KR20220149996A - Combined cycle power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합화력발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스터빈 복합발전 플랜트의 사이클을 개선하여 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 복합화력발전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a combined cycle power plant system, and more particularly, to a combined cycle power plant system capable of improving the performance of the entire system by improving the cycle of a gas turbine combined cycle power plant.
에너지 변환 장치의 대표적인 예로 연료 등의 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 가스 터빈 시스템 또는 스팀터빈 시스템을 들 수 있다.A representative example of the energy conversion device is a gas turbine system or a steam turbine system that generates electricity using energy such as fuel.
구체적으로, 가스 터빈은 연료 및 공기를 공급하여 연료를 연소시키고, 이로써 발생되는 고온, 고압의 연소 가스를 이용하여 터빈을 구동시키는 것이며, 스팀 터빈은 스팀 발생기를 이용하여 급수(Feed water)를 가열하여 스팀을 생성한 후, 생성된 스팀을 터빈에 공급하여 구동시키는 것이다.Specifically, the gas turbine supplies fuel and air to burn the fuel, and drives the turbine using the high-temperature and high-pressure combustion gas generated thereby, and the steam turbine heats feed water using a steam generator. After generating steam, the generated steam is supplied to the turbine to drive it.
이러한 가스터빈 또는 스팀터빈과 연결된 발전기를 통해 전력을 생산하는 가스터빈 발전시스템 또는 스팀터빈 발전시스템이 개발된 이래로, 시스템의 에너지 효율을 개선하려는 노력은 계속 이어져 왔다.Since a gas turbine power generation system or a steam turbine power generation system for generating electric power through a generator connected to the gas turbine or steam turbine was developed, efforts to improve the energy efficiency of the system have continued.
참고로, 시스템을 순환하는 액체는 흐르는 위치에 따라 구별해서 정의될 수 있는데, 스팀이 응축기에 의해 응축된 후 스팀 발생 수단에 공급되기 전까지의 액체를 복수(Condensated water), 스팀 발생 수단에 공급되어 스팀으로 변환되는 액체를 급수(Feed water)라고 정의할 수 있다.For reference, the liquid circulating in the system can be distinguished and defined according to the flowing position. After the steam is condensed by the condenser, the liquid before being supplied to the steam generating means is condensed (condensed water) and supplied to the steam generating means. A liquid that is converted to steam can be defined as feed water.
특히, 가스터빈에서 에너지를 생산한 후 배출되는 배기가스의 열을 HRSG(Heat Recovery Steam Generator)를 이용하여 스팀터빈 사이클의 급수를 가열하는데 사용하는 복합화력발전 방식은 스팀터빈만을 사용하거나 가스터빈만을 사용하는 발전시스템에 비해 효율이 획기적으로 개선된 시스템이다.In particular, the combined cycle power generation method, which uses the heat of exhaust gas discharged from the gas turbine to heat the feedwater of the steam turbine cycle using a Heat Recovery Steam Generator (HRSG), uses only a steam turbine or only a gas turbine. It is a system with significantly improved efficiency compared to the power generation system used.
선행기술로는 등록특허 제10-1531931호(2015.06.22) 등에 개시되어 있다.As prior art, it is disclosed in Registered Patent No. 10-1531931 (2015.06.22) and the like.
종래의 복합화력발전 방식에 있어서 압축기에서 압축된 후 연소기로 공급되는 압축공기를 가스터빈에서 생산 후 배출되는 배기가스와 열교환기에서 열교환 후 연소기로 공급하고, 열교환된 배기가스는 HRSG(Heat Recovery Steam Generator)로 공급하여 스팀터빈 사이클의 급수를 가열하였으나, 이는 HRSG(Heat Recovery Steam Generator)로 유입되는 배기가스의 온도가 기본 사이클에 비해 감소하게 되어, 스팀터빈 사이클의 성능이 감소되는 문제점이 발생하였다.In the conventional combined cycle power generation method, compressed air supplied to the combustor after being compressed by the compressor is supplied to the combustor after heat exchange with the exhaust gas discharged from the gas turbine after being produced in the gas turbine, and the heat exchanged exhaust gas is HRSG (Heat Recovery Steam) Generator) to heat the feed water of the steam turbine cycle, but the temperature of the exhaust gas flowing into the HRSG (Heat Recovery Steam Generator) decreased compared to the basic cycle, resulting in a problem in that the performance of the steam turbine cycle was reduced. .
또한, 종래에는 터빈블레이드를 냉각하는 냉각공기를 예냉각하기 위해 압축기에 추기되는 냉각공기를 별도의 냉각기로 냉각하였으나, 냉각공기의 예냉각은 압력비와 터빈입구온도 상승을 위해 필요하지만, 압축된 공기를 냉각하는 과정에서 에너지가 그대로 버려지게 되므로, 가스터빈의 성능 향상에 한계로 표출되었다.In addition, in the prior art, the cooling air extracted to the compressor is cooled with a separate cooler in order to pre-cool the cooling air that cools the turbine blades. However, the pre-cooling of the cooling air is necessary to increase the pressure ratio and the turbine inlet temperature, but the compressed air Since energy is wasted as it is in the process of cooling the gas turbine, it is expressed as a limitation in improving the performance of the gas turbine.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 압축기에서 압축된 고압의 공기를 유입하여 응축수와 열교환된 냉각공기를 복수단의 가스터빈에 냉각공기로 제공하는 냉각공기생성부를 포함하고, 복수단의 가스터빈 사이에 제2연소기를 추가적으로 설치함으로써 배기가스의 배열을 이용하여 증기를 발생시키는 배열회수보일러부로 공급되는 배기가스의 온도를 증가시킬 수 있고, 배열회수보일러부에서 발생한 증기에 의해 회전력을 발생시키는 증기터빈부를 기존의 고압, 중압, 저압을 활용하는 것에서 추가적으로 초저압을 활용할 수 있도록 개선하여 배열회수보일러부 및 증기터빈부의 효율을 증대시킴으로써 전체적인 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 복합화력발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, and includes a cooling air generating unit that introduces high-pressure air compressed in a compressor and provides cooling air heat-exchanged with condensed water as cooling air to a plurality of gas turbines, By additionally installing a second combustor between the plurality of gas turbines, it is possible to increase the temperature of the exhaust gas supplied to the exhaust heat recovery boiler unit that generates steam using the exhaust gas heat, and by steam generated from the heat recovery boiler unit Combined thermal power plant that can improve the performance of the overall system by improving the steam turbine unit that generates rotational force from using the existing high pressure, medium pressure, and low pressure to use extra low pressure to increase the efficiency of the heat recovery boiler unit and the steam turbine unit The purpose is to provide a power generation system.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 회전력으로 외부공기를 유입하여 고압으로 압축하는 압축기와, 상기 압축기의 유출구와 연결되고 상기 압축기에서 압축된 압축공기를 유입하여 외부에서 제공되는 연료와 혼합하면서 이를 연소하여 고온고압의 연소가스를 배출하는 제1연소기와, 상기 압축기와 축 연결되고 상기 제1연소기에서 배출되는 고온고압의 연소가스가 터빈블레이드와 상응하여 회전력을 발생시키며 이격되게 배치되는 복수단의 가스터빈을 포함하는 가스터빈부; 상기 가스터빈부에서 발생한 배기가스의 배열을 이용하여 증기를 발생시키는 배열회수보일러부; 상기 배기회수보일러부에서 발생한 초저압의 증기, 저압의 증기, 중압의 증기, 고압의 증기에 의해 구동하며, 초저압의 증기, 저압의 증기, 중압의 증기, 및 고압의 증기를 이용하여 회전력을 발생시키는 초저압터빈, 저압터빈, 중압터빈 및 고압터빈을 포함하는 증기터빈부; 및 상기 증기터빈부를 통해 응축된 증기를 상기 배열회수보일러부로 재공급하는 응축부를 포함하는 복합화력발전시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a compressor that introduces external air by rotational force and compresses it to a high pressure, is connected to an outlet of the compressor, and introduces compressed air compressed in the compressor and mixes it with fuel provided from the outside A first combustor for discharging high-temperature and high-pressure combustion gas by burning it while axially connected to the compressor, a plurality of high-temperature and high-pressure combustion gases discharged from the first combustor generate rotational force corresponding to the turbine blade and are spaced apart a gas turbine unit including a single stage gas turbine; an exhaust heat recovery boiler unit for generating steam by using the exhaust gas generated from the gas turbine unit; It is driven by ultra-low pressure steam, low pressure steam, medium pressure steam, and high pressure steam generated from the exhaust recovery boiler unit, and rotational power is generated using ultra low pressure steam, low pressure steam, medium pressure steam, and high pressure steam. a steam turbine unit including an ultra-low pressure turbine, a low pressure turbine, a medium pressure turbine, and a high pressure turbine; and a condensing unit re-supplying the steam condensed through the steam turbine unit to the heat recovery boiler unit.
본 발명에 따른 복합화력발전시스템은 상기 압축기에서 압축된 고압의 공기를 유입하여 상기 응축부에서 공급된 증기를 응축시켜 생성한 응축수와 열교환하여 냉각공기를 생성하고, 생성된 냉각공기를 상기 가스터빈부로 공급해 복수단의 가스터빈을 냉각하는 냉각공기생성부를 더 포함할 수 있다.Combined cycle power generation system according to the present invention generates cooling air by introducing high-pressure air compressed by the compressor, condensing the steam supplied from the condensing unit, and exchanging heat with condensed water, and the generated cooling air is used in the gas turbine. It may further include a cooling air generator for cooling the gas turbine of the plurality of stages supplied to the unit.
본 발명에 따른 복합화력발전시스템에 있어서, 상기 냉각공기생성부는 상기 압축기에서 공급되는 고압의 공기와 상기 응축부에서 공급된 응축수를 열교환한 후 열교환된 응축수를 상기 배열회수보일러부로 공급하는 냉각수 인터쿨러와, 상기 냉각수 인터쿨러에서 응축수와 열교환되어 냉각된 공기를 유입하여 압축한 후 상기 복수단의 가스터빈에 공급하는 냉각수 압축기를 포함할 수 있다.In the combined cycle power generation system according to the present invention, the cooling air generating unit exchanges heat between the high-pressure air supplied from the compressor and the condensed water supplied from the condensing unit, and then a cooling water intercooler for supplying the heat-exchanged condensed water to the heat recovery boiler unit; and a cooling water compressor for supplying air cooled by heat exchange with condensed water in the cooling water intercooler to the gas turbine, which is compressed and supplied to the plurality of gas turbines.
상기 응축부는 상기 증기터빈부의 초저압터빈과 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 초저압터빈에서 배출된 유체를 응축한 후 응축된 응축수를 배출하는 응축기와, 상기 응축기와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고 상기 응축기에서 배출되는 응축수를 상기 배열회수보일러부로 초저압으로 송출하는 초저압펌프와, 상기 배열회수보일러부와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고 상기 배열회수보일러부로 유동하는 응축수에 포함된 공기를 제거하는 탈기기와, 상기 탈기기와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고 상기 탈기기를 통해 탈기된 유체를 중압으로 송출하는 중압펌프와, 상기 중압펌프와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고 상기 중압펌프를 거쳐 중압으로 송출되는 유체를 고압으로 송출하는 고압펌프를 포함할 수 있고, 상기 응축부는 상기 초저압펌프 및 상기 냉각수 인터쿨러와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 초저압펌프에서 배출되는 응축수를 저압으로 상기 냉각수 인터쿨러로 송출하는 저압펌프를 더 포함할 수 있으며, 상기 초저압펌프에서 초저압으로 송출되는 응축수 중 일부는 상기 배열회수보일러부로 송출될 수 있고, 다른 일부의 응축수는 상기 저압펌프를 거쳐 상기 냉각수 인터쿨러로 송출될 수 있다.The condensing unit is connected to the ultra-low pressure turbine of the steam turbine unit by a line through which the fluid flows, condensing the fluid discharged from the ultra-low pressure turbine and then discharging the condensed condensate, and a line through which the condenser and the fluid flow. an ultra-low pressure pump connected to and sending condensed water discharged from the condenser to the heat recovery boiler unit at an ultra-low pressure, and air included in the condensed water that is connected to the heat recovery boiler unit and a line through which the fluid flows and flows to the heat recovery boiler unit a deaerator for removing may include a high-pressure pump that delivers the medium-pressure fluid through the pump at high pressure, wherein the condensing unit is connected to the ultra-low pressure pump and the coolant intercooler by a line through which the fluid flows, and condensed water discharged from the ultra-low pressure pump may further include a low-pressure pump for sending out to the coolant intercooler at a low pressure, some of the condensed water sent from the ultra-low pressure pump to the ultra-low pressure may be sent to the heat recovery boiler unit, and another part of the condensed water is the low-pressure pump through the cooling water may be sent to the intercooler.
상기 가스터빈부는 상기 복수단의 가스터빈 중 상기 압축기와 인접하게 배치되는 전단의 가스터빈에서 압축된 압축공기를 유입하여 외부에서 제공되는 연료와 혼합하면서 이를 연소하여 고온고압의 연소가스를 전단의 가스터빈과 인접하게 배치되는 가스터빈으로 공급하는 제2연소기와, 상기 압축기에서 압축된 후 상기 제1연소기로 공급되는 압축공기와 복수단의 가스터빈 중 상기 압축기와 이격되게 배치되는 후단의 가스터빈에서 상기 배열회수보일러부로 공급되는 배기가스의 배열을 열교환하는 열교환기를 더 포함할 수 있다.The gas turbine unit introduces compressed air compressed from the gas turbine of the previous stage disposed adjacent to the compressor among the plurality of stages of the gas turbine, mixes it with fuel provided from the outside, and burns it to generate high-temperature and high-pressure combustion gas into the gas of the preceding stage. In a second combustor supplied to a gas turbine disposed adjacent to the turbine, compressed air supplied to the first combustor after being compressed by the compressor, and a rear gas turbine disposed apart from the compressor among a plurality of gas turbines It may further include a heat exchanger for exchanging the heat of the exhaust gas supplied to the heat recovery boiler unit.
본 발명에 따른 복합화력발전시스템은 냉각공기생성부에서 생성된 중간압의 압축공기를 가스터빈의 블레이드를 냉각하는 냉각공기로 제공하여, 가스터빈부의 압축기 소모동력이 감소하여 종래의 예냉각 방식보다 가스터빈의 성능이 향상되는 효과를 가진다.The combined cycle power generation system according to the present invention provides the medium pressure compressed air generated by the cooling air generating unit as cooling air for cooling the blades of the gas turbine, thereby reducing the power consumption of the compressor of the gas turbine unit, compared to the conventional pre-cooling method. It has the effect of improving the performance of the gas turbine.
또한, 복수단의 가스터빈 사이에 제2연소기를 추가적으로 설치하여 가스터빈에서 배출되어 제1연소기로 공급되는 압축공기와 열교환 후 배열회수보일러부로 공급되는 배기가스의 온도를 증가시킬 수 있어 배열회수보일러부의 효율을 증대시킬 수 있다.In addition, by additionally installing a second combustor between the plurality of gas turbines, the temperature of the exhaust gas supplied to the heat recovery boiler unit after heat exchange with the compressed air discharged from the gas turbine and supplied to the first combustor can be increased. Wealth efficiency can be increased.
또한, 배열회수보일러부에서 발생한 증기에 의해 회전력을 발생시키는 증기터빈부를 고압, 중압, 저압을 활용하는 기존의 방식에서 초저압을 활용할 수 있도록 개선하여 증기터빈부의 효율을 증대시킬 수 있어 전체적인 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, the efficiency of the steam turbine part can be increased by improving the steam turbine part, which generates rotational force by the steam generated from the heat recovery boiler part, to utilize ultra-low pressure from the existing method that uses high, medium, and low pressures. performance can be improved.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합화력발전시스템을 간략하게 보인 예시도이다.1 is an exemplary view briefly showing a combined cycle power generation system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 복합화력발전시스템(10)은 가스터빈부(100)와, 배열회수보일러부(200)와, 증기터빈부(300)와, 응축부(400)를 포함하고, 냉각공기생성부(500)를 더 포함할 수 있다.Referring to the drawings, the combined cycle
상기 가스터빈부(100)는 1차 발전을 수행을 하는 것으로, 압축기(110)와, 제1연소기(120)와, 복수단의 가스터빈(130)과, 제2연소기(140)와, 열교환기(150)를 더 포함한다. 상기 압축기(110)는 통상의 가스터빈 장치와 동일하게 회전력으로 외부공기를 유입하여 고압으로 압축하는 역할을 하며, 상기 제1연소기(120)는 상기 압축기(110)의 유출구와 연결되고, 상기 압축기(110)에서 압축된 압축공기를 유입하여 외부에서 제공된 연료와 혼합하여 연소하고, 연소 후 발생된 고온고압의 연소가스를 배출한다.The
상기 압축기(110)는 공기가 유입되는 흡입부와, 압축된 압축공기가 유출되는 배출부가 구비되고, 복수단의 가스터빈(130)과 축으로 연결되어 복수단의 가스터빈(130)의 회전력을 축으로 전달받은 후, 전달받은 회전력으로 회전력으로 회전하면서 유입된 공기를 고압으로 압축한다.The
상기 압축기(110)에 의해 압축된 압축공기는 별도의 챔버(미도시)에 수용된 후, 밸브의 개폐에 의해 선택적으로 상기 제1연소기(120) 측으로 공급되는 것이 바람직하다.After the compressed air compressed by the
상기 제1연소기(120)는 상기 압축기(110)의 배출구와 연결되고, 상기 압축기(110)에서 압축된 압축공기를 유입하여 외부에서 제공된 연료와 혼합해 연소한 후, 연소 시 발생된 고온고압의 배기가스를 복수단의 가스터빈(130) 측으로 배출한다.The
이때 복수단의 가스터빈(130)은 상기 압축기(110)와 축으로 연결되는 것이 바람직하고, 상기 제1연소기(120)에서 배출된 고온고압의 배기가스는 상기 가스터빈(130) 측으로 배출되며, 고온고압의 배기가스가 터빈블레이드와 상응하여 복수단의 가스터빈(130)이 회전해 회전력이 발생한다.At this time, it is preferable that the plurality of stages of the
여기서, 복수단의 가스터빈(130)은 상기 압축기(110)와 축 연결됨에 따라 상기 가스터빈(130)이 회전함에 따라 압축기(110) 역시 회전하여, 그 회전력으로 압축기(110) 내부로 유입된 공기를 압축하며, 상기 가스터빈(130)은 가스터빈부(100)의 효율을 극대화시키기 위해 복수단으로 구성되는 것이 바람직하다.Here, as the
상기 압축기(100)를 회전시키는 회전력을 발생시키는 상기 가스터빈(130)은 제2연소기(140)와 연결된다. 상기 제2연소기(140)는 상기 제1연소기(120)와 이격되게 배치되며, 바람직하게는 상기 복수단의 가스터빈(130) 중 상기 압축기(110)와 인접하게 배치되는 전단의 가스터빈(131)에서 압축된 압축공기가 상기 전단의 가스터빈(131)과 인접한 가스터빈(132)로 공급되는 라인 상에 설치된다.The
상기 제2연소기(140)는 상기 복수단의 가스터빈(130) 중 상기 압축기(110)와 인접하게 배치되는 전단의 가스터빈(131)에 형성된 배출구와 연결되고, 전단의 가스터빈(131)에서 압축된 압축공기를 유입하여 외부에서 제공된 연료와 혼합해 연소한 후, 연소 시 발생된 고안고압의 배기가스를 전단의 가스터빈(131)과 인접하게 배치되는 가스터빈(132)로 배출한다. The
상기 압축기(110)에서 압추된 후 상기 제1연소기(120)로 공급되는 압축공기는 복수단의 가스터빈(130) 상기 압축기(110)와 이격되게 배치되는 후단의 가스터빈(135)에서 후술되는 배열회수보일러부(200)로 공급되는 배기가스의 배열과 열교환기(150)에서 열교환하며, 상기 열교환기(150)는 상기 압축기(110)와 상기 제1연소기(120) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.Compressed air supplied to the
상기 제2연소기(140)가 복수단의 가스터빈(130)으로 공급된 고온고압의 배기가스를 외부에서 공급되는 연료와 혼합 후 다시 한번 연소시킴으로써 복수단의 가스터빈(130)의 후단에서 상기 열교환기(150)를 거쳐 후술되는 배열회수보일러부(200)로 공급되는 배기가스의 온도를 상승시킬 수 있어 배열회수보일러부(200)로 유입되는 배기가스의 온도가 감소됨으로써 배열회수보일러부(200)의 효율이 저하되는 것을 방지하게 된다.The
상기 압축기(110)를 회전시키는 회전력을 공급하는 상기 가스터빈(130)의 터빈블레이드를 냉각하기 위한 냉각공기는 냉각공기생성부(500)에서 생성한다. 상기 냉각공기생성부(500)는 상기 압축기(110)에서 압축된 고압의 공기를 유입하여 후술되는 응축부(400)에서 공급되는 유체(응축수)와 열교환하여 냉각공기를 생성하고, 생성된 냉각공기를 복수단의 가스터빈(130)으로 공급해 복수단의 가스터빈(130)를 냉각한다.Cooling air for cooling the turbine blades of the
상기 냉각공기생성부(500)는 냉각수 인터쿨러(510)와, 냉각수 압축기(520)를 포함하며, 상기 냉각수 인터쿨러(510)는 상기 압축기(110)에서 공급되는 고압의 공기와 후술되는 응축부(400)에서 공급되는 유체(응축수)를 열교환 후 고압의 공기와 열교환된 유체(응축수)를 후술되는 배열회수보일러부(200)의 저압이코노마이저(221)로 공급한다.The cooling
상기 냉각수 압축기(520)는 상기 냉각수 인터쿨러(510)에서 유체(응축수)와 열교환되어 냉각된 공기를 유입하여 압축 후 복수단의 가스터빈(130)으로 공급하여 터빈블레이드를 냉각하게 된다. 상기 냉각수 압축기(520)는 상기 가스터빈부(100)에서 발생하는 동력을 이용하지 않고, 외부에서 인가되는 전원을 이용하는 별도의 전동기의 회전력으로 구동하는 것이 바람직하다.The
상기 냉각공기생성부(500)는 상기 압축기(110)에서 공급된 고압의 공기와 후술되는 응축부(400)에서 공급되는 응축수를 열교환 후 열교환된 응축수를 배열회수보일러부(200)로 공급하고, 응축부(400)에서 공급된 응축수와 열교환된 공기를 압축해 중간압의 냉각공기를 생성하고, 생성된 중간압의 냉각공기를 상기 가스터빈부(100)의 가스터빈(130)으로 제공해 가스터빈(130)의 블레이드를 냉각해 가스터빈의 성능을 향상시키게 된다. The cooling
상기 가스터빈부(100)의 가스터빈(130)에서 발생한 배기가스의 배열을 배열회수보일러부(200)로 공급되며, 상기 배열회수보일러부(200)는 회수된 배기가스의 배열을 이용하여 증기를 발생시키고, 상기 배열회수보일러부(200)에서 발생한 증기에 의해 후술되는 증기터빈부(300)가 구동한다.The exhaust gas generated from the
여기서, 상기 증기터빈부(300)는 2차 발전을 수행하는 것으로, 상기 배열회수보일러부(200)에서 발생한 초저압의 증기로 회전력을 발생하는 초저압터빈(310)과, 저압의 중기로 회전력을 발생하는 저압터빈(320)과, 중압의 증기로 회전력을 발생하는 중압터빈(330)과, 고압의 증기로 회전력을 발생하는 고압터빈(340)을 포함한다.Here, the
상기 증기터빈부(300)는 응축부(400)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 상기 응축부(400)는 상기 증기터빈부(300)를 통해 응축된 증기를 상기 배열회수보일러부(200)로 재공급한다.The
상기 응축부(400)는 응축기(410)와, 초저압펌프(420)와, 탈기기(430)와, 중압펌프(440)와, 고압펌프(450)와, 저압펌프(460)를 포함한다. 상기 응축기(410)는 상기 증기터빈부(300)의 초저압터빈(310)과 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 초저압터빈(310)에서 배출되는 유체를 응축한 후 응축된 응축수를 배출한다.The condenser 400 includes a
상기 초저압펌프(420)는 상기 응축기(410)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 초저압펌프(420)는 상기 응축기(410)에서 배출되는 응축수를 상기 배열회수보일러부(200)로 송출한다.The
상기 배열회수보일러부(200)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되는 탈기기(430)는 상기 배열회수보일러부(200)에서 공급된 후 다시 배열회수보일러부(200)로 순환하는 응축수에 포함된 공기를 제거하는 역할을 한다.The exhaust heat
상기 중압펌프(440)는 상기 탈기기(430)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어 상기 탈기기(430)를 통해 탈기된 유체를 중압으로 송출하여 공급하며, 상기 고압펌프(450)는 상기 중압펌프(440)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어 상기 중압펌프(440)를 거쳐 중압으로 공급되는 유체를 고압으로 송출하여 공급하는 역할을 한다.The
상기 저압펌프(460)는 상기 초저압펌프(420) 및 상기 냉각수 인터쿨러(510)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 상기 초저압펌프(420)에서 배출되는 응축수를 저압으로 상기 냉각수 인터쿨러(510)로 송출하여 공급하는 역할을 한다. 상기 초저압펌프(420)에서 초저압으로 송출되는 응축수는 분기되어 일부는 상기 배열회수보일러부(200)로 송출되고, 분기된 다른 일부의 응축수는 상기 저압펌프(440)를 거쳐 저압으로 상기 냉각수 인터쿨러(510)로 공급된다.The low-
상기 배열회수보일러부(200)는 상기 가스터빈부(100)에서 배출되는 배기가스가 유동하는 배기통로(미도시)와 상에 설치되며, 상기 배기통로의 일측은 상기 가스터빈부(100)에서 배기가스가 배출되는 부분과 연결되고, 상기 배기통로의 타측은 배기가스를 외부로 배출하는 배기구와 연결되는 것이 바람직하다.The heat
상기 배열회수보일러부(200)는 초저압증발기(210), 저압증발기(220), 중압증발기(230), 고압증발기(240)를 포함한다. 상기 초저압증발기(210)로는 상기 초저압펌프(420)에서 송출되는 일부의 응축수가 유입되며, 유입된 응축수와 배기가스의 열교환으로 응축수를 가열해 초저압의 증기를 발생시키며, 발생된 초저압의 증기를 상기 증기터빈부(300)의 초저압터빈(310)으로 배출한다. 상기 초저압터빈(310)으로 공급된 초저압의 증기는 상기 초저압터빈(310)을 구동하는 동력원으로 이용되고, 상기 초저압터빈(310)의 동력원으로 이용된 초저압의 증기는 상기 응측부(400)의 응축기(410)로 송부되어 응축이 이루어지도록 한다.The heat
상기 저압증발기(220)는 상기 응축부(400)의 탈기기(430)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 탈기기(430)를 통해 탈기된 유체(응축수) 중 일부를 유입하여 상기 저압증발기(220)의 내부에서 유체(응축수)와 배기가스의 열교환으로 유체(응축수)를 가열해 저압의 증기를 발생시켜 유체를 저압의 증기로 배출한다.The
이때, 발생된 저압의 증기는 분기되어 일부는 상기 탈기기(430)로 공급되고, 다른 일부는 저압과열기(222)로 공급되며, 상기 탈기기(430)로 제공된 저압의 증기는 상기 탈기기(430)의 열원으로 응축수에 포함된 공기를 제거하기 위한 촉매로 이용된다.At this time, the generated low-pressure steam is branched and part of it is supplied to the
상기 저압과열기(222)는 인입된 저압의 증기를 배기가스와의 열교환으로 가열하는 것으로, 상기 배기통로 상에 배치되고 상기 저압증발기(220)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 내부를 따라 유동하는 저압의 증기를 배기가스와의 열교환으로 가열하여, 가열된 저압의 증기를 상기 증기터빈부(300)의 저압터빈(320)으로 제공한다.The low-
상기 응축부(400)의 탈기기(430)에서 중압펌프(440)로 분기된 유체인 응축수는 상기 중압펌프(440)를 통해 중압으로 송출되면서 고압펌프(450)와, 중압이코노마이저(231)로 각각 분기되어 제공되는데, 상기 중압이코노마이저(231)는 상기 중압펌프(440)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 내부를 따라 유동하는 탈기된 유체인 중압의 응축수를 배기가스와의 열교환으로 가열하여 증기를 발생시켜, 발생된 증기를 중압증발기(230)로 제공한다.The condensed water, which is a fluid branched from the
상기 중압증발기(230)는 상기 중압이코노마이저(231)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 중압이코노마이저(231)를 통해 발생한 증기를 유입하여, 배기가스를 이용해 중압의 증기를 발생시켜 제공한다.The
상기 중압증발기(230)에서 발생된 중압의 증기는 중압과열기(232)로 제공하는데, 상기 중압과열기(232)는 배기통로 상에 배치되고, 상기 중압증발기(230)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 내부를 따라 유동하는 중압의 증기를 배기가스와의 열교환으로 가열하여, 가열된 중압의 증기를 상기 고압터빈(340)에서 배출되는 증기와 함께 혼합하여 제1재가열기(251)로 제공한다.The medium pressure steam generated by the
상기 제1재가열기(251)는 배기통로 상에서 상기 중압과열기(232)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 중압과열기(232)에 의해 가열된 중압의 증기를 유입하여 배기가스와의 열교환으로 중압의 증기를 1차 재가열하여, 재가열된 중압의 증기를 제2재가열기(252)로 제공한다.The
상기 제2재가열기(252)는 배기통로 상에서 상기 제1재가열기(251)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 제1재가열기(251)에 의해 재가열된 중압의 증기를 유입하여, 배기가스와의 열교환으로 중압의 증기를 2차 재가열하여, 재가열된 중압의 증기를 상기 증기터빈부(300)로 제공한다.The
이때 상기 증기터빈부(300)로 제공되는 중압의 증기는 상기 증기터빈부(300)의 중압터빈(330)을 구동하는 동력원으로 이용되고, 상기 중압터빈(330)의 동력원으로 이용된 중압의 증기는 상기 저압과열기(222)와 상기 저압터빈(320)을 연결하는 라인 상에 유입되어 상기 저압터빈(320)으로 제공된다.At this time, the medium pressure steam provided to the
상기 중압펌프(440)에서 중압으로 송출된 응축수는 고압펌프(450)를 통해 고압으로 승압되면서, 제1고압이코노마이저(261)로 송출되는데, 상기 제1고압이코노마이저(261)는 배기통로 상에 배치되고 상기 고압펌프(450)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 내부를 따라 유동하는 유체인 고압의 응축수를 배기가스와의 열교환으로 가열하여, 가열된 응축수를 제2고압이코노마이저(262)로 제공한다.The condensed water sent to the medium pressure from the
상기 제2고압이코노마이저(262) 역시 배기통로 상에 배치되고 상기 제1고압이코노마이저(261)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 내부를 따라 유동하는 유체인 응축수를 배기가스와의 열교환으로 가열하여 고압증발기(240)로 제공한다.The second high-
상기 고압증발기(240)는 배기통로 상에서 배기가스가 유입되는 일측에 배치되고, 상기 제2고압이코노마이저(262)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되어, 상기 제2고압이코노마이저(262)를 통해 가열된 유체를 유입하여 배기가스와의 열교환으로 고압의 증기를 발생시켜 제1고압재가열기(241)로 제공한다.The high-
상기 고압증발기(240)에서 발생한 고압의 증긴는 제1고압재가열기(241)로 제공되는데, 상기 제1고압재가열기(241)는 배기통로 상에 배치되고 상기 고압증발기(240)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 내부를 따라 유동하는 고압의 증기를 배기가스와의 열교환으로 재가열하여, 재가열된 고압의 증기를 제2고압재가열기(242)로 제공한다.The high-pressure steam generated in the high-
상기 제2고압재가열기(242) 역시 배기통로 상에 배치되고, 상기 제1고압재가열기(241)와 유체가 유동하는 라인으로 연결되며, 내부를 따라 유동하는 고압의 증기를 배기가스와의 열교환으로 재가열하여, 재가열된 고압의 증기를 상기 증기터빈부(300)로 제공한다.The second high-
상기 증기터빈부(300)로 제공되는 고압증기는 상기 증기터빈부(300)의 고압터빈(340)을 구동하는 동력원으로 이용되고, 상기 고압터빈(340)의 동력원으로 이용된 고압의 증기는 상기 제1재가열기(251)를 통해 상기 중압터빈(320)으로 제공된다.The high-pressure steam provided to the
따라서, 본 발명에 따른 복합화력발전시스템은 냉각공기생성부(500)에서 생성된 중간압의 압축공기를 가스터빈(130)의 블레이드를 냉각하는 냉각공기로 제공하여, 가스터빈부(100)의 압축기 소모동력이 감소하여 종래의 예냉각 방식보다 가스터빈(130)의 성능이 향상되는 효과를 가지며, 복수단의 가스터빈(130) 사이에 제2연소기(140)를 추가적으로 설치하여 가스터빈(130)에서 배출되어 제1연소기(120)로 공급되는 압축공기와 열교환 후 배열회수보일러부(200)로 공급되는 배기가스의 온도를 증가시킬 수 있어 배열회수보일러부(200)의 효율을 증대시킬 수 있고, 배열회수보일러부(200)에서 발생한 증기에 의해 회전력을 발생시키는 증기터빈부(300)를 고압, 중압, 저압을 활용하는 기존의 방식에서 초저압을 활용할 수 있도록 개선하여 증기터빈부(300)의 효율을 증대시킬 수 있어 전체적인 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.Therefore, the combined cycle power generation system according to the present invention provides the compressed air of the intermediate pressure generated by the cooling
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is only exemplary, those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10 : 복합화력발전시스템
100 : 가스터빈부
110 : 압축기
120 : 제1연소기
130 : 가스터빈
140 : 제2연소기
150 : 열교환기
200 : 배열회수보일러부
300 : 증기터빈부
310 : 초저압터빈
320 : 저압터빈
330 : 중압터빈
340 : 고압터빈
400 : 응축부
410 : 응축기
420 : 초저압펌프
430 : 탈기기
440 : 중압펌프
450 : 고압펌프
460 : 저압펌프
500 : 냉각공기생성부
510 : 냉각수 인터쿨러
520 : 냉각수 압축기10: combined cycle power generation system 100: gas turbine unit
110: compressor 120: first combustor
130: gas turbine 140: second combustor
150: heat exchanger 200: heat recovery boiler part
300: steam turbine unit 310: ultra-low pressure turbine
320: low pressure turbine 330: medium pressure turbine
340: high pressure turbine 400: condensing unit
410: condenser 420: ultra-low pressure pump
430: deaerator 440: medium pressure pump
450: high pressure pump 460: low pressure pump
500: cooling air generating unit 510: cooling water intercooler
520: coolant compressor
Claims (6)
상기 가스터빈부에서 발생한 배기가스의 배열을 이용하여 증기를 발생시키는 배열회수보일러부;
상기 배기회수보일러부에서 발생한 초저압의 증기, 저압의 증기, 중압의 증기, 고압의 증기에 의해 구동하며, 초저압의 증기, 저압의 증기, 중압의 증기, 및 고압의 증기를 이용하여 회전력을 발생시키는 초저압터빈, 저압터빈, 중압터빈 및 고압터빈을 포함하는 증기터빈부; 및
상기 증기터빈부를 통해 응축된 증기를 상기 배열회수보일러부로 재공급하는 응축부를 포함하는 복합화력발전시스템.
A compressor that introduces external air by rotational force and compresses it to a high pressure, is connected to the outlet of the compressor, and introduces compressed air compressed from the compressor, mixes it with fuel provided from the outside, and burns it to discharge high-temperature and high-pressure combustion gas a gas turbine unit including a first combustor and a plurality of gas turbines axially connected to the compressor and spaced apart from each other while generating rotational force corresponding to the turbine blade and high-temperature and high-pressure combustion gas discharged from the first combustor;
an exhaust heat recovery boiler unit for generating steam by using the exhaust gas generated from the gas turbine unit;
It is driven by ultra-low pressure steam, low pressure steam, medium pressure steam, and high pressure steam generated from the exhaust recovery boiler unit, and rotational power is generated using ultra low pressure steam, low pressure steam, medium pressure steam, and high pressure steam. a steam turbine unit including an ultra-low pressure turbine, a low pressure turbine, a medium pressure turbine, and a high pressure turbine; and
and a condensing unit re-supplying the steam condensed through the steam turbine unit to the heat recovery boiler unit.
상기 압축기에서 압축된 고압의 공기를 유입하여 상기 응축부에서 공급된 증기를 응축시켜 생성한 응축수와 열교환하여 냉각공기를 생성하고, 생성된 냉각공기를 상기 가스터빈부로 공급해 복수단의 가스터빈을 냉각하는 냉각공기생성부를 더 포함하는 복합화력발전시스템.
The method according to claim 1,
The high-pressure air compressed from the compressor is introduced, and the steam supplied from the condensing unit is condensed to exchange heat with condensed water to generate cooling air, and the generated cooling air is supplied to the gas turbine unit to cool a plurality of gas turbines. Combined thermal power generation system further comprising a cooling air generating unit.
상기 냉각공기생성부는,
상기 압축기에서 공급되는 고압의 공기와 상기 응축부에서 공급된 응축수를 열교환한 후 열교환된 응축수를 상기 배열회수보일러부로 공급하는 냉각수 인터쿨러와,
상기 냉각수 인터쿨러에서 응축수와 열교환되어 냉각된 공기를 유입하여 압축한 후 상기 복수단의 가스터빈에 공급하는 냉각수 압축기를 포함하는 복합화력발전시스템.
3. The method according to claim 2,
The cooling air generator,
a cooling water intercooler that exchanges heat between the high-pressure air supplied from the compressor and the condensed water supplied from the condensing unit and then supplies the heat-exchanged condensed water to the heat recovery boiler unit;
and a cooling water compressor for supplying air cooled by heat exchange with condensed water in the cooling water intercooler to the compressed air and then supplying the air to the plurality of stages of the gas turbine.
상기 응축부는,
상기 증기터빈부의 초저압터빈과 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 초저압터빈에서 배출된 유체를 응축한 후 응축된 응축수를 배출하는 응축기와,
상기 응축기와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고 상기 응축기에서 배출되는 응축수를 상기 배열회수보일러부로 초저압으로 송출하는 초저압펌프와,
상기 배열회수보일러부와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고 상기 배열회수보일러부로 유동하는 응축수에 포함된 공기를 제거하는 탈기기와,
상기 탈기기와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고 상기 탈기기를 통해 탈기된 유체를 중압으로 송출하는 중압펌프와,
상기 중압펌프와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고 상기 중압펌프를 거쳐 중압으로 송출되는 유체를 고압으로 송출하는 고압펌프를 포함하는 복합화력발전시스템.
3. The method according to claim 2,
The condensing unit,
a condenser connected to the ultra-low pressure turbine of the steam turbine part by a line through which a fluid flows, condensing the fluid discharged from the ultra-low pressure turbine, and then discharging the condensed condensate;
an ultra-low pressure pump connected to the condenser and a line through which the fluid flows and sending condensed water discharged from the condenser to the heat recovery boiler unit at ultra-low pressure;
a deaerator connected to the heat recovery boiler unit by a line through which a fluid flows and removing air contained in the condensed water flowing to the heat recovery boiler unit;
a medium pressure pump connected to the deaerator by a line through which the fluid flows, and sending the deaerated fluid through the deaerator at medium pressure;
A combined thermal power generation system comprising a high-pressure pump connected to the medium-pressure pump and a line through which the fluid flows, and configured to deliver the medium-pressure fluid through the medium-pressure pump at a high pressure.
상기 응축부는,
상기 초저압펌프 및 상기 냉각수 인터쿨러와 유체가 유동하는 라인으로 연결되고, 상기 초저압펌프에서 배출되는 응축수를 저압으로 상기 냉각수 인터쿨러로 송출하는 저압펌프를 더 포함하며,
상기 초저압펌프에서 초저압으로 송출되는 응축수 중 일부는 상기 배열회수보일러부로 송출되고, 다른 일부의 응축수는 상기 저압펌프를 거쳐 상기 냉각수 인터쿨러로 송출되는 것을 특징으로 하는 복합화력발전시스템.
5. The method according to claim 4,
The condensing unit,
A low-pressure pump connected to the ultra-low pressure pump and the coolant intercooler by a line through which a fluid flows, and configured to send the condensed water discharged from the ultra-low pressure pump to the coolant intercooler at a low pressure;
Some of the condensed water sent from the ultra-low pressure pump to the ultra-low pressure is sent to the heat recovery boiler unit, and the other part of the condensed water is sent to the cooling water intercooler through the low pressure pump.
상기 가스터빈부는,
상기 복수단의 가스터빈 중 상기 압축기와 인접하게 배치되는 전단의 가스터빈에서 압축된 압축공기를 유입하여 외부에서 제공되는 연료와 혼합하면서 이를 연소하여 고온고압의 연소가스를 전단의 가스터빈과 인접하게 배치되는 가스터빈으로 공급하는 제2연소기와,
상기 압축기에서 압축된 후 상기 제1연소기로 공급되는 압축공기와 복수단의 가스터빈 중 상기 압축기와 이격되게 배치되는 후단의 가스터빈에서 상기 배열회수보일러부로 공급되는 배기가스의 배열을 열교환하는 열교환기를 더 포함하는 복합화력발전시스템.The method according to claim 1,
The gas turbine unit,
Among the plurality of gas turbines, compressed air is introduced from the gas turbine of the previous stage disposed adjacent to the compressor, mixed with fuel provided from the outside, and combusted to produce high-temperature and high-pressure combustion gas adjacent to the gas turbine of the previous stage. a second combustor supplied to the disposed gas turbine;
A heat exchanger for exchanging heat between the compressed air supplied to the first combustor after being compressed by the compressor and the exhaust gas supplied to the heat recovery boiler unit from a rear gas turbine disposed to be spaced apart from the compressor among the plurality of gas turbines. Combined cycle power generation system further comprising.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210057133A KR102526789B1 (en) | 2021-05-03 | 2021-05-03 | Combined cycle power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210057133A KR102526789B1 (en) | 2021-05-03 | 2021-05-03 | Combined cycle power generation system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20090127083A (en) * | 2008-06-04 | 2009-12-09 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | Turbine System and How It Works |
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