KR20180088524A - 냉각 설비, 이를 구비하는 콤바인드 사이클 플랜트, 및 냉각 방법 - Google Patents

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Abstract

냉각 설비는, 증기 터빈(5)을 구동시킨 증기(Sb)를 냉각하여 물(W)로 되돌리는 복수기 냉매를 복수기(6)에 공급하는 냉매 공급 라인(81)과, 냉매 공급 라인(81)에 마련되고, 가스 터빈(2)의 연료로서 이용되는 액화 가스와 상기 복수기 냉매를 열교환시켜 상기 액화 가스를 가열 및 기화시킴과 함께 상기 복수기 냉매를 냉각하는 냉각부(80)를 구비한다.

Description

냉각 설비, 이를 구비하는 콤바인드 사이클 플랜트, 및 냉각 방법{COOLING EQUIPMENT, COMBINED CYCLE PLANT COMPRISING SAME, AND COOLING METHOD}
본 발명은, 냉각 설비, 이를 구비하는 콤바인드 사이클 플랜트, 및 냉각 방법에 관한 것이다.
본원은, 2014년 9월 18일에 출원된 일본 특허출원 2014-189910호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
가스 터빈과 증기 터빈을 조합하여 구성되는 콤바인드 사이클 플랜트에서는, 가스 터빈으로부터 배출되는 고온의 배기 가스의 배열을 이용하여 증기를 생성한다. 콤바인드 사이클 플랜트에서는, 이 증기에 의하여 증기 터빈이 구동되고 있다.
이와 같은 콤바인드 사이클 플랜트에서는, 출력을 향상시키기 위하여, 가스 터빈의 흡기를 냉각하여, 가스 터빈의 압축기의 흡기량(질량 유량)을 증대시키는 구성이 이용되는 경우가 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 액화 천연 가스 복합 사이클 발전 플랜트에서는, 가스 터빈의 압축기에 공급되는 연소용 공기가 흡기 냉각기에 통과된다. 이로써, 연소용 공기가, 메테인하이드레이트 저장조 내의 메테인하이드레이트 슬러리나 물과 열교환된다. 이로 인하여, 이 액화 천연 가스 복합 사이클 발전 플랜트에서는, 일정 온도까지 연소용 공기가 냉각되어, 압축기의 흡기량이 증대된다. 따라서, 이 액화 천연 가스 복합 사이클 발전 플랜트에서는, 흡기량이 증대함으로써, 가스 터빈의 출력이 향상된다.
일본 공개특허공보 평11-200884호
그런데, 가스 터빈의 압축기의 연소용 공기를 냉각시켜 흡기량을 증대시킨 경우, 연소 온도를 동일한 온도로 유지하려고 하는 한, 연소기에서 이용되는 연료의 소비량도 증가하게 된다. 그 결과, 콤바인드 사이클 플랜트로서 열효율의 향상은 기대하기 어렵다. 이로 인하여, 가스 터빈의 연료 소비량을 증가시키지 않고 증기 터빈의 출력을 향상시킴으로써, 콤바인드 사이클 플랜트에서의 발전 효율을 향상시키고자 하는 요망이 있다.
본 발명은, 증기 터빈의 출력을 향상시키는 것이 가능한 냉각 설비, 이를 구비하는 콤바인드 사이클 플랜트, 및 냉각 방법을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 이하의 수단을 제안하고 있다.
본 발명의 제1 양태의 냉각 설비는, 증기 터빈을 구동시킨 증기를 냉각하여 물로 되돌리는 복수기 냉매를 복수기에 공급하는 냉매 공급 라인과, 상기 냉매 공급 라인에 마련되고, 가스 터빈의 연료로서 이용되는 액화 가스와 상기 복수기 냉매를 열교환시켜 상기 액화 가스를 가열 및 기화시킴과 함께 상기 복수기 냉매를 냉각하는 냉각부를 구비한다.
이와 같은 구성에 의하면, 냉각부에서 액화 가스를 이용하여 복수기 냉매를 냉각하고, 냉각된 복수기 냉매를 냉매 공급 라인으로 복수기까지 보내고 있다. 이로써, 증기 터빈의 구동에 이용된 증기를 냉각할 수 있다. 따라서, 액화 가스에 의하여 냉각된 복수기 냉매로 증기를 냉각함으로써, 복수기의 진공도를 향상시켜, 증기 터빈의 워크(work)량을 증가시킬 수 있다. 이로써, 액화 가스의 냉열 에너지를 회수하여, 증기 터빈을 구동시킨 증기를 냉각하기 위한 에너지로서 유효하게 이용할 수 있다.
본 발명의 제2 양태의 냉각 설비에서는, 제1 양태에 있어서, 상기 냉각부는, 상기 액화 가스와 열교환함으로써 제1 중간 냉매를 냉각하는 액화 가스 열교환부와, 상기 액화 가스 열교환부와 접속되고, 냉각된 상기 제1 중간 냉매가 유통되는 제1 중간 냉매 유통 라인과, 상기 제1 중간 냉매 유통 라인에 마련되고, 유통되는 상기 제1 중간 냉매를 이용하여 상기 복수기 냉매를 냉각하는 제1 중간 냉각부를 갖고 있어도 된다.
이와 같은 구성에 의하면, 액화 가스를 이용하여 액화 가스 열교환부에서 제1 중간 냉매를 냉각한 후에, 냉각된 제1 중간 냉매를 이용하여 제1 중간 냉각부에서 복수기 냉매를 냉각할 수 있다. 이로써, 액화 가스를 이용하여 간접적으로 복수기 냉매를 냉각할 수 있다. 이로 인하여, 액화 가스 및 제1 중간 냉매와, 제1 중간 냉매 및 복수기 냉매의 각각의 온도차를 작게 할 수 있다. 따라서, 복수기 냉매가 동결되는 것을 방지하면서, 복수기 냉매를 냉각하는 일 수단을 제공할 수 있다. 이로써, 액화 가스의 냉열 에너지를 회수할 수 있어, 증기 터빈을 구동시킨 증기를 냉각하기 위한 에너지로서 유효하게 이용할 수 있다.
본 발명의 제3 양태의 냉각 설비에서는, 제2 양태에 있어서, 상기 제1 중간 냉각부는, 냉각된 상기 제1 중간 냉매와 열교환함으로써 제2 중간 냉매를 냉각하는 제1 중간 냉매 열교환부와, 제1 중간 냉매 열교환부에 접속되고, 냉각된 상기 제2 중간 냉매가 유통되는 제2 중간 냉매 유통 라인과, 상기 제2 중간 냉매 유통 라인에 마련되며, 유통되는 제2 중간 냉매를 이용하여 상기 복수기 냉매를 냉각하는 제2 중간 냉각부를 갖고 있어도 된다.
이와 같은 구성에 의하면, 액화 가스에 의하여 냉각된 제1 중간 냉매를 이용하여, 제1 중간 냉매 열교환부에서 제2 중간 냉매를 냉각한 후에, 냉각한 제2 중간 냉매에 의하여 제2 중간 냉각부에서 복수기 냉매를 냉각할 수 있다. 즉, 액화 가스를 이용하여 복수기 냉매를 냉각하기까지, 2단계의 냉매를 통하여 간접적으로 냉각할 수 있다. 이와 같이, 운용 온도대가 상이한 복수의 중간 냉매 사이클로 구성함으로써, 각 열교환부를 흐르는 두 유체 간의 온도차를 더 작게 할 수 있다. 이로써, 각 열교환부당 열부하를 작게 할 수 있어, 각 열교환부로서 콤팩트한 구성의 것을 사용할 수 있다. 운용 온도대가 상이한 복수의 중간 냉매 사이클로 구성함으로써, 예를 들면 플랜트 보기(補機)용 축냉수(혹은 그 냉각) 등의 플랜트 사이클로의 유용도 가능하다고 할 수 있다. 따라서, 복수기 냉매가 동결되는 것을 방지하면서, 복수기 냉매를 냉각하는 일 수단을 제공할 수 있다. 이로써, 액화 가스를 기화시킬 때에 발생되는 냉열 에너지를 회수할 수 있어, 증기 터빈을 구동시킨 증기를 냉각하기 위한 에너지로서 유효하게 이용할 수 있다.
본 발명의 제4 양태의 냉각 설비에서는, 제1 내지 제3 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수기 냉매로서 해수를 이용하고, 상기 증기를 냉각한 후에 상기 해수를 바다로 배출해도 된다.
본 발명의 제5 양태의 콤바인드 사이클 플랜트는, 제1 내지 제4 양태 중 어느 하나의 상기 냉각 설비와, 상기 가스 터빈과, 상기 가스 터빈으로부터 배출되는 배기 가스에 의하여 증기를 생성시키는 배열 회수 보일러와, 상기 배열 회수 보일러에서 생성된 상기 증기로 구동하는 상기 증기 터빈과, 상기 복수기를 구비한다.
이와 같은 구성에 의하면, 가스 터빈의 연료 소비량을 증가시키지 않고 증기 터빈의 출력을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 콤바인드 사이클 플랜트 전체로서의 열효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제6 양태의 냉각 방법은, 증기 터빈을 구동시킨 증기를 냉각하여 물로 되돌리는 복수기 냉매를 복수기에 공급하는 냉매 공급 공정과, 상기 냉매 공급 공정 전에, 가스 터빈의 연료에 이용되는 액화 가스와 상기 복수기 냉매를 열교환시켜 상기 액화 가스를 가열 및 기화시킴과 함께 상기 복수기 냉매를 냉각하는 냉각 공정을 포함한다.
이와 같은 구성에 의하면, 냉각 공정에서 액화 가스를 기화시킬 때의 열을 이용하여, 냉각된 복수기 냉매를 냉매 공급 공정에서 복수기까지 보낼 수 있다. 이로써, 증기 터빈의 구동에 이용된 증기를 냉각할 수 있다. 따라서, 액화 가스에 의하여 냉각된 복수기 냉매로 증기를 냉각함으로써, 복수기의 진공도를 향상시켜, 증기 터빈의 워크량을 증가시킬 수 있다. 액화 가스를 복수기에 직접 공급하여 증기를 냉각하는 것이 아니라, 액화 가스로 복수기 냉매를 냉각한 후에, 냉각된 복수기 냉매를 복수기에 공급하여 증기를 냉각하고 있다. 이로써, 액화 가스의 냉열 에너지를 회수하여, 증기 터빈을 구동시킨 증기를 냉각하기 위한 에너지로서 유효하게 이용할 수 있다.
본 발명의 제7 양태의 냉각 방법에서는, 제6 양태에 있어서, 상기 냉각 공정은, 상기 액화 가스와 열교환함으로써 제1 중간 냉매를 냉각하는 액화 가스 열교환 공정과, 상기 액화 가스 열교환 공정에서 냉각된 상기 제1 중간 냉매를 유통시키는 제1 중간 냉매 유통 공정과, 상기 제1 중간 냉매 유통 공정 후에, 유통되는 상기 제1 중간 냉매를 이용하여 상기 복수기 냉매를 냉각하는 제1 중간 냉각 공정을 갖고 있어도 된다.
이와 같은 구성에 의하면, 액화 가스 열교환 공정에서 액화 가스를 이용하여 제1 중간 냉매를 냉각한 후에, 제1 중간 냉각 공정에서 냉각된 제1 중간 냉매를 이용하여 복수기 냉매를 냉각할 수 있다. 이로써, 액화 가스를 이용하여 간접적으로 복수기 냉매를 냉각할 수 있다. 이로 인하여, 액화 가스와 제1 중간 냉매, 제1 중간 냉매와 복수기 냉매의 각각의 온도차를 작게 할 수 있다. 따라서, 복수기 냉매가 동결되는 것을 방지하면서, 복수기 냉매를 냉각하는 일 수단을 제공할 수 있다. 이로써, 액화 가스의 냉열 에너지를 회수할 수 있어, 증기 터빈을 구동시킨 증기를 냉각하기 위한 에너지로서 유효하게 이용할 수 있다.
본 발명의 제8 양태의 냉각 방법에서는, 제7 양태에 있어서, 상기 제1 중간 냉각 공정은, 냉각된 상기 제1 중간 냉매와 열교환함으로써 제2 중간 냉매를 냉각하는 제1 중간 냉매 열교환 공정과, 상기 제1 중간 냉매 열교환 공정에서 냉각된 상기 제2 중간 냉매를 유통시키는 제2 중간 냉매 유통 공정과, 상기 제2 중간 냉매 유통 공정 후에, 유통되는 제2 중간 냉매를 이용하여 상기 복수기 냉매를 냉각하는 제2 중간 냉각 공정을 갖고 있어도 된다.
이와 같은 구성에 의하면, 액화 가스에 의하여 냉각된 제1 중간 냉매를 이용하여, 제1 중간 냉매 열교환 공정에서 제2 중간 냉매를 냉각한 후에, 냉각한 제2 중간 냉매에 의하여 제2 중간 냉각 공정에서 복수기 냉매를 냉각할 수 있다. 즉, 액화 가스를 이용하여 복수기 냉매를 냉각하기까지, 2단계의 냉매를 통하여 간접적으로 냉각할 수 있다. 이와 같이, 운용 온도대가 상이한 복수의 중간 냉매 사이클로 구성함으로써, 각 열교환부를 흐르는 두 유체 간의 온도차를 더 작게 할 수 있다. 이로써, 각 열교환부당 열부하를 작게 할 수 있어, 각 열교환부로서 콤팩트한 구성의 것을 사용할 수 있다. 운용 온도대가 상이한 복수의 중간 냉매 사이클로 구성함으로써, 예를 들면 플랜트 보기용 축냉수(혹은 그 냉각) 등의 플랜트 사이클로의 유용도 가능하다고 할 수 있다. 따라서, 복수기 냉매가 동결되는 것을 방지하면서, 복수기 냉매를 냉각하는 일 수단을 제공할 수 있다. 이로써, 액화 가스를 기화시킬 때에 발생되는 냉열 에너지를 회수할 수 있어, 증기 터빈을 구동시킨 증기를 냉각하기 위한 에너지로서 유효하게 이용할 수 있다.
이 발명에 의하면, 액화 가스를 이용하여 복수기 냉매를 냉각함으로써, 가스 터빈의 연료 소비량을 증가시키지 않고 증기 터빈의 출력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 콤바인드 사이클 플랜트를 나타내는 계통도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 냉각 방법을 설명하는 플로도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 콤바인드 사이클 플랜트를 나타내는 계통도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 냉각 방법을 설명하는 플로도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 콤바인드 사이클 플랜트를 나타내는 계통도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 냉각 방법을 설명하는 플로도이다.
《제1 실시형태》
이하, 본 발명에 관한 제1 실시형태에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
콤바인드 사이클 플랜트(1)는, 가스 터빈(2)과, 연료 공급부(3)와, 배열 회수 보일러(4)와, 증기 터빈(5)과, 복수기(6)와, 급수 펌프(7)와, 냉각 설비(8)를 구비하고 있다. 가스 터빈(2)은, 액화 가스를 연료로 하여 운전된다. 연료 공급부(3)는, 가스 터빈(2)에 연료를 공급한다. 배열 회수 보일러(4)는, 가스 터빈(2)으로부터 배출되는 배기 가스의 배열을 이용함으로써 증기(Sa)를 생성한다. 증기 터빈(5)은, 배열 회수 보일러(4)에서 생성된 증기(Sa)로 구동한다. 복수기(6)는, 증기 터빈(5)을 구동시킨 증기(Sb)를 물(W)로 되돌린다. 급수 펌프(7)는, 복수기(6) 내에서 되돌려진 물(W)을 배열 회수 보일러(4)에 보낸다. 냉각 설비(8)는, 복수기(6)에 증기(Sb)를 냉각하기 위한 복수기 냉매를 공급한다.
가스 터빈(2)은, 공기를 압축하는 압축기(21)와, 압축기(21)에서 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 복수의 연소기(22)와, 고온 고압의 연소 가스에 의하여 구동하는 터빈(23)을 구비하고 있다. 터빈(23)의 터빈 로터와 압축기(21)의 압축기 로터는, 동일한 축선을 중심으로 하여 회전하는 것이다. 터빈(23)의 터빈 로터와 압축기(21)의 압축기 로터는, 서로 연결되어, 가스 터빈 로터(24)를 이루고 있다. 이 가스 터빈 로터(24)에는, 예를 들면, 도시하지 않은 발전기의 발전기 로터가 접속되어, 회전함으로써 발전기를 구동시킨다. 터빈(23)으로부터 배기된 연소 가스는, 배기 가스로서 배열 회수 보일러(4)에 공급된다.
연료 공급부(3)는, 연소기(22)에 연료를 공급한다. 본 실시형태의 연료 공급부(3)는, 액화 가스 중에서도 -160℃ 정도의 저온의 액화 천연 가스(LNG)(G)를 기화시켜 연소기(22)에 공급한다. 본 실시형태의 연료 공급부(3)는, 저장 탱크(31)와, 연료 공급 라인(32)과, 연료 가열부(33)를 갖고 있다. 저장 탱크(31)는, 액화 천연 가스(G)를 저장한다. 연료 공급 라인(32)은, 저장 탱크(31)로부터 연소기(22)까지 액화 천연 가스(G)를 공급한다. 연료 가열부(33)는, 연료 공급 라인(32)에 마련되며, 액화 천연 가스(G)를 가열하여 기화시킨다.
저장 탱크(31)는, -160℃ 정도의 액화 천연 가스(G)를 액화한 상태로 저장하고 있다.
연료 공급 라인(32)은, 저장 탱크(31)로부터 연소기(22)까지 접속되는 배관이다.
연료 가열부(33)는, 연료 공급 라인(32)의 도중에 마련되며, 액화 천연 가스(G)를 증발시켜 기화시킨다. 본 실시형태의 연료 가열부(33)는, 후술하는 냉각 설비(8)에서 냉각부(80)로서도 이용된다.
배열 회수 보일러(4)는, 급수 펌프(7)에 의하여 보내져 온 물(W)을 배기 가스에 의하여 가열하여 증기(Sa)를 발생시킨다. 배열 회수 보일러(4)는, 발생시킨 증기(Sa)를 증기 터빈(5)에 공급한다.
증기 터빈(5)은, 배열 회수 보일러(4)로부터 공급된 증기(Sa)에 의하여, 팽창 워크를 하여 증기 터빈 로터(51)를 회전시킨다. 증기 터빈 로터(51)는, 가스 터빈 로터(24)와는 별도의 축으로 구성되고, 독립적으로 회전한다. 증기 터빈(5)은, 증기 터빈 로터(51)를 회전시킨 증기(Sa)를 복수기(6)에 배출한다.
또한, 증기 터빈 로터(51)는, 본 실시형태와 같이 별도의 축의 구조인 것에 한정되는 것은 아니다. 증기 터빈 로터(51)는, 가스 터빈 로터(24)와 서로 연결되어, 동일한 축선을 중심으로 하여 회전하는 구조여도 된다.
복수기(6)는, 증기 터빈(5)으로부터 배출되는 증기(Sb)를 냉각하여 물(W)로 되돌린다. 복수기(6)는, 냉각 설비(8)로부터 공급되는 복수기 냉매와 증기(Sb)를 열교환시켜, 증기(Sb)를 냉각함으로써 응축시켜 물(W)로 되돌린다.
급수 펌프(7)는, 복수기(6)에서 증기(Sb)로부터 되돌려진 물(W)을 배열 회수 보일러(4)로 압송한다.
냉각 설비(8)는, 복수기(6)에 냉각된 복수기 냉매를 공급한다. 냉각 설비(8)는, 복수기 냉매를 복수기(6)에 공급하는 냉매 공급 라인(81)과, 냉매 공급 라인(81)에 마련되고 액화 천연 가스(G)를 이용하여 복수기 냉매를 냉각하는 냉각부(80)를 구비한다.
냉매 공급 라인(81)은, 증기 터빈(5)을 구동시킨 증기(Sb)를 냉각하는 복수기 냉매를 복수기(6)에 공급한다. 본 실시형태의 냉매 공급 라인(81)은, 복수기 냉매로서 해수(A)를 바다로부터 취수(取水)하여 복수기(6)에 보낸다. 냉매 공급 라인(81)은, 증기 터빈(5)으로부터 공급된 증기(Sb)를 냉각한 후에, 복수기(6)에 보낸 해수(A)를 다시 바다로 배출한다.
본 실시형태의 냉매 공급 라인(81)은, 냉매 공급 라인 본체(811)와, 취수 펌프(812)와, 복수기 냉매 부스터 펌프(813)와, 공급 바이패스 라인(814)을 갖는다. 냉매 공급 라인 본체(811)는, 배관이다. 취수 펌프(812)는, 냉각부(80)보다 상류측에서 취수한 해수(A)를 냉각부(80)를 향하여 압송한다. 복수기 냉매 부스터 펌프(813)는, 냉각부(80)보다 하류측에서 냉각부(80)에 의하여 냉각된 해수(A)를 복수기(6)를 향하여 압송한다. 공급 바이패스 라인(814)은, 냉각부(80)를 통과시키지 않도록 냉각부(80)를 우회하여 냉매 공급 라인 본체(811)를 접속한다. 공급 바이패스 라인(814)에는, 유통시키는 해수(A)의 유량을 조정하는 공급 바이패스 밸브(814a)가 마련되어 있다.
냉각부(80)는, 냉매 공급 라인 본체(811)의 도중에 마련되어 있다. 냉각부(80)는, 가스 터빈(2)의 운전에 이용되는 액화 천연 가스(G)를 이용하여 해수(A)를 냉각한다. 본 실시형태의 냉각부(80)는, 액화 천연 가스(G)를 기화시키는 연료 가열부(33)이다. 즉, 제1 실시형태의 연료 가열부(33)는, 연료 공급 라인(32)과 냉매 공급 라인(81)에 걸쳐 배치되어 있다. 냉각부(80)는, 액화 천연 가스(G)를 기화시킬 때에 액화 천연 가스(G)와 해수(A)를 열교환함으로써, 액화 천연 가스(G)를 가열함과 함께, 해수(A)를 냉각한다.
다음으로, 상기 콤바인드 사이클 플랜트(1)의 작용에 대하여 설명한다.
제1 실시형태의 콤바인드 사이클 플랜트(1)에 의하면, 연료 공급부(3)의 저장 탱크(31) 내의 액화 천연 가스(G)가, 연료 공급 라인(32)을 통하여 연료 가열부(33)에 보내져 기화된다. 기화된 액화 천연 가스(G)는, 연료 가열부(33)로부터 연료 공급 라인(32)을 통하여 연소기(22)에 공급된다. 연소기(22)에서는, 공급된 액화 천연 가스(G)와 압축기(21)에서 생성된 압축 공기에 의하여 연소 가스가 생성된다. 생성된 연소 가스는, 터빈(23)에 보내져, 터빈(23)을 구동시킨다. 터빈(23)이 구동함으로써, 가스 터빈 로터(24)가 회전하고, 도시하지 않은 발전기에 의하여 발전이 행해진다.
터빈(23)을 구동시킨 후의 연소 가스는, 배기 가스로서 터빈(23)으로부터 배출되어 배열 회수 보일러(4)에 보내진다. 배열 회수 보일러(4)에서는, 복수기(6)로부터 공급되는 물(W)이 배기 가스에 의하여 가열되어 증기(Sa)가 생성된다. 생성된 증기(Sa)는, 증기 터빈(5)에 보내져, 증기 터빈(5)을 구동시킨다. 증기 터빈(5)을 구동시킨 후의 증기(Sb)는, 복수기(6)에 보내져 복수기 냉매인 해수(A)에 의하여 냉각됨으로써, 응축되어 물(W)로 되돌아간다. 응축되어 증기(Sb)로부터 되돌려진 물(W)은 급수 펌프(7)에 의하여 다시 배열 회수 보일러(4)에 보내진다.
다음으로, 복수기(6)에 공급되는 복수기 냉매를 냉각하는 냉각 방법(S100)에 대하여 설명한다.
제1 실시형태의 냉각 방법(S100)에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 냉각 공정(S10)과, 냉매 공급 공정(S80)과, 증기 냉각 공정(S90)을 포함하고 있다. 냉각 공정(S10)은, 가스 터빈(2)의 운전에 이용되는 액화 천연 가스(G)를 이용하여 복수기 냉매를 냉각한다. 냉매 공급 공정(S80)은, 증기 터빈(5)을 구동시킨 증기(Sb)를 냉각하는 복수기 냉매를 복수기(6)에 공급한다. 증기 냉각 공정(S90)은, 냉각된 복수기 냉매를 이용하여 복수기(6)에서 증기(Sb)를 냉각한다.
냉각 공정(S10)은, 사전에 복수기 냉매를 저온의 액화 천연 가스(G)를 이용하여 냉각한다. 제1 실시형태의 냉각 공정(S10)은, 냉각부(80)인 연료 가열부(33)를 이용하여, 액화 천연 가스(G)와 복수기 냉매를 열교환시킴으로써, 복수기 냉매를 냉각한다. 구체적으로는, 냉각 공정(S10)에서는, 취수 펌프(812)를 구동시킴으로써, 냉매 공급 라인 본체(811)를 통하여 바다로부터 해수(A)를 취수하고, 연료 가열부(33)에 공급한다.
냉각 공정(S10)에서는, 연료 공급 라인(32)을 통하여 액화 천연 가스(G)를 저장 탱크(31)로부터 연료 가열부(33)에 공급한다. 냉각 공정(S10)에서는, 공급된 액화 천연 가스(G)와 해수(A)를 열교환하여, 액화 천연 가스(G)를 가열 및 기화시킴과 함께, 해수(A)를 냉각한다.
냉매 공급 공정(S80)은, 냉각부(80)에서 냉각된 복수기 냉매를 복수기(6)까지 보낸다. 본 실시형태의 냉매 공급 공정(S80)은, 연료 가열부(33)에서 냉각된 해수(A)를 복수기 냉매 부스터 펌프(813)로 냉매 공급 라인 본체(811)를 통하여 복수기(6)까지 압송한다.
증기 냉각 공정(S90)은, 냉각된 복수기 냉매에 의하여, 복수기(6)에서 증기(Sb)를 냉각하여 응축시킨다. 본 실시형태의 증기 냉각 공정(S90)은, 냉매 공급 라인 본체(811)를 통하여 복수기(6)에 공급된 해수(A)와, 증기 터빈(5)으로부터 보내져 온 증기(Sb)를 열교환시킨다. 이로써, 증기 냉각 공정(S90)은, 증기(Sb)를 물(W)로 되돌림과 함께, 해수(A)가 가열된다. 증기 냉각 공정(S90)에서는, 가열된 해수(A)가 복수기(6)로부터 배출되고, 냉매 공급 라인 본체(811)를 통하여 바다로 배출된다.
상기와 같은 냉각 설비(8)나 냉각 방법(S100)에 의하면, 냉각 공정(S10)에 있어서 냉각부(80)인 연료 가열부(33)에서 액화 천연 가스(G)를 기화시킬 때의 열을 이용하여 해수(A)를 냉각할 수 있다. 냉각된 해수(A)를 냉매 공급 라인(81)에서 복수기(6)까지 보냄으로써, 액화 천연 가스(G)를 이용하여 증기 터빈(5)의 구동에 이용된 증기(Sb)를 냉각할 수 있다. 따라서, 액화 천연 가스(G)에 의하여 냉각된 해수(A)로 증기(Sb)를 냉각함으로써, 복수기(6)의 진공도를 향상시켜, 증기 터빈(5)의 입구측과 출구측에 압력차를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 증기 터빈의 워크량을 증가시킬 수 있다. 이로써, 증기(Sb)를 냉각하기 위한 에너지로서 액화 천연 가스(G)의 냉열 에너지를 회수하여, 증기 터빈(5)을 구동시킨 증기(Sb)를 냉각하기 위한 에너지로서 유효하게 이용할 수 있다. 그 결과, 증기 터빈(5)의 출력을 향상시킬 수 있다.
냉각 설비(8)나 냉각 방법(S100)에서는, 냉각부(80)에서 냉각된 후에 복수기 냉매로서 제공되는 해수(A)를 이용하여, 증기 터빈(5)을 구동시킨 증기(Sb)를 복수기(6)에서 냉각한 후에 다시 바다로 되돌리고 있다. 이로써, 냉각부(80)가 없는 경우에 비하여, 바다로 되돌리는 해수 온도를 억제할 수 있다. 이로 인하여, 환경 부하를 억제하면서 복수기 냉매를 복수기(6)에 공급할 수 있다.
예를 들면, 증기 터빈(5)뿐만 아니라, 가스 터빈(2)의 흡기도 냉각시킨 경우에는, 가스 터빈(2)의 흡기량(질량 유량)이 증가한다. 이로 인하여, 연소 온도를 동일한 온도로 유지하려고 하는 한, 사용되는 연료의 소비량이 증가하여 터빈(23)의 배기 가스의 열량도 증가하게 된다. 배기 가스의 열량이 증가함으로써, 배기 가스를 이용하여 배열 회수 보일러(4)에서 생성되는 증기(Sa)의 보유 열량(기본적으로는, 증발량)도 상승하게 된다. 이로 인하여, 증기 터빈(5)을 구동시킨 증기(Sb)를 냉각하기 위하여, 복수기(6)에서 이용된 후의 해수(A)의 온도도 상승하게 된다. 그 결과, 바다로 배출되는 해수(A)의 온도도 높아져, 환경 부하가 보다 더 높아지게 된다.
상기와 같은 콤바인드 사이클 플랜트(1)에 의하면, 가스 터빈(2)에서 사용되는 연료의 소비량을 증가시키지 않고, 증기 터빈(5)의 출력을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 콤바인드 사이클 플랜트(1) 전체로서의 열효율을 향상시킬 수 있다.
만일, 가스 터빈(2)의 흡기를 냉각시켜 가스 터빈(2)의 출력을 증대시키는 경우에는, 가스 터빈(2)에서 사용되는 연료의 소비량도 증가하게 된다. 이로 인하여, 가스 터빈(2)의 출력을 증가시켜도, 콤바인드 사이클 플랜트(1)의 열효율을 향상시키는 것은 기대하기 어렵다.
한편, 가스 터빈(2)이 아닌, 복수기 냉매의 온도를 낮춰 복수기 진공도를 향상시킴으로써 증기 터빈(5)의 출력을 향상시키는 것에 있어서는, 가스 터빈(2)에서 사용되는 연료의 소비량을 변화시킬 필요는 없다. 이로써, 콤바인드 사이클 플랜트(1) 전체로서의 열효율을 향상시킬 수 있다.
《제2 실시형태》
다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하여 제2 실시형태의 콤바인드 사이클 플랜트(1a)에 대하여 설명한다.
제2 실시형태에 있어서는 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 상세한 설명을 생략한다. 이 제2 실시형태의 콤바인드 사이클 플랜트(1a)는, 냉각 설비(8a)의 냉각부(80a)의 구성에 대하여 제1 실시형태와 상이하다.
제2 실시형태의 냉각부(80a)는, 복수기 냉매인 해수(A)를 액화 천연 가스(G)로 직접 냉각하지 않고, 제1 중간 냉매(B)를 이용하여 간접적으로 냉각한다. 구체적으로는, 제2 실시형태의 냉각부(80a)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 액화 가스 열교환부(82)와, 제1 중간 냉매 유통 라인(83)과, 제1 중간 냉각부(84)를 갖는다. 액화 가스 열교환부(82)는, 액화 천연 가스(G)와 열교환함으로써 제1 중간 냉매(B)를 냉각한다. 제1 중간 냉매 유통 라인(83)은, 액화 가스 열교환부(82)와 접속되고, 냉각된 제1 중간 냉매(B)가 유통된다. 제1 중간 냉각부(84)는, 제1 중간 냉매 유통 라인(83)에 마련되고, 유통되는 제1 중간 냉매(B)를 이용하여 해수(A)를 냉각한다.
액화 가스 열교환부(82)는, 제1 실시형태에서 냉각부(80)로서 이용된 연료 가열부(33)이다. 즉, 제2 실시형태의 연료 가열부(33a)는, 연료 공급 라인(32)과 제1 중간 냉매 유통 라인(83)에 걸쳐 배치되어 있다. 액화 가스 열교환부(82)는, 액화 천연 가스(G)를 기화시킬 때에 액화 천연 가스(G)와 제1 중간 냉매(B)를 열교환시킨다. 이로써, 액화 가스 열교환부(82)는, 액화 천연 가스(G)를 가열함과 함께, 제1 중간 냉매(B)를 냉각한다. 본 실시형태의 제1 중간 냉매(B)에는, 부동액인 에틸렌글라이콜 등이 이용된다.
제1 중간 냉매 유통 라인(83)은, 액화 가스 열교환부(82)인 연료 가열부(33a)에서 냉각된 제1 중간 냉매(B)를 제1 중간 냉각부(84)에 보내고, 제1 중간 냉각부(84)로부터 배출된 제1 중간 냉매(B)를 다시 연료 가열부(33a)에 보낸다. 즉, 제1 중간 냉매 유통 라인(83)은, 연료 가열부(33a)와 제1 중간 냉각부(84)의 사이를 접속하여, 제1 중간 냉매(B)를 순환시키고 있다.
본 실시형태의 제1 중간 냉매 유통 라인(83)은, 제1 중간 냉매 유통 라인 본체(831)와, 제1 중간 부스터 펌프(832)와, 제1 중간 바이패스 라인(833)을 갖는다. 제1 중간 냉매 유통 라인 본체(831)는, 배관이다. 제1 중간 부스터 펌프(832)는, 냉각된 제1 중간 냉매(B)를 제1 중간 냉각부(84)를 향하여 압송한다. 제1 중간 바이패스 라인(833)은, 제1 중간 냉각부(84)를 통과시키지 않도록 제1 중간 냉각부(84)를 우회하여 제1 중간 냉매 유통 라인 본체(831)를 접속한다. 제1 중간 바이패스 라인(833)에는, 유통시키는 제1 중간 냉매(B)의 유량을 조정하는 제1 중간 바이패스 밸브(833a)와, 공기를 이용하여 제1 중간 냉매(B)를 가열하는 에어 히터(833b)가 마련되어 있다.
제1 중간 냉각부(84)는, 제1 중간 냉매 유통 라인(83)과 냉매 공급 라인(81)에 걸치도록 제1 중간 냉매 유통 라인 본체(831)의 도중에 마련되어 있다. 제1 중간 냉각부(84)는, 액화 가스 열교환부(82)에서 냉각된 제1 중간 냉매(B)를 이용하여 취수한 해수(A)를 냉각한다. 본 실시형태의 제1 중간 냉각부(84)는, 제1 중간 냉매(B)와 해수(A)를 열교환시키는 열교환기이다. 제1 중간 냉각부(84)는, 제1 중간 냉매(B)와 해수(A)를 열교환시킴으로써, 제1 중간 냉매(B)를 가열함과 함께, 해수(A)를 냉각한다.
제2 실시형태의 공급 바이패스 라인(814)은, 제1 중간 냉각부(84)를 통과시키지 않도록 제1 중간 냉각부(84)를 우회하여 냉매 공급 라인 본체(811)와 접속된다.
다음으로, 제2 실시형태의 냉각 방법(S101)에 대하여 설명한다.
제2 실시형태의 냉각 방법(S101)에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 냉각 공정(S11)이 제1 실시형태의 냉각 공정(S10)과 상이하다. 제2 실시형태의 냉각 공정(S11)은, 저온의 액화 천연 가스(G)를 간접적으로 이용하여 복수기 냉매를 냉각한다.
구체적으로는, 제2 실시형태의 냉각 공정(S11)은, 액화 가스 열교환 공정(S20)과, 제1 중간 냉매 유통 공정(S30)과, 제1 중간 냉각 공정(S40)을 갖는다. 액화 가스 열교환 공정(S20)은, 액화 천연 가스(G)와 열교환함으로써 제1 중간 냉매(B)를 냉각한다. 제1 중간 냉매 유통 공정(S30)은, 액화 가스 열교환 공정(S20)에서 냉각된 제1 중간 냉매(B)를 유통시킨다. 제1 중간 냉각 공정(S40)은, 유통되는 제1 중간 냉매(B)를 이용하여 해수(A)를 냉각한다.
액화 가스 열교환 공정(S20)은, 액화 가스 열교환부(82)인 연료 가열부(33a)를 이용하여, 액화 천연 가스(G)와 제1 중간 냉매(B)를 열교환시킴으로써, 제1 중간 냉매(B)를 냉각한다. 구체적으로는, 액화 가스 열교환 공정(S20)에서는, 제1 중간 냉매 유통 라인(83)을 순환하고 있는 제1 중간 냉매(B)를 연료 가열부(33a)에 공급한다.
액화 가스 열교환 공정(S20)에서는, 연료 공급 라인(32)을 통하여 액화 천연 가스(G)를 저장 탱크(31)로부터 연료 가열부(33a)에 공급한다. 액화 가스 열교환 공정(S20)은, 연료 가열부(33a)에 공급된 제1 중간 냉매(B)와 액화 천연 가스(G)를 열교환시킨다. 이로써, 액화 가스 열교환 공정(S20)은, 액화 천연 가스(G)를 가열하여 기화시킴과 함께, 제1 중간 냉매(B)를 냉각한다.
제1 중간 냉매 유통 공정(S30)은, 액화 가스 열교환부(82)에서 냉각된 제1 중간 냉매(B)를 제1 중간 냉각부(84)까지 보낸다. 본 실시형태의 제1 중간 냉매 유통 공정(S30)은, 연료 가열부(33a)에서 냉각된 제1 중간 냉매(B)를 제1 중간 부스터 펌프(832)로 제1 중간 냉매 유통 라인 본체(831)를 통하여 제1 중간 냉각부(84)까지 압송한다.
제1 중간 냉각 공정(S40)은, 열교환기인 제1 중간 냉각부(84)를 이용하여, 제1 중간 냉매(B)와 해수(A)를 열교환시킴으로써, 해수(A)를 냉각한다. 구체적으로는, 제1 중간 냉각 공정(S40)은, 제1 중간 냉각부(84)에 보내져 온 제1 중간 냉매(B)와, 냉매 공급 라인 본체(811)를 통하여 바다에서 취수되어 제1 중간 냉각부(84)에 공급된 해수(A)를 열교환시킨다. 이로써, 제1 중간 냉각 공정(S40)은, 제1 중간 냉매(B)를 가열함과 함께, 해수(A)를 냉각한다.
제1 실시형태와 마찬가지로, 냉매 공급 공정(S80) 및 증기 냉각 공정(S90)이 실시됨으로써, 냉각된 해수(A)는 복수기(6)에서 증기(Sb)를 냉각하기 위하여 사용된다.
상기와 같은 냉각 설비(8a) 및 냉각 방법(S101)에 의하면, 액화 가스 열교환 공정(S20)에 있어서 액화 천연 가스(G)를 이용하여 액화 가스 열교환부(82)에서 제1 중간 냉매(B)를 냉각하고 있다. 그 후에, 제1 중간 냉각 공정(S40)에 있어서 냉각된 제1 중간 냉매(B)를 이용하여 제1 중간 냉각부(84)에서 해수(A)를 냉각하고 있다. 이로써, 액화 천연 가스(G)를 이용하여 간접적으로 해수(A)를 냉각할 수 있다. 이로 인하여, 액화 천연 가스(G)와 제1 중간 냉매(B), 제1 중간 냉매(B)와 해수(A)의 각각의 온도차를 작게 할 수 있다.
따라서, 액화 천연 가스(G)가 -160℃와 같은 저온이어도, 해수(A)가 동결되는 것을 방지하면서, 해수(A)를 냉각하는 일 수단을 제공할 수 있다. 각 열교환부를 흐르는 두 유체 간의 온도차가 작아짐으로써, 연료 가열부(33a)나 제1 중간 냉각부(84)에 대한 열부하를 작게 할 수 있다. 이로써, 액화 천연 가스(G)를 기화시킬 때에 발생되는 냉열 에너지를 회수할 수 있어, 증기(Sb)를 냉각하기 위한 에너지로서 유효하게 이용할 수 있다.
《제3 실시형태》
다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여 제3 실시형태의 콤바인드 사이클 플랜트(1b)에 대하여 설명한다.
제3 실시형태에 있어서는 제1 실시형태나 제2 실시형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 상세한 설명을 생략한다. 이 제3 실시형태의 콤바인드 사이클 플랜트(1b)는, 냉각부(80b)의 제1 중간 냉각부(84b)의 구성에 대하여 제2 실시형태와 상이하다.
제3 실시형태의 제1 중간 냉각부(84b)는, 복수기 냉매인 해수(A)를 제1 중간 냉매(B)로 직접 냉각하지 않고, 제2 중간 냉매(C)를 이용하여, 더 간접적으로 냉각한다. 구체적으로는, 제3 실시형태의 제1 중간 냉각부(84b)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1 중간 냉매 열교환부(85)와, 제2 중간 냉매 유통 라인(86)과, 제2 중간 냉각부(87)를 갖는다. 제1 중간 냉매 열교환부(85)는, 냉각된 제1 중간 냉매(B)와 열교환함으로써 제2 중간 냉매(C)를 냉각한다. 제2 중간 냉매 유통 라인(86)은, 냉각된 제2 중간 냉매(C)가 유통된다. 제2 중간 냉각부(87)는, 유통되는 제2 중간 냉매(C)를 이용하여 해수(A)를 냉각한다.
제1 중간 냉매 열교환부(85)는, 제1 중간 냉매 유통 라인 본체(831)의 도중에 마련되어 있다. 제1 중간 냉매 열교환부(85)는, 액화 가스 열교환부(82)에서 냉각된 제1 중간 냉매(B)를 이용하여 제2 중간 냉매(C)를 냉각한다. 본 실시형태의 제1 중간 냉매 열교환부(85)는, 제1 중간 냉매(B)와 제2 중간 냉매(C)를 열교환시키는 열교환기이다.
본 실시형태의 제1 중간 냉매 열교환부(85)는, 제1 중간 냉매 유통 라인(83)과 제2 중간 냉매 유통 라인(86)에 걸쳐 배치되어 있다. 제1 중간 냉매 열교환부(85)는, 제1 중간 냉매(B)와 제2 중간 냉매(C)를 열교환시킨다. 이로써, 제1 중간 냉매 열교환부(85)는, 제1 중간 냉매(B)를 가열함과 함께, 제2 중간 냉매(C)를 냉각한다. 본 실시형태의 제2 중간 냉매(C)에는, 순환수가 이용된다.
제2 중간 냉매 유통 라인(86)은, 제1 중간 냉매 열교환부(85)에서 냉각된 제2 중간 냉매(C)를 제2 중간 냉각부(87)에 보내고, 제2 중간 냉각부(87)로부터 배출된 제2 중간 냉매(C)를 다시 제1 중간 냉매 열교환부(85)에 보낸다. 즉, 제2 중간 냉매 유통 라인(86)은, 제1 중간 냉매 열교환부(85)와 제2 중간 냉각부(87)의 사이를 접속하여, 제2 중간 냉매(C)를 순환시키고 있다.
본 실시형태의 제2 중간 냉매 유통 라인(86)은, 배관인 제2 중간 냉매 유통 라인 본체(861)와, 냉각된 제2 중간 냉매(C)를 제2 중간 냉각부(87)를 향하여 압송하는 제2 중간 부스터 펌프(862)를 갖는다.
제2 중간 냉각부(87)는, 제2 중간 냉매 유통 라인 본체(861)와 냉매 유통 라인 본체에 걸치도록 제2 중간 냉매 유통 라인 본체(861)의 도중에 마련되어 있다. 제2 중간 냉각부(87)는, 제1 중간 냉매 열교환부(85)에서 냉각된 제2 중간 냉매(C)를 이용하여 취수한 해수(A)를 냉각한다. 본 실시형태의 제2 중간 냉각부(87)는, 제2 중간 냉매(C)와 해수(A)를 열교환시키는 열교환기이다. 제2 중간 냉각부(87)는, 제2 중간 냉매(C)와 해수(A)를 열교환시킴으로써, 제2 중간 냉매(C)를 가열함과 함께, 해수(A)를 냉각한다.
다음으로, 제3 실시형태의 냉각 방법(S102)에 대하여 설명한다.
제3 실시형태의 냉각 방법(S102)에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 냉각 공정(S12)의 제1 중간 냉각 공정(S41)이 제2 실시형태의 제1 중간 냉각 공정(S40)과 상이하다. 제3 실시형태의 제1 중간 냉각 공정(S41)은, 액화 천연 가스(G)에 의하여 냉각된 저온의 제1 중간 냉매(B)를 간접적으로 이용하여, 복수기 냉매를 냉각한다.
구체적으로는, 제3 실시형태의 제1 중간 냉각 공정(S41)은, 제1 중간 냉매 열교환 공정(S50)과, 제2 중간 냉매 유통 공정(S60)과, 제2 중간 냉각 공정(S70)을 갖는다. 제1 중간 냉매 열교환 공정(S50)은, 냉각된 제1 중간 냉매(B)와 열교환함으로써 제2 중간 냉매(C)를 냉각한다. 제2 중간 냉매 유통 공정(S60)은, 냉각된 제2 중간 냉매(C)를 유통시킨다. 제2 중간 냉각 공정(S70)은, 유통되는 제2 중간 냉매(C)를 이용하여 해수(A)를 냉각한다.
제1 중간 냉매 열교환 공정(S50)은, 열교환기인 제1 중간 냉매 열교환부(85)를 이용하여, 제1 중간 냉매(B)와 제2 중간 냉매(C)를 열교환시킴으로써, 제2 중간 냉매(C)를 냉각한다. 구체적으로는, 제1 중간 냉매 열교환 공정(S50)은, 제1 중간 냉매 유통 라인 본체(831)로부터 제1 중간 냉매 열교환부(85)에 공급된 제1 중간 냉매(B)와, 제2 중간 냉매 유통 라인 본체(861)를 통하여 제1 중간 냉매 열교환부(85)에 공급된 제2 중간 냉매(C)를 열교환시킨다. 이로써, 제1 중간 냉매 열교환 공정(S50)은, 제1 중간 냉매(B)를 가열함과 함께, 제2 중간 냉매(C)를 냉각한다.
제2 중간 냉매 유통 공정(S60)은, 제1 중간 냉매 열교환부(85)에서 냉각된 제2 중간 냉매(C)를 제2 중간 냉각부(87)까지 보낸다. 본 실시형태의 제2 중간 냉매 유통 공정(S60)은, 제1 중간 냉매 열교환부(85)에서 냉각된 제2 중간 냉매(C)를 제2 중간 부스터 펌프(862)로 제2 중간 냉매 유통 라인 본체(861)를 통하여 제2 중간 냉각부(87)까지 압송한다.
제2 중간 냉각 공정(S70)은, 열교환기인 제2 중간 냉각부(87)를 이용하여, 제2 중간 냉매(C)와 해수(A)를 열교환시킴으로써, 해수(A)를 냉각한다. 구체적으로는, 제2 중간 냉각 공정(S70)은, 제2 중간 냉매 유통 라인 본체(861)로부터 제2 중간 냉각부(87)에 공급된 제2 중간 냉매(C)와, 냉매 공급 라인 본체(811)를 통하여 바다에서 취수되어 제2 중간 냉각부(87)에 공급된 해수(A)를 열교환시킨다. 이로써, 제2 중간 냉각 공정(S70)은, 제2 중간 냉매(C)를 가열함과 함께, 해수(A)를 냉각한다.
제1 실시형태나 제2 실시형태와 마찬가지로, 냉매 공급 공정(S80) 및 증기 냉각 공정(S90)이 실시됨으로써, 냉각된 해수(A)는 복수기(6)에서 증기(Sb)를 냉각하기 위하여 사용된다.
상기와 같은 냉각 설비(8b) 및 냉각 방법(S102)에 의하면, 액화 천연 가스(G)에 의하여 냉각된 제1 중간 냉매(B)를 이용하여, 제1 중간 냉매 열교환 공정(S50)에 있어서 제1 중간 냉매 열교환부(85)에서 제2 중간 냉매(C)를 냉각하고 있다. 그 후에, 냉각한 제2 중간 냉매(C)에 의하여 제2 중간 냉각 공정(S70)에 있어서 제2 중간 냉각부(87)에서 해수(A)를 냉각하고 있다. 즉, 액화 천연 가스(G)를 이용하여 해수(A)를 냉각하기까지, 2단계의 냉매를 통하여 간접적으로 냉각할 수 있다. 이와 같이, 운용 온도대가 상이한 복수의 중간 냉매 사이클로 구성함으로써, 각 열교환부를 흐르는 두 유체 간의 온도차를 더 저감시킬 수 있다. 이로써, 각 열교환부당 열부하를 작게 할 수 있어, 각 열교환부로서 콤팩트한 구성의 것을 사용할 수 있다. 운용 온도대가 상이한 복수의 중간 냉매 사이클로 구성함으로써, 예를 들면 플랜트 보기용 축냉수(혹은 그 냉각) 등의 플랜트 사이클로의 유용도 가능하다고 할 수 있다. 따라서, 액화 천연 가스(G)가 -160℃ 정도와 같은 저온이어도 해수(A)가 동결되는 것을 방지함과 함께, 현유 설비 구성에 플렉시블하게 대응시키면서, 해수(A)를 냉각하는 일 수단을 제공할 수 있다.
각 열교환부를 흐르는 두 유체 간의 온도차를 작게 할 수 있다. 즉, 연료 가열부(33a)나 제1 중간 냉매 열교환부(85)나 제2 중간 냉각부(87)에 대한 열부하를 작게 할 수 있다. 이로써, 액화 천연 가스(G)를 기화시킬 때에 발생되는 냉열 에너지를 회수할 수 있어, 증기(Sb)를 냉각하기 위한 에너지로서 유효하게 이용할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명했지만, 각 실시형태에 있어서의 각 구성 및 그들의 조합 등은 일례이며, 본 발명의 취지로부터 일탈하지 않는 범위 내에서, 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 외의 변경이 가능하다. 또, 본 발명은 실시형태에 의하여 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 의해서만 한정된다.
또한, 본 발명의 복수기 냉매는, 본 실시형태와 같이 해수(A)에 한정되는 것은 아니고, 복수기(6)에서 증기(Sb)를 냉각 가능한 냉매이면 된다. 예를 들면, 복수기 냉매는, 냉각탑으로부터 공급되는 순환수여도 되고, 하천 등으로부터 취수한 하천수여도 된다.
제1 중간 냉매(B)나 제2 중간 냉매(C)는, 본 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 냉매로서 사용 가능하면 된다. 예를 들면, 제2 중간 냉매(C)는, 본 실시형태에서 제1 중간 냉매(B)로서 사용되는 글라이콜이어도 된다.
액화 가스 열교환부(82)는 본 실시형태와 같이 연료 가열부(33, 33a)에 한정되는 것은 아니고, 제1 중간 냉매(B)와 액화 천연 가스(G)를 열교환시키는 것이 가능한 열교환기이면 된다.
산업상 이용가능성
상기 냉각 설비 및 냉각 방법에 의하면, 액화 가스를 이용하여 복수기 냉매를 냉각함으로써, 가스 터빈의 연료 소비량을 증가시키지 않고 증기 터빈의 출력을 향상시킬 수 있다.
1, 1a, 1b : 콤바인드 사이클 플랜트 2 : 가스 터빈
21 : 압축기 22 : 연소기
23 : 터빈 24 : 가스 터빈 로터
G : 액화 천연 가스 3 : 연료 공급부
31 : 저장 탱크 32 : 연료 공급 라인
33, 33a : 연료 가열부 4 : 배열 회수 보일러
S : 증기 5 : 증기 터빈
51 : 증기 터빈 로터 6 : 복수기
W : 물 7 : 급수 펌프
8 : 냉각 설비 81 : 냉매 공급 라인
811 : 냉매 공급 라인 본체 812 : 취수 펌프
813 : 복수기 냉매 부스터 펌프 814 : 공급 바이패스 라인
814a : 공급 바이패스 밸브 A : 해수
80, 80a, 80b : 냉각부 S100, S101, S102 : 냉각 방법
S10, S11, S12 : 냉각 공정 S80 : 냉매 공급 공정
S90 : 증기 냉각 공정 82 : 액화 가스 열교환부
B : 제1 중간 냉매 83 : 제1 중간 냉매 유통 라인
831 : 제1 중간 냉매 유통 라인 본체 832 : 제1 중간 부스터 펌프
833 : 제1 중간 바이패스 라인
833a : 제1 중간 바이패스 밸브 833b : 에어 히터
84, 84b : 제1 중간 냉각부 S20 : 액화 가스 열교환 공정
S30 : 제1 중간 냉매 유통 공정
S40, S41 : 제1 중간 냉각 공정 C : 제2 중간 냉매
85 : 제1 중간 냉매 열교환부 86 : 제2 중간 냉매 유통 라인
861 : 제2 중간 냉매 유통 라인 본체 862 : 제2 중간 부스터 펌프
87 : 제2 중간 냉각부
S50 : 제1 중간 냉매 열교환 공정
S60 : 제2 중간 냉매 유통 공정 S70 : 제2 중간 냉각 공정

Claims (6)

  1. 시스템 외부로부터 취득한 물을 복수기 냉매로 하고, 상기 복수기 냉매를 복수기에 공급하기 전에 냉각하는 냉각 설비에 있어서,
    상기 복수기 냉매를 상기 복수기에 공급하는 냉매 공급 라인과,
    상기 냉매 공급 라인에 마련되고, 가스 터빈의 연료로서 이용되는 액화 가스와 상기 복수기 냉매를 열교환시켜 상기 액화 가스를 가열 및 기화시킴과 함께 상기 복수기 냉매를 냉각하는 냉각부를 구비하고,
    상기 냉매 공급 라인은,
    상기 냉각부가 도중에 마련되는 냉매 공급 라인 본체와,
    상기 냉각부를 우회하여 상기 냉매 공급 라인 본체에 접속되는 공급 바이패스 라인을 구비하는
    냉각 설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 액화 가스와 열교환함으로써 제1 중간 냉매를 냉각하는 액화 가스 열교환부와,
    상기 액화 가스 열교환부와 접속되고, 냉각된 상기 제1 중간 냉매가 유통되는 제1 중간 냉매 유통 라인과,
    상기 제1 중간 냉매 유통 라인에 마련되고, 유통되는 상기 제1 중간 냉매를 이용하여 상기 복수기 냉매를 냉각하는 제1 중간 냉각부를 갖는
    냉각 설비.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 중간 냉각부는,
    냉각된 상기 제1 중간 냉매와 열교환함으로써 제2 중간 냉매를 냉각하는 제1 중간 냉매 열교환부와,
    제1 중간 냉매 열교환부에 접속되고, 냉각된 상기 제2 중간 냉매가 유통되는 제2 중간 냉매 유통 라인과,
    상기 제2 중간 냉매 유통 라인에 마련되고, 유통되는 제2 중간 냉매를 이용하여 상기 복수기 냉매를 냉각하는 제2 중간 냉각부를 갖는
    냉각 설비.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수기 냉매로서 해수를 이용하고,
    상기 증기를 냉각한 후에 상기 해수를 바다로 배출하는
    냉각 설비.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 중간 냉매는 부동액인
    냉각 설비.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 냉각 설비와,
    가스 터빈과,
    상기 가스 터빈으로부터 배출되는 배기 가스에 의하여 증기를 생성시키는 배열 회수 보일러와,
    상기 배열 회수 보일러에서 생성된 상기 증기로 구동하는 상기 증기 터빈과,
    상기 복수기를 구비하는
    콤바인드 사이클 플랜트.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102460996B1 (ko) * 2017-08-25 2022-11-01 삼성중공업(주) 복합발전 플랜트
KR102391283B1 (ko) * 2017-09-15 2022-04-27 삼성중공업(주) 복합발전 플랜트
JP6981727B2 (ja) * 2017-11-13 2021-12-17 一般財団法人電力中央研究所 産業設備
CA3143050A1 (en) * 2019-06-10 2020-12-17 U.S. Well Services, LLC Integrated fuel gas heater for mobile fuel conditioning equipment
CN110107368B (zh) * 2019-06-11 2024-04-19 赫普科技发展（北京）有限公司 蒸汽冷凝方法、蒸汽冷凝系统及发电系统
WO2023176050A1 (ja) * 2022-03-16 2023-09-21 株式会社Ihi ガスタービンシステム
WO2023248542A1 (ja) * 2022-06-24 2023-12-28 株式会社Ihi 発電システム
US20240026824A1 (en) * 2022-07-22 2024-01-25 Raytheon Technologies Corporation Cryogenic assisted bottoming cycle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11200884A (ja) 1998-01-19 1999-07-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン設備、及び同ガスタービン設備を含む液化天然ガス複合サイクル発電プラント

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3726085A (en) * 1971-06-07 1973-04-10 Back Sivalls & Bryson Inc Preventing thermal pollution of ambient water used as a process cooling medium
US4696156A (en) * 1986-06-03 1987-09-29 United Technologies Corporation Fuel and oil heat management system for a gas turbine engine
JPH0625532B2 (ja) 1987-01-30 1994-04-06 株式会社丸山製作所 二サイクルエンジンの消音方法とその装置
JPS648304A (en) * 1987-07-01 1989-01-12 Hitachi Ltd Cooling water equipment for steam prime mover plant
JPH01219465A (ja) * 1988-02-26 1989-09-01 Mitsui Constr Co Ltd 冷却空気発生装置
JP2775851B2 (ja) * 1989-05-31 1998-07-16 横河電機株式会社 火力発電所システム
JP2954466B2 (ja) * 1993-10-29 1999-09-27 株式会社日立製作所 ガスタービン吸気冷却設備及びその運転方法
JPH07139370A (ja) * 1993-11-18 1995-05-30 Kobe Steel Ltd 液化天然ガスの気化供給方法および気化供給装置
CN1052053C (zh) * 1993-12-10 2000-05-03 卡伯特公司 一种改进的以液化天然气为燃料的联合循环发电设备
CN1112505C (zh) * 1995-06-01 2003-06-25 特雷克特贝尔Lng北美公司 液化天然气作燃料的混合循环发电装置及液化天然气作燃料的燃气轮机
DE19745272C2 (de) * 1997-10-15 1999-08-12 Siemens Ag Gas- und Dampfturbinenanlage und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Anlage
US6626635B1 (en) * 1998-09-30 2003-09-30 General Electric Company System for controlling clearance between blade tips and a surrounding casing in rotating machinery
JP2001323807A (ja) * 2000-03-09 2001-11-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービン設備
US6269626B1 (en) * 2000-03-31 2001-08-07 Duk M. Kim Regenerative fuel heating system
JP4554641B2 (ja) 2001-03-06 2010-09-29 三井造船株式会社 メタンハイドレート冷熱利用発電システム
MXPA04008283A (es) * 2002-02-27 2005-07-26 Excelerate Ltd Partnership Metodo y aparato para la regasificacion de gas natural licuado a bordo de un transportador.
US6598408B1 (en) * 2002-03-29 2003-07-29 El Paso Corporation Method and apparatus for transporting LNG
US6968696B2 (en) * 2003-09-04 2005-11-29 Siemens Westinghouse Power Corporation Part load blade tip clearance control
JP2005098240A (ja) * 2003-09-25 2005-04-14 Tokyo Electric Power Co Inc:The 発電システム
US20070214805A1 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Macmillan Adrian Armstrong Onboard Regasification of LNG Using Ambient Air
JP4986664B2 (ja) * 2007-03-22 2012-07-25 中国電力株式会社 ガスタービン燃焼用空気の冷却システム
JP4859929B2 (ja) 2007-04-11 2012-01-25 株式会社日立製作所 天然ガス液化プラント用動力供給設備
US20090313999A1 (en) * 2008-05-13 2009-12-24 Scott Hunter Method and apparatus for controlling fuel in a gas turbine engine
US8140427B2 (en) 2009-04-16 2012-03-20 Itg Software Solutions, Inc. Systems, methods and computer program products for adaptive transaction cost estimation
US20100307157A1 (en) * 2009-06-08 2010-12-09 General Electric Company Methods relating to turbine engine control and operation
GB2510654B (en) * 2013-05-15 2016-09-07 Rolls Royce Plc Method and system for monitoring the performance of a heat exchanger
JP6320228B2 (ja) * 2014-07-31 2018-05-09 三菱日立パワーシステムズ株式会社 太陽熱空気タービン発電システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11200884A (ja) 1998-01-19 1999-07-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン設備、及び同ガスタービン設備を含む液化天然ガス複合サイクル発電プラント

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Publication number Publication date
JP2016061227A (ja) 2016-04-25
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US20180223696A1 (en) 2018-08-09
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