KR20180056148A - 복합화력발전시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스터빈부와 별도로 냉각공기생성부를 포함하고, 상기 냉각공기생성부에 포함된 저압압축기와 고압압축기에서 생성된 압축공기를 가스터빈 블레이드의 냉각공기로 제공하고, 증기의 응축으로 생성된 응축수가 유동하는 중간열교환기를 이용하여 저압 압축기에서 고압 압축기로 유동하는 저압압축공기를 중간냉각하여, 냉각공기의 예냉각 효과와, 냉각공기의 중간냉각 효과로 압축기 소모동력이 감소하여 종래의 예냉각 방식보다 가스터빈의 성능이 향상되고, 중간냉각과정에서 회수된 열을 배열회수사이클로 전달하여 배열회수사이클의 성능이 향상되는 복합화력발전시스템을 제공한다.

Description

복합화력발전시스템{Combined cycle power generation system}
본 발명은 복합화력발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스터빈부와 별도로 냉각공기생성부를 포함하고, 상기 냉각공기생성부에 포함된 저압압축기와 고압압축기에서 생성된 압축공기를 가스터빈 블레이드의 냉각공기로 제공하고, 증기의 응축으로 생성된 응축수가 유동하는 중간열교환기를 이용하여 저압 압축기에서 고압 압축기로 유동하는 저압압축공기를 중간냉각하여, 냉각공기의 예냉각 효과와, 냉각공기의 중간냉각 효과로 압축기 소모동력이 감소하여 종래의 예냉각 방식보다 가스터빈의 성능이 향상되고, 중간냉각과정에서 회수된 열을 배열회수사이클로 전달하여 배열회수사이클의 성능이 향상되는 복합화력발전시스템에 관한 것이다.
에너지 변환 장치의 대표적인 예로 연료 등의 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 가스 터빈 시스템 또는 스팀터빈 시스템을 들 수 있다.
구체적으로, 가스 터빈은 연료 및 공기를 공급하여 연료를 연소시키고, 이로써 발생되는 고온, 고압의 연소 가스를 이용해서 터빈을 구동시키는 것이며, 스팀 터빈은 스팀 발생기를 이용해서 급수(Feed water)를 가열하여 스팀을 생성한 후, 생성된 스팀을 터빈에 공급하여 구동시키는 것이다.
이러한 가스터빈 또는 스팀터빈과 연결된 발전기를 통해 전력을 생산하는 가스터빈 발전시스템 또는 스팀터빈 발전시스템이 개발된 이래로, 시스템의 에너지 효율을 개선하려는 노력은 계속 이어져 왔다.
참고로, 시스템을 순환하는 액체는 흐르는 위치에 따라 구별해서 정의될 수 있는데, 스팀이 응축기에 의해 응축된 후 스팀 발생 수단에 공급되기 전까지의 액체를 복수(Condensated water), 스팀 발생 수단에 공급되어 스팀으로 변환되는 액체를 급수(Feed water)라고 정의할 수 있다.
특히, 가스터빈에서 에너지를 생산한 후 배출되는 배기가스의 열을 HRSG(Heat Recovery Steam Generator)를 이용하여 스팀터빈 사이클의 급수를 가열하는데 사용하는 복합화력발전 방식은 스팀터빈만을 사용하거나 가스터빈만을 사용하는 발전시스템에 비해 효율이 획기적으로 개선된 시스템이다.
선행기술로는 등록특허 제10-1531931호(2015.06.22) 등에 개시되어 있다.
종래의 터빈 냉각기술은 압축기에서 압축공기 일부를 추기하여 터빈의 블레이드에 분사하여 터빈블레이드의 표면온도를 낮추었는데, 높은 성능을 가지는 가스터빈일수록 압축비와 터빈 입구온도의 상승으로 인해 압축공기를 바로 사용하기에는 압축공기의 온도가 높아 압축공기를 냉각하는 기술을 제공하였다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 종래에는 터빈블레이드를 냉각하는 냉각공기를 예냉각하기 위해 압축기에 추기되는 냉각공기를 별도의 냉각기로 냉각하였으나, 냉각공기의 예냉각은 압력비와 터빈입구온도 상승을 위해 필요하지만, 압축된 공기를 냉각하는 과정에서 에너지가 그대로 버려지게 되므로, 가스터빈의 성능 향상에 한계로 표출되었다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 가스터빈부와 별도로 냉각공기생성부를 포함하고, 상기 냉각공기생성부에 포함된 저압압축기와 고압압축기에서 생성된 압축공기를 가스터빈 블레이드의 냉각공기로 제공하고, 증기의 응축으로 생성된 응축수가 유동하는 중간열교환기를 이용하여 저압 압축기에서 고압 압축기로 유동하는 저압압축공기를 중간냉각하여, 냉각공기의 예냉각 효과와, 냉각공기의 중간냉각 효과로 압축기 소모동력이 감소하여 종래의 예냉각 방식보다 가스터빈의 성능이 향상되고, 중간냉각과정에서 회수된 열을 배열회수사이클로 전달하여 배열회수사이클의 성능이 향상되는 복합화력발전시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 복합화력발전시스템은 회전력으로 외부공기를 유입하여 고압으로 압축하는 압축기와, 상기 압축기의 유출구와 연결되고, 압축기에서 압축된 압축공기를 유입하여 외부에서 제공된 연료를 혼합하면서, 이를 연소하여 고온고압의 연소가스를 배출하는 연소기와, 상기 압축기와 축 연결되고, 상기 연소기에서 배출된 고온고압의 연소가스가 터빈블레이드와 상응하여 회전력을 발생하는 가스터빈을 포함한 가스터빈부와, 상기 가스터빈부에서 발생한 배기가스의 배열을 이용하여 증기를 발생시키는 배열회수보일러부와, 상기 배열회수보일러부에서 발생한 증기에 의해 구동하는 증기터빈부와, 상기 가스터빈부와 증기터빈부의 동력에 의해 발전하는 제1발전기 및 제2발전기와, 상기 증기터빈부를 통한 증기를 응축시켜 상기 배열회수보일러부로 재공급하는 응축부 및 외부공기를 유입하여 공기를 압축해 냉각공기를 생성하고, 생성된 냉각공기를 상기 가스터빈부의 가스터빈으로 제공해 가스터빈의 냉각하는 냉각공기생성부를 포함한다.
이때 본 발명에 따른 상기 냉각공기생성부는 유입된 외부의 공기를 저압으로 압축하여 배출하는 저압압축기와, 상기 저압압축기에서 배출된 저압공기를 고압으로 압축하여 배출하는 고압압축기를 포함하고, 상기 저압압축기에서 배출된 저압공기와 응축부에서 증기를 응축시켜 생성한 응축수와 열교환 시켜, 냉각공기를 중간냉각하는 중간냉각열교환기를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 증기터빈부는 저압의 증기로 회전력을 발생하는 저압터빈과, 중압의 증기로 회전력을 발생하는 중압터빈과, 고압의 증기로 회전력을 발생하는 고압터빈을 포함한다.
또한 본 발명에 따른 상기 응축부는 상기 증기터빈부와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 증기터빈부에서 배출된 유체를 응축하여 응축수를 배출하는 응축기와, 상기 응축기와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 응축기에서 배출되는 응축수를 저압으로 송출하는 저압펌프와, 상기 배열회수보일러부와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 배열회수보일러부를 통한 응축수에서 공기를 제거하는 탈기기와, 상기 탈기기와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 탈기기를 통해 탈기된 유체를 중압으로 송출하는 중압펌프와, 상기 중압펌프와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 중압펌프를 중압으로 송출되는 유체를 고압으로 송출하는 고압펌프를 포함한다.
본 발명의 일 실시에 따른 복합화력발전시스템은 가스터빈부와 별도로 저압과 고압으로 생성된 압축공기를 가스터빈 블레이드의 냉각공기로 제공하여, 가스터빈부의 압축기 소모동력이 감소하여 종래의 예냉각 방식보다 가스터빈의 성능이 향상되는 효과를 가진다.
증기의 응축으로 생성된 응축수가 유동하는 중간열교환기를 이용하여 저압 압축기에서 고압 압축기로 유동하는 저압압축공기를 중간냉각해, 냉각공기의 예냉각 효과와, 중간냉각과정에서 회수된 열을 배열회수사이클로 전달하여 배열회수사이클의 성능이 향상되는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합화력발전시스템을 간략하게 보인 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 가스터빈부와 별도로 냉각공기생성부를 포함하고, 상기 냉각공기생성부에 포함된 저압압축기와 고압압축기에서 생성된 압축공기를 가스터빈 블레이드의 냉각공기로 제공하고, 증기의 응축으로 생성된 응축수가 유동하는 중간열교환기를 이용하여 저압 압축기에서 고압 압축기로 유동하는 저압압축공기를 중간냉각하여, 냉각공기의 예냉각 효과와, 냉각공기의 중간냉각 효과로 압축기 소모동력이 감소하여 종래의 예냉각 방식보다 가스터빈의 성능이 향상되고, 중간냉각과정에서 회수된 열을 배열회수사이클로 전달하여 배열회수사이클의 성능이 향상되는 복합화력발전시스템에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 일 실시에 따른 복합화력발전시스템은 가스터빈부(100)와, 배열회수보일러부(200)와, 증기터빈부(300)와, 냉각공기생성부(400) 및 응축부(500)를 포함하는데, 먼저 가스터빈부(100)는 1차 발전을 수행하는 것으로, 통상의 가스터빈장치와 같이 회전력으로 외부공기를 유입하여 고압으로 압축하는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)의 유출구와 연결되고, 압축기(110)에서 압축된 압축공기를 유입하여 외부에서 제공된 연료를 혼합하면서, 이를 연소하여 고온고압의 연소가스를 배출하는 연소기(120)를 포함한다.
이때 상기 압축기(110)는 공기가 유입되는 흡기부와, 압축된 압축공기가 유출되는 배출부가 구비되고, 다단의 터빈(130)과 축으로 연결되어, 터빈(130)의 회전력을 축으로 전달받아, 전달받은 회전력으로 유입된 공기를 고압으로 압축한다.
상기한 압축기(110)에 의해 압축된 압축공기는 별도의 챔버(도시하지 않음)에 수용된 후, 밸브의 개폐에 의해 선택적으로 연소기(120) 측으로 공급되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 연소기(120)는 압축기(110)의 배출구와 연결되고, 압축기(10)에서 압축된 압축공기를 유입하여 외부에서 제공된 연료를 혼합해, 압축공기에 포함된 연료를 연소하여 고온고압의 배기가스를 터빈(130) 측으로 배출한다.
이때 상기 터빈(130)은 상기 압축기(110)와 축으로 연결되는 것이 바람직하고, 상기 연소기(120)에서 배출된 고온고압의 배기가스는 터빈(130) 측으로 배출되어, 고온고압의 배기가스가 터빈블레이드와 상응하여 터빈(130)이 회전해 회전력이 발생한다.
여기서, 상기 터빈(130)은 상기 압축기(110)와 축 연결됨에 따라 상기 터빈(130)이 회전함에 따라 압축기(110) 역시 회전하여, 그 회전력으로 압축기(110) 내부로 유입된 공기를 압축한다.
이때 상기 터빈(130)은 가스터빈부(100)의 효율을 극대화하기 위해 다단으로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합화력발전시스템은 가스터빈의 성능이 향상되도록, 상기 터빈(130)의 터빈블레이드를 냉각하기 위한 냉각공기를 생성하는 냉각공기생성부(400)를 포함한다.
상기 냉각공기생성부(400)는 유입된 외부의 공기를 저압으로 압축하여 배출하는 저압압축기(410)를 포함하고, 상기 저압압축기와 유체가 유동하는 추기라인으로 연결되어, 상기 저압압축기(410)에서 배출된 저압의 공기를 고압으로 압축하여 배출하는 고압압축기(420)를 포함한다.
이때 상기 냉각공기생성부(400)의 저압압축기(410)와, 고압압축기(420)는 가스터빈부(100)에서 발생하는 동력을 이용하지 않고, 외부에서 인가되는 전원을 이용하는 전동기의 회전력으로 구동되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 냉각공기생성부(400)는 별도의 전원으로 유입된 외부공기를 저압 및 고압으로 압축해 냉각공기로 생성하고, 생성된 저압 및 고압의 냉각공기를 상기 가스터빈부(100)의 가스터빈으로 제공해 가스터빈의 블레이드를 냉각해 가스터빈의 성능이 향상되도록 한다.
그리고 저압압축기(410)와, 고압압축기(420)를 연결하는 추기라인 상에는 중간냉각열교환기(430)를 구비하는데, 상기 중간냉각열교환기(430)는 상기 저압압축기(410)에서 배출된 저압공기와, 응축부(500)에서 증기를 응축시켜 생성한 응축수를 내부로 유동시켜 저압공기와 응축수의 열교환으로 상기 저압공기가 중간냉각되도록 한다.
따라서 냉각공기의 중간냉각 효과로 압축기 소모동력이 감소하여 종래의 예냉각 방식보다 가스터빈의 성능이 향상되는 효과를 발한다.
그리고 상기 가스터빈부(100)에서 발생한 배기가스의 배열을 상기 배열회수보일러부(200)에서 회수하여, 회수된 배열을 이용하여 증기를 발생시키고, 상기 배열회수보일러부(200)에서 발생한 증기에 의해 증기터빈부(300)가 구동한다.
여기서, 상기 증기터빈부(300)는 2차 발전을 수행하는 것으로, 저압의 증기로 회전력을 발생하는 저압터빈(310)과, 중압의 증기로 회전력을 발생하는 중압터빈(320)과, 고압의 증기로 회전력을 발생하는 고압터빈(330)을 포함하고, 상기 가스터빈부(100) 및 증기터빈부(300)에는 각각 제1발전기(140) 및 제2발전기(340)가 하나의 축으로 연결되어, 상기 가스터빈부(100) 및 증기터빈부(300)가 각각 구동함에 따라 발생한 동력으로 제1발전기(140) 및 제2발전기(340)가 발전한다.
상기한 제1발전기(140) 및 제2발전기(340)의 발전과정을 통상적인 기술로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고 본 발명의 일 실시에 따른 상기 증기터빈부(300)는 응축부(500)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 증기터빈부(300)를 통한 증기를 상기 응축부(500)로 송부한다.
이때, 상기 응축부(500)는 상기 증기터빈부(300)을 통한 증기를 유입하여 이를 응축시키는 응축기(510)를 포함하여, 상기 응축기(510)에서 응축된 응축수를 상기 배열회수보일러부(200)로 재공급하는 폐회로를 이룬다.
그리고 상기 응축부(500)에는 상기 배열회수보일러부(200)로 응축수를 저압으로 공급하는 저압펌프(520)과, 응축수를 중압으로 공급하는 중압펌프(540)과, 응축수를 고압으로 공급하는 고압펌프(550)을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시에 따른 상기 응축기(510)는 통상의 응축기와 같이 상기 증기터빈부(300)에서 송부된 기상의 유체(증기)에 냉을 제공하여 기상의 유체 응축해 액상의 유체인 응축수로 전환하여, 전환된 응축수를 저압펌프(520)로 공급하고, 상기 저압펌프(520)는 응축수를 저압으로 송출하여 상기 배열회수보일러부(200)로 공급한다.
상기한 저압펌프(520)을 통해 공급되는 저압의 응축수는 상기 배열회수보일러부(200)의 온탕기(210)로 제공되는데, 상기 온탕기(210)는 상기 저압펌프(520)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 내부를 따라 유동하는 저압의 응축수를 배기가스와의 열교환으로 가열한다.
이때, 상기 온탕기(210)는 배기가스가 통하는 배기통로(도시하지 않음) 내부에 배치되는 것이 바람직하고, 상기 온탕기(210)의 내부를 따라 유동하는 응축수가 배기가스와의 열교환으로 가열된다.
그리고 상기 온탕기(210)에 의해 가열된 응축수는 공기빼기가 이루어지는데, 이는 탈기기(530)에 의해 이루어지고, 상기 탈기기(530)는 상기 온탕기(210)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 온탕기(210)를 통해 가열된 응축수에서 공기빼기 즉, 다시 말해 응축수에서 공기를 제거한다.
여기서 본 발명의 일 실시에 따른 탈기기(530)는 통상의 가열식 탈기기와 같이 응축수에 열을 가해 응축수에 포함된 공기를 제거하는데, 이때 상기 탈기기(530)의 열원으로 저압의 증기를 매개로 하여 응축수에 포함된 공기를 제거한다.
상기한 탈기기(530)에 의해 공기 제거가 완료된 유체는 중압펌프(540) 및 상기 배열회수보일러부(200)의 저압증발기(220)로 공급한다.
여기서 본 발명의 일 실시에 따른 배열회수보일러부(200)를 먼저 살펴보면, 상기 가스터빈부(100)에서 배출되는 배기가스가 유동하는 배기통로(도시하지 않음)를 구비하는데, 이때 상기 배기통로의 일측은 상기 가스터빈부(100)에서 배기가스가 배출되는 부분과 연결되고, 상기 배기통로의 타측은 배기가스를 외부로 배출하는 배기구와 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배열회수보일러부(200)의 배기통로 내부에는 저압, 중압, 고압으로 구분된 3개의 증발기를 포함하는데, 이들 중 저압증발기(220)는 상기 탈기기(530)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 탈기기(530)를 통해 탈기된 유체(응축수)를 유입하여, 상기 저압증발기(220) 내부에서 유체(응축수)와 배기가스의 열교환으로 유체(응축수)를 가열해 저압의 증기를 발생시켜 유체를 저압의 증기로 배출한다.
이때, 발생한 저압의 증기는 분기되어 상기 탈기기(530) 및 저압과열기(230)로 각각 제공되는데, 상기 탈기기(530)로 제공된 저압의 증기는 상기 탈기기(530)의 열원으로 응축수에 포함된 공기를 제거하기 위한 촉매로 이용된다.
그리고 상기 저압과열기(230)는 인입된 저압의 증기를 배기가스와의 열교환으로 가열하는 것으로, 상기 배기통로 내부에 배치되고, 상기 저압증발기(220)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 내부를 따라 유동하는 저압의 증기를 배기가스와의 열교환으로 가열하여, 가열된 저압의 증기를 상기 증기터빈부(300)로 제공한다.
이때, 상기 증기터빈부(300)로 제공되는 저압의 증기는 상기 증기터빈부(300)의 저압터빈(310)을 구동하는 동력원으로 이용되고, 상기 저압터빈(310)의 동력원으로 이용된 저압의 증기는 상기 응축기(500)로 송부되어 응축이 이루어지도록 한다.
그리고 상기 탈기기(530)에서 중압펌프(540)로 분기된 유체인 응축수는 상기 중압펌프(540)를 통해 중압으로 송출되면서 고압펌프(550)와, 중압이코노마이저(241)로 각각 분기되어 제공되는데, 상기 중압이코노마이저(241)는 상기 배기통로 내부에 배치되고, 상기 중압펌프(540)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 내부를 따라 유동하는 탈기된 유체인 중압의 응축수를 배기가스와의 열교환으로 가열하여 증기를 발생시켜, 발생된 증기를 중압증발기(221)로 제공한다.
상기 중압증발기(221)는 상기 배기통로 내부에서 상기 중압이코노마이저(241)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 중압이코노마이저(241)를 통해 발생한 증기를 유입하여, 배기가스를 이용해 중압의 증기를 발생시켜 제공한다.
상기한 중압증발기(221)에서 발생한 중압의 증기는 중압과열기(231)로 제공하는데, 상기 중압과열기(231)는 상기 배기통로 내부에 배치되고, 상기 중압증발기(221)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 내부를 따라 유동하는 중압의 증기를 배기가스와의 열교환으로 가열하여, 가열된 중압의 증기를 고압터빈(330)에서 배출되는 증기와 함께 혼합하여 제1재가열기(250)로 제공한다.
상기 제1재가열기(250)는 상기 배기통로 내부에서 상기 중압과열기(231)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 중압과열기(231)에 의해 가열된 중압의 증기를 유입하여, 배기가스와의 열교환으로 중압의 증기를 1차 재가열하여, 재가열된 중압의 증기를 제2재가열기(251)로 제공한다.
상기 제2재가열기(251)는 상기 배기통로 내부에서 상기 제1재가열기(250)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 제1재가열기(250)에 의해 재가열된 중압의 증기를 유입하여, 배기가스와의 열교환으로 중압의 증기를 2차 재가열하여, 재가열된 중압의 증기를 상기 증기터빈부(300)로 제공한다.
이때 상기 증기터빈부(300)로 제공되는 중압의 증기는 상기 증기터빈부(300)의 중압터빈(320)을 구동하는 동력원으로 이용되고, 상기 중압터빈(320)의 동력원으로 이용된 중압의 증기는 상기 저압과열기(230)와 저압터빈(310)을 연결한 라인 상에 유입되어 저압터빈(310)으로 제공된다.
또한, 상기 중압펌프(540)에서 중압으로 송출된 응축수는 고압펌프(550)를 통해 고압으로 승압되면서, 상기 중간냉각열교환기(430)와, 제1고압이코노마이저(240)로 송출되는데, 상기 중간냉각열교환기(430)는 상기 저압압축기(410)에서 배출된 저압공기와, 고압펌프(550)에서 고압으로 송출하는 응축수를 내부에서 서로 교환시켜, 상기 저압공기가 중간냉각되면서 응축수는 예열되도록 한다.
이때 상기 중간냉각열교환기(430)를 통한 응축수는 제2고압이코노마이저(242)로 제공된다.
그리고 상기 제1고압이코노마이저(240)는 상기 배기통로 내부에 배치되고, 상기 고압펌프(550)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 내부를 따라 유동하는 유체인 고압의 응축수를 배기가스와의 열교환으로 가열하여, 가열된 응축수를 제2고압이코노마이저(241)로 제공한다.
상기 제2고압이코노마이저(241)는 역시, 상기 배기통로 내부에 배치되고, 상기 중간냉각열교환기(430) 및 상기 제1고압이코노마이저(240)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 내부를 따라 유동하는 유체인 응축수를 배기가스와의 열교환으로 가열하여 고압증발기(222)로 제공한다.
또한, 상기 고압증발기(222)는 상기 배기통로 중 배기가스 유입되는 일측 내부에 배치되고, 상기 제2고압이코노마이저(241)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 제2고압이코노마이저(241)를 통해 가열된 유체를 유입하여, 배기가스와의 열교환으로 고압의 증기를 발생시켜 제1고압재가열기(232)로 제공한다.
상기한 고압증발기(222)에서 발생한 고압의 증기는 제1고압재가열기(232)로 제공되는데, 상기 제1고압재가열기(232)는 상기 배기통로 내부에 배치되고, 상기 고압증발기(222)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 내부를 따라 유동하는 고압의 증기를 배기가스와의 열교환으로 재가열하여, 재가열된 고압의 증기를 제2고압재가열기(233)로 제공한다.
상기 제2고압재가열기(233) 역시, 상기 배기통로 내부에 배치되고, 상기 제1고압재가열기(232)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 내부를 따라 유동하는 고압의 증기를 배기가스와의 열교환으로 재가열하여, 재가열된 고압의 증기를 상기 증기터빈부(300)로 제공한다.
이때, 상기 증기터빈부(300)로 제공되는 고압증기는 상기 증기터빈부(300)의 고압터빈(330)을 구동하는 동력원으로 이용되고, 상기 고압터빈(330)의 동력원으로 이용된 고압의 증기는 상기 제1재가열기(250)를 통해 중압터빈(320)으로 제공된다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 복합화력발전시스템은 가스터빈부와 별도로 냉각공기생성부를 포함하고, 상기 냉각공기생성부에 포함된 저압압축기와 고압압축기에서 생성된 압축공기를 가스터빈 블레이드의 냉각공기로 제공하고, 증기의 응축으로 생성된 응축수가 유동하는 중간열교환기를 이용하여 저압 압축기에서 고압 압축기로 유동하는 저압압축공기를 중간냉각하여, 냉각공기의 예냉각 효과와, 냉각공기의 중간냉각 효과로 압축기 소모동력이 감소하여 종래의 예냉각 방식보다 가스터빈의 성능을 향상시키고, 중간냉각과정에서 회수된 열을 배열회수사이클로 전달하여 배열회수사이클의 성능을 향상시킨다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 가스터빈부
110: 압축기
120: 연소기
130: 터빈
200: 배열회수보일러부
210: 온탕기
220: 저압증발기
221: 중압증발기
222: 고압증발기
230: 저압과열기
231: 중압과열기
232: 제1고압재가열기
233: 제2고압재가열기
240: 제1고압이코노마이저
241: 중압이코노마이저
242: 제2고압이코노마이저
250: 제1재가열기
251: 제2재가열기
300: 증기터빈부
310: 저압터빈
320: 중압터빈
330: 고압터빈
340: 제2발전기
400: 냉각공기생성부
410: 저압압축기
420: 고압압축기
430: 중간냉각열교환기
500: 응축부
510: 응축기
520: 저압펌프
530: 탈기기
540: 중압펌프
550: 고압펌프

Claims (5)

  1. 회전력으로 외부공기를 유입하여 고압으로 압축하는 압축기와, 상기 압축기의 유출구와 연결되고, 압축기에서 압축된 압축공기를 유입하여 외부에서 제공된 연료를 혼합하면서, 이를 연소하여 고온고압의 연소가스를 배출하는 연소기와, 상기 압축기와 축 연결되고, 상기 연소기에서 배출된 고온고압의 연소가스가 터빈블레이드와 상응하여 회전력을 발생하는 가스터빈을 포함한 가스터빈부;
    상기 가스터빈부에서 발생한 배기가스의 배열을 이용하여 증기를 발생시키는 배열회수보일러부;
    상기 배열회수보일러부에서 발생한 증기에 의해 구동하는 증기터빈부;
    상기 가스터빈부와 증기터빈부의 동력에 의해 발전하는 제1발전기 및 제2발전기;
    상기 증기터빈부를 통한 증기를 응축시켜 상기 배열회수보일러부로 재공급하는 응축부; 및
    외부공기를 유입하여 공기를 압축해 냉각공기를 생성하고, 생성된 냉각공기를 상기 가스터빈부의 가스터빈으로 제공해 가스터빈의 냉각하는 냉각공기생성부를 포함하는 복합화력발전시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각공기생성부는
    유입된 외부의 공기를 저압으로 압축하여 배출하는 저압압축기와;
    상기 저압압축기에서 배출된 저압공기를 고압으로 압축하여 배출하는 고압압축기;를 포함하는 복합화력발전시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 저압압축기에서 배출된 저압공기와 응축부에서 증기를 응축시켜 생성한 응축수와 열교환 시켜, 냉각공기를 중간냉각하는 중간냉각열교환기를 포함하는 복합화력발전시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 증기터빈부는
    저압의 증기로 회전력을 발생하는 저압터빈과;
    중압의 증기로 회전력을 발생하는 중압터빈과;
    고압의 증기로 회전력을 발생하는 고압터빈을 포함하는 복합화력발전시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 응축부는
    상기 증기터빈부와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 증기터빈부에서 배출된 유체를 응축하여 응축수를 배출하는 응축기와;
    상기 응축기와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 응축기에서 배출되는 응축수를 저압으로 송출하는 저압펌프와;
    상기 배열회수보일러부와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 배열회수보일러부를 통한 응축수에서 공기를 제거하는 탈기기와;
    상기 탈기기와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 탈기기를 통해 탈기된 유체를 중압으로 송출하는 중압펌프와;
    상기 중압펌프와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 중압펌프를 중압으로 송출되는 유체를 고압으로 송출하는 고압펌프를 포함하는 복합화력발전시스템.
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