KR20190051493A - Steam power generation system with two-stage boiler and boiler used therein - Google Patents

Steam power generation system with two-stage boiler and boiler used therein Download PDF

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이영재
채태영
최석천
이명화
이재욱
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Abstract

The present invention relates to a steam power generation system comprising: a first pressurizing boiler including a burner and a water tube wall so as to generate saturated steam; a second pressurizing boiler into which first exhaust gas generated in the first boiler flows and which includes a superheater for heating the steam generated in the first boiler; a power generation unit, which includes a steam turbine using the steam heated by the superheater of the second boiler, a power generator connected to the steam turbine, and a steam condenser condensing the steam used for power generation so as to produce condensate water, and then re-supply the condensate water to the water tube wall; a fuel supply unit for supplying fuel to the burner; an oxidant supply unit for supplying an oxidant to the burner; and an exhaust gas purification unit for purifying second exhaust gas, which has flowed in the second boiler and then been discharged, wherein the second boiler has an exhaust gas condenser, and the exhaust gas condenser condenses moisture included in the first exhaust gas and, simultaneously, removes NOx and SOx included in the exhaust gas. The second boiler used in the present invention is constituted in a pressurized type in which the internal pressure is higher than atmospheric pressure. The ratio of NO2 and SO3 in NOx and SOx contained in the first exhaust gas is high, thereby increasing the amount of NOx and SOx dissolved in the moisture condensed in the exhaust gas condenser to be removed.

Description

2단 보일러를 구비한 가압 기력발전 시스템 및 그에 사용되는 보일러{STEAM POWER GENERATION SYSTEM WITH TWO-STAGE BOILER AND BOILER USED THEREIN}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a steam power generation system having a two-stage boiler, and a boiler used therein.

본 발명은 기력발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 보일러에서 생산된 스팀을 이용하여 발전을 수행하는 기력발전 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steam power generation system, and more particularly, to a steam power generation system that performs power generation using steam produced in a boiler.

일반적으로 연료 연소 시의 열을 사용하는 화력발전소 또는 기력발전소로부터 나오는 연소 배가스는 부피 기준 약 12∼17%의 이산화탄소와 76∼78%의 질소, 그리고 4∼5%의 산소와 그밖에 미량의 수분과 SOx, NOx 화합물을 포함하고 있다. 그 중에서 특히 이산화탄소는 지구 온난화의 주요 원인으로 지목되고 있으므로 이의 배출을 줄이는 것이 국제적인 관심사가 된 상황이다. 일부 선진국들은 이산화탄소 배출량을 일정 시점의 배출량을 기준으로 동결시키고자 노력하고 있으며 이와 관련하여 탄소세의 도입을 주장하고 있는 실정이다. 따라서 이산화탄소의 가장 큰 점배출원 중의 하나인 발전소 배가스로부터 이산화탄소의 포집은 시급히 해결해야 할 중요한 문제라고 할 수 있다.Generally, the combustion flue gas from a thermal power plant or a power plant that uses heat during the combustion of fuels contains about 12-17% by volume of carbon dioxide, 76-78% nitrogen, 4-5% oxygen, SO x , and NO x compounds. In particular, carbon dioxide is a major cause of global warming, so reducing its emissions has become an international concern. Some developed countries are trying to freeze carbon dioxide emissions at a certain point in time and insist on the introduction of carbon taxes in this regard. Therefore, the capture of carbon dioxide from the power plant flue gas, which is one of the largest sources of carbon dioxide, is an urgent problem to be resolved urgently.

발전소의 배가스에서 이산화탄소를 포집하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있으나, 앞서 살펴본 것과 같이 화석 연료를 사용하는 발전소 배가스에는 SOx, NOx 화합물이 포함되어 있기 때문에 이산화탄소 포집 과정에서 이들을 제거하여야 한다. 이를 포함한 모든 이산화탄소 포집 공정은 발전 시스템의 효율을 현저하게 떨어뜨리는 한편 설비비용을 높이는 원인이 되고 있다.A variety of technologies have been developed to capture carbon dioxide in the flue gas of the power plant, but as we have seen above, the power plant flue gas using fossil fuels contains SO x and NO x compounds and should be removed during the carbon dioxide capture process. All of the CO2 capture processes, including this, cause significant reductions in the efficiency of the power generation system and increase equipment costs.

대한민국 등록특허 10-0324709Korea Patent No. 10-0324709

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 배가스에서 이산화탄소를 고효율, 경제적으로 포집하면서도, 질소산화물과 황산화물을 효과적으로 제거하는 기력발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a power generation system for effectively removing nitrogen oxides and sulfur oxides while collecting carbon dioxide efficiently and economically in the exhaust gas.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 기력발전 시스템은, 버너와 수관벽을 포함하여 포화증기를 생성하는 가압식 제1보일러; 상기 제1보일러에서 발생한 제1배가스가 유입되며, 제1보일러에서 생성된 증기를 가열하는 과열기를 포함하는 가압식 제2보일러; 상기 제2보일러의 과열기에서 가열된 증기를 이용한 스팀 터빈과 이에 연결된 발전기 및 발전에 사용된 증기를 응축하여 응축수를 생산한 뒤에 상기 수관벽으로 재공급하는 증기 응축기를 포함하는 발전부; 상기 버너에 연료를 공급하는 연료공급부; 상기 버너에 산화제를 공급하는 산화제공급부; 및 상기 제2보일러에 유입된 뒤에 배출된 제2배가스를 정화하는 배가스정화부를 포함하여 구성되고, 상기 제2보일러에는 배가스 응축기가 설치되며, 상기 배가스 응축기는 제1배가스에 포함된 수분을 응축시키는 동시에 배가스에 포함된 NOx와 SOx를 제거하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a steam power generation system including a pressurized first boiler including a burner and a water pipe to generate saturated steam; A second pressurized boiler including a superheater for introducing the first offgas generated in the first boiler and heating the steam generated in the first boiler; A power generator including a steam turbine using steam heated in the superheater of the second boiler, a generator connected to the steam generator, and a steam condenser for condensing the steam used for power generation to produce condensed water and then supplying the steam to the water wall; A fuel supply unit for supplying fuel to the burner; An oxidant supply unit for supplying an oxidant to the burner; And a flue gas purifier for purifying the second flue gas discharged after flowing into the second boiler, wherein the flue gas condenser is installed in the second boiler, and the flue gas condenser condenses moisture contained in the first flue gas And simultaneously removing NO x and SO x contained in the exhaust gas.

이때, 본 발명에서 사용된 제2보일러는 내부 압력이 대기압보다 높은 가압식으로 구성되어, 제1배가스에 포함된 NOx와 SOx에서 NO2와 SO3의 비율이 높기 때문에, 배가스 응축기에서 응축된 수분에 용해되어 제거되는 NOx와 SOx의 양이 증가하는 효과가 있다.At this time, since the second boiler used in the present invention is constituted of the pressurized type in which the internal pressure is higher than the atmospheric pressure, since the ratio of NO 2 and SO 3 in NO x and SO x contained in the first exhaust gas is high, There is an effect that the amount of NO x and SO x dissolved and removed in the water increases.

배가스 응축기에서 제1배가스에 포함된 수분을 응축시키는 과정이, 증기 응축기에서 응축된 응축수와의 열교환을 통해서 제1배가스의 온도를 낮추는 방법으로 수행되며, 응축수는 배가스 응축기에서 제1배가스와의 열교환에 의해서 가열된 상태로 수관벽으로 재공급하는 경우에 증기 생성 효율이 향상된다.The process of condensing water contained in the first flue-gas at the flue-gas condenser is performed by lowering the temperature of the first flue-gas through heat exchange with the condensed condensed water at the vapor condenser, wherein the condensate is heat exchanged with the first flue- The steam generation efficiency is improved when the water is re-supplied to the water pipe wall in a state of being heated by the water pipe.

제2보일러에는 산화제 예열기가 더 설치되며, 산화제 예열기는 산화제공급부에서 준비된 산화제를 제1배가스로 가열한 뒤에 버너에 공급하여 버너의 효율을 향상시킬 수 있다.The second boiler is further provided with an oxidizer preheater. The oxidizer preheater can improve the efficiency of the burner by heating the oxidizer prepared in the oxidizer supply unit to the burner after heating the first oxidizer.

산화제가 순산소이고, 산화제공급부가 대기 중에서 산소를 분리하여 공급하는 산소 공급장치인 경우에 발전시스템의 효율이 향상된다.The efficiency of the power generation system is improved in the case where the oxidant is pure oxygen and the oxidant supply portion is an oxygen supply device which separately supplies oxygen in the atmosphere.

제2보일러에는 하나 이상의 재가열기를 더 포함하며, 재가열기는 발전부에 포함된 스팀 터빈을 가동한 증기를 재가열하여 다른 스팀 터빈에 제공함으로써 배가스의 잠열을 효과적으로 사용할 수 있다.The second boiler further includes at least one reheater, and the reheater can reheat the steam, which is contained in the power generator, to the other steam turbine, thereby effectively utilizing the latent heat of the exhaust gas.

배가스정화부는 제2배가스에 포함된 CO2를 포집하기 위한 CO2 포집 시스템을 구비하는 것이 바람직하다.Preferably, the flue-gas purifier has a CO 2 collection system for collecting CO 2 contained in the second flue-gas.

제1보일러의 하단에는 연료를 연소하고 남은 재를 배출하는 배출구가 형성된 것이 바람직하다.The lower end of the first boiler is preferably provided with a discharge port for discharging the remaining material by burning the fuel.

제2보일러의 하단에는 제1배가스에 포함된 수분이 응축된 물을 배출하는 배출구가 형성된 것이 바람직하다.And a discharge port for discharging condensed water contained in the first flue gas is formed at a lower end of the second boiler.

본 발명의 다른 형태에 의한 기력발전용 보일러는, 스팀터빈을 사용하여 전기를 발전하는 발전 시스템에서 증기를 생성하여 제공하기 위한 보일러로서, 버너와 수관벽을 포함하여 포화증기를 생성하는 가압식 제1보일러; 상기 제1보일러에서 발생한 제1배가스가 유입되며, 제1보일러에서 생산된 증기를 가열하는 과열기를 포함하는 가압식 제2보일러; 상기 버너에 연료를 공급하는 연료공급부; 상기 버너에 산화제를 공급하는 산화제공급부; 및 상기 제2보일러에 유입된 뒤에 배출된 제2배가스를 정화하는 배가스정화부를 포함하여 구성되고, 상기 제2보일러에는 배가스 응축기가 설치되며, 상기 배가스 응축기는 제1배가스에 포함된 수분을 응축시키는 동시에 배가스에 포함된 NOx와 SOx를 제거하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a boiler for generating steam in a power generation system for generating electricity using a steam turbine, the boiler including a burner and a water pipe to generate a saturated steam, Boiler; A pressurized second boiler including a superheater for introducing the first offgas generated in the first boiler and heating the steam produced in the first boiler; A fuel supply unit for supplying fuel to the burner; An oxidant supply unit for supplying an oxidant to the burner; And a flue gas purifier for purifying the second flue gas discharged after flowing into the second boiler, wherein the flue gas condenser is installed in the second boiler, and the flue gas condenser condenses moisture contained in the first flue gas And simultaneously removing NO x and SO x contained in the exhaust gas.

이때, 제2보일러는 내부 압력이 대기압보다 높은 가압식으로 구성되어, 제1배가스에 포함된 NOx와 SOx에서 NO2와 SO3의 비율이 높기 때문에, 배가스 응축기에서 응축된 수분에 용해되어 제거되는 NOx와 SOx의 양이 증가하는 효과가 있다.At this time, since the second boiler is constituted of a pressurizing type in which the internal pressure is higher than the atmospheric pressure, since the ratio of NO 2 and SO 3 in NO x and SO x contained in the first exhaust gas is high, it is dissolved in condensed water in the flue gas condenser, There is an effect that the amount of NO x and SO x increases.

배가스 응축기에서 제1배가스에 포함된 수분을 응축시키는 과정이, 발전 시스템에서 사용된 증기가 응축된 응축수와의 열교환을 통해서 제1배가스의 온도를 낮추는 방법으로 수행되며, 응축수는 배가스 응축기에서 제1배가스와의 열교환에 의해서 가열된 상태로 수관벽으로 재공급하는 경우에 증기 생성 효율이 향상된다.The process of condensing the moisture contained in the first flue-gas in the flue-gas condenser is performed in such a way that the steam used in the power generation system lowers the temperature of the first flue-gas through heat exchange with the condensed condensed water, The steam generation efficiency is improved when the water is re-supplied to the water pipe in a heated state by heat exchange with the flue gas.

제2보일러에는 산화제 예열기가 더 설치되며, 산화제 예열기는 산화제공급부에서 준비된 산화제를 제1배가스로 가열한 뒤에 버너에 공급하여 버너의 효율을 향상시킬 수 있다.The second boiler is further provided with an oxidizer preheater. The oxidizer preheater can improve the efficiency of the burner by heating the oxidizer prepared in the oxidizer supply unit to the burner after heating the first oxidizer.

산화제가 순산소이고, 산화제공급부가 대기 중에서 산소를 분리하여 공급하는 산소 공급장치인 경우에는 이산화탄소의 포집이 효율적으로 이루어지게 된다.In the case where the oxidizing agent is pure oxygen and the oxidizing agent supply portion is an oxygen supplying device for separating and supplying oxygen in the air, the collection of carbon dioxide is efficiently performed.

제2보일러에는 하나 이상의 재가열기를 더 포함하며, 재가열기는 발전부에 포함된 스팀 터빈을 가동한 증기를 재가열하여 다른 스팀 터빈에 제공함으로써 배가스의 잠열을 효과적으로 사용할 수 있다.The second boiler further includes at least one reheater, and the reheater can reheat the steam, which is contained in the power generator, to the other steam turbine, thereby effectively utilizing the latent heat of the exhaust gas.

배가스정화부는 제2배가스에 포함된 CO2를 포집하기 위한 CO2 포집 시스템을 구비하는 것이 바람직하다.Preferably, the flue-gas purifier has a CO 2 collection system for collecting CO 2 contained in the second flue-gas.

제1보일러의 하단에는 연료를 연소하고 남은 재를 배출하는 배출구가 형성된 것이 바람직하다.The lower end of the first boiler is preferably provided with a discharge port for discharging the remaining material by burning the fuel.

제2보일러의 하단에는 제1배가스에 포함된 수분이 응축된 물을 배출하는 배출구가 형성된 것이 바람직하다.And a discharge port for discharging condensed water contained in the first flue gas is formed at a lower end of the second boiler.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 연소 배가스를 가압 보일러로 유입하여 배가스에 포함된 NO2 등 물에 대한 용해도가 높은 질소 산화물 및 SO3 등의 비율을 높인 상태에서 배가스에 포함된 수분을 응축시킴으로써, 배가스에 포함된 NOx와 SOx를 대부분 제거할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.According to the present invention configured as described above, the combustion exhaust gas is introduced into the pressurized boiler to condense the moisture contained in the exhaust gas in a state where the ratio of nitrogen oxides and SO 3 which are highly soluble in water, such as NO 2 , , There is an excellent effect of removing most of the NO x and SO x contained in the exhaust gas.

또한, 배가스에 포함된 NOx와 SOx를 대부분 제거한 뒤에 CO2 포집 시스템에 제공함으로써, 최종적으로 CO2의 포집율이 크게 향상되는 효과를 얻을 수 있다.In addition, most of the NO x and SO x contained in the flue gas are removed and then supplied to the CO 2 collection system, whereby the CO 2 capture ratio can be greatly improved.

나아가, 제1보일러에서 배출된 배가스를 이용하여 버너에 제공되는 산화제와 수관벽에 공급되는 응축수를 예열함으로써, 가압식으로 구성되어 제1보일러에서 발생한 고온의 배가스에 포함된 잠열을 최대한으로 사용함으로써, 발전시스템의 효율이 향상되는 효과가 있다.Further, by using the exhaust gas discharged from the first boiler to preheat the oxidizing agent supplied to the burner and the condensed water supplied to the water pipe wall, the latent heat contained in the high-temperature exhaust gas generated in the first boiler is pressurized, The efficiency of the power generation system is improved.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기력발전 시스템의 구조를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing the structure of a power generation system according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기력발전 시스템의 구조를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing the structure of a power generation system according to an embodiment of the present invention.

본 실시예의 기력발전 시스템은 2개의 보일러(110, 120)와 발전부(200)를 포함하여, 보일러에서 생성된 증기를 사용하여 전기를 생산한다.The stoichiometric power generation system of this embodiment includes two boilers 110 and 120 and a power generation unit 200, and generates electricity using steam generated in the boiler.

제1보일러(110)는 버너(111)를 사용한 연소기를 포함하여 구성되며, 수관벽(water wall)(112)에 위치하는 물을 가열하여 포화증기를 생성한다.The first boiler 110 comprises a combustor using a burner 111 and heats the water located in the water wall 112 to generate saturated steam.

버너(111)는 연료공급부(113)에서 공급되는 연료를 산화제공급부(114)에서 공급된 산화제를 사용하여 연소시킨다. 본 실시예에서 연료공급부(113)는 미분된 고체 연료를 물과 혼합하여 제공하거나 미분된 고체 연료를 CO2와 같은 운반가스와 혼합하여 제공할 수 있다. 미분된 고체 연료와 물의 혼합물 또는 미분된 고체 연료와 운반가스와의 혼합물은 다양한 액체 연료 또는 기체 연료로도 대체가 가능하다. 산화제로는 산소를 포함하는 일반 공기를 적용할 수도 있으나, 본 실시예에서는 순산소를 산화제로서 사용하였으며, 이를 위하여 산화제공급부(114)가 대기 중에서 산소를 분리하여 공급하는 산소 공급장치이다.The burner 111 burns the fuel supplied from the fuel supply unit 113 using the oxidant supplied from the oxidant supply unit 114. In this embodiment, the fuel supply unit 113 may mix the finely divided solid fuel with water or mix the finely divided solid fuel with a carrier gas such as CO 2 . A mixture of finely divided solid fuel and water or a mixture of finely divided solid fuel and carrier gas may be substituted for various liquid fuels or gaseous fuels. As the oxidizing agent, general air containing oxygen may be used. In this embodiment, pure oxygen is used as the oxidizing agent, and the oxidizing agent supplying part 114 separates and supplies oxygen in the air.

수관벽(112)은 내부에 물이 위치하며, 버너(111)에서 연료를 연소하는 열에 의해서 물이 가열되어 포화증기를 생성한다. 수관벽(112)에 사용되는 물은 전체 시스템에서 순환하여 사용할 수 있다.Water is placed in the water tube wall 112, and the water is heated by the heat of burning the fuel in the burner 111 to generate saturated steam. Water used for the water pipe wall 112 can be circulated in the entire system.

제1보일러(110)는 내부의 압력이 대기압보다 높은 가압식 보일러이기 때문에 연료를 연소하는 과정에서 생성된 연소 배가스(제1배가스)가 상당한 고온이며, 고온의 제1배가스는 제2보일러(120)로 보내져서 그 안에 포함된 잠열을 이용한다.Since the first boiler 110 is a pressurized boiler having an internal pressure higher than the atmospheric pressure, the combustion exhaust gas (first exhaust gas) generated in the process of burning the fuel is considerably hot, and the first exhaust gas having a high temperature is exhausted from the second boiler 120 And uses the latent heat contained therein.

그리고 제1보일러(110)는 하단에는 연료를 연소하고 남은 재를 배출하는 배출구가 형성된다.The first boiler 110 is provided at its lower end with a discharge port for burning the fuel and discharging the remaining material.

제2보일러(120)는 제1보일러(110)에서 배출된 고온의 제1배가스가 유입되며, 제1배가스를 이용하기 위한 과열기(121)와 재가열기(122, 123) 등을 포함하여 구성된다.The second boiler 120 is configured to include a superheater 121 and reheaters 122 and 123 for introducing the first exhaust gas discharged from the first boiler 110 and using the first exhaust gas .

과열기(121)는 제1보일러(110)에서 생성된 포화증기를 추가로 가열하여 고압스팀터빈(211)으로 제공하며, 재가열기(122, 123)는 고압스팀터빈(211)에서 사용된 증기를 회수하여 재가열해서 제1저압스팀터빈(212)에 제공하는 제1재가열기(122)와 제1저압스팀터빈(212)에서 사용된 증기를 회수하여 재가열한 뒤에 제2저압스팀터빈(213)에 제공하는 제2재가열기(123)를 포함한다. 과열기와 재가열기의 구성과 개수는 특정된 것이 아니고, 일반적인 기력발전 시스템의 구성에 따라서 변형될 수 있다.The superheater 121 further heats the saturated steam generated in the first boiler 110 to provide it to the high pressure steam turbine 211. The reheater 122 and 123 provide the steam used in the high pressure steam turbine 211 Pressure steam turbine 212 after recovering and reheating the steam used in the first reheater 122 and the first low-pressure steam turbine 212, which is recovered and reheated to the first low-pressure steam turbine 212, And a second reheater 123 for providing the reheating heat. The configuration and number of the superheater and the reheater are not specified but can be modified according to the configuration of a general steam power generation system.

본 실시예는 제2보일러(120)에 산화제 예열기(124)를 더 포함시킴으로써, 산소 공급장치에서 생산된 순산소를 배가스로 가열한 뒤에 버너(111)에 공급하도록 구성하였다. 버너(111)에 배가스로 가열된 순산소를 공급하는 경우에, 제1보일러(110)의 연소 효율이 향상된다.The present embodiment is configured to further include the oxidizer preheater 124 in the second boiler 120 so that the pure oxygen produced in the oxygen supply device is supplied to the burner 111 after being heated by the exhaust gas. When the pure oxygen heated by the exhaust gas is supplied to the burner 111, the combustion efficiency of the first boiler 110 is improved.

나아가 본 실시예의 제2보일러(120)에는 배가스 응축기(125)가 추가로 설치되며, 배가스 응축기(125)는 제1배가스의 온도를 더욱 낮춤으로써, 제1배가스에 포함된 수분을 응축하는 동시에 NOx와 SOx를 제거하는 장치이다.Further, the second boiler 120 of the present embodiment is further provided with an exhaust gas condenser 125. The exhaust gas condenser 125 further reduces the temperature of the first exhaust gas, thereby condensing the moisture contained in the first exhaust gas, x and SO x .

본 실시예의 제1보일러(110)와 제2보일러(120)는 가압식 보일러이며, 제1배가스에 포함된 NOx와 SOx는 압력조건에 의해서 대부분 NO2와 SO3의 구조로 존재한다. 이때, NO2와 SO3은 물에 대한 용해도가 높기 때문에, 가압식 제2보일러(120) 내부에 설치된 배가스 응축기(125)에서 제1배가스에 포함된 수분을 응축시키는 경우에 응축된 수분에 NO2와 SO3가 용해된다. 본 실시예의 배가스 응축기(125)는 이러한 과정을 통해서 배가스에 포함된 NOx와 SOx를 대부분 제거할 수 있으며, 배가스 응축기(125)를 거쳐 제2보일러(120)에 배출되는 제2배가스를 최종 정화하는 배가스정화부(400)에 구비된 CO2 포집 시스템에서 포집되는 CO2의 포집율이 크게 향상되는 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.The first boiler 110 and the second boiler 120 of the present embodiment are pressurized boilers, and NO x and SO x contained in the first exhaust gas are mostly present in a structure of NO 2 and SO 3 according to a pressure condition. At this time, NO 2 and SO 3 is NO 2 on due to its high solubility in water, pressurized from the water condensation in the case of condensing the moisture contained in the first exhaust gas from the second boiler flue gas condenser (125) installed in the unit 120 And SO 3 are dissolved. The exhaust gas condenser 125 of this embodiment can remove most of the NO x and SO x contained in the exhaust gas through this process and the second exhaust gas discharged to the second boiler 120 through the exhaust gas condenser 125 the absorption rate of CO 2 is collected in a CO 2 capture system provided in the exhaust gas purifying unit 400 for purifying can be obtained excellent effects that are significantly improved.

배가스 응축기(125)에서 제1배가의 온도를 낮추는 방법은 별도의 저온 물질을 사용하여 열교환하는 구조일 수도 있겠으나, 본 실시예에서는 스팀터빈을 가동한 뒤에 회수된 응축수를 사용하여 제1배가스와 열교환하는 방법으로 제1배가스에 포함된 수분을 응축하였다. 스팀터빈을 가동한 뒤에 회수된 응축수를 배가스 응축기(125)에 공급하여 제1배가스의 온도를 낮춰 수분을 응축시키는 동시에 NO2와 SO3을 제거한다. 이때, 제1배가스를 응축시키는 과정에서 제1배가스와 회수된 응축수 사이에 열교환이 발생하여, 응축수는 상대적으로 가열되는 결과가 된다. 결국, 배가스 응축기(125)에 공급된 응축수는 배가스 응축기(125)에서 예열된 상태로 제1보일러(110)의 수관벽(112)에 제공되며, 수관벽(112)에 예열된 응축수를 제공함으로써 제1보일러(110)에서 포화증기를 생성하는 효율이 향상된다.The method of lowering the temperature of the first boil-off gas in the flue gas condenser 125 may be a structure in which heat exchange is performed using a separate low-temperature material. In this embodiment, the condensed water recovered after the steam turbine is operated, The water contained in the first flue gas was condensed by heat exchange. After the steam turbine is operated, the recovered condensed water is supplied to the flue gas condenser 125 to lower the temperature of the first flue gas to condense moisture and remove NO 2 and SO 3 . At this time, in the process of condensing the first exhaust gas, heat exchange occurs between the first exhaust gas and the recovered condensed water, so that the condensed water is relatively heated. The condensed water supplied to the flue gas condenser 125 is supplied to the water tube wall 112 of the first boiler 110 while being preheated in the flue gas condenser 125 and is supplied to the water tube wall 112 by providing preheated condensed water The efficiency of generating saturated steam in the first boiler 110 is improved.

제2보일러(120)의 하단에는 제1배가스가 응축된 물을 배출하는 배출구가 형성되고, 배가스가 응축된 물에는 NO2와 SO3이 용해되어 함께 배출되며, 제1배가스에 포함된 재(비산재)도 함께 배출된다.In the lower end of the second boiler 120, a discharge port for discharging the condensed water of the first flue gas is formed. In the condensed water of the flue gas, NO 2 and SO 3 are dissolved and discharged together. Fly ash) is also discharged.

발전부(200)는 과열기(121)에서 공급된 증기를 사용하는 고압스팀터빈(211)과 2개의 재가열기(122, 123)에서 공급된 증기를 각각 사용하는 2개의 저압스팀터빈(212, 213) 및 이들에 의해서 전기를 생산하는 발전기(300)를 포함한다.The power generator 200 includes a high pressure steam turbine 211 using the steam supplied from the superheater 121 and two low pressure steam turbines 212 and 213 using the steam supplied from the two reheaters 122 and 123 And a generator 300 for producing electricity by these.

발전부(200)의 스팀터빈에서 사용된 증기는 최종적으로 증기 응축기(220)에서 응축되며 응축수는 제1보일러(110)의 수관벽(112) 재공급된다. 이 때, 앞서 살펴본 것과 같이, 본 실시예의 기력발전 시스템에서는 응축수를 제2보일러(120)에 설치된 배가스 응축기(125)에 공급하여 사용하며, 이 과정에서 예열된 응축수를 제1보일러(110)의 수관벽(112)에 재공급함으로써 제1보일러(110)의 증기 생산 효율이 생산된다.The steam used in the steam turbine of the power generation unit 200 is finally condensed in the steam condenser 220 and the condensed water is supplied again to the water pipe wall 112 of the first boiler 110. In the steam power generation system according to the present embodiment, the condensed water is supplied to the exhaust gas condenser 125 installed in the second boiler 120 and used. In this process, the preheated condensed water is supplied to the first boiler 110 The steam production efficiency of the first boiler 110 is produced by re-supplying the steam to the water pipe wall 112.

그리고 발전부(200)의 증기 순환 과정에서 응축수를 예열하는 응축수 예열기(231, 232, 233)를 더 포함할 수 있다.And a condensate pre-heater 231, 232, 233 for pre-heating the condensed water in the steam circulation process of the power generation unit 200.

결국, 본 실시예의 기력발전 시스템은 연소과정에서 발생한 배가스를 가압식으로 구성된 제2보일러에 유입시켜, 그 잠열을 이용하는 한편, 압력조건에 의해서 배가스에 포함된 NO2와 SO3의 비율을 높인 상태에서 응축수로 예비 정화함으로써, 배가스에 포함된 NOx와 SOx를 대부분 제거할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.As a result, in the stoichiometric power generation system of the present embodiment, the exhaust gas generated in the combustion process is introduced into the second boiler constituted of the pressurized type, and the latent heat is utilized, while the ratio of NO 2 and SO 3 contained in the exhaust gas is increased By preliminary purification by condensation, it is possible to remove most of NO x and SO x contained in the exhaust gas.

또한, 배가스에 포함된 NOx와 SOx를 대부분 제거한 뒤에 CO2 포집 시스템에 제공함으로써, 최종적으로 CO2의 포집율이 크게 향상된다.In addition, most of the NO x and SO x contained in the flue gas are removed and then provided to the CO 2 collection system, which ultimately greatly improves the CO 2 capture rate.

나아가 제1보일러에서 배출된 배가스를 종래에 과열기와 재가열기에만 사용하는 것이 아니고, 버너에 제공되는 산화제와 수관벽에 공급되는 응축수를 예열하는 용도로 사용함으로써, 배가스의 잠열을 최대한으로 사용하여 발전시스템의 효율이 향상되는 효과가 있다.Further, by using the exhaust gas discharged from the first boiler not only for the conventional superheater and reheating but also for preheating the oxidant supplied to the burner and the condensed water supplied to the water pipe wall, The efficiency of the system is improved.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Those skilled in the art will understand. Therefore, the scope of protection of the present invention should be construed not only in the specific embodiments but also in the scope of claims, and all technical ideas within the scope of the same shall be construed as being included in the scope of the present invention.

110: 제1보일러
111: 버너
112: 수관벽
113: 연료공급부
114: 산화제공급부
120: 제2보일러
121: 과열기
122: 제1재가열기
123: 제2재가열기
124: 산화제 예열기
125: 배가스 응축기
200: 발전부
211: 고압스팀터빈
212: 제1저압스팀터빈
213: 제2저압스팀터빈
220: 증기 응축기
231, 232, 233: 응축수 예열기
300: 발전기
400: 배가스정화부110: First boiler
111: Burner
112: Water pipe wall
113: fuel supply unit
114:
120: the second boiler
121: superheater
122: 1st reheating
123: 2nd reheating
124: oxidizer preheater
125: Flue gas condenser
200:
211: High pressure steam turbine
212: First Low Pressure Steam Turbine
213: second low pressure steam turbine
220: Steam condenser
231, 232, 233: condensate preheater
300: generator
400: Flue gas purifier

Claims (16)

버너와 수관벽을 포함하여 포화증기를 생성하는 가압식 제1보일러;
상기 제1보일러에서 발생한 제1배가스가 유입되며, 제1보일러에서 생성된 증기를 가열하는 과열기를 포함하는 가압식 제2보일러;
상기 제2보일러의 과열기에서 가열된 증기를 이용한 스팀 터빈과 이에 연결된 발전기와 발전에 사용된 증기를 응축하여 응축수를 생산한 뒤에 상기 수관벽으로 재공급하는 증기 응축기를 포함하는 발전부;
상기 버너에 연료를 공급하는 연료공급부;
상기 버너에 산화제를 공급하는 산화제공급부; 및
상기 제2보일러에 유입된 뒤에 배출된 제2배가스를 정화하는 배가스정화부를 포함하여 구성되고,
상기 제2보일러에는 배가스 응축기가 설치되며,
상기 배가스 응축기는 제1배가스에 포함된 수분을 응축시키는 동시에 배가스에 포함된 NOx와 SOx를 제거하는 것을 특징으로 하는 기력발전 시스템.
A pressurized first boiler for producing saturated steam including a burner and a water pipe wall;
A second pressurized boiler including a superheater for introducing the first offgas generated in the first boiler and heating the steam generated in the first boiler;
A power generator including a steam turbine using steam heated by the superheater of the second boiler, a generator connected to the steam turbine, and a steam condenser for condensing the steam used for power generation to produce condensed water and then supplying the steam to the water wall;
A fuel supply unit for supplying fuel to the burner;
An oxidant supply unit for supplying an oxidant to the burner; And
And an exhaust gas purifier for purifying the second exhaust gas discharged after flowing into the second boiler,
An exhaust gas condenser is installed in the second boiler,
Wherein the flue gas condenser condenses the moisture contained in the first flue gas and simultaneously removes NO x and SO x contained in the flue gas.
청구항 1에 있어서,
상기 배가스 응축기에서 제1배가스에 포함된 수분을 응축시키는 과정이, 상기 증기 응축기에서 응축된 응축수와의 열교환을 통해서 제1배가스의 온도를 낮추는 방법으로 수행되며,
상기 증기 응축기에서 응축된 응축수는 상기 배가스 응축기에서 제1배가스와의 열교환에 의해서 가열된 상태로 상기 수관벽으로 재공급되는 것을 특징으로 하는 기력발전 시스템.
The method according to claim 1,
The process of condensing the moisture contained in the first exhaust gas in the exhaust gas condenser is performed by a method of lowering the temperature of the first exhaust gas through heat exchange with the condensed condensed water in the steam condenser,
Wherein the condensed water condensed in the steam condenser is re-supplied to the water wall in a heated state by heat exchange with the first exhaust gas in the exhaust gas condenser.
청구항 1에 있어서,
상기 제2보일러에는 산화제 예열기가 더 설치되며,
상기 산화제 예열기는 상기 산화제공급부에서 준비된 산화제를 제1배가스로 가열한 뒤에 상기 버너에 공급하는 것을 특징으로 하는 기력발전 시스템.
The method according to claim 1,
An oxidizer preheater is further installed in the second boiler,
Wherein the oxidizer pre-heater supplies the oxidizer prepared in the oxidizer supplier to the burner after heating the oxidizer to the first exhaust gas.
청구항 1에 있어서,
상기 산화제가 순산소이고, 상기 산화제공급부가 대기 중에서 산소를 분리하여 공급하는 산소 공급장치인 것을 특징으로 하는 기력발전 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the oxidizing agent is pure oxygen, and the oxidizing agent supplying portion is an oxygen supplying device for separating and supplying oxygen in the air.
청구항 1에 있어서,
상기 제2보일러에는 하나 이상의 재가열기를 더 포함하며,
상기 재가열기는 상기 발전부에 포함된 스팀 터빈을 가동한 증기를 재가열하여 다른 스팀 터빈에 제공하는 것을 특징으로 하는 기력발전 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the second boiler further comprises at least one reheater,
Wherein the reheating unit reheats the steam that operates the steam turbine included in the power generation unit to reheat the steam to the other steam turbine.
청구항 1에 있어서,
상기 배가스정화부는 제2배가스에 포함된 CO2를 포집하기 위한 CO2 포집 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 기력발전 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the flue gas purifier includes a CO 2 collection system for collecting CO 2 contained in the second flue gas.
청구항 1에 있어서,
상기 제1보일러의 하단에는 연료를 연소하고 남은 재를 배출하는 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 기력발전 시스템.
The method according to claim 1,
And a discharge port is formed at the lower end of the first boiler for discharging the remaining material by burning the fuel.
청구항 1에 있어서,
상기 제2보일러의 하단에는 제1배가스에 포함된 수분이 응축된 물을 배출하는 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 기력발전 시스템.
The method according to claim 1,
And an outlet for discharging water condensed in water contained in the first exhaust gas is formed at a lower end of the second boiler.
스팀터빈을 사용하여 전기를 발전하는 발전 시스템에서 증기를 생성하여 제공하기 위한 보일러로서,
버너와 수관벽을 포함하여 포화증기를 생성하는 가압식 제1보일러;
상기 제1보일러에서 발생한 제1배가스가 유입되며, 제1보일러에서 생산된 증기를 가열하는 과열기를 포함하는 가압식 제2보일러;
상기 버너에 연료를 공급하는 연료공급부;
상기 버너에 산화제를 공급하는 산화제공급부; 및
상기 제2보일러에 유입된 뒤에 배출된 제2배가스를 정화하는 배가스정화부를 포함하여 구성되고,
상기 제2보일러에는 배가스 응축기가 설치되며,
상기 배가스 응축기는 제1배가스에 포함된 수분을 응축시키는 동시에 배가스에 포함된 NOx와 SOx를 제거하는 것을 특징으로 하는 기력발전용 보일러.
A boiler for generating and providing steam in a power generation system for generating electricity using a steam turbine,
A pressurized first boiler for producing saturated steam including a burner and a water pipe wall;
A pressurized second boiler including a superheater for introducing the first offgas generated in the first boiler and heating the steam produced in the first boiler;
A fuel supply unit for supplying fuel to the burner;
An oxidant supply unit for supplying an oxidant to the burner; And
And an exhaust gas purifier for purifying the second exhaust gas discharged after flowing into the second boiler,
An exhaust gas condenser is installed in the second boiler,
Wherein the flue gas condenser condenses the moisture contained in the first flue gas and simultaneously removes NO x and SO x contained in the flue gas.
청구항 9에 있어서,
상기 배가스 응축기에서 제1배가스에 포함된 수분을 응축시키는 과정이, 발전 시스템에서 사용된 증기가 응축된 응축수와의 열교환을 통해서 제1배가스의 온도를 낮추는 방법으로 수행되며,
상기 응축수는 상기 배가스 응축기에서 제1배가스와의 열교환에 의해서 가열된 상태로 상기 수관벽으로 재공급되는 것을 특징으로 하는 기력발전용 보일러.
The method of claim 9,
The process of condensing the moisture contained in the first exhaust gas in the exhaust gas condenser is performed by a method of lowering the temperature of the first exhaust gas through heat exchange with the condensed water used in the power generation system,
And the condensed water is re-supplied to the water pipe wall in a heated state by heat exchange with the first exhaust gas in the flue gas condenser.
청구항 9에 있어서,
상기 제2보일러에는 산화제 예열기가 더 설치되며,
상기 산화제 예열기는 상기 산화제공급부에서 준비된 산화제를 제1배가스로 가열한 뒤에 상기 버너에 공급하는 것을 특징으로 하는 기력발전용 보일러.
The method of claim 9,
An oxidizer preheater is further installed in the second boiler,
Wherein the oxidizer preheater supplies the oxidizer prepared in the oxidizer supply unit to the burner after heating the oxidizer to the first exhaust gas.
청구항 9에 있어서,
상기 산화제가 순산소이고, 상기 산화제공급부가 대기 중에서 산소를 분리하여 공급하는 산소 공급장치인 것을 특징으로 하는 기력발전용 보일러.
The method of claim 9,
Wherein the oxidizing agent is pure oxygen, and the oxidizing agent supplying part is an oxygen supplying device for separating and supplying oxygen in the air.
청구항 9에 있어서,
상기 제2보일러에는 하나 이상의 재가열기를 더 포함하며,
상기 재가열기는 발전 시스템에 포함된 스팀터빈을 가동한 증기를 재가열하여 다른 스팀터빈에 제공하는 것을 특징으로 하는 기력발전용 보일러.
The method of claim 9,
Wherein the second boiler further comprises at least one reheater,
Wherein the reheater is used to reheat the steam that is supplied to the steam turbine included in the power generation system and to provide the steam to the other steam turbine.
청구항 9에 있어서,
상기 배가스정화부는 제2배가스에 포함된 CO2를 포집하기 위한 CO2 포집 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 기력발전용 보일러.
The method of claim 9,
Wherein the flue gas purifier has a CO 2 collection system for collecting CO 2 contained in the second flue gas.
청구항 9에 있어서,
상기 제1보일러의 하단에는 연료를 연소하고 남은 재를 배출하는 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 기력발전용 보일러.
The method of claim 9,
And a discharge port for discharging the remaining material by burning the fuel is formed at the lower end of the first boiler.
청구항 9에 있어서,
상기 제2보일러의 하단에는 제1배가스에 포함된 수분이 응축된 물을 배출하는 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 기력발전용 보일러.The method of claim 9,
And an outlet for discharging water condensed in water contained in the first flue gas is formed at a lower end of the second boiler.
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