KR20220058350A

KR20220058350A - 하이브리드 발전설비

Info

Publication number: KR20220058350A
Application number: KR1020200166651A
Authority: KR
Inventors: 차송훈; 강승규; 이기현
Original assignee: 두산에너빌리티 주식회사
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2022-05-09
Also published as: KR102441549B1

Abstract

본 발명은, 외부로부터 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기와, 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기와, 상기 연소기로부터 공급받은 제1연소가스가 내부로 통과되는 터빈을 포함하는 가스터빈; 상기 가스터빈으로부터 공급받은 제1연소가스를 공기와 혼합하여 연소시키는 보일러; 상기 보일러로부터 토출된 제2연소가스가 통과되며, 공급받은 물을 제2연소가스와 열교환시켜 급수를 가열하는 제1워터열교환기; 상기 제1워터열교환기로 물을 공급하는 급수장치; 상기 보일러에서 발생된 증기가 내부로 통과되는 증기터빈; 및 상기 연소기로 공급되는 연료가 통과되며, 상기 제1워터열교환기로부터 급수장치로 리턴되는 것으로서 상기 제1워터열교환기로 공급되는 급수보다 온도가 높은 급수의 일부가 내부로 통과되는 연료열교환기를 포함하는 하이브리드 발전설비를 제공한다.

Description

하이브리드 발전설비{Hybrid power generation equipment}

본 발명은 하이브리드 발전설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 가스터빈과 증기터빈을 구동하여 발생되는 동력을 이용하여 전력을 생성하는 하이브리드 발전설비에 관한 것이다.

일반적으로, 발전소의 종류는 사용되는 연료에 따라 분류된다. 대표적인 예로, 화력 발전소는 석탄, 중유, 천연가스 등의 연료를 보일러에서 연소시켜 발생되는 열에너지를 이용하여 보일러 내의 물을 가열하고, 이를 통해 생산된 고온 고압의 과열증기를 증기터빈으로 통과시켜 증기터빈에 연결되어 있는 발전기에 의해 전기가 생산되도록 한다.

화력발전소는 전술한 설비 이외에도 주기기와 보조기기(Balance of Plant, BOP) 즉 연료공급 및 처리계통, 응축수 및 급수 계통, 냉각수계통, 재처리계통, 기타 유틸리티 설비(Air, Service Water, Water/Waste Water Treatment System)등으로 구성되어 전기 생산에 각각의 역할을 담당하고 있다.

한편, 복합화력발전이란, 천연가스나 경유 등의 연료를 사용하여 1차로 가스터빈을 돌려 발전하고, 가스터빈에서 나오는 배기가스 열을 다시 배열회수증기발생기(HRSG; Heat Recovery Steam Generator)에 통과시켜 증기를 생산하여 2차로 증기터빈을 돌려 발전하는 것이다. 복합화력발전은 두 차례에 걸쳐 발전하기 때문에 기존 화력발전보다 열효율이 10％정도 높다는 점과, 공해가 적고 정지했다가 다시 가동하는 시간이 짧다는 장점이 있다.

이때, 도 1을 참조하면, 종래의 하이브리드 발전설비(10)는, 가스터빈(11)으로 공급되는 천연가스 온도가 다소 낮게 공급됨에 따라, 다소 낮은 온도를 유지한 상태로 공급됨에 따라, 가스터빈(11)에 추가 연료가 소모되며, 설비 전체의 효율이 저하되고, 이산화탄소 배출량이 높게 유지되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 가스터빈으로 공급되는 연료를 예열시켜 가스터빈의 연료 소비율을 종래에 비해 향상시키고 이산화탄소 배출량을 저감하는 하이브리드 발전설비를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 발전설비는, 상기 급수장치로부터 상기 제1워터열교환기로 물을 공급하는 제1워터라인과, 상기 제1워터열교환기로부터 토출된 물을 상기 급수장치로 리턴시키는 제2워터라인과, 상기 제2워터라인으로부터 분기되어 상기 연료열교환기로 상기 제1워터열교환기로 공급되는 급수보다 온도가 높은 급수를 공급하는 제3워터라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 발전설비는, 상기 연료열교환기로부터 토출된 물을 응축기로 공급하는 제4워터라인을 더 포함할 수 있다.

상기 증기터빈은, 중압터빈과, 상기 중압터빈과 연결되며, 상기 중압터빈을 통과하는 증기보다 작은 압력의 증기가 통과되는 저압터빈을 포함하며, 상기 급수장치는, 상기 중압터빈을 통과한 증기를 공급받는 중압급수부와, 상기 저압터빈을 통과한 증기를 공급받는 저압급수부를 포함하고, 상기 제1워터열교환기는, 상기 저압급수부로부터 공급받은 물이 통과될 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 발전설비는, 상기 보일러로부터 토출된 제2연소가스가 통과되며, 상기 중압급수부로부터 공급받은 물이 통과되는 제2워터열교환기를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 발전설비는, 상기 보일러로부터 토출된 제2연소가스가 유동하는 제1보일러라인과, 상기 제1보일러라인으로부터 분기되어 상기 제2워터열교환기로 제2연소가스를 공급하는 제2보일러라인과, 상기 제1워터열교환기와 제2워터열교환기를 서로 연결하는 제3보일러라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 발전설비는, 외부로부터 상기 보일러로 공급되는 공기가 통과되며, 상기 제1보일러라인과 연결되어 상기 제1보일러라인을 통해 유동하는 제2연소가스가 통과됨에 따라 상기 보일러로 공급되는 공기가 예열되는 공기예열기와, 상기 제1워터열교환기로부터 토출된 제2연소가스가 유동하는 제4보일러라인과, 상기 공기예열기와 제4보일러라인을 연결하며, 상기 공기예열기로부터 토출된 제2연소가스를 상기 제4보일러라인으로 합류시키는 제5보일러라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 발전설비는, 응축기로부터 상기 저압급수부로 공급되는 물이 내부로 통과되며, 상기 보일러로부터 토출된 제2연소가스로부터 포집된 이산화탄소를 가압 후 통과시켜 물을 가열하는 보조열교환기를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 발전설비는, 상기 제1워터열교환기와 제2워터열교환기의 사이에 배치되며, 상기 제2워터열교환기로부터 토출되어 상기 제1워터열교환기로 공급되는 제2연소가스가 통과되고, 상기 제1워터열교환기로부터 토출된 것으로서 상기 제1워터열교환기로 공급되는 급수보다 온도가 높은 급수의 일부가 통과되어 상기 연료열교환기로 공급되는 제3워터열교환기를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 발전설비는, 상기 제2워터열교환기로부터 제3워터열교환기로 제2연소가스를 공급하는 제6보일러라인과, 상기 제3워터열교환기로부터 제1워터열교환기로 제2연소가스를 공급하는 제7보일러라인과, 상기 제2워터라인으로부터 분기되어 상기 제3워터열교환기로 상기 제1워터열교환기로 공급되는 급수보다 온도가 높은 급수를 공급하는 제5워터라인과, 상기 제3워터열교환기로부터 상기 연료열교환기로 상기 제3워터열교환기로 공급되는 급수보다 온도가 높은 급수를 공급하는 제6워터라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 발전설비는, 응축기로부터 상기 급수장치로 공급되는 물이 내부로 통과되며, 상기 보일러로부터 토출된 제2연소가스로부터 포집된 이산화탄소를 가압 후 통과시켜 물을 가열하는 보조열교환기와, 상기 보조열교환기로부터 상기 급수장치로 물을 공급하는 제7워터라인과, 상기 보일러로부터 토출된 제2연소가스가 통과되는 제2워터열교환기와, 상기 제1워터열교환기와 제2워터열교환기의 사이에 배치되며, 상기 제2워터열교환기로부터 토출되어 상기 제1워터열교환기로 공급되는 제2연소가스가 통과되는 제3워터열교환기와, 상기 제7워터라인으로부터 분기되어 상기 제3워터열교환기로 물을 공급하는 제8워터라인과, 상기 제3워터열교환기로부터 상기 연료열교환기로 상기 제3워터열교환기로 공급되는 급수보다 온도가 높은 급수를 공급하는 제9워터라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 발전설비는, 상기 연료열교환기와 연소기를 연결하는 연료라인과, 상기 연료라인에 설치되며, 상기 연료라인을 따라 유동하는 연료의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 제4워터라인에 설치되며, 상기 온도센서의 측정값에 기초하여 상기 제4워터라인을 따라 유동하는 물의 유량을 조절하는 워터밸브를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 발전설비는, 상기 제3워터라인에 설치되는 제1셧오프밸브와, 상기 제4워터라인에 설치되는 제2셧오프밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 제2셧오프밸브는, 상기 제4워터라인에서 유동하는 물의 유동방향을 기준으로 상기 워터밸브의 하류 측에 설치될 수 있다.

상기 온도센서는, 복수개로 구비되며, 상기 워터밸브는, 상기 복수개의 온도센서의 각 측정값의 평균값에 기초하여 물의 유량을 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 발전설비에 의하면, 가스터빈의 연소기 전단에 연료열교환기를 구비하며, 연소기로 공급되는 연료가 연료열교환기에서 예열된 후 연소기로 공급되도록 함으로써, 가스터빈의 효율 및 설비 전체의 효율을 향상시킬 수 있으며, 전체 이산화탄소 배출량을 저감할 수 있다.

도 1은 종래의 하이브리드 발전설비의 계통도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 발전설비의 계통도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 하이브리드 발전설비의 계통도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 하이브리드 발전설비의 계통도이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 하이브리드 발전설비의 계통도이다.
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 하이브리드 발전설비의 계통도이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 발전설비(100)는, 가스터빈(110), 보일러(120), 급수장치(130), 증기터빈(140), 보조열교환기(150), 제1워터열교환기(160), 제2워터열교환기(161), 공기예열기(163), 연료열교환기(190)를 포함한다.

상기 가스터빈(110)은, 천연가스를 이용하여 발전을 위한 동력을 생성하는 것으로, 압축기(111), 연소기(112), 터빈(113)을 포함한다. 상기 압축기(111)는, 외부로부터 공기를 흡입하여 압축시킨다. 상기 연소기(112)는, 상기 압축기(111)로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시킨다. 상기 터빈(113)은, 상기 연소기(112)로부터 공급받은 제1연소가스가 내부로 통과된다.

상기 보일러(120)는, 상기 가스터빈(110)으로부터 공급받은 제1연소가스를 공기 및 연료와 혼합하여 연소시킨다.

상기 제1워터열교환기(160)는, 상기 보일러(120)로부터 토출된 제2연소가스가 통과되며, 공급받은 중압 저온(약 120도씨)의 물을 제2연소가스와 열교환시켜 중압 중온(약 180도씨)의 급수를 생성한다. 상기 제2워터열교환기(160)는, 상기 보일러(120)와 제1워터열교환기(160)의 사이에 배치되며, 상기 보일러(120)로부터 토출된 제2연소가스가 통과된 후 상기 제1워터열교환기(160)로 공급된다. 상기 공기예열기(163)는, 외부로부터 상기 보일러(120)로 공급되는 공기가 통과되며, 상기 보일러(120)로부터 토출된 제2연소가스가 통과됨에 따라 공기를 예열시킨다.

상기 급수장치(130)는, 상기 제1워터열교환기(160)와 제2워터열교환기(161)로 물을 공급한다. 상기 증기터빈(140)은, 상기 보일러(120)에서 발생된 증기가 내부로 통과된다. 즉, 상기 보일러(120)로 공급된 중압 중온의 급수가 상기 보일러(120)에서 가열된 후 과열 증기로 변환되어 상기 증기터빈(140)으로 공급된다. 이때, 상기 증기터빈(140)은, 고압터빈(143), 중압터빈(141), 저압터빈(142)을 포함한다. 상기 고압터빈(143)은, 내부로 고압의 증기가 통과된다. 상기 중압터빈(141)은, 상기 고압터빈(143)과 동력적으로 연결되며, 상기 고압터빈(143)을 통과한 중압의 증기가 내부로 통과된다. 상기 저압터빈(142)은, 상기 중압터빈(141)과 동력적으로 연결되며, 상기 중압터빈(141)을 통과한 저압의 증기가 내부로 통과된다. 상기 급수장치(130)는, 고압급수부(131), 중압급수부(132), 저압급수부(133)를 포함한다. 상기 고압급수부(131)는, 상기 고압터빈(143)을 통과한 증기를 공급받는다. 상기 중압급수부(132)는, 상기 중압터빈(141)을 통과한 증기를 공급받는다. 상기 저압급수부(133)는, 상기 저압터빈(142)을 통과한 증기를 공급받는다.

상기 제1워터열교환기(160)는, 상기 저압급수부(133)로부터 공급받은 물이 통과된다. 상기 제2워터열교환기(161)는, 상기 중압급수부(132)로부터 공급받은 물이 통과된다.

상기 보조열교환기(150)는, 응축기(151)로부터 상기 저압급수부(133)로 공급되는 물이 내부로 통과되며, 상기 보일러(120)로부터 토출되어 포집된 고온 고압의 이산화탄소가 내부로 통과된다. 그리고 내부로 통과되는 고온 고압의 이산화탄소와 물이 열교환함에 따라, 물이 가열된 상태로 상기 저압급수부(133)로 공급된다. 상기 보일러(120)로부터 토출된 제2연소가스가 이산화탄소 포집장치(미도시)를 통과함에 따라, 제2연소가스 중에 존재하는 이산화탄소는 이산화탄소 포집장치에 포집된 후 압축기로 가압되어 상기 보조열교환기(150)로 공급된다. 그리고 상기 보조열교환기(150)로 공급된 이산화탄소는 상기 보조열교환기(150)에서 물을 가열시킨 후 토출되어 외부(예를 들면, 석유채굴소 등)로 이동한다.

상기 연료열교환기(190)는, 상기 연소기(112)로 공급되는 연료가 통과되며, 상기 제1워터열교환기(160)로부터 상기 급수장치(130)로 리턴되는 중압 중온의 급수의 일부가 내부로 통과된다.

본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 발전설비(100)는, 제1보일러라인(121), 제2보일러라인(122), 제3보일러라인(123), 제4보일러라인(124), 제5보일러라인(125), 제1워터라인(170), 제2워터라인(171), 제3워터라인(172), 제4워터라인(173), 연료라인(191)을 더 포함한다.

상기 제1보일러라인(121)은, 상기 보일러(120)로부터 토출된 제2연소가스가 유동한다. 상기 제2보일러라인(122)은, 상기 제1보일러라인(121)으로부터 분기되어 상기 제2워터열교환기(161)로 제2연소가스를 공급한다. 상기 제3보일러라인(123)은, 상기 제1워터열교환기(160)와 제2워터열교환기(161)를 서로 연결한다. 상기 제4보일러라인(124)은, 상기 제1워터열교환기(160)로부터 토출된 제2연소가스가 유동한다. 상기 제5보일러라인(125)은, 상기 공기예열기(163)와 제4보일러라인(124)을 연결하며, 상기 공기예열기(163)로부터 토출된 제2연소가스를 상기 제4보일러라인(124)으로 합류시킨다.

상기 제1워터라인(170)은, 상기 저압급수부(133)로부터 상기 제1워터열교환기(160)로 물을 공급한다. 상기 제2워터라인(171)은, 상기 제1워터열교환기(160)로부터 토출된 물을 상기 급수장치(130)로 리턴시킨다. 상기 제3워터라인(172)은, 상기 제2워터라인(171)으로부터 분기되어 상기 연료열교환기(190)로 중압 중온의 급수를 공급한다. 상기 제4워터라인(173)은, 상기 연료열교환기(190)로부터 토출된 물을 응축기(151)로 공급한다.

상기 연료라인(191)은, 상기 연료열교환기(190)와 연소기(112)를 연결하며, 상기 연료열교환기(190)로부터 상기 연소기(112)로 연료를 공급한다.

이와 같은 본 발명에 따른 하이브리드 발전설비(100)에 의하면, 가스터빈(110)의 연소기(112) 전단에 연료열교환기(190)를 구비하며, 연소기(112)로 공급되는 연료가 연료열교환기(190)에서 예열된 후 연소기(112)로 공급되도록 함으로써, 가스터빈(110)의 출력 및 설비 전체의 효율을 향상시킬 수 있으며, 전체 이산화탄소 배출량을 저감할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 하이브리드 발전설비(200)는, 본 발명의 제1실시예와 비교하였을 때, 제3보일러라인(123) 및 제3워터라인(172)을 구비하지 않는 대신, 제3워터열교환기(162), 제6보일러라인(126), 제7보일러라인(127), 제5워터라인(174), 제6워터라인(175)을 더 포함한다.

상기 제3워터열교환기(162)는, 상기 제1워터열교환기(160)와 제2워터열교환기(161)의 사이에 배치되며, 상기 제2워터열교환기(161)로부터 토출되어 상기 제1워터열교환기(160)로 공급되는 제2연소가스가 통과되고, 상기 제1워터열교환기(160)로부터 토출된 중압 중온의 급수의 일부가 통과되어 상기 연료열교환기(190)로 공급된다.

상기 제6보일러라인(126)은, 상기 제2워터열교환기(161)로부터 제3워터열교환기(162)로 제2연소가스를 공급한다. 상기 제7보일러라인(127)은, 상기 제3워터열교환기(162)로부터 제1워터열교환기(160)로 제2연소가스를 공급한다. 상기 제5워터라인(174)은, 상기 제2워터라인(171)으로부터 분기되어 상기 제3워터열교환기(162)로 중압 중온의 급수를 공급한다. 상기 제6워터라인(175)은, 상기 제3워터열교환기(162)로부터 상기 연료열교환기(190)로 중압 고온(약 250도씨)의 급수를 공급한다.

이와 같은 본 발명의 제2실시예에 의하면, 상기 저압급수부(133)로부터 공급된 가열수를 제1워터열교환기(160)에서 1차 가열하고, 가열된 가열수를 일부의 보일러(120)의 폐가스와 상기 제3워터열교환기(162)에서 열교환시켜서 추가 승온시킨 후 상기 연료열교환기(190)로 공급함으로써, 상기 연료열교환기(190)에서의 연료와 중압 고온의 급수와의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 하이브리드 발전설비(300)는, 본 발명의 제2실시예와 비교하였을 때, 제5워터라인(174)과 제6워터라인(175)을 구비하지 않는 대신, 제7워터라인(176), 제8워터라인(177), 제9워터라인(178)을 더 포함한다.

상기 제7워터라인(176)은, 상기 보조열교환기(150)로부터 상기 급수장치(130)의 저압급수부(133)로 물을 공급한다. 상기 제8워터라인(177)은, 상기 제7워터라인(176)으로부터 분기되어 상기 제3워터열교환기(162)로 물을 공급한다. 상기 제9워터라인(178)은, 상기 제3워터열교환기(162)로부터 상기 연료열교환기(190)로 압 고온의 급수를 공급한다.

이와 같은 본 발명의 제3실시예에 의하면, 상기 보조열교환기(150)에서의 이산화탄소의 열에너지를 이용하여 상기 연료열교환기(190)로 공급될 중압 저온의 급수를 1차로 예열하여 중압 중온의 급수를 생성하고, 상기 제3워터열교환기(162)를 통해 상기 연료열교환기(190)로 공급될 중압 중온의 급수를 2차로 예열하여 중압 고온의 급수를 생성함으로써, 상기 연료열교환기(190)에서의 연료와 중압 고온의 급수와의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 하이브리드 발전설비(400)는, 온도센서(192), 워터밸브(180), 제1셧오프밸브(181), 제2셧오프밸브(182)를 더 포함한다.

상기 온도센서(192)는, 상기 연료라인(191)에 설치되며, 상기 연료라인(191)을 따라 유동하는 연료의 온도를 측정한다. 상기 워터밸브(180)는, 상기 제4워터라인(173)에 설치되며, 상기 온도센서(192)의 측정값에 기초하여 상기 제4워터라인(173)을 따라 유동하는 물의 유량을 조절한다. 상기 제1셧오프밸브(181)는, 상기 제3워터라인(172)에 설치된다. 상기 제2셧오프밸브(182)는, 상기 제4워터라인(173)에 설치된다. 이때, 상기 제2셧오프밸브(182)는, 상기 제4워터라인(173)에서 유동하는 물의 유동방향을 기준으로 상기 워터밸브(180)의 하류 측에 설치될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 제4실시예에 의하면, 상기 연료라인(191)을 통해 상기 연소기(112)로 공급되는 연료의 온도값에 기초하여 상기 연료열교환기(190)로 유동하는 급수의 유동량을 조절함으로써, 상기 연소기(112)로 공급되는 연료의 온도를 목표값으로 설정할 수 있으며, 특정 상황에서 상기 제1셧오프밸브(181)와 제2셧오프밸브(182)를 이용하여 상기 제3워터라인(172)과 제4워터라인(173)을 폐쇄시킴으로써, 상기 연료열교환기(190)로 급수가 유동하는 것을 차단시킬 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 하이브리드 발전설비(500)에서, 상기 온도센서(192)는, 복수개로 구비되며, 상기 워터밸브(180)는, 상기 복수개의 온도센서(192)의 각 측정값의 평균값에 기초하여 물의 유량을 조절할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 제5실시예에 의하면, 상기 복수개의 온도센서(192)의 각 측정값 중 가장 신뢰도가 낮은 1개의 값을 버리고 다시 구한 평균값으로 상기 워터밸브(180)를 이용하여 급수의 유량을 제어할 수 있으며, 따라서 상기 연소기(112)로 공급되는 연료의 온도를 보다 정밀하게 제어할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 제4실시예와 제5실시예는, 본 발명의 제1실시예를 기준으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것이 불과하며, 본 발명의 제4실시예와 제5실시예는 본 발명의 제2 및 제3실시예에도 각각 적용될 수 있음은 물론이라 할 것이다. 따라서 상기 제1셧오프밸브(181)는, 상기 제3워터라인(172)이 아닌 상기 제6워터라인(175)이나 제9워터라인(178)에도 설치될 수 있다.

100,200,300,400,500 : 하이브리드 발전설비
110 : 가스터빈 120 : 보일러
130 : 급수장치 140 : 증기터빈
150 : 보조열교환기 160 : 제1워터열교환기
161 : 제2워터열교환기 162 : 제3워터열교환기
163 : 공기예열기 190 : 연료열교환기

Claims

외부로부터 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기와, 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기와, 상기 연소기로부터 공급받은 제1연소가스가 내부로 통과되는 터빈을 포함하는 가스터빈;
상기 가스터빈으로부터 공급받은 제1연소가스를 공기와 혼합하여 연소시키는 보일러;
상기 보일러로부터 토출된 제2연소가스가 통과되며, 공급받은 물을 제2연소가스와 열교환시켜 급수를 가열하는 제1워터열교환기;
상기 제1워터열교환기로 물을 공급하는 급수장치;
상기 보일러에서 발생된 증기가 내부로 통과되는 증기터빈; 및
상기 연소기로 공급되는 연료가 통과되며, 상기 제1워터열교환기로부터 급수장치로 리턴되는 것으로서 상기 제1워터열교환기로 공급되는 급수보다 온도가 높은 급수의 일부가 내부로 통과되는 연료열교환기를 포함하는 하이브리드 발전설비.
청구항 1에 있어서,
상기 급수장치로부터 상기 제1워터열교환기로 물을 공급하는 제1워터라인과,
상기 제1워터열교환기로부터 토출된 물을 상기 급수장치로 리턴시키는 제2워터라인과,
상기 제2워터라인으로부터 분기되어 상기 연료열교환기로 상기 제1워터열교환기로 공급되는 급수보다 온도가 높은 급수를 공급하는 제3워터라인을 더 포함하는 하이브리드 발전설비.
청구항 2에 있어서,
상기 연료열교환기로부터 토출된 물을 응축기로 공급하는 제4워터라인을 더 포함하는 하이브리드 발전설비.
청구항 1에 있어서,
상기 증기터빈은,
중압터빈과,
상기 중압터빈과 연결되며, 상기 중압터빈을 통과하는 증기보다 작은 압력의 증기가 통과되는 저압터빈을 포함하며,
상기 급수장치는,
상기 중압터빈을 통과한 증기를 공급받는 중압급수부와,
상기 저압터빈을 통과한 증기를 공급받는 저압급수부를 포함하고,
상기 제1워터열교환기는, 상기 저압급수부로부터 공급받은 물이 통과되는 하이브리드 발전설비.
청구항 4에 있어서,
상기 보일러로부터 토출된 제2연소가스가 통과되며, 상기 중압급수부로부터 공급받은 물이 통과되는 제2워터열교환기를 더 포함하는 하이브리드 발전설비.
청구항 5에 있어서,
상기 보일러로부터 토출된 제2연소가스가 유동하는 제1보일러라인과,
상기 제1보일러라인으로부터 분기되어 상기 제2워터열교환기로 제2연소가스를 공급하는 제2보일러라인과,
상기 제1워터열교환기와 제2워터열교환기를 서로 연결하는 제3보일러라인을 더 포함하는 하이브리드 발전설비.
청구항 6에 있어서,
외부로부터 상기 보일러로 공급되는 공기가 통과되며, 상기 제1보일러라인과 연결되어 상기 제1보일러라인을 통해 유동하는 제2연소가스가 통과됨에 따라 상기 보일러로 공급되는 공기가 예열되는 공기예열기와,
상기 제1워터열교환기로부터 토출된 제2연소가스가 유동하는 제4보일러라인과,
상기 공기예열기와 제4보일러라인을 연결하며, 상기 공기예열기로부터 토출된 제2연소가스를 상기 제4보일러라인으로 합류시키는 제5보일러라인을 더 포함하는 하이브리드 발전설비.
청구항 4에 있어서,
응축기로부터 상기 저압급수부로 공급되는 물이 내부로 통과되며, 상기 보일러로부터 토출된 제2연소가스로부터 포집된 이산화탄소를 가압 후 통과시켜 물을 가열하는 보조열교환기를 더 포함하는 하이브리드 발전설비.
청구항 5에 있어서,
상기 제1워터열교환기와 제2워터열교환기의 사이에 배치되며, 상기 제2워터열교환기로부터 토출되어 상기 제1워터열교환기로 공급되는 제2연소가스가 통과되고, 상기 제1워터열교환기로부터 토출된 것으로서 상기 제1워터열교환기로 공급되는 급수보다 온도가 높은 급수의 일부가 통과되어 상기 연료열교환기로 공급되는 제3워터열교환기를 더 포함하는 하이브리드 발전설비.
청구항 9에 있어서,
상기 제2워터열교환기로부터 제3워터열교환기로 제2연소가스를 공급하는 제6보일러라인과,
상기 제3워터열교환기로부터 제1워터열교환기로 제2연소가스를 공급하는 제7보일러라인과,
상기 제2워터라인으로부터 분기되어 상기 제3워터열교환기로 상기 제1워터열교환기로 공급되는 급수보다 온도가 높은 급수를 공급하는 제5워터라인과,
상기 제3워터열교환기로부터 상기 연료열교환기로 상기 제3워터열교환기로 공급되는 급수보다 온도가 높은 급수를 공급하는 제6워터라인을 더 포함하는 하이브리드 발전설비.
청구항 1에 있어서,
응축기로부터 상기 급수장치로 공급되는 물이 내부로 통과되며, 상기 보일러로부터 토출된 제2연소가스로부터 포집된 이산화탄소를 가압 후 통과시켜 물을 가열하는 보조열교환기와,
상기 보조열교환기로부터 상기 급수장치로 물을 공급하는 제7워터라인과,
상기 보일러로부터 토출된 제2연소가스가 통과되는 제2워터열교환기와,
상기 제1워터열교환기와 제2워터열교환기의 사이에 배치되며, 상기 제2워터열교환기로부터 토출되어 상기 제1워터열교환기로 공급되는 제2연소가스가 통과되는 제3워터열교환기와,
상기 제7워터라인으로부터 분기되어 상기 제3워터열교환기로 물을 공급하는 제8워터라인과,
상기 제3워터열교환기로부터 상기 연료열교환기로 상기 제3워터열교환기로 공급되는 급수보다 온도가 높은 급수를 공급하는 제9워터라인을 더 포함하는 하이브리드 발전설비.
청구항 3에 있어서,
상기 연료열교환기와 연소기를 연결하는 연료라인과,
상기 연료라인에 설치되며, 상기 연료라인을 따라 유동하는 연료의 온도를 측정하는 온도센서와,
상기 제4워터라인에 설치되며, 상기 온도센서의 측정값에 기초하여 상기 제4워터라인을 따라 유동하는 물의 유량을 조절하는 워터밸브를 더 포함하는 하이브리드 발전설비.
청구항 12에 있어서,
상기 제3워터라인에 설치되는 제1셧오프밸브와,
상기 제4워터라인에 설치되는 제2셧오프밸브를 더 포함하는 하이브리드 발전설비.
청구항 13에 있어서,
상기 제2셧오프밸브는, 상기 제4워터라인에서 유동하는 물의 유동방향을 기준으로 상기 워터밸브의 하류 측에 설치되는 하이브리드 발전설비.
청구항 12에 있어서,
상기 온도센서는, 복수개로 구비되며,
상기 워터밸브는, 상기 복수개의 온도센서의 각 측정값의 평균값에 기초하여 물의 유량을 조절하는 하이브리드 발전설비.