KR101295806B1 - 흡수식 히트펌프를 이용하여 발전효율을 개선하기 위한 복합화력 발전시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

흡수식 히트펌프를 이용하여 발전효율을 개선하기 위한 복합화력 발전시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡수식 히트펌프를 이용하여 발전효율을 개선하기 위한 복합화력 발전시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명의 복합화력 발전시스템은, 가스터빈(100)에서 발생된 배기가스의 배열을 이용하여 증기터빈(300)을 구동하기 위한 배열회수보일러(200)와; 상기 증기터빈(300)에 사용된 증기를 응축시키기 위한 복수기(400)와; 상기 배열회수보일러(200)에서 주연돌로 배출되는 배열을 구동열원으로 하여 가스터빈의 흡입공기 냉각부(120) 또는 발전설비의 기기용 냉각장치(130)에 냉각수를 공급하며, 상기 복수기(400)에서 배열회수보일러(200) 측으로 공급되는 급수를 승온 가능한 흡수식 히트펌프(500)를 포함하며, 대기 온도 또는 가스터빈의 흡입공기 온도 또는 급수 온도에 따라서 상기 흡수식 히트펌프(500)에서 발생된 저온 냉각수를 흡입공기 냉각계통(L1) 또는 기기 냉각계통(L2) 중의 어느 하나와 제1절환밸브(610)에 의해 선택적으로 연결하며, 또는 상기 흡수식 히트펌프(500) 운전 시에 승온되어 발생된 냉각수를 열교환하기 위한 히트펌프용 열교환계통(L3), 및 급수계통(L4) 중의 어느 하나와 제2절환밸브(620)에 의해 선택적으로 연결함으로써, 하절기 또는 동절기(춘추기)의 운전조건에 따라서 능동적인 제어에 의해 발전시스템의 운전 중에 발생되는 폐열을 활용하여 발전효율을 개선할 수 있으며, 연료 소비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

흡수식 히트펌프를 이용하여 발전효율을 개선하기 위한 복합화력 발전시스템 및 그 제어방법{Combined cycle power plant utilizing absorption heat pump for improving generating efficiency, and method for controlling thereof}
본 발명은 복합화력 발전시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 복합화력 발전시스템의 배열회수보일러에서 발생되는 배열을 구동열원으로 하는 히트펌프를 이용하여 가스터빈으로 흡입되는 공기 또는 설비의 냉각에 이용하거나 배열회수보일러의 급수 승온에 활용하여 발전시스템의 효율을 개선할 수 있는 복합화력 발전시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
복합화력 발전은 연료를 통한 1차 발전에서 생산된 에너지를 다시 2차 발전하는 것으로, 천연가스나 경유 등의 연료를 사용하여 1차로 가스터빈을 돌려 발전하며, 가스터빈에서 나오는 배기가스 열을 다시 보일러에 통과시켜 증기를 생산하여 2차로 증기터빈을 돌려 발전하는 것이다.
복합화력은 두 차례에 걸쳐 발전하기 때문에 기존 화력보다 열효율이 높다는 점과, 공해가 적고 정지 후에 다시 가동하는 시간이 짧다는 장점이 있으며, 건설기간에 있어서도 유연탄화력에 비해 1/3정도에 불과하여 긴급한 전력 계통을 위해 건설되기도 한다.
도 1은 일반적인 복합화력 발전시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 일반적인 복합화력 발전시스템은, 가스터빈(10)과, 가스터빈(10)으로부터 발생된 배기가스의 배열을 이용하여 증기를 발생시키는 배열회수보일러(HRSG: Heat Recovery Steam Generator)(20)와, 배열회수보일러(20)에서 발생된 증기에 의해 구동하는 증기터빈(30)을 포함한다.
가스터빈(10)에서는 압축기를 통해 공기가 압축되어 공급되며, 히터(11)에 의해 가열된 고온 상태의 천연가스로 연소기로 보내져 연소가 이루어져 터빈을 회전시키게 되며, 그 동력에 의해 발전기(12)를 구동하게 된다.
배열회수보일러(20)는 가스터빈(10)에서 배출된 배열이 공급되어 증기 발생 열원으로 이용된 후에 주연돌(22)을 통해 배출되며, 이때 배열회수보일러(20)의 고압, 중압, 저압드럼(20a)(20b)(20c)에 저장된 유체는 가스터빈(10)에서 배출된 배열에 의해 가열되어 증기상태로 변환된 후에 급수펌프(21)에 의해 증기관을 통하여 증기터빈(30)으로 공급된다.
증기터빈(30)은 증기상태의 작동유체에 의해 회전하여 발전기(31)를 구동하여 2차 발전이 이루어지게 되며, 증기터빈(30)에서 배출된 증기는 복수기(32)에서 응축된 후에 복수펌프(33)에 의해 배열회수보일러(20)의 고압, 중압, 저압드럼(20a)(20b)(20c)으로 다시 공급된다.
복수기(32)는 해수인양펌프 및 순환펌프에 의해 해수가 순환하면서 열교환이 이루어져 증기터빈에서 배출된 증기를 응축시키게 된다. 한편, 복수기(32)에는 보일러 공급수를 보충하기 위한 공급원으로써 해수담수화 설비인 원수탱크, 물처리설비, 및 순수탱크가 마련될 수 있다.
이러한 종래의 복합화력 발전시스템은 에너지를 효율적으로 활용이 가능한 장점이 있으나, 가스터빈(10)의 효율은 흡입되는 공기의 온도, 기압, 습도 등에 의해 영향을 받게 되며, 특히 대기 온도가 높은 하절기에는 가스터빈으로 유입되는 공기 밀도가 낮아지게 되며 이는 가스터빈의 효율을 저하시키는 원인이 된다.
따라서 가스터빈으로 흡입되는 공기 밀도를 높이기 위하여 흡입공기의 온도를 낮추는 것이 발전 효율 개선에 많은 도움이 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에 가스터빈의 압축기 입구에 증발식 냉동기 또는 빙축열 시스템을 설치하여 가스터빈의 흡입공기 온도를 낮추는 방식이 사용된 경우가 있으며, 이러한 방식은 별도의 전원을 필요로 하여 에너지 효율 측면에서 불리하다.
다른 한편으로, 가스터빈의 흡입공기를 냉각하기 위하여 종래기술로서 등록실용신안 제20-0356600호(등록일자: 2004.07.07)에서는 복합화력 발전시스템의 배열회수보일러에서 가열된 증기의 일부를 추출하여 공급하는 증기 공급관을 부설하며, 이 증기 공급관의 증기를 열원으로 하여 가스터빈 흡입공기를 냉각시키는 공기 냉각수단을 갖는 복합화력 발전의 가스터빈 흡입공기 냉각시스템을 제안하고 있다.
상기 등록실용신안은 배열회수보일러에서 추출된 증기를 활용한 흡수식 냉각장치를 이용하여 가스터빈으로 흡입되는 공기의 온도를 낮추어 복합발전 설비의 효율을 개선하고자 하고 있다.
그러나 상기 등록실용신안에서 흡수식 냉각장치를 구동하기 위하여 배열회수보일러에서 추출하여 사용하는 증기는 증기터빈을 작동시키기 위한 구동열원이며, 따라서 흡수식 냉각장치를 구동하기 위하여 증기터빈의 구동열원 일부를 추출하는 것은 증기터빈의 출력을 저하시킬 수가 있다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 복합화력 발전시스템에 있어서, 배가스열을 효율적으로 이용할 수 있도록 흡수식 히트펌프를 이용하여 증기터빈의 출력 저하를 야기시키지 않으면서도 가스터빈의 흡입공기 온도를 효과적으로 낮추어 발전효율을 개선할 수 있는 복합화력 발전시스템 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명의 복합화력 발전시스템은 흡수식 히트펌프를 이용하여 대기 온도, 가스터빈의 흡입공기의 온도, 배열회수보일러로 공급되는 급수 온도를 포함하는 운전조건을 고려하여 냉각수 또는 급수 흐름을 제어하여 발전출력을 향상시킬 수 있는 복합화력 발전시스템 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합화력 발전시스템은, 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는 가스터빈과; 이 가스터빈으로부터 발생되는 배기가스의 배열을 이용하여 증기를 발생시키는 배열회수보일러와; 이 배열회수보일러에서 발생되는 증기에 의해 동작하는 증기터빈과; 상기 가스터빈과 증기터빈의 동력에 의해 발전하는 발전기와; 상기 증기터빈에 사용된 증기를 응축시키기 위한 복수기와; 상기 배열회수보일러에서 주연돌로 배출되는 배열을 구동열원으로 하여 가스터빈의 흡입공기 냉각부 또는 발전설비의 기기용 냉각장치에 냉각수를 공급하며, 상기 복수기에서 배열회수보일러 측으로 공급되는 급수를 승온 가능한 흡수식 히트펌프를 포함하는 복합화력 발전시스템으로서, 상기 히트펌프는, 상기 배열회수보일러에서 주연돌로 배출되는 배기열을 구동열원으로 하여 냉매증기를 발생시키는 재생기와; 상기 재생기에서 발생된 냉매증기를 응축시키기 위한 응축기와; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발시키게 되는 증발기와; 상기 증발기에서 발생된 냉매증기를 흡수제에 의해 흡수시켜 흡수열이 발생되는 흡수기를 포함하되, 상기 증발기는 상기 흡입공기 냉각부와 냉각수의 순환이 이루어지는 흡입공기 냉각계통, 및 상기 기기용 냉각장치의 기기 냉각계통 중의 어느 하나와 제1절환밸브에 의해 선택적으로 연결 가능하며, 상기 흡수기 및 응축기는 히트펌프의 운전 시에 승온되어 발생된 냉각수의 열교환을 위한 히트펌프용 열교환계통, 및 상기 복수기에서 배열회수보일러 측으로 급수가 공급되는 급수계통 중의 어느 하나와 제2절환밸브에 의해 선택적으로 연결 가능함으로써 달성된다.
바람직하게는 본 발명의 복합화력 발전시스템에 있어서, 상기 히트펌프는 상기 배열회수보일러 내의 증기터빈을 구동하기 위한 증기배관과는 독립하여 설치된 배가스 열회수열교환부와 연결되어 구동열원이 공급되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명의 복합화력 발전시스템에 있어서, 상기 흡수기의 흡수열을 흡수하여 1차 승온된 냉각수가 상기 응축기를 경유하여 냉매증기를 응축시켜 2차 승온이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명의 복합화력 발전시스템에 있어서, 대기 온도 또는 가스터빈의 흡입공기 온도를 측정하기 위한 제1온도검출수단과; 상기 제1온도검출수단의 검출 온도에 따라서 상기 제1절환밸브 또는 제2절환밸브의 동작을 제어하기 위한 제어부가 추가될 수 있으며, 보다 바람직하게는, 상기 제어부는 상기 제1온도검출수단의 검출 온도가 설정 온도 이상인 경우에 상기 증발기에서 발생된 냉각수가 상기 흡입공기 냉각계통을 따라서 순환이 이루어지도록 상기 제1절환밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는 본 발명의 복합화력 발전시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 흡수기 및 응축기를 따라서 승온된 냉각수가 상기 히트펌프용 열교환계통과 열교환되어 순환이 이루어지도록 상기 제2절환밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명의 복합화력 발전시스템에 있어서, 상기 제어부는, 급수계통을 따라 흐르는 급수의 온도를 검출하기 위한 제2온도검출수단이 추가로 마련될 수 있으며, 보다 바람직하게는, 상기 제어부는 상기 제2온도검출수단의 검출 온도가 설정 온도 이하인 경우에 상기 흡수기 및 응축기를 따라서 승온된 냉각수가 상기 급수계통을 따라서 순환이 이루어지도록 상기 제2절환밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명의 복합화력 발전시스템에 있어서, 상기 히트펌프용 열교환계통은 해수와 열교환이 가능한 해수열교환기를 포함한다.
다음으로 본 발명에 따른 복합화력 발전시스템의 제어방법은, 가스터빈에서 발생된 배기가스의 배열을 이용하여 증기터빈을 구동하기 위한 증기가 발생되는 배열회수보일러와; 상기 배열회수보일러의 배열을 구동열원으로 하는 히트펌프와; 상기 히트펌프에서 발생된 냉각수를 이용하여 상기 가스터빈의 흡입공기를 냉각시키기 위한 흡입공기 냉각계통과; 상기 히트펌프에서 발생된 냉각수를 이용하여 발전설비의 기기를 냉각시키기 위한 기기 냉각계통과; 상기 히트펌프의 운전 시에 승온되어 발생된 냉각수와 열교환을 위한 히트펌프용 열교환계통과; 상기 증기터빈에 사용된 증기를 응축하여 상기 배열회수보일러로 급수하기 위한 급수계통과; 상기 흡입공기 냉각계통 및 기기 냉각계통 중의 어느 하나와 상기 히트펌프에서 발생된 저온 냉각수 흐름을 선택적으로 연결하기 위한 제1절환밸브와; 상기 히트펌프용 열교환계통 및 급수계통 중의 어느 하나와 상기 히트펌프 운전 시에 승온되어 발생된 냉각수 흐름을 선택적으로 연결하기 위한 제2절환밸브와; 온도검출수단을 통해 검출 온도를 수신 가능하여 상기 제1 또는 제2절환밸브를 제어하게 되는 제어부를 이용한 복합화력 발전시스템의 제어방법에 있어서, 검출된 대기온도 또는 가스터빈 흡입공기의 온도를 제1설정온도와 비교하는 제1단계와; 제1단계에서의 검출 온도가 제1설정온도 이상인 경우에 상기 제1절환밸브를 제어하여 상기 히트펌프에서 발생된 저온 냉각수가 상기 흡입공기 냉각계통을 따라서 순환이 이루어지도록 하는 제2단계에 의해 달성될 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 복합화력 발전시스템의 제어방법에 있어서, 상기 제2단계에서 검출 온도가 제1설정온도 이하인 경우에 상기 제1절환밸브를 제어하여 상기 히트펌프에서 발생된 저온 냉각수가 상기 기기 냉각계통을 따라서 순환이 이루어지며, 상기 제2절환밸브를 제어하여 상기 히트펌프에서 승온되어 발생된 냉각수가 상기 급수계통을 따라서 순환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명의 복합화력 발전시스템의 제어방법에 있어서, 상기 제2절환밸브를 제어하여 상기 히트펌프에서 승온되어 발생된 냉각수가 상기 히트펌프용 열교환계통을 따라서 순환이 이루어지는 제3단계를 더 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는, 검출된 급수계통의 급수 온도를 제2설정온도와 비교하며, 검출된 급수 온도가 제2설정온도보다 낮은 경우에는 상기 제2절환밸브를 제어하여 상기 히트펌프에서 승온되어 발생된 냉각수가 급수계통을 따라서 순환이 이루어지는 제4단계를 더 포함한다.
더욱 바람직하게는 본 발명의 복합화력 발전시스템의 제어방법에 있어서, 상기 검출된 급수계통의 급수 온도를 제3설정온도와 비교하며, 검출된 급수 온도가 제3설정온도 이상인 경우에는 상기 제2절환밸브를 제어하여 상기 히트펌프에서 승온되어 발생된 냉각수가 상기 히트펌프용 열교환계통을 따라서 순환이 이루어지는 제5단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 복합화력 발전시스템 및 그 제어방법은, 가스터빈으로부터 발생된 배기가스의 배열을 구동열원으로 하는 흡수식 히트펌프를 이용하여 가스터빈의 흡입공기 또는 기기용 냉각장치에 공급되는 냉각수를 공급하거나 증기터빈의 복수기에서 배열회수보일러 측으로 공급되는 급수 승온에 대한 제어가 이루어짐으로써, 배열회수보일러에서 발생되는 폐열을 활용할 수 있으며 하절기 또는 동절기(춘추기)의 운전조건에 따라서 능동적인 제어가 이루어져 발전효율을 향상시킬 수 있으며, 연료 소비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 복합화력 발전시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 복합화력 발전시스템을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 복합화력 발전시스템에 있어서, 흡수식 히트펌프의 바람직한 일례를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 복합화력 발전시스템의 제어방법을 보여주는 흐름도,
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 복합화력 발전시스템을 작동예를 설명하기 위한 도면.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다"등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 복합화력 발전시스템은, 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는 가스터빈(100)과, 이 가스터빈(100)에서 발생된 배기가스의 배열을 이용하여 증기를 발생시키는 배열회수보일러(200)와, 이 배열회수보일러(200)에서 발생된 증기에 의해 동작하는 증기터빈(300)과, 가스터빈과 증기터빈(300)의 동력에 의해 발전이 이루어지는 발전기(110)(310)와, 증기터빈(300)에 사용된 증기를 응축시키기 위한 복수기(400)와, 배열회수보일러(20))에서 배기가스의 배열을 구동열원으로 하는 흡수식 히트펌프(500)를 포함한다.
한편, 본 발명에서 가스터빈(100), 배열회수보일러(200), 증기터빈(300) 및 복수기(400)를 통하여 두 차례에 걸쳐서 발전이 이루어지는 발전기(110)(310)의 구동은 일반적인 복합화력 발전시스템과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하며, 본 발명의 특징적인 요부를 중심으로 설명하도록 한다.
본 발명에서 히트펌프(500)는 배열회수보일러(200)에서 주연돌(210)로 배출되는 배열을 구동열원으로 활용하며, 바람직하게는 배열회수보일러(200) 내에서 증기터빈을 구동하기 위한 증기배관과는 독립하여 설치된 배가스 열회수열교환부(220)와 연결되어 구동열원이 공급된다.
배가스 열회수열교환부(220)는 배열회수보일러(200) 내에서도 후단의 주연돌(210)과 인접하여 배치되어 대기로 배출되는 배가스 열을 회수하며, 배가스 열회수열교환부(220)는 배가스열을 통해 저온수(70℃ 내외)를 생산한다. 이와 같이 발생된 저온수는 흡수식 히트펌프(500)의 구동열원으로 사용되기에 충분한 열원으로 이용이 가능하다.
히트펌프(500)의 증발기(530)에서 발생된 저온의 냉각수는 가스터빈(100)으로 흡입되는 공기를 냉각하거나 발전설비의 각종 기기용 냉각장치(130)의 냉각수로 공급될 수 있다.
기기용 냉각장치(130)는 발전설비 내의 발전기 또는 기타 오일쿨러 등의 다양한 냉각장치일 수 있다.
가스터빈(100)은 흡입공기를 냉각하기 위하여 공기 냉각부(120)가 마련되며, 본 실시예에서 공기 냉각부(120)는 냉각수가 순환하게 되는 냉각튜브에 의해 제공될 수 있으며, 열전달 효율을 높이기 위하여 냉각튜브에는 주지의 냉각핀이 추가될 수 있다. 또한, 가스터빈으로 흡입되는 공기 중의 수분을 제거하기 위하여 주지의 수분 제거기가 추가될 수 있다.
공기 냉각부(120)는 히트펌프(500)와 냉각수의 순환이 가능하도록 흡입공기 냉각계통(L1)에 의해 연결되며, 냉각수의 순환을 위하여 주지의 순환펌프가 부가될 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 히트펌프(500)의 구동 시에 발생되는 승온된 냉각수는 해수와 열교환에 의해 효과적으로 냉각이 이루어질 수 있으며, 또는 히트펌프(500)의 구동 과정에서 2차에 걸쳐 승온된 냉각수는 복수기(400)에서 배열회수보일러(200) 측으로 공급되는 급수로 전달되어 발전효율 개선을 도모할 수 있다.
바람직하게는 이러한 과정은 발전시스템의 운전조건(예를 들어, 계절에 따른 외기 또는 가스터빈의 흡입공기 온도)에 따라서 제어되어 선택적으로 각 배관계통과 연결되어 이루어질 수 있으며, 이를 위하여 가스터빈(100)의 공기 흡입단에는 흡입공기의 온도를 검출하기 위한 제1온도검출수단(T1)이 마련될 수 있다. 본 발명에서 제1온도검출수단(T1)은 가스터빈(100)으로 흡입되는 공기의 온도가 아닌 대기 온도를 검출하여도 무방할 것이다. 이러한 제1온도검출수단(T1)을 이용한 구체적인 실시예는 제어방법에서 다시 설명될 것이다.
바람직하게는, 히트펌프(500)에서 발생된 저온 냉각수 흐름은 흡입공기 냉각부(120)와 냉각수의 순환이 이루어지는 흡입공기 냉각계통(L1)과, 기기용 냉각장치(130)와 냉각수의 순환이 이루어지는 기기 냉각계통(L2) 중의 어느 하나와 제1절환밸브(610)에 의해 선택적으로 연결이 가능하다.
또한, 히트펌프(500) 구동 시에 승온되어 발생된 냉각수는 해수와 열교환이 이루어지는 해수열교환기(710)와 열교환이 가능하도록 마련되는 히트펌프용 열교환계통(L3)과, 복수기(400)에서 배열회수보일러(200) 측으로 공급되는 급수계통(L4) 중의 어느 하나와 제2절환밸브(620)에 의해 선택적으로 연결이 가능하다.
본 실시예에서 히트펌프(500)의 운전 시에 발생되는 승온된 냉각수는 해수를 이용하여 간접 열교환에 의해 냉각이 이루어지는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 도 2에서 도면부호 711은 해수열교환기(710)를 따라서 해수의 순환이 이루어지도록 마련된 해수 순환펌프(711)이다.
급수계통(L3)에는 제2절환밸브(620)와 연동되어 복수기(400)에서 배열회수보일러(200) 측으로 공급되는 급수를 히트펌프(500) 측으로 바이패스가 가능하도록 차단밸브(621)가 마련될 수 있다. 또한, 복수기(400)에서 히트펌프(500) 측으로 급수가 순환될 수 있도록 펌프(622)가 부가될 있다.
복수기(400)에서 배열회수보일러(200) 사이에 마련되는 급수계통(L4)에는 급수의 온도를 검출 가능한 제2온도검출수단(T2)이 마련될 수 있으며, 급수 온도에 따라서 급수 온도가 일정 수준 이하로 내려가면 제2절환밸브(620)의 제어를 통해 급수 승온 제어가 이루어질 수 있다.
제1절환밸브(610) 또는 제2절환밸브(620)의 조작은 수조작에 의해 조작이 이루어질 수도 있으나, 제어부(800)가 마련되어 제1온도검출수단(T1)과 제2온도검출수단(T2)에서 검출된 온도 정보를 입력신호로 하여 설정된 온도조건과 검출 온도를 비교 판단하여 제1,2절환밸브(610)(620)에 대해 전자적인 제어가 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 복합화력 발전시스템에 있어서, 흡수식 히트펌프의 바람직한 일례를 도시한 도면이다.
흡수식 히트펌프는 열매체, 흡수제, 열매체와 흡수제의 혼합용액을 순환물질로 하여 고온의 구동열에너지와 저온의 폐열에너지를 이용하여 중간온도의 에너지를 생산하거나, 중온의 폐열에너지를 구동열에너지로 사용하여 고온의 에너지와 저온의 에너지 생산이 가능하다.
일반적으로 흡수식 히트펌프는 높은 온도까지 승온이 가능한 냉매로서 물을 사용하며, 흡수제로서 리튬브로마이드(LiBr)가 사용된다.
구체적으로 본 실시예에서 히트펌프(500)는, 배열회수보일러에서 주연돌로 배출되는 배기열을 구동열원으로 하여 냉매증기를 발생시키는 재생기(510)와; 재생기(510)에서 발생된 냉매증기를 응축시키기 위한 응축기(520)와; 응축기(520)에서 응축된 냉매를 증발시키게 되는 증발기(530)와; 증발기(530)에서 발생된 냉매증기를 흡수제에 의해 흡수시켜 흡수열이 발생되는 흡수기(540)를 포함한다.
흡수기(540)에서 냉매증기를 흡수한 희용액은 흡수액 펌프(551)를 거치면서 가압되어 재생기(510)로 전달되며, 이때 사이클 효율을 높이기 위하여 재생기(510)로부터 흘러들어오는 고온의 농용액에 의해 예열되어 희용액이 재생기(510)로 전달될 수 있도록 용액 열교환기(550)가 마련됨이 바람직하다.
이와 같이 구성된 흡수식 히트펌프(500)의 작동예를 살펴보면, 배열회수보일러의 배가스 열회수열교환부로부터 구동열원이 재생기(510)에 공급되어 희용액에서 냉매증기가 발생되며, 이 냉매증기는 응축기(520)에서 응축이 이루어진다.
응축기(520)에서 응축된 냉매는 증발기(530)에서 외부의 열을 흡수하여 증발이 이루어지며, 이 과정에서 증발기(530)에는 저온의 냉각수가 발생되고 이 저온 냉각수는 흡입공기 냉각부 또는 기기용 냉각장치에 공급될 수 있다.
증발기(530)에서 발생된 저온의 냉각수는 제1절환밸브에 의해 흡입공기 냉각계통(L1) 또는 기기 냉각계통(L2) 중의 어느 하나와 선택적으로 순환이 이루어진다.
한편 증발기(530)에서 증발된 냉매증기는 흡수기(540)에서 전달되며, 흡수기(540)에서는 재생기(510)에서 공급되는 농용액에 흡수되어 흡수열이 발생되고 이 흡수열은 외부로부터 공급되는 냉각수에 의해 흡수되어 냉각수의 승온과 함께 흡수기(540) 내에는 희용액이 생성된다. 한편 흡수기(540)의 희용액은 흡수액 펌프(551)에 의해 재생기(510)로 전달되는 사이클이 반복된다.
또한, 흡수기(540)의 흡수열을 흡수하여 1차 승온된 냉각수는 응축기(520)를 거쳐 냉매증기를 응축시키면서 2차 승온이 이루어진다. 한편, 이와 같이 흡수기(540)와 응축기(520)를 거치면서 2차에 걸쳐서 승온된 냉각수는 히트펌프용 열교환계통(L3) 또는 급수계통(L4)과 연결되어 순환이 이루어질 수 있다.
이와 같이 2차에 걸쳐서 승온된 냉각수는 제2절환밸브에 의해 히트펌프용 열교환계통(L3) 또는 급수계통(L4) 중의 어느 하나와 선택적으로 순환이 이루어진다.
일례로서, 히트펌프(500)에서 2차 승온되어 발생된 냉각수는 하절기에는 히트펌프용 열교환계통(L3)을 따라서 해수열교환기(710)와 열교환되어 순환이 이루어지며, 동절기 또는 춘추기에는 복수기(400)에서 배열회수보일러(200) 측으로 공급되는 급수계통(L4)으로 공급되어 급수 승온에 이용되어 활용되어 발전효율을 높일 수가 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 복합화력 발전시스템의 제어방법을 설명하도록 한다.
이하 실시예에서는 발명의 이해를 돕기 위하여 하절기와 동절기(춘추기)로 구분하여 설명하도록 하며, 이때 하절기와 동절기(춘추기)의 구분은 대기 온도 또는 가스터빈의 흡입공기 온도가 높고 낮음에 따른 구분일 뿐으로 절대적인 계절로 구분되는 것이 아님을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 실시예에서는 대기 온도(또는 가스터빈의 흡입공기 온도)를 15℃ 기준으로 하여 하절기와 동절기(춘추기)로 구분하여 설명하도록 한다.
도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 복합화력 발전시스템의 제어방법은, 대기온도 또는 가스터빈 흡입공기의 온도를 검출하고 이를 제1설정온도(15℃)와 비교하는 제1단계(S100)와; 제1단계(S100)에서 검출 온도가 제1설정온도(15℃) 이상인 경우에는 하절기 모드(S210)를 수행하며, 제1설정온도(15℃) 이하인 경우에는 동절기 모드(S220)를 수행하는 제2단계(S200)를 포함한다.
구체적으로, 본 실시예에서 하절기 모드(S210)는, 가스터빈의 흡입공기를 냉각시키는 과정(S211)을 포함하며, 추가로 히트펌프의 운전 시에 승온되어 발생된 냉각수를 열교환을 통해 냉각하여 순환시키는 과정(S212)을 포함한다.
구체적으로 도 5를 참고하면, 제어부(800)는 제1온도검출수단(T1)의 검출온도를 전달받아 검출온도를 제1설정온도(15℃)와 비교하여 제1설정온도(15℃) 이상인 경우에는 기본 하절기 모드에 따라서 제1절환밸브(610)를 제어하여 히트펌프(500)에서 발생된 냉각수가 흡입공기 냉각계통(L1)을 따라서 순환이 이루어지도록 하며, 흡입공기 냉각부(120)는 냉각수의 순환에 따라서 가스터빈(100)으로 흡입되는 공기 온도를 냉각시키게 된다.
한편, 기본 하절기 모드에서 제어부(800)는 제2절환밸브(620)를 제어하여 히트펌프(500) 운전 시에 승온되어 발생되는 냉각수가 히트펌프용 열교환계통(L3)을 따라서 순환이 이루어지도록 하여 히트펌프(500)가 안정적으로 운전이 이루어지도록 한다. 이때, 복수기(400)에서 응축된 복수는 급수계통(L4)을 따라서 복수펌프(910)에 의해 배열회수보일러(200)로 직접 급수가 이루어진다.
이러한 기본 하절기 모드는 제1온도검출수단(T1)을 통해 검출된 대기 온도 또는 가스터빈 흡입공기의 온도가 제1설정온도(15℃) 이상인 경우에 지속된다.
다른 한편으로, 기본 하절기 모드에서 제어부(800)는 제2온도검출수단(T2)을 통해 급수온도를 검출하는 과정을 더 포함할 수 있다.
다시 도 4를 참고하면, 구체적으로, 급수온도를 검출하고 이를 제2설정온도(36℃)와 비교하는 과정(S213)과, 급수온도가 제2설정온도(36℃) 보다 높은 경우에는 히트펌프의 운전 시에 승온되어 발생된 냉각수를 열교환을 통해 냉각하여 순환시키는 과정(S212)을 지속한다(기본 하절기모드).
한편, 급수온도가 제2설정온도(36℃) 보다 낮은 경우에는 히트펌프의 운전 시에 승온되어 발생된 냉각수를 급수계통으로 순환이 이루어지도록 하여 급수를 승온시키는 과정(S214)과, 급수를 승온시키는 동안에 급수온도를 검출하여 제3설정온도(60℃) 이상인지를 판정하여 제3설정온도(60℃) 이상으로 급수 승온이 이루어진 경우에는 급수 승온 과정(S214)을 중단하고 히트펌프의 운전 시에 승온되어 발생된 냉각수를 열교환을 통해 냉각하여 순환시키는 과정(S212)으로 전환하는 과정을 반복한다.
도 6을 참고하면, 기본 하절기 모드 운전 중에 제어부(800)는 제2온도검출수단(T2)을 통해 급수온도를 검출하며, 급수온도가 제2설정온도(36℃) 이상을 유지하는 경우에는 기본 하절기 모드를 유지한다.
한편, 급수온도가 제2설정온도(36℃) 이하인 경우에 제어부(800)는 제2절환밸브(620)를 제어하여 히트펌프(500)의 운전 중에 승온되어 발생된 냉각수를 급수계통(L4)을 따라서 순환이 이루어지도록 함으로써 히트펌프(500)의 승온된 냉각수가 배열회수보일러(200)로 공급될 수 있다.
따라서, 복수기(400)에서 배열회수보일러(200)로 공급되는 복수가 일정 수준 이하로 수온이 내려가는 경우에는 히트펌프(500) 운전 중에 승온되어 발생된 냉각수가 공급됨으로써 발전 효율을 저하를 방지할 수 있다.
이와 같은 급수 승온과정은 복수기(400)에서 배출되는 복수가 제3설정온도(60℃) 이상을 유지할 때까지 지속되며, 복수기(400)에서 배출되는 복수가 제3설정온도(60℃) 이상인 경우에는 다시 히트펌프(500)의 운전 중에 승온되어 발생된 냉각수를 히트펌프용 열교환계통(L3)을 따라서 순환이 이루어질 수 있도록 제2절환밸브(620)에 대한 제어가 이루어진다.
다시 도 4를 참고하면, 본 실시예에서 동절기(춘추기) 모드(S220)는 히트펌프에서 발생된 저온 냉각수가 기기 냉각계통을 통해 순환이 이루어지도록 하여 발전설비의 기기를 냉각하는 과정(S221)과, 히트펌프에서 승온되어 발생된 냉각수를 급수계통으로 순환이 이루어지도록 하여 급수를 승온하는 과정(S222)을 포함한다.
대기온도 또는 가스터빈의 흡입공기 온도가 제1설정온도(15℃) 이하인 경우에 가스터빈의 흡입공기 냉각은 실효성이 떨어지며, 따라서 히트펌프에서 발생되는 냉각수는 발전설비 내의 각종 기기의 냉각에 활용될 수 있다.
또한 대기온도가 낮은 경우에 복수기(400)에서 배열회수보일러(200)로 직접 공급되는 복수 온도 역시도 낮게 되므로, 히트펌프에서 승온되어 발생된 냉각수를 급수계통(L4)을 따라서 순환이 이루어지도록 하여 급수 승온에 이용되어 동절기(춘추기)에도 발전 효율을 높일 수 있다.
구체적으로 도 7에 예시된 것과 같이, 제어부(800)는 제1온도검출수단(T1)에서 검출된 대기온도 또는 가스터빈의 흡입공기 온도가 제1설정온도(15℃) 이하인 경우에는 제1절환밸브(610)를 제어하여 히트펌프(500)에서 발생된 냉각수가 기기 냉각계통(L2)을 따라서 순환이 이루어지도록 하여 기기용 냉각장치(130)의 냉각이 이루어질 수 있다. 따라서 기기용 냉각장치(130)를 작동하기 위한 필요한 별도의 전력 소비를 최소화할 수 있다.
한편, 제어부(800)는 제2절환밸브(620)를 제어하여 히트펌프(500)의 운전 중에 승온되어 발생된 냉각수가 급수계통(L4)을 따라서 순환이 이루어지며, 복수기(400)에서 배출된 복수는 펌프(622)에 의해 히트펌프(500)의 흡수기와 응축기를 지나면서 두 차례에 걸쳐서 승온이 이루어진 후에 복수펌프(910)를 따라서 배열회수보일러(200)로 공급될 수 있다.
참고로, 본 실시예에서 온도검출수단에서 검출되어 각 절환밸브의 제어에 이용되는 설정온도는 설명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐이며, 발전시스템에 따라서 설정온도에 대한 기준은 달라질 수 있음을 이해하여야 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100 : 가스터빈 110, 310 : 발전기
120 : 흡입공기 냉각부 130 : 기기용 냉각장치
200 : 배열회수보일러 210 : 주연돌
220 : 배가스 열회수열교환부 300 : 증기터빈
400 : 복수기 500 : 히트펌프
510 : 재생기 520 : 응축기
530 : 증발기 540 : 흡수기
610 : 제1절환밸브 620 : 제2절환밸브
710 : 해수열교환기 800 : 제어부
T1 : 제1온도검출수단 T2 : 제2온도검출수단
L1 : 흡입공기 냉각계통 L2 : 기기 냉각계통
L3 : 히트펌프용 열교환계통 L4 : 급수계통

Claims (14)

  1. 천연가스를 연료로 사용하여 동작하는 가스터빈과; 이 가스터빈으로부터 발생되는 배기가스의 배열을 이용하여 증기를 발생시키는 배열회수보일러와; 이 배열회수보일러에서 발생되는 증기에 의해 동작하는 증기터빈과; 상기 가스터빈과 증기터빈의 동력에 의해 발전하는 발전기와; 상기 증기터빈에 사용된 증기를 응축시키기 위한 복수기와; 상기 배열회수보일러에서 주연돌로 배출되는 배열을 구동열원으로 하여 가스터빈의 흡입공기 냉각부 또는 발전설비의 기기용 냉각장치에 냉각수를 공급하며, 상기 복수기에서 배열회수보일러 측으로 공급되는 급수를 승온 가능한 흡수식 히트펌프를 포함하는 복합화력 발전시스템으로서,
    상기 히트펌프는,
    상기 배열회수보일러에서 주연돌로 배출되는 배기열을 구동열원으로 하여 냉매증기를 발생시키는 재생기와;
    상기 재생기에서 발생된 냉매증기를 응축시키기 위한 응축기와;
    상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발시키게 되는 증발기와;
    상기 증발기에서 발생된 냉매증기를 흡수제에 의해 흡수시켜 흡수열이 발생되는 흡수기를 포함하되,
    상기 증발기는 상기 흡입공기 냉각부와 냉각수의 순환이 이루어지는 흡입공기 냉각계통, 및 상기 기기용 냉각장치의 기기 냉각계통 중의 어느 하나와 제1절환밸브에 의해 선택적으로 연결 가능하며,
    상기 흡수기 및 응축기는 히트펌프의 운전 시에 승온되어 발생된 냉각수의 열교환을 위한 히트펌프용 열교환계통, 및 상기 복수기에서 배열회수보일러 측으로 급수가 공급되는 급수계통 중의 어느 하나와 제2절환밸브에 의해 선택적으로 연결 가능한 것을 특징으로 하는 복합화력 발전시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 히트펌프는 상기 배열회수보일러 내의 증기터빈을 구동하기 위한 증기배관과는 독립하여 설치된 배가스 열회수열교환부와 연결되어 구동열원이 공급되는 것을 특징으로 하는 복합화력 발전시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 흡수기의 흡수열을 흡수하여 1차 승온된 냉각수가 상기 응축기를 경유하여 냉매증기를 응축시켜 2차 승온이 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합화력 발전시스템.
  4. 제1항에 있어서, 대기 온도 또는 가스터빈의 흡입공기 온도를 측정하기 위한 제1온도검출수단과; 상기 제1온도검출수단의 검출 온도에 따라서 상기 제1절환밸브 또는 제2절환밸브의 동작을 제어하기 위한 제어부가 추가되는 것을 특징으로 하는 복합화력 발전시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1온도검출수단의 검출 온도가 설정 온도 이상인 경우에 상기 증발기에서 발생된 냉각수가 상기 흡입공기 냉각계통을 따라서 순환이 이루어지도록 상기 제1절환밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 복합화력 발전시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 흡수기 및 응축기를 따라서 승온된 냉각수가 상기 히트펌프용 열교환계통과 열교환되어 순환이 이루어지도록 상기 제2절환밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 복합화력 발전시스템.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제어부는, 급수계통을 따라 흐르는 급수의 온도를 검출하기 위한 제2온도검출수단이 추가로 마련되는 것을 특징으로 하는 복합화력 발전시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제2온도검출수단의 검출 온도가 설정 온도 이하인 경우에 상기 흡수기 및 응축기를 따라서 승온된 냉각수가 상기 급수계통을 따라서 순환이 이루어지도록 상기 제2절환밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 복합화력 발전시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 히트펌프용 열교환계통은 해수와 열교환이 가능한 해수열교환기를 포함하는 복합화력 발전시스템.
  10. 가스터빈에서 발생된 배기가스의 배열을 이용하여 증기터빈을 구동하기 위한 증기가 발생되는 배열회수보일러와; 상기 배열회수보일러의 배열을 구동열원으로 하는 히트펌프와; 상기 히트펌프에서 발생된 냉각수를 이용하여 상기 가스터빈의 흡입공기를 냉각시키기 위한 흡입공기 냉각계통과; 상기 히트펌프에서 발생된 냉각수를 이용하여 발전설비의 기기를 냉각시키기 위한 기기 냉각계통과; 상기 히트펌프의 운전 시에 승온되어 발생된 냉각수와 열교환을 위한 히트펌프용 열교환계통과; 상기 증기터빈에 사용된 증기를 응축하여 상기 배열회수보일러로 급수하기 위한 급수계통과; 상기 흡입공기 냉각계통 및 기기 냉각계통 중의 어느 하나와 상기 히트펌프에서 발생된 저온 냉각수 흐름을 선택적으로 연결하기 위한 제1절환밸브와; 상기 히트펌프용 열교환계통 및 급수계통 중의 어느 하나와 상기 히트펌프 운전 시에 승온되어 발생된 냉각수 흐름을 선택적으로 연결하기 위한 제2절환밸브와; 온도검출수단을 통해 검출 온도를 수신 가능하여 상기 제1 또는 제2절환밸브를 제어하게 되는 제어부를 이용한 복합화력 발전시스템의 제어방법에 있어서,
    검출된 대기온도 또는 가스터빈 흡입공기의 온도를 제1설정온도와 비교하는 제1단계와;
    제1단계에서의 검출 온도가 제1설정온도 이상인 경우에 상기 제1절환밸브를 제어하여 상기 히트펌프에서 발생된 저온 냉각수가 상기 흡입공기 냉각계통을 따라서 순환이 이루어지도록 하는 제2단계를 포함하는 복합화력 발전시스템의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2단계에서 검출 온도가 제1설정온도 이하인 경우에 상기 제1절환밸브를 제어하여 상기 히트펌프에서 발생된 저온 냉각수가 상기 기기 냉각계통을 따라서 순환이 이루어지며, 상기 제2절환밸브를 제어하여 상기 히트펌프에서 승온되어 발생된 냉각수가 상기 급수계통을 따라서 순환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 복합화력 발전시스템의 제어방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제2절환밸브를 제어하여 상기 히트펌프에서 승온되어 발생된 냉각수가 상기 히트펌프용 열교환계통을 따라서 순환이 이루어지는 제3단계를 더 포함하는 복합화력 발전시스템의 제어방법.
  13. 제12항에 있어서, 검출된 급수계통의 급수 온도를 제2설정온도와 비교하며, 검출된 급수 온도가 제2설정온도보다 낮은 경우에는 상기 제2절환밸브를 제어하여 상기 히트펌프에서 승온되어 발생된 냉각수가 급수계통을 따라서 순환이 이루어지는 제4단계를 더 포함하는 복합화력 발전시스템의 제어방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 검출된 급수계통의 급수 온도를 제3설정온도와 비교하며, 검출된 급수 온도가 제3설정온도 이상인 경우에는 상기 제2절환밸브를 제어하여 상기 히트펌프에서 승온되어 발생된 냉각수가 상기 히트펌프용 열교환계통을 따라서 순환이 이루어지는 제5단계를 더 포함하는 복합화력 발전시스템의 제어방법.
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Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101434908B1 (ko) * 2013-05-23 2014-08-29 포스코에너지 주식회사 중저온 폐열을 활용한 난방 열원 또는 전기 생산 시스템, 및 그 제어방법
KR101441297B1 (ko) 2013-09-16 2014-09-17 주식회사 포스코 핀 튜브 클리닝 장치 및 복합화력발전설비
KR101529165B1 (ko) * 2014-05-21 2015-06-16 (주)씨앤에너지 폐타이어 처리 및 배열회수가 가능한 복합 발전 플랜트
WO2015190823A1 (ko) * 2014-06-10 2015-12-17 주식회사 엘지화학 열 회수 장치
KR101592766B1 (ko) * 2014-09-25 2016-02-11 현대중공업 주식회사 복합화력발전 시스템
KR101592765B1 (ko) * 2014-09-25 2016-02-11 현대중공업 주식회사 복합화력발전 시스템
KR101593827B1 (ko) 2014-09-25 2016-02-15 현대중공업 주식회사 복합화력발전 시스템
KR101593826B1 (ko) 2014-09-24 2016-02-15 현대중공업 주식회사 복합화력발전 시스템
KR20160036685A (ko) * 2014-09-25 2016-04-05 현대중공업 주식회사 복합화력발전 시스템
KR20180078039A (ko) * 2016-12-29 2018-07-09 포스코에너지 주식회사 흡수식 히트펌프를 이용한 폐열회수 시스템
KR20180078038A (ko) * 2016-12-29 2018-07-09 포스코에너지 주식회사 흡수식 히트펌프를 이용한 폐열회수 시스템
KR20180078691A (ko) * 2016-12-30 2018-07-10 포스코에너지 주식회사 압축식 히트펌프를 이용한 연료가스 냉각 시스템
KR20180081968A (ko) * 2017-01-09 2018-07-18 현대중공업 주식회사 발전시스템을 구비한 부유식 해상구조물
CN108561201A (zh) * 2018-05-08 2018-09-21 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种全工况运行的蒸汽能量梯级回热利用***及工作方法
CN108825364A (zh) * 2018-06-22 2018-11-16 中船动力有限公司 天然气发电机组余热及二氧化碳利用装置
CN109356724A (zh) * 2018-10-16 2019-02-19 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 烟气余热供热与进气冷却、燃气加热耦合***
CN109611210A (zh) * 2019-02-13 2019-04-12 国电环境保护研究院有限公司 燃气轮机进气温度控制***
US10302335B2 (en) 2014-06-10 2019-05-28 Lg Chem, Ltd. Heat recovery apparatus
CN109812828A (zh) * 2019-02-19 2019-05-28 东莞理工学院 一种基于陶瓷膜热湿回收装置的水分及余热回收利用***
WO2020196940A1 (ko) * 2019-03-25 2020-10-01 한국지역난방공사 난방효율을 증대하는 저온 지역난방 시스템
KR20210098151A (ko) 2020-01-31 2021-08-10 코넥스파워 주식회사 복수기 방열 회수 시스템
CN114135890A (zh) * 2021-12-06 2022-03-04 北京运江科技有限公司 一种烟气综合治理***及其控制方法
KR20220154921A (ko) * 2021-05-14 2022-11-22 인하대학교 산학협력단 복합화력발전시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05240004A (ja) * 1992-02-28 1993-09-17 Hitachi Ltd 熱回収型発電システムプラントの最適運転方法
JPH0821210A (ja) * 1994-07-06 1996-01-23 Hitachi Zosen Corp 焼却炉における発電設備

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05240004A (ja) * 1992-02-28 1993-09-17 Hitachi Ltd 熱回収型発電システムプラントの最適運転方法
JPH0821210A (ja) * 1994-07-06 1996-01-23 Hitachi Zosen Corp 焼却炉における発電設備

Cited By (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160109138A1 (en) * 2013-05-23 2016-04-21 Posco Energy Co., Ltd. System for producing heat source for heating or electricity using medium/low temperature waste heat, and method for controlling the same
KR101434908B1 (ko) * 2013-05-23 2014-08-29 포스코에너지 주식회사 중저온 폐열을 활용한 난방 열원 또는 전기 생산 시스템, 및 그 제어방법
US9746191B2 (en) 2013-05-23 2017-08-29 Posco Energy Co., Ltd. System for producing heat source for heating or electricity using medium/low temperature waste heat, and method for controlling the same
KR101441297B1 (ko) 2013-09-16 2014-09-17 주식회사 포스코 핀 튜브 클리닝 장치 및 복합화력발전설비
KR101529165B1 (ko) * 2014-05-21 2015-06-16 (주)씨앤에너지 폐타이어 처리 및 배열회수가 가능한 복합 발전 플랜트
WO2015190823A1 (ko) * 2014-06-10 2015-12-17 주식회사 엘지화학 열 회수 장치
US10302335B2 (en) 2014-06-10 2019-05-28 Lg Chem, Ltd. Heat recovery apparatus
KR101593826B1 (ko) 2014-09-24 2016-02-15 현대중공업 주식회사 복합화력발전 시스템
KR101644237B1 (ko) * 2014-09-25 2016-08-01 현대중공업 주식회사 복합화력발전 시스템
KR20160036685A (ko) * 2014-09-25 2016-04-05 현대중공업 주식회사 복합화력발전 시스템
KR101593827B1 (ko) 2014-09-25 2016-02-15 현대중공업 주식회사 복합화력발전 시스템
KR101592765B1 (ko) * 2014-09-25 2016-02-11 현대중공업 주식회사 복합화력발전 시스템
KR101592766B1 (ko) * 2014-09-25 2016-02-11 현대중공업 주식회사 복합화력발전 시스템
KR20180078039A (ko) * 2016-12-29 2018-07-09 포스코에너지 주식회사 흡수식 히트펌프를 이용한 폐열회수 시스템
KR20180078038A (ko) * 2016-12-29 2018-07-09 포스코에너지 주식회사 흡수식 히트펌프를 이용한 폐열회수 시스템
KR101902083B1 (ko) 2016-12-29 2018-09-27 포스코에너지 주식회사 흡수식 히트펌프를 이용한 폐열회수 시스템
KR101902082B1 (ko) 2016-12-29 2018-11-02 포스코에너지 주식회사 흡수식 히트펌프를 이용한 폐열회수 시스템
KR20180078691A (ko) * 2016-12-30 2018-07-10 포스코에너지 주식회사 압축식 히트펌프를 이용한 연료가스 냉각 시스템
KR20180081968A (ko) * 2017-01-09 2018-07-18 현대중공업 주식회사 발전시스템을 구비한 부유식 해상구조물
KR102239302B1 (ko) * 2017-01-09 2021-04-09 한국조선해양 주식회사 발전시스템을 구비한 부유식 해상구조물
CN108561201A (zh) * 2018-05-08 2018-09-21 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种全工况运行的蒸汽能量梯级回热利用***及工作方法
CN108825364A (zh) * 2018-06-22 2018-11-16 中船动力有限公司 天然气发电机组余热及二氧化碳利用装置
CN109356724A (zh) * 2018-10-16 2019-02-19 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 烟气余热供热与进气冷却、燃气加热耦合***
CN109356724B (zh) * 2018-10-16 2024-04-26 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 烟气余热供热与进气冷却、燃气加热耦合方法
CN109611210A (zh) * 2019-02-13 2019-04-12 国电环境保护研究院有限公司 燃气轮机进气温度控制***
CN109611210B (zh) * 2019-02-13 2024-03-15 国能南京电力试验研究有限公司 燃气轮机进气温度控制***
CN109812828A (zh) * 2019-02-19 2019-05-28 东莞理工学院 一种基于陶瓷膜热湿回收装置的水分及余热回收利用***
WO2020196940A1 (ko) * 2019-03-25 2020-10-01 한국지역난방공사 난방효율을 증대하는 저온 지역난방 시스템
KR20210098151A (ko) 2020-01-31 2021-08-10 코넥스파워 주식회사 복수기 방열 회수 시스템
KR20220154921A (ko) * 2021-05-14 2022-11-22 인하대학교 산학협력단 복합화력발전시스템
KR102574462B1 (ko) * 2021-05-14 2023-09-04 인하대학교 산학협력단 복합화력발전시스템
CN114135890A (zh) * 2021-12-06 2022-03-04 北京运江科技有限公司 一种烟气综合治理***及其控制方法
CN114135890B (zh) * 2021-12-06 2023-09-12 北京运江科技有限公司 一种烟气综合治理***及其控制方法

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