KR20210098153A - Hybrid type condenser system - Google Patents

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KR20210098153A
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박종시
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Abstract

The present invention relates to a hybrid type condenser cooling system combining a water absorption type heat pump to an air-cooled type condenser, which removes environmental problems such as an increase in water temperature and white smoke phenomenon in winter caused by existing condensers (air-cooled, water-cooled, and parallel-type) cooling steam emitted from a steam turbine through a medium such as air or water and discarding a large amount of thermal energy in a power generation cycle into the air or seawater/fresh water. More specifically, the present invention recovers the heat discarded through the condenser for increasing turbine efficiency in a power generation process, thereby recovering thermal energy which is the problem in an aspect of energy recycling to utilize technology of increasing output of the turbine due to local heating, facility agricultural heating, fuel dry for power generation, and a temperature rise of system water.

Description

하이브리드 타입 복수기 시스템{Hybrid type condenser system}Hybrid type condenser system

본 발명은 하이브리드 타입 복수기 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid type condenser system.

발전 싸이클에서 증기 터빈의 냉각을 위한 복수기 냉각 시스템과 관련된 기술로서 복수기에서 증기를 냉각하는 방식에 따라 공랭식 복수기(ACC : Air Cooled Condenser), 수냉식 복수기(Surface Condenser), 또는 공랭식과 수냉식을 조합한 형태의 병렬형 복수기(PAC : Parallel Condenser)등으로 나누어진다. 복수기는 증기 터빈에서 배출하는 증기를 응축하여 최대한의 터빈 출력을 얻기 위한 장치인데 응축과정에서 포화수로 된 발전소 계통수 (Circulating Water)는 급수가열기를 거쳐 보일러로 재공급된다.As a technology related to the condenser cooling system for cooling the steam turbine in the power generation cycle, depending on the method of cooling the steam in the condenser, an air-cooled condenser (ACC), a water-cooled condenser (Surface condenser), or a combination of air cooling and water cooling of the parallel condenser (PAC: Parallel Condenser), etc. The condenser is a device to obtain maximum turbine output by condensing the steam discharged from the steam turbine.

냉각탑이나 해수/담수를 사용하는 수냉식 복수기(Surface Condenser)는 냉각수를 사용함으로써 고온의 냉각수 배출 또는 가열된 수증기의 대기 방출로 인한 환경적인 문제를 발생시킨다. 수냉식 복수 냉각 시스템에서 전기를 생산하기 위하여 30 ~ 50% 정도가 되는 에너지를 냉각수를 통하여 외부로 방출하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 냉각수를 사용하지 않는 공랭식 복수기(Air Cooled Condenser)가 도입되어 사용되기 시작하였다.A cooling tower or a water-cooled surface condenser using seawater/fresh water causes environmental problems due to the discharge of high-temperature cooling water or the discharge of heated water vapor to the atmosphere by using cooling water. In order to generate electricity in a water-cooled condensate cooling system, about 30 to 50% of energy is emitted to the outside through the cooling water. To solve this problem, an air-cooled condenser that does not use cooling water was introduced and started to be used.

한편, 공랭식 복수기는 냉각수를 사용하지 않는 대신 공기를 흡입하여 복수기를 냉각시키기 위하여 핀튜브를 설치하여 강제로 팬을 구동시켜 발전소 계통수를 냉각하였다. 공랭식 복수기는 공기를 사용하여 냉각을 하기 때문에 외기온도가 높아지는 여름철에는 냉각 성능이 저하되어 터빈의 출력이 감소하여 발전량도 저하되는 문제점을 가지고 있다. On the other hand, the air-cooled condenser does not use cooling water, but rather sucks air to cool the condenser by installing a fin tube and forcibly driving a fan to cool the power plant system water. Since the air-cooled condenser uses air for cooling, cooling performance is lowered in summer when the outside air temperature is high, and thus the output of the turbine is reduced and the amount of power generation is also reduced.

또한, 핀튜브를 이용하여 계통수를 냉각하기 때문에 설치 면적이 큰 단점도 가지고 있다.In addition, since the system water is cooled using a fin tube, it also has a disadvantage in that the installation area is large.

공랭식과 수냉식 복수기의 단점을 해결하기 위하여 병렬형 복수기가 도입되었지만, 여전히 발전과정에서 많은 양의 에너지를 배출하는데 전혀 에너지를 회수하지 못하는 단점을 가지고 있다.Although parallel type condensers have been introduced to solve the shortcomings of air-cooled and water-cooled condensers, they still emit a large amount of energy in the power generation process, but have the disadvantage that they cannot recover energy at all.

특히 병렬형 복수기는 복수기의 냉각 성능과 설치면적을 줄일 수 있는 장점에도 불구하고 발전과정에서 배출되는 30 ~ 50% 정도의 에너지 회수 문제 및 지속적인 보충수의 공급으로 인한 운영비 지출의 과다 문제를 해결하지 못하는 시스템이다.In particular, the parallel type condenser does not solve the problem of recovering 30 to 50% of the energy emitted during the power generation process and excessive operating cost due to the continuous supply of make-up water, despite the advantages of reducing the cooling performance and installation area of the condenser. It is a system that cannot

등록특허 제10-0758412호, 발전 설비의 냉각수 공급 장치, (등록일 2007년 09월 06일)Registered Patent No. 10-0758412, Cooling water supply device for power generation equipment, (Registration date: September 06, 2007)

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 공랭식 복수기와 흡수식 히트펌프를 연동하는 하이브리드 타입의 복수기 냉각 시스템을 사용한다.In the present invention, in order to solve this problem, a hybrid type condenser cooling system in which an air-cooled condenser and an absorption heat pump are interlocked is used.

이를 통해 공랭식 복수기의 일부 냉각 기능을 흡수식 히트펌프가 대치함으로써 수냉식 복수기에서 버려지는 에너지의 회수가 가능하게 되고 또한 공랭식 복수기의 설치 면적을 줄이는 효과가 있다.As a result, the absorption type heat pump replaces the partial cooling function of the air-cooled condenser, thereby enabling recovery of energy wasted in the water-cooled condenser and reducing the installation area of the air-cooled condenser.

기존의 병렬형 복수기의 수냉식 복수기 기능을 흡수식 히트펌프가 대치함으로써 수냉식 복수기에서 반복적으로 사용되던 대량의 냉각수 및 보충수를 절감할 수 있다.By replacing the water-cooled condenser function of the existing parallel-type condenser with the absorption-type heat pump, it is possible to reduce a large amount of cooling water and make-up water repeatedly used in water-cooled condenser.

본 발명의 하이브리드 타입 복수기 냉각 시스템은 터빈 증기를 응축하는 과정이 순차적 진행이 되는데 다음과 같이 2단계로 나뉘어진다.In the hybrid-type condenser cooling system of the present invention, the process of condensing turbine steam is sequentially progressed, and is divided into two stages as follows.

첫번째 과정은 터빈 증기가 공랭식 복수기(250)에 의해 응축이 되고 첫번째 과정을 통과한 증기와 응축수는 증기 헤더(21)에 모인 다음 증기 배관을 타고 수냉식 복수기(Surface Condenser:50)로 전달된다. 두번째 과정인 수냉식 복수기는 증기에서 만들어진 응축수가 저장되는 집수정(Hotwell : 60)이 있다.In the first process, turbine steam is condensed by the air-cooled condenser 250, and the steam and condensate passing through the first process are collected in the steam header 21 and then transferred to the water-cooled condenser (Surface Condenser: 50) via the steam pipe. The second process, water-cooled condenser, has a collection well (Hotwell: 60) where condensate made from steam is stored.

두번째 과정의 수냉식 복수기는 흡수식 히트펌프의 증발기(Evaporator : 301)와 연결되어 있다. 공랭식 복수기와 증기터빈의 주배관(10)에서 전달된 증기와 응축수는 흡수식 히트펌프의 증발기(301)를 통과하면서 순환하는 냉각수(30)에 의해 응축이 된 다음 집수정(60)을 통하여 급수가열기로 전달된다.The water-cooled condenser of the second process is connected to the evaporator 301 of the absorption heat pump. The steam and condensed water delivered from the main pipe 10 of the air-cooled condenser and the steam turbine are condensed by the cooling water 30 circulating while passing through the evaporator 301 of the absorption heat pump, and then through the water collector 60 through the water heater is transmitted to

한편, 냉각수 순환펌프(80)에 의해 순환하는 냉각수(30)는 수냉식 복수기(50)와 증발기(301)를 순환하면서 냉각기능을 수행한다. 순환하는 냉각수(30)는 수냉식 복수기 내부의 튜브(120)를 통과하면서 공랭식 복수기에서 전달되는 증기와 응축수를 응축시키는데 급수탱크에서 나온 냉각수가 증발기(301)를 순환하면서 냉각 기능을 제공한다. 이런 싸이클을 거치면서 두번째 냉각 과정은 강력한 흡입 장치와 같은 역할을 하면서 첫번째 냉각 과정에서 응축되지 않은 증기를 신속하게 응축 시킨다. 두가지 과정에서 응축수는 집수정(Hotwell : 60)에 축적되고 응축되지 못한 일부 증기는 공기배출 장치에 의해 배출된다.Meanwhile, the cooling water 30 circulated by the cooling water circulation pump 80 performs a cooling function while circulating the water-cooled condenser 50 and the evaporator 301 . The circulating cooling water 30 passes through the tube 120 inside the water-cooled condenser to condense steam and condensed water delivered from the air-cooled condenser, and the cooling water from the water supply tank circulates the evaporator 301 while providing a cooling function. Through this cycle, the second cooling process acts as a powerful suction device, rapidly condensing the vapors not condensed in the first cooling process. In both processes, condensed water is accumulated in the collection well (Hotwell: 60), and some uncondensed steam is discharged by the air exhaust device.

집수정(60)에 응축된 응축수는 계통수 공급 라인을 통해 급수가열기로 공급된다.The condensed water condensed in the water collecting well 60 is supplied to the water heater through the system water supply line.

본 발명에 따른 하이브리드 타입의 복수기 시스템은, 기존의 공랭식 또는 수냉식 복수기 시스템에서 발전과정에서 버려지는 30 ~ 50% 의 열에너지를 흡수식 히트펌프를 이용하여 회수할 수 있고, 회수된 에너지를 이용하여 발전 계통수 온도 향상을 통한 증기터빈의 출력 증가 또는 지역 냉/난방, 시설농업 등의 분야에 활용할 수 있다.In the hybrid type condenser system according to the present invention, 30 to 50% of thermal energy discarded in the power generation process in an existing air-cooled or water-cooled condenser system can be recovered using an absorption heat pump, and the recovered energy can be used to generate a power generation system. It can be used in fields such as increasing the output of steam turbines through temperature improvement, district cooling/heating, and facility agriculture.

하절기에는 외기온도 상승에 의한 공랭식 복수기의 성능저하 문제를 흡수식 히트펌프에서 추가적인 냉각기능을 수행함으로써 발전 출력을 높일 수 있다. 동절기에는 흡수식 히트펌프에서 회수한 열에너지를 공랭식 복수기의 핀튜브 다발에 투입하여 아이싱 문제를 효율적으로 해결할 수 있다.In summer, the absorption-type heat pump performs an additional cooling function to solve the problem of performance degradation of the air-cooled condenser due to an increase in the outside air temperature, thereby increasing the power generation output. In winter, the thermal energy recovered from the absorption heat pump is put into the fin tube bundle of the air-cooled condenser to effectively solve the icing problem.

본 발명에 따른 하이브리드 타입의 복수기 시스템은 기존 발전소의 냉각탑을 대치할 수 있음으로써 냉각탑에 의한 에너지 손실 및 백연현상 등의 문제도 해결할 수 있다. 또한, 서해바다와 같이 수심이 낮은 지역에서 해수 냉각수를 사용하는데 따른 갯벌 흙의 유입 및 수온 상승에 의한 해양생물(해파리, 조개 등)의 유입에 의한 갑작스런 발전시스템의 불안정 문제 등도 해결할 수 있다.The hybrid type condenser system according to the present invention can replace the cooling tower of an existing power plant, thereby solving problems such as energy loss and white smoke caused by the cooling tower. In addition, it is possible to solve the problem of sudden instability of the power generation system due to the inflow of tidal soil due to the use of seawater cooling water in low water depth areas such as the West Sea and the influx of marine organisms (jellyfish, shellfish, etc.) due to the increase in water temperature.

도 1은 화력발전의 랭킨(Rankine) 증기 싸이클을 도시한 도면이다.
도 2는 랭킨증기 싸이클의 T-S 선도이다.
도 3은 흡수식 히트펌프의 싸이클의 구성도이다.
도 4는 수냉식 복수기(Surface Condenser) 의 구성도이다.
도 5는 공랭식 복수기(Air Cooled Condenser) 의 구성도이다.
도 6은 병렬식 복수기(Parallel Condenser) 의 구성도이다.
도 7은 하이브리드 타입의 복수기 냉각 시스템의 구성도이다.1 is a view showing the Rankine steam cycle of thermal power generation.
2 is a TS diagram of the Rankine steam cycle.
3 is a block diagram of a cycle of an absorption type heat pump.
4 is a configuration diagram of a water-cooled condenser (Surface Condenser).
5 is a block diagram of an air-cooled condenser.
6 is a block diagram of a parallel condenser.
7 is a block diagram of a hybrid type condenser cooling system.

이하 설명되는 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.The present invention described below can apply various transformations and can have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

또한 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 구분하여 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Also, terms such as first, second, etc. may be used to distinguish and describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한 본 출원에서 적어도 2개의 상이한 실시예들이 각각 기재되어 있을 경우, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 별다른 기재가 없더라도 각 실시예들은 구성요소의 전부 또는 일부를 상호 병합 및 혼용하여 사용할 수 있다.In addition, when at least two different embodiments are described in the present application, all or part of the components may be used by merging and mixing with each other even if there is no particular description within the scope not departing from the technical spirit of the present invention. .

도 1은 화력발전의 랭킨(Rankine) 증기 싸이클을 도시한 도면이며, 도 2는 랭킨증기 싸이클의 T-S 선도이고, 도 3은 흡수식 히트펌프의 싸이클의 구성도이며, 도 4는 수냉식 복수기(Surface Condenser)의 구성도이고, 도 5는 공랭식 복수기(Air Cooled Condenser)의 구성도이며, 도 6은 병렬식 복수기(Parallel Condenser)의 구성도이고, 도 7은 하이브리드 타입의 복수기 냉각 시스템의 구성도이다.1 is a view showing the Rankine steam cycle of thermal power generation, FIG. 2 is a TS diagram of the Rankine steam cycle, FIG. 3 is a configuration diagram of the cycle of an absorption heat pump, and FIG. 4 is a water-cooled surface condenser (Surface Condenser) ), FIG. 5 is a configuration diagram of an air-cooled condenser, FIG. 6 is a configuration diagram of a parallel condenser, and FIG. 7 is a configuration diagram of a hybrid-type condenser cooling system.

도 1에서 보는 바와 같이 랭킨 증기 싸이클은 증기를 작동 유체(Working Fluid)로 구동되는 발전 싸이클이다.As shown in FIG. 1 , the Rankine steam cycle is a power generation cycle in which steam is driven as a working fluid.

각 싸이클에서 작동유체인 물은 액체, 과열증기, 포화수(Saturated Mixture)로 상변화를 거치면서 반복 순환하게 된다.In each cycle, the working fluid, water, is repeatedly cycled through phase change into liquid, superheated steam, and saturated water.

도 1 의 랭킨 증기 싸이클은 다음과 같은 네가지 단계로 구성된다.The Rankine vapor cycle of FIG. 1 consists of the following four stages.

1) 응축수 펌프 : 응축된 계통수가 고압으로 펌핑되는 단계1) Condensate pump: The stage in which the condensed system water is pumped at high pressure

2) 보일러 : 펌프에서 고압으로 들어온 계통수가 가열되어 과열증기(Superheated Steam)로 되는 단계2) Boiler: The stage where the system water from the pump at high pressure is heated to become superheated steam.

3) 증기 터빈 : 과열증기가 팽창하면서 발전을 하는 단계로서 터빈에서 방출되 는 증기가 대기압상태로 되고 증기와 물이 혼합되어 있는 단계3) Steam turbine: The stage in which the superheated steam expands to generate power. The steam discharged from the turbine becomes atmospheric pressure and the steam and water are mixed.

4) 복수기 : 포화수에서 열을 제거하여 포화액(건도 : 0)으로 만드는 단계4) Condenser: The step of removing heat from saturated water to make it into a saturated liquid (dryness: 0)

실제 랭킨 증기 싸이클에서 응축수 펌프(105)의 압축과정과 증기 터빈(102)의 팽창과정은 등가역과정(Isentropic) 과정이 아니다.In an actual Rankine steam cycle, the compression process of the condensate pump 105 and the expansion process of the steam turbine 102 are not isotropic processes.

상기 두가지 과정은 도 2 의 T(온도)-S(엔트로피)선도를 보면 엔트로피가 증가 하는 방향으로 진행됨을 알 수 있다.Looking at the T (temperature)-S (entropy) diagram of FIG. 2 , it can be seen that the two processes proceed in the direction of increasing entropy.

도 2의 T-S 선도에서 터빈의 출력을 증가시키기 위하여 복수기에서 가능한 많은 열에너지를 제거해야 하는데 복수기에서 터빈의 증기를 냉각하는 방식에 따라 공랭식 복수기(ACC : Air Cooled Condenser), 수냉식 복수기(Surface Condenser), 또는 공랭식과 수냉식을 조합한 형태의 병렬형 복수기(PAC : Parallel Condenser)등으로 나누어 진다.In the TS diagram of FIG. 2, in order to increase the output of the turbine, it is necessary to remove as much heat energy as possible from the condenser. Depending on the method of cooling the steam of the turbine in the condenser, an air-cooled condenser (ACC: Air Cooled Condenser), a water-cooled condenser (Surface Condenser), Alternatively, it is divided into a parallel condenser (PAC) that combines air-cooling and water-cooling.

도 3을 참조하면, 흡수식 시스템의 특징은 가정용이 아닌 경우 각 설치장소마다 상이한 폐열 사용 조건을 가지기 때문에 사용조건을 면밀히 검토한 다음 흡수식 열평형 싸이클을(Heat Balance) 고려하여 시스템의 설계 및 제작을 해야 한다.Referring to FIG. 3, the characteristics of the absorption type system are that each installation place has different waste heat usage conditions when it is not for home use, so the usage conditions are closely reviewed, and then the design and manufacture of the system is carried out in consideration of the absorption type heat balance cycle (Heat Balance). Should be.

흡수식 싸이클을 구성하는 재생기(Generator:303), 흡수기(Absorber:302), 응축기(Condenser:304), 증발기(Evaporator:301)에서의 압력, 온도를 고려한 저온부(증발기)에서의 회수열량(Chilled Water Capacity), 고온부(재생기)에서의 공급 열량(Heat Source) 및 흡수식 히트펌프의 승온부(응축기)에서 공급하는 에너지(Hot Water Capacity)의 열평형 및 냉매의 유량 및 농도가 흡수식 시스템의 적용 여부를 결정하게 된다.Regenerator (Generator: 303), Absorber: 302, Condenser: 304, Evaporator: 301 that constitutes the absorption cycle, the amount of heat recovered in the low-temperature part (evaporator) considering the pressure and temperature (Chilled Water) Capacity), the amount of heat supplied from the high-temperature part (regenerator), and the energy (Hot Water Capacity) supplied from the temperature-rising part (condenser) of the absorption heat pump, and the flow and concentration of the refrigerant determine whether the absorption system is applied. will decide

예를 들면 흡수식 히트펌프의 경우 구동할 수 있는 에너지원인(Heat Source) 증기나 고온수가 부족할 경우 별도의 열공급 시설(보일러의 추가설치)의 설치를 결정해야 된다.For example, in the case of an absorption type heat pump, when steam or high-temperature water, which is a heat source that can be driven, is insufficient, it is necessary to decide to install a separate heat supply facility (additional installation of a boiler).

도 4 내지 도 6을 참조하면, 수냉식 복수기(Surface Condenser)는 진공압력이하에서 증기를 응축하기 위해 사용되는 열교환기로서 도 4 에서 보는 바와 같이 튜브엔 쉘(120) 형태의 복수기는 기체상태인 증기를 응축시켜 액체화 시킨다.4 to 6, a water-cooled condenser (Surface Condenser) is a heat exchanger used to condense steam under vacuum pressure. condensed to liquefy.

증기는 냉각수가 지나가는 튜브(120)의 외부 표면에서 응축이 되며 냉각수는 냉각탑 또는 해수/담수에서 순환되면서 냉각 작용을 하게 된다.The steam is condensed on the outer surface of the tube 120 through which the cooling water passes, and the cooling water is circulated in a cooling tower or seawater/fresh water to perform a cooling action.

복수기를 통해 들어온 증기는 튜브를 지나가는 냉각수에 의해 응축이 되어 액체 상태로 변하면서 복수기 하단의 집수정(Hotwell) 에 모여서 복수기 출구를 통해 발전소 계통수로서 급수 가열기(Feedwater Heater)로 전달된다.The steam entering through the condenser is condensed by the cooling water passing through the tube and changed to a liquid state, collected in the hotwell at the bottom of the condenser, and delivered to the feedwater heater as system water of the power plant through the condenser outlet.

공랭식 복수기(Air Cooled Condenser)는 증기 터빈에서 배출되는 증기를 냉각하기 위하여 사용되는 건식 타입(Dry Type)의 복수기로서 냉각수를 사용하지 않기 때문에 보충수(Makeup Water)의 공급없이 냉각기능을 수행할 수 있다.Air Cooled Condenser is a dry type condenser used to cool the steam discharged from the steam turbine. there is.

도 5 에서 보는 바와 같이 여러개의 핀튜브(Fin Tube : 13) 묶음이 공랭식 복수기의 지붕에 설치되어 있고 증기 터빈에서 배출되는 증기는 공랭식 복수기와 연결된 메인 증기 배관(10)을 통하여 라이저 배관(Riser Duct : 11)을 거쳐 공랭식 복수기의 지붕에 설치된 상단증기 분배 헤더(Upper Steam Distribution Header : 12)로 공급된다.As shown in FIG. 5 , a plurality of fin tubes (13) bundles are installed on the roof of the air-cooled condenser, and the steam discharged from the steam turbine is connected to the air-cooled condenser through the main steam pipe 10 connected to the riser pipe (Riser Duct). : 11) and supplied to the Upper Steam Distribution Header (12) installed on the roof of the air-cooled condenser.

상단증기분배 헤더에서 공급되는 스팀은 여러 개의 핀튜브 묶음을 지나 응축 되면서 헤더(21)를 거쳐 트랜스퍼헤더(20)로 이송된다.The steam supplied from the upper steam distribution header is transferred to the transfer header 20 through the header 21 while condensing through a bundle of several fin tubes.

병렬식 복수기(Parallel Condenser)는 도 6 에서 보는 바와 같이 공랭식 복수기(250)와 수냉식 복수기(Surface Condenser : 50)의 혼합으로 구성 되어 있으며 수냉식 복수기의 냉각 기능을 수행하기 위하여 냉각탑등과 같은 수냉식 냉각 시스템과 연계하여 사용한다. 두개의 복수기를 병렬 연결하여 사용하며 터빈에서 배출된 증기는 먼저 공랭식 복수기를 통과하여 대부분의 증기가 응축이 되며, 수냉식 복수기와 냉각탑(150)을 순환하는 냉각수가 나머지 증기를 응축 시킨다. 냉각탑에의하여 증발하는 냉각수를 보충하기 위하여 보충수(70)를 주입한다.The parallel condenser is composed of a mixture of an air-cooled condenser 250 and a water-cooled condenser (Surface Condenser: 50) as shown in FIG. 6, and a water-cooled cooling system such as a cooling tower to perform a cooling function of the water-cooled condenser used in conjunction with Two condensers are connected in parallel, and most of the steam discharged from the turbine passes through the air-cooled condenser to condense, and the cooling water circulating between the water-cooled condenser and the cooling tower 150 condenses the remaining steam. The make-up water 70 is injected to supplement the cooling water evaporated by the cooling tower.

수냉식 복수기의 역할은 공랭식 복수기의 디플레그메이터(Dephlegmator : 13)를 대치하는 것이다. 이렇게함으로써 공랭식 복수기의 사이즈 및 가격을 줄일 수 있다.또한 기존의 공랭식이나 수냉식 복수기보다 성능향상 및 운영의 복잡성도 단순화 시킬 수 있다.The role of the water-cooled condenser is to replace the deflegmator (13) of the air-cooled condenser. In this way, the size and price of the air-cooled condenser can be reduced. In addition, performance improvement and operational complexity can be simplified compared to the conventional air-cooled or water-cooled condenser.

일반적으로 대부분의 발전 시스템은 스팀 구동에 의한 터빈-발전기로 구성되어 있다. 이 발전 시스템에서 매우 중요한 과정은 복수기에서 증기 배출에 의한 저압터빈에 의한 응축과정이다. 증기가 응축할 때 증기가 액체가 되면서 급격한 비체적의 감소가 터빈 출구를 진공상태로 만든다. 이때 터빈의 배압(Backpressure)에 의해 발전량이 증가하게 된다. 기존의 저압 증기터빈 발전기는 다음의 배압조건에서(003 ~ 017kg/cm2) 작동하게 된다.In general, most power generation systems are composed of turbine-generators driven by steam. A very important process in this power generation system is the condensation process by the low-pressure turbine by steam discharge from the condenser. As the vapor condenses, the vapor becomes a liquid and a rapid decrease in specific volume creates a vacuum at the turbine outlet. At this time, the amount of power generation is increased by the backpressure of the turbine. The existing low-pressure steam turbine generator operates under the following back pressure conditions (003 ~ 017kg/cm2).

그러나 배압이 낮아질수록 터빈의 출력이 향상된다. 그러나 최대허용 배압은 터빈 제작사의 보증 스펙으로 관리가 되고 있다. 상기 설명한 것과 같이 복수기 냉각 시스템은 발전 과정의 터빈 효율을 결정하는 중요한 요소가 된다.However, the lower the back pressure, the higher the output of the turbine. However, the maximum allowable back pressure is managed by the turbine manufacturer's warranty specifications. As described above, the condenser cooling system is an important factor in determining the turbine efficiency of the power generation process.

도 7 에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 타입의 복수기 냉각 시스템은 증기터빈(102)에 의해 방출되는 증기를 주배관(10)으로 연결하여 공랭식 복수기(250)와 흡수식 히트펌프로 분리하여 터빈 증기의 냉각을 수행하는 복수기 냉각 시스템이다.As shown in FIG. 7 , in the hybrid type condenser cooling system according to the present invention, the steam emitted by the steam turbine 102 is connected to the main pipe 10 and separated into an air-cooled condenser 250 and an absorption heat pump to remove the turbine steam. It is a condenser cooling system that performs cooling.

1차적으로 공랭식 복수기에 의해 증기를 냉각하는데 공랭식 복수기는 냉각수를 사용하지 않는 대신 공기를 흡입하여 복수기를 냉각시키기 위하여 핀튜브(13)를 설치하여 강제로 팬을 구동시켜 발전소 계통수를 냉각시킨다.The air-cooled condenser primarily cools the steam by the air-cooled condenser, but instead of using cooling water, a fin tube 13 is installed to cool the condenser by sucking air, and a fan is forcibly driven to cool the power plant system water.

도 7에서 보는 바와 같이 공랭식 복수기의 배관(12)과 핀튜브(13)를 통과한 증기는 냉각이 되어 증기헤더(21)를 지나 배관에 의해 수냉식 복수기(50)로 이동된다.As shown in FIG. 7 , the steam passing through the pipe 12 and the fin tube 13 of the air-cooled condenser is cooled, passes through the steam header 21 and moves to the water-cooled condenser 50 by the pipe.

2차적으로 증기터빈(102)의 주배관(10)에서 증기 압력을 제어하는 스로틀밸브(23)에 의해 분기된 증기와 공랭식복수기(250)를 통과한 응축수가 수냉식 복수기(50)으로 이동된다. 수냉식 복수기 내부에는 계통수의 응축을 위한 튜브(120)가 설치되어 냉각수 배관(30), 흡수식 히트펌프의 증발기(301), 냉각수 순환펌프를 거쳐 순환하면서 주배관(10) 및 공랭식 복수기의 증기헤더(21)에서 온 증기 및 응축수를 냉각한다.Secondarily, the steam branched by the throttle valve 23 for controlling the steam pressure in the main pipe 10 of the steam turbine 102 and the condensed water passing through the air-cooled condenser 250 are moved to the water-cooled condenser 50 . A tube 120 for condensing system water is installed inside the water-cooled condenser, circulating through the cooling water pipe 30, the evaporator 301 of the absorption heat pump, and the cooling water circulation pump, the main pipe 10 and the vapor header 21 of the air-cooled condenser ) to cool the steam and condensate from

또한 흡수식 히트펌프(310)에서는 수냉식 복수기(50)의 냉각수 배관(30)에 연결된 냉각수가 증발기(301)를 통과하면서 냉각되고 이때 증발기의 냉매는 증발하여 흡수기(302)로 냉매증기를 전달하여 흡수기를 가열한다.In addition, in the absorption heat pump 310 , the coolant connected to the coolant pipe 30 of the water-cooled condenser 50 is cooled while passing through the evaporator 301 . heat up

지역난방/열공급라인(400)에서 들어오는 저온의 순환수는 흡수기를 거치면서 가열된 냉매증기의 흡수열에 의해 1차 승온되어 응축기(304)로 전달된다.The low-temperature circulating water coming from the district heating/heat supply line 400 is primarily heated by absorption heat of the refrigerant vapor heated while passing through the absorber and transferred to the condenser 304 .

재생기(303)에서 고온의 구동증기에 의해 발생된 냉매증기는 응축기(304)에서 1차 승온된 저온의 순환수를 2차 승온한 후 응축 액화되어 증발기로 복귀하여 흡수식 히트펌프 싸이클을 완성하고, 2차 승온된 고온의 순환수는 지역난방/열공급 라인으로 공급된다.Refrigerant steam generated by the high-temperature driving steam in the regenerator 303 is condensed and liquefied after the secondary temperature of the low-temperature circulating water raised in the condenser 304 is secondarily increased and returned to the evaporator to complete the absorption-type heat pump cycle, The secondary heated high-temperature circulating water is supplied to the district heating/heat supply line.

2차 승온된 고온의 순환수를 이용하여 지역난방 공급, 시설농업, 쓰레기 소각로 연료 건조 또는 발전소 급수가열기에 재투입을 통한 터빈 출력 향상들을 달성할 수 있다.By using the secondary heated high-temperature circulating water, it is possible to achieve improvements in turbine output through district heating supply, facility agriculture, fuel drying in waste incinerators, or re-injection to the power plant feed water heater.

도 7에는 본 발명에 따른 하이브리드 타입의 복수기 냉각 시스템의 일 실시예가 개략적으로 도시되어 있다.7 schematically shows an embodiment of a hybrid type condenser cooling system according to the present invention.

본 실시예의 하이브리드 타입의 복수기 냉각 시스템은 증기터빈(102)과 공냉식 복수기(250)와 흡수식 히트펌프(310)와 지역난방/열공급 라인(400)을 포함한다.The hybrid type condenser cooling system of this embodiment includes a steam turbine 102 , an air-cooled condenser 250 , an absorption heat pump 310 , and a district heating/heat supply line 400 .

본 발명에 다른 실시예에서는 스로틀밸브 대신에 별도로 압력 감지 센서를 설치하여, 공냉식 복수기와 흡수식 히트펌프의 증기 흐름을 전환하여 사용할 수 있도록 구성할 수 있다.In another embodiment of the present invention, a pressure sensor is separately installed instead of the throttle valve, and the steam flow of the air-cooled condenser and the absorption-type heat pump can be switched to be used.

한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments disclosed in the drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 증기 주배관 11 : 라이저 배관
12 : 상단증기 분배 헤더 13 : 핀튜브(디플레그메이터 : Dephlegmator)
20 : 트랜스퍼 헤더 21 : 증기헤더
22 : 수냉식 복수기 증기 배관 23 : 스로틀 밸브
50 : 수냉식 복수기(Surface Condenser) 60 : 집수정(Hotwell)
80 : 냉각수 순환펌프 102 : 증기터빈
201 : 추기스팀 301 : 증발기
302 : 흡수기 303 : 재생기
304 : 응축기 400 : 지역난방/열공급라인10: steam main pipe 11: riser pipe
12: top steam distribution header 13: fin tube (dephlegmator: Dephlegmator)
20: transfer header 21: vapor header
22: water-cooled condenser steam piping 23: throttle valve
50: Water-cooled condenser (Surface Condenser) 60: Collecting well (Hotwell)
80: cooling water circulation pump 102: steam turbine
201: steam steam 301: evaporator
302: absorber 303: regenerator
304: condenser 400: district heating/heat supply line

Claims (2)

하이브리드 타입의 복수기 시스템으로서,
증기터빈;
상기 증기터빈에서 배출되는 증기를 공급하기 위한 유체 공급 배관;
상기 유체 공급 배관으로 공급되는 증기와 계통수의 냉각 기능을 위한 공냉식 복수기 및 수냉식 복수기;
수냉식 복수기를 냉각하기 위한 증발기;
증기터빈에서 추기되는 스팀에 의해 구동되는 재생기와 승온기능을 담당하는 흡수기와 응축기를 순환하도록 구성된 흡수식 히트펌프 시스템; 및
냉각수의 순환에 의해 수냉식 복수기의 냉각 기능을 위한 흡수식 히트펌프의 증발기와 냉각수 급수 탱크와 냉각수 순환펌프를 포함하고,
상기 공냉식 복수기와 수냉식 복수기의 증기의 분배를 제어하기 위한 스로틀 밸브를 더 포함하는 하이브리드 타입 복수기 시스템A hybrid type condenser system comprising:
steam turbine;
a fluid supply pipe for supplying steam discharged from the steam turbine;
an air-cooled condenser and a water-cooled condenser for cooling the steam and system water supplied to the fluid supply pipe;
an evaporator for cooling the water-cooled condenser;
an absorption type heat pump system configured to circulate a regenerator driven by steam extracted from the steam turbine, an absorber and a condenser responsible for a temperature increase function; and
It includes an evaporator of an absorption type heat pump for a cooling function of a water-cooled condenser by circulation of cooling water, a cooling water supply tank, and a cooling water circulation pump,
The hybrid type condenser system further comprising a throttle valve for controlling the distribution of steam between the air-cooled condenser and the water-cooled condenser 제 1항에 있어서,
지역난방/열공급라인에 의해 흡수식 히트펌프의 흡수기와 응축기를 순환하면서 승온된 복수기 폐열회수시스템으로 구성된 하이브리드 타입 복수기 시스템.The method of claim 1,
A hybrid type condenser system consisting of a condenser waste heat recovery system that is heated while circulating the absorber and condenser of an absorption heat pump by a district heating/heat supply line.
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