unexpected rapid development is required in the long-term power supply plan.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 발전 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부 및 상기 제어부와 연계된 구성을 도시한 도면.
도 3내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 발전 장치의 작동 상태도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 버퍼탱크로 연소 공기가 이동되는 상태를 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a hybrid power generation apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 illustrates a configuration associated with a control unit and the control unit according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 3 to 4 are operational states of a hybrid power generation apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
5 is a view showing a state in which combustion air is moved to a buffer tank according to an embodiment of the present invention;

본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 발전 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 발전 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부 및 상기 제어부와 연계된 구성을 도시한 도면이다.A hybrid power generation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a hybrid power generation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a controller and a controller according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 실시 예에 의한 하이브리드 발전 장치는 퍼니스 유닛(100)과, 가스 터빈 유닛(200)과, 공급관(300)과, 조절 밸브 유닛(400) 및 제어부(500)를 포함한다.1 and 2, the hybrid power generation apparatus according to the present embodiment includes a furnace unit 100, a gas turbine unit 200, a supply pipe 300, a control valve unit 400, and a control unit 500).

본 실시 예에 의한 퍼니스 유닛(100)은 퍼니스(Furnance)(102)와, 상기 퍼니스(102)를 향해 연장된 다수개의 분기 덕트(104)를 통해 공급된 연소 공기를 연소기켜 상기 퍼니스(102)로 화염을 공급하는 버너 유닛(106)을 포함한다.The furnace unit 100 according to the present embodiment includes a furnace 102 and a plurality of branch ducts 104 extending toward the furnace 102. The furnace 102 is connected to the furnace 102 through a combustor, And a burner unit 106 for supplying a flame to the flame.

상기 퍼니스(102)는 화력 발전소에서 통상적으로 사용하는 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.Since the furnace 102 is a structure commonly used in a thermal power plant, a detailed description thereof will be omitted.

분기 덕트(104)는 상기 퍼니스(102)의 정면을 기준으로(도면기준)좌측에 위치된 것으로 도시하였으나, 우측에도 배치되는 것도 가능하며 상기 퍼니스(102)의 정면을 기준으로 일측 또는 양측에서 연소에 필요한 연소 공기를 공급한다.Although the branch duct 104 is shown as being positioned on the left side of the front side of the furnace 102 as shown in the drawing, the branch duct 104 may be disposed on the right side of the furnace 102, To the combustion chamber.

버너 유닛(106)은 퍼니스(102)와 마주 보는 분기 덕트(104)에 다수개가 구비되고, 상기 퍼니스(102)의 내측으로 연소 공기가 공급되도록 연장된다.The burner unit 106 is provided with a plurality of branch ducts 104 facing the furnace 102 and is extended to supply combustion air to the inside of the furnace 102.

그리고 분기 덕트(104)로 공급된 연소 공기에 석탄 또는 가스가 혼합된 후에 상기 퍼니스(102)로 공급되며, 본 실시 예는 상기 분기 덕트(104)로 종래와 같이 대기 중의 외기가 공급되거나 가스 터빈 유닛(200)에서 배출된 연소 가스가 공급될 수 있다.After the coal or the gas is mixed with the combustion air supplied to the branch duct 104, the coal or gas is supplied to the furnace 102. In the present embodiment, the atmospheric outside air is supplied to the branch duct 104, The combustion gas discharged from the unit 200 can be supplied.

이와 같이 퍼니스(102)로 가스 터빈 유닛(200)에서 발생된 연소 가스를 공급할 경우 상기 퍼니스 유닛(100)을 가동하지 않은 조건에서도 발전을 통해 수용처의 전력 수요에 대처할 수 있다. 이 경우 퍼니스 유닛(100)이 미 작동 된 상태에서도 발전이 가능해 지므로 질소 산화물이 배출되지 않으며 배기 가스로인한 오염 물질 배출을 최소화 할 수 있다.When the furnace 102 is supplied with the combustion gas generated from the gas turbine unit 200, it is possible to cope with the power demand of the destination through power generation even when the furnace unit 100 is not operated. In this case, power generation is possible even when the furnace unit 100 is not operated, so that nitrogen oxide is not discharged and pollutant discharge due to exhaust gas can be minimized.

가스 터빈 유닛(200)은 압축기(202)와 연소기(204)와 터빈(206)을 포함한다.The gas turbine unit 200 includes a compressor 202, a combustor 204, and a turbine 206.

공급관(300)은 상기 가스 터빈 유닛(200)에 일단이 연결되고 타단이 상기 퍼니스 유닛(100)과 연결되며 상기 가스 터빈 유닛(200)에서 발생된 연소 가스를 상기 퍼니스 유닛(100)으로 공급한다.One end of the supply pipe 300 is connected to the gas turbine unit 200 and the other end thereof is connected to the furnace unit 100 and the combustion gas generated in the gas turbine unit 200 is supplied to the furnace unit 100 .

상기 공급관(300)은 상기 퍼니스 유닛(100)을 향해 메인 공급관(302)이 연장되고, 상기 메인 공급관(300)에서 상기 퍼니스(102)의 하단을 향해 분기된 제1 공급관(310)과, 상기 메인 공급관(300)에서 상기 버너 유닛(106)으로 분기된 제2 공급관(320)을 포함한다.The supply pipe 300 includes a first supply pipe 310 extending from the main supply pipe 300 toward the lower end of the furnace 102 and extending from the main supply pipe 302 toward the furnace unit 100, And a second supply pipe 320 branched from the main supply pipe 300 to the burner unit 106.

제1 공급관(310)은 퍼니스(102)의 하단에서 가스 터빈 유닛(200)의 터빈(206)을 경유한 연소 가스가 공급되고, 버너 유닛(106)의 작동 유무에 따라 연소 가스가 퍼니스(106) 내부로 공급된다.The first supply pipe 310 is supplied with a combustion gas via the turbine 206 of the gas turbine unit 200 at the lower end of the furnace 102 and the combustion gas is supplied to the furnace 106 .

제2 공급관(320)은 버너 유닛(106)으로 분기되므로 연소 공기와 연소 가스가 상기 퍼니스(102)로 공급되거나, 상기 연소 가스만 공급될 수 있다.The second supply pipe 320 branches to the burner unit 106 so that the combustion air and the combustion gas can be supplied to the furnace 102 or only the combustion gas can be supplied.

이와 같이 제1,2 공급관(310, 320)을 각각 별도로 구비할 경우 수용처의 전력 수요에 따라 퍼니스 유닛(100)으로 연소 가스를 선택적으로 공급하기 위해서이다.When the first and second supply pipes 310 and 320 are separately provided, the combustion gas is selectively supplied to the furnace unit 100 according to the power demand of the destination.

본 실시 예에 의한 공급관(300)에는 가스 터빈 유닛(200)에서 배출된 연소 가스의 온도를 감지하는 온도 감지 센서(10)와, 상기 연소 가스에 포함된 산소의 농도를 감지하는 산소 감지 센서(20)를 포함한다.The supply pipe 300 according to the present embodiment includes a temperature sensor 10 for sensing the temperature of the combustion gas discharged from the gas turbine unit 200 and an oxygen sensor for sensing the concentration of oxygen contained in the combustion gas 20).

온도 감지 센서(10)는 연소 가스의 온도를 감지하여 제어부(500)로 전송하고, 상기 제어부(500)는 입력된 온도 데이터에 따라 상기 퍼니스(102)로 공급되는 연소 가스의 온도 상태를 판단한다.The temperature sensor 10 senses the temperature of the combustion gas and transmits the sensed temperature to the controller 500. The controller 500 determines the temperature of the combustion gas supplied to the furnace 102 according to the input temperature data .

연소 가스의 온도는 질소 산화물의 생성과 연관이 있으므로 상기 연소 가스의 배출 온도가 지나치게 높은 경우 상기 퍼니스(102)로 곧바로 공급하지 않고 상기 공급관(300)에서 분기된 제1 분기관(340)을 통해 버퍼탱크(600)로 공급한다.Since the temperature of the combustion gas is related to the generation of nitrogen oxides, when the discharge temperature of the combustion gas is excessively high, it is not directly supplied to the furnace 102 but flows through the first branch pipe 340 branched from the supply pipe 300 And supplies it to the buffer tank 600.

버퍼탱크(600)는 연소 가스를 일시적으로 보관하였다가 질소 산화물의 배출이 최소화 되는 온도 범위가 유지될 때까지 상기 연소 가스가 저장된다.The buffer tank 600 stores the combustion gas until the temperature of the combustion gas is temporarily stored and the temperature range at which the discharge of nitrogen oxides is minimized is maintained.

참고로 상기 버퍼탱크(600)에는 내부 온도를 감지하는 탱크 온도 감지 센서가 구비되고, 상기 탱크 내부의 압력을 감지하는 탱크 압력 감지 센서가 구비된다.For reference, the buffer tank 600 is provided with a tank temperature sensing sensor for sensing an internal temperature, and a tank pressure sensing sensor for sensing a pressure inside the tank.

버퍼 탱크(600)는 내부로 공급된 연소 가스의 온도를 하강 시키기 위해 냉각부(700)가 구비되고, 상기 냉각부(700)가 상기 버퍼탱크(600)의 내부 온도가 하강되도록 내부로 냉각관(610)이 연장되고, 상기 냉각관(610)으로 냉매를 공급하여 질소 산화물이 저감되는 온도 범위 이내로 유지시키기 위한 냉각부(620)가 구비된다.The buffer tank 600 is provided with a cooling unit 700 for lowering the temperature of the combustion gas supplied to the inside of the buffer tank 600. The cooling unit 700 is installed inside the buffer tank 600 to cool down the inside of the buffer tank 600, And a cooling unit 620 for extending the cooling pipe 610 to maintain the temperature of the cooling pipe 610 within a temperature range where nitrogen oxide is reduced by supplying the cooling gas to the cooling pipe 610.

상기 냉각부(620)는 제어부(500)에 의해 질소 산화물의 온도 범위에 따라 최소한의 질소 산화물이 배출되도록 작동 온도가 조절되거나, 관리자에 의해 수동으로 조절된다.The controller 620 adjusts the operating temperature by the control unit 500 so that the minimum amount of nitrogen oxide is discharged according to the temperature range of the nitrogen oxide, or is manually adjusted by the manager.

냉각관(610)은 버퍼탱크(600) 내부에 다수회 절곡된 상태로 연장되며 독립적으로 복수 개가 각각 개별 단위체로 구성된다. 이 경우 어느 하나의 냉각관이 파손되는 경우에도 다른 하나의 냉각관이 냉각 작용을 할 수 있어 연소 가스에 대한 냉각을 안정적으로 실시할 수 있다.The cooling pipe 610 extends in the buffer tank 600 in a bent state many times, and a plurality of the cooling pipes 610 are independently formed of individual unit bodies. In this case, even if one of the cooling pipes is broken, the other cooling pipe can perform the cooling action, so that cooling of the combustion gas can be performed stably.

제어부(500)는 상기 온도 감지 센서(10)로부터 입력된 연소 가스의 온도에 따라 상기 연소 가스를 상기 제1 공급관(310) 또는 제2 공급관(320) 중의 어느 하나로 공급할 지 판단하는데, 만약 연소가스의 온도가 높다고 판단될 경우에는 냉각부(620)를 제어하여 상기 버퍼 탱크(600)로 공급되는 냉매의 온도를 하강되도록 제어할 수 있다.The control unit 500 determines whether the combustion gas is to be supplied to either the first supply pipe 310 or the second supply pipe 320 according to the temperature of the combustion gas inputted from the temperature sensor 10. If the combustion gas The temperature of the refrigerant supplied to the buffer tank 600 may be controlled to be lowered by controlling the cooling unit 620.

그리고 제어부(500)는 탱크 온도 감지 센서로부터 현재 버퍼탱크(600)의 온도를 입력 받아 질소 산화물의 발생이 최소화 되는 온도 상태가 유지되도록 상기 냉매의 온도를 서로 다르게 제어한다.The control unit 500 receives the temperature of the buffer tank 600 from the tank temperature sensor, and controls the temperature of the refrigerant to be maintained such that the temperature of the nitrogen oxide is minimized.

이 경우 연소 가스의 온도가 지나치게 높은 상태로 퍼니스(102)로 공급되면서 발생될 수 있는 질소 산화물의 생성을 최소화 할 수 있어 대기 오염 또는 환경 오염 문제를 최소화 할 수 있다.In this case, it is possible to minimize the generation of nitrogen oxides that may be generated when the temperature of the combustion gas is supplied to the furnace 102 in an excessively high temperature, thereby minimizing air pollution or environmental pollution.

본 실시 예에 의한 공급관(300)은 상기 메인 공급관(302)에서 상기 퍼니스 유닛(100)에 구비된 OFA(Over-Firing Air)(103)로 공급하기 위한 제3 공급관을 더 포함한다.The supply pipe 300 according to the present embodiment further includes a third supply pipe for supplying the OFA (Over-Firing Air) 103 provided in the furnace unit 100 in the main supply pipe 302.

상기 OFA(103)는 외기를 버너 유닛(106)으로 추가 공급하기 위해 구비되며 상기 OFA(103)로 연소 가스가 공급될 경우 연소 가스의 온도가 약간 하강될 수 있어 온도조절이 추가로 필요할 경우에 유리해질 수 있다.The OFA 103 is provided to additionally supply outside air to the burner unit 106, and when the combustion gas is supplied to the OFA 103, the temperature of the combustion gas may be slightly lowered, Can be advantageous.

조절 밸브 유닛(400)은 상기 공급관(300)에 설치되는데, 상기 제1 공급관(310)에 설치된 제1 조절 밸브(410)와, 상기 제2 공급관(320)에 설치된 제2 조절 밸브(420)를 포함한다. 상기 제1,2 조절 밸브(410, 420)는 제1,2 공급관(310, 320)으로 공급되는 기체의 이동 흐름을 단속하는데 후술할 제어부(500)에 의해 개도량이 제어될 수 있다.The control valve unit 400 is installed in the supply pipe 300. The control valve unit 400 includes a first control valve 410 installed in the first supply pipe 310 and a second control valve 420 installed in the second supply pipe 320, . The first and second control valves 410 and 420 control the flow of gas supplied to the first and second supply pipes 310 and 320. The opening amount of the first and second control valves 410 and 420 may be controlled by a controller 500 described later.

산소 감지 센서(20)는 연소 가스에 포함된 산소 가스의 농도를 감지하여 제어부(500)로 전송하고, 상기 제어부(500)는 현재 퍼니스(102)로 공급되는 산소 농도량을 판단한다. 예를 들어 산소 농도량이 지나치게 높을 경우질소 산화물이 증가될 수 있으므로 제어부(500)는 전술한 버퍼 탱크(600)로 연소 가스의 이동 방향을 전환시켜 일정 시간 동안 버퍼 탱크(600)에 연소 가스를 저장한 후에 퍼니스(102)로 공급한다.The oxygen sensing sensor 20 senses the concentration of the oxygen gas contained in the combustion gas and transmits the sensed oxygen concentration to the control unit 500. The control unit 500 determines the amount of oxygen supplied to the furnace 102. For example, when the oxygen concentration is excessively high, the nitrogen oxide may be increased. Therefore, the control unit 500 switches the direction of the flow of the combustion gas to the buffer tank 600 and stores the combustion gas in the buffer tank 600 for a predetermined period of time And then supplied to the furnace 102.

이 경우 질소 산화물의 증가에 필요한 산소 농도가 하강될 수 있어 대기 오염 또는 환경 오염 발생을 최대한 억제할 수 있다.In this case, the oxygen concentration necessary for the increase of the nitrogen oxide can be lowered, and the occurrence of air pollution or environmental pollution can be suppressed as much as possible.

본 실시 예에 의한 제어부(500)는 상기 퍼니스 유닛이 구비된 화력 발전소에서 생성된 전력을 공급받는 수용처의 전력 수요에 따라 상기 가스 터빈 유닛(200)과 상기 퍼니스 유닛(100)의 작동 상태를 선택적으로 제어한다.The control unit 500 according to the present embodiment controls the operation state of the gas turbine unit 200 and the furnace unit 100 according to the electric power demand of the receiving destination to which the electric power generated from the thermal power generating station equipped with the furnace unit is supplied .

첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하면, 제어부(500)는 수용처의 전력 수요가 낮을 경우 퍼니스 유닛(100)만 단독으로 가동되도록 제어하여 상기 수용처에 요구되는 전력 생산이 이루어지도록 제어하거나, 상기 퍼니스 유닛(100)을 가동하지 않고 가스 터빈 유닛(200)에서 배출된 연소 가스를 상기 제2 공급관(420)으로 공급하고 상기 퍼니스 유닛(100)은 미 가동되도록 제어할 수 있다. 3 to 5, the controller 500 controls the furnace unit 100 to be operated solely when the power demand of the receiving station is low, so that the power required for the receiving station is produced, It is possible to supply the combustion gas discharged from the gas turbine unit 200 to the second supply pipe 420 without operating the furnace unit 100 and control the furnace unit 100 to be inoperable.

후자의 경우 연소 가스의 열 예너지를 재활용하여 전력 생산을 실시할 수 있으므로 에너지 활용 측면에서 유리하고 질소 산화물의 배출도 최소화 할 수 있다. In the latter case, heat generation of the combustion gas can be recycled and electric power production can be carried out, which is beneficial in terms of energy utilization and minimizes the emission of nitrogen oxides.

제어부(500)는 퍼니스(102)로 공급되는 석탄 분말의 가격 정보를 별도의 서버를 통해 실시간으로 전달받아 가스 터빈 유닛(200)의 연료로 사용되는 가스와 비교 판단하고 상대적으로 가격이 낮은 것으로 판단되는 석탄 또는 가스 중의 어느 하나를 선택하여 상기 퍼니스 유닛(100) 또는 가스 터빈 유닛(200) 중의 어느 하나를 가동한다. The control unit 500 receives the price information of the coal powder supplied to the furnace 102 through a separate server in real time and compares it with the gas used as the fuel of the gas turbine unit 200 and judges that the price is relatively low And either the furnace unit 100 or the gas turbine unit 200 is operated.

제어부(500)는 수용처의 전력 수요가 높을 경우 가스 터빈 유닛(200)과 퍼니스 유닛(100)이 모두 가동되도록 하여 전력 생산을 도모한다. 이 경우 충분한 전력 생산이 가능해지므로 수용처의 전력 요구에 안정적으로 대응할 수 있다.The controller 500 controls the gas turbine unit 200 and the furnace unit 100 to operate in a power generation mode when the power demand of the accommodation destination is high. In this case, since sufficient electric power production is possible, it is possible to respond stably to the power demand of the destination.

상기 제어부(500)는 상기 연소 가스의 온도와 산소 농도에 따라 상기 퍼니스 유닛으로 연소 가스를 곧바로 공급하기 어려울 경우 상기 연소 가스의 공급이 차단되도록 제어하거나 전술한 버퍼탱크(600)로 이동 경로를 변경시켜 질소 산화물이 증가될 수 있는 변수를 조절한다.If the control unit 500 can not supply the combustion gas directly to the furnace unit according to the temperature and the oxygen concentration of the combustion gas, the control unit 500 controls the supply of the combustion gas to be cut off or changes the traveling path to the buffer tank 600 To control the variables by which nitrogen oxides can be increased.

이 경우 상기 버퍼 탱크(600)에서 질소 산화물의 생성이 최저로 유지되는 온도까지 하강된 후에 제1 공급관(310) 또는 제2 공급관(320)으로 공급된다.In this case, the temperature of the buffer tank 600 is lowered to a temperature at which the production of nitrogen oxides is maintained at a minimum, and then, the nitrogen oxide is supplied to the first supply pipe 310 or the second supply pipe 320.

제어부(500)는 현재 버퍼탱크(600)에 저장된 연소 가스의 온도와 산소 농도에 따른 데이터를 지속적으로 입력 받아 적합한 상기 연소 가스의 온도와 농도가 공급 가능한 상태로 판단될 경우 상기 퍼니스 유닛(100)으로 공급한다.The control unit 500 continuously receives data according to the temperature of the combustion gas stored in the buffer tank 600 and the oxygen concentration, and when it is determined that the temperature and the concentration of the combustion gas are appropriate, .

따라서 퍼니스 유닛(100)이 가동되는 경우 또는 상기 가스 터빈 유닛(200)과 퍼니스 유닛(100)이 복합적으로 가동되는 경우에 발생되는 질소 산화물의 배출을 최소화할 수 있다. Therefore, the emission of nitrogen oxide generated when the furnace unit 100 is operated or when the gas turbine unit 200 and the furnace unit 100 are operated in a combined manner can be minimized.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

10, 20 : 온도 감지 센서, 산소 감지 센서
100 : 퍼니스 유닛
102 : 퍼니스
104 : 분기 덕트
106 : 버너 유닛
200 : 가스 터빈 유닛
202 : 압축기
204 : 연소기
206 : 터빈
300 : 공급관
302 : 메인 공급관
310, 320, 330 : 제1,2,3 공급관
340, 350 : 제1,2 분기관
400 : 조절 밸브 유닛
410, 420 : 제1,2 조절 밸브
500 : 제어부
600 : 버퍼 탱크10, 20: Temperature sensor, oxygen sensor
100: Furnace unit
102: Furnace
104: branch duct
106: Burner unit
200: Gas turbine unit
202: Compressor
204: Combustor
206: Turbine
300: supply pipe
302: main supply pipe
310, 320, 330: first, second and third supply pipes
340, 350: 1st and 2nd branch organizations
400: Control valve unit
410, 420: first and second control valves
500:
600: buffer tank

Claims

1. A furnace comprising: a furnace; and a burner unit for burning combustion air supplied through a plurality of branch ducts extending toward the furnace to supply a flame to the furnace;
A gas turbine unit including a compressor, a combustor, and a turbine, wherein a combustion gas is generated in the turbine;
A supply pipe provided at one end to the gas turbine unit and connected at the other end to the furnace unit and to supply the combustion gas generated in the gas turbine unit to the furnace unit;
An adjustment valve unit installed in the supply pipe; And
And a control unit for selectively controlling an operating state of the gas turbine unit and the furnace unit according to a power demand of a receiving destination to which electric power generated from a thermal power plant equipped with the furnace unit is supplied.

The method according to claim 1,
A first supply pipe branched from the main supply pipe extending toward the furnace unit toward the lower end of the furnace;
And a second supply pipe branched from the main supply pipe to the burner unit.

3. The method of claim 2,
The control valve unit includes a first control valve installed in the first supply pipe;
And a second control valve provided in the second supply pipe.

The method according to claim 1,
A temperature sensor for sensing the temperature of the combustion gas discharged from the gas turbine unit;
And an oxygen sensor for sensing the concentration of oxygen contained in the combustion gas.

3. The method of claim 2,
Wherein the supply pipe further comprises a third supply pipe for supplying the main supply pipe to the OFA provided in the furnace unit.

The method according to claim 1,
And a buffer tank connected to the supply pipe through a first branch pipe and temporarily stored when the temperature of the combustion gas is higher than the over-generation temperature of the nitrogen oxide.

The method according to claim 6,
A cooling unit for supplying low-temperature refrigerant to a cooling pipe extending into the buffer tank;
And a second branch pipe having one end connected to the cooling unit and the other end extended to the supply pipe

The method according to claim 1,
Wherein the controller controls the supply of the combustion gas to be cut off when it is difficult to directly supply the combustion gas to the furnace unit according to the temperature and the oxygen concentration of the combustion gas.

The method according to claim 1,
Wherein the controller controls the furnace unit to operate only the furnace unit when electric power demand of the accommodation unit is low, so that power is supplied to the accommodation unit.

The method according to claim 1,
Wherein the controller controls the furnace unit and the gas turbine unit to operate simultaneously so that power is supplied to the receiver when the power demand of the receiver is high.

The method according to claim 1,
Wherein the control unit selectively controls the fuel supply so that the fuel supplied to the furnace unit is supplied either coal or gas.