KR101397621B1 - 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지 발전 시스템과 흡수식 시스템을 포함하는 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 가스화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템은, 대기의 온도가 정해진 온도 이상이 되는 하절기에는 상기 흡수식 시스템이 냉각 장치로 동작하도록 구성되어 있고 대기의 온도가 정해진 온도 이하인 동절기에는 상기 흡수식 시스템이 히트 펌프로 동작하도록 구성되어 있다. 흡수식 시스템이 냉각 장치로 동작할 경우, 흡수식 시스템은 연료전지 발전시스템에서 고온 유체를 통하여 배출되는 폐열을 열원으로 열저장조의 냉각수를 냉각시키고, 열저장조의 냉각수에 저장된 냉열은 가스 터빈 발전기의 압축기로 흡입되는 공기를 냉각시키도록 구성된다. 흡수식 시스템이 히트 펌프로 동작할 경우, 흡수식 시스템은 연료전지 발전시스템에서 고온 유체를 통하여 배출되는 폐열을 열원으로 지역난방수를 가열하여 수용가로 공급한다.

Description

가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템{SYSTEM FOR INCREASING ENERGY EFFICIENCY OF GAS POWER PLANT}
본 발명은 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지 발전 시스템과 흡수식 시스템을 포함하는 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템에 관한 것이다.
최근 가스 화력 발전 기술에 대한 관심이 커지고 있다. 가스 화력 발전은 가스터빈과 증기 터빈 발전을 결합한 복합 화력 발전과 가스터빈과 열 공급을 결합한 열병합 발전 방식으로 나누어지는데 가스 터빈만을 이용한 발전 방식보다 에너지 효율이 우수하다.
도 1은 가스 복합 화력 발전소의 시스템 개략도이다. 가스 복합화력 발전소(100)는 가스 터빈 발전기(150)와 증기 터빈 발전기(160)를 포함한다. 가스 터빈 발전기(150)는 압축기(10)와 연소기(30)와 가스 터빈(20)과 1차 발전기(40)를 포함한다. 압축기(10)는 공기 흡입 덕트(11)를 통하여 공급되는 공기를 압축하여 연소기(30)로 보낸다. 연소기(30)는 연료를 공급받아 연소하여 고온 고압의 가스를 생성하여 가스 터빈(20)으로 공급한다. 가스터빈(20)은 고온 고압의 가스에 의하여 회전하고, 가스 터빈(20)의 회전축에 연결된 1차 발전기(40)가 회전하여 1차로 발전을 수행한다.
증기 터빈 발전기(160)는 배열 회수 스팀 보일러(HRSG : Heat Recovery Steam Generator, 50)와 증기터빈(60)과 복수기(80)와 2차 발전기(70)를 포함한다. 가스터빈(20)을 회전시키고 배출되는 고온의 배기 가스는 배열 회수 보일러(50)를 통하여 굴뚝으로 배출된다. 배열회수보일러(50)는 가스 터빈(20)에서 배출된 고온의 배기 가스로 계통수를 가열하여 스팀을 생성하고, 증기 터빈(60)으로 스팀을 공급한다. 증기 터빈(60)은 스팀을 공급받아 회전하고, 증기터빈(60)의 회전축에 연결된 2차 발전기(70)는 증기 터빈(60)과 함께 회전하여 2차로 발전을 수행한다. 증기터빈(60)으로부터 배출되는 스팀은 복수기(80)에서 응축되어 다시 배열회수보일러(62)로 공급된다. 증기 터빈(60)으로부터 복수기(80)로 공급된 스팀을 응축시키기 위하여 냉각탑(90)이 설치되어 있고, 복수기(80)와 냉각탑(90)을 연결하는 배관(81, 82)을 통하여 스팀을 응축시키기 위한 냉각수가 순환하도록 되어 있다.
도 1에 도시된 실시예는 LNG를 연료로 사용하는 가스 복합 화력 발전 싸이클을 도시하고 있다. LNG를 연료로 사용할 경우, LNG 저장 탱크(110)에 저장된 저온의 LNG를 기화시켜서 연소기(30)에 공급하기 위한 가열기(120)가 연소기(30)와 LNG 저장탱크(110) 사이에 설치되어 있다.
일반적으로 상기와 같은 가스 복합 화력 발전 시스템에 있어서, 가스 터빈 발전기의 압축기로 공급되는 공기의 온도, 압력 및 습도에 의해서 효율이 변화하게 된다. 예를 들면 국제표준화기구(ISO)에서 권장하는 정격의 공기 조건은 대기 온도 15 ℃, 대기 압력 1.013 bar, 상대습도 60 % 이다. 압축기로 공급되는 공기의 온도,압력 및 습도 중에서 가스 터빈 발전기의 효율에 온도가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 특히, 전력 수요가 많은 하절기에 대기 온도가 상승하여 가스 터빈 발전기의 출력이 감소되어, 폭증하는 전력 수요를 감당하기 어렵게 되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 하절기에 가스 복합 화력 발전소 가스 터빈의 압축기로 흡입되는 공기를 냉각하여 공급하기 위한 냉각 장치의 개발이 이루어지고 있다.
대한민국 등록 실용신안 제20-356600호(고안의 명칭, 복합화력발전의 가스터빈 흡입공기 냉각 시스템)에는 흡수식 냉각장치를 이용하여 가스 터빈의 압축기로 공급되는 공기를 냉각하기 위한 장치가 개시되어 있다. 상기 실용신안에 개시된 장치는 배열회수보일러의 스팀을 이용하여 흡수식 냉각장치를 구동하고, 흡수식 냉각장치를 이용하여 가스터빈의 압축기로 공급되는 공기를 냉각하도록 되어 있다.
대한민국 특허 제10-1038249호(발명의 명칭, 가스터빈의 흡기 냉각 장치)에는 흡수식 냉동기를 이용하여 가스터빈의 압축기로 공급되는 공기를 냉각하기 위한 장치가 개시되어 있다. 상기 특허에 개시된 장치는 태양열 집열장치를 이용하여 흡수식 냉동기를 구동한다. 또한, 냉각 장치는 태양열 집열장치에서 집열된 태양열을 축열조에 저장하여 사용할 수 있도록 구성되어 있다.
대한민국 등록실용신안 제20-356600호, 고안의 명칭 '복합화력 발전의 가스터빈 흡입공기 냉각시스템 ' 대한민국 특허 제10-1038249호, 발명의 명칭 '가스터빈의 흡기 냉각장치' 대한민국 특허 제10-0910429호, 발명의 명칭 '연료전지 발전 시스템의 폐열을 이용한 흡수식 냉난방시스템 및 방법'
상기 특허 문헌들에 개시된 냉각 장치들은 가스 화력 발전소의 에너지 효율을 증대시키는 것이 아니라, 대기의 온도가 상승하여 가스 터빈의 출력이 떨어지는 하절기에 냉각된 공기를 가스터빈의 압축기로 공급하여 일시적으로 가스 터빈의 출력이 저하되는 것을 방지하는 장치에 해당하는 것이다. 또한, 상기 특허 문헌들에 개시된 냉각장치들은 대기 온도가 낮아지는 동절기에는 냉각 장치를 사용할 필요가 없으므로, 설치된 냉각 장치를 가동하지 않는다. 따라서, 투자된 냉각 장치를 충분히 활용하지 못하여 투자 자금의 회수기간이 길어지고, 가스 터빈의 공기 공급 냉각 장치의 투자 대비 회수 효과의 경제성이 낮게 된다.
한편, 화석 연료를 사용하는 발전 시스템에 의한 대기오염 및 CO2 배출에 의한 지구 온난화등과 같은 환경 문제를 완화하기 위한 대안으로 연료전지 발전시스템에 대한 개발이 진행되고 있다. 연료전지를 이용한 발전 시스템은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등과 같은 탄화 수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 공기 중에 포함되어 있는 산소를 이용하여 발전을 수행하는 시스템이다. 연료전지 발전시스템은 수소를 생성하기 위한 개질기(Reformer)와 전자를 생성하기 위한 연료전지 스택(Stack)을 포함한다. 연료전지를 이용한 발전 시스템에 있어서, 개질기와 연료전지 스택에서 열이 발생하는데, 이러한 열을 재활용하고자 하는 노력이 있어 왔다. 대한민국 특허 제10-0910429호에는 연료전지의 폐열을 흡수식 냉동 시스템의 구동열원으로 사용하기 위한 기술이 개시되어 있다.
본 발명은 연료전지로부터 배출되는 폐열을 이용하여 가스 화력 발전소의 에너지 효율을 향상시키기 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 연료전지로부터 배출되는 폐열을 활용하여 흡수식 시스템을 구동하고, 흡수식 시스템은 하절기에는 냉각된 공기를 가스 터빈의 압축기로 공급하고, 동절기에는 지역난방수를 가열하여 수용가에 공급하도록 하여, 가스 화력발전소의 에너지 효율을 향상시키는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 LNG 연료를 사용하는 가스 화력 발전소의 LNG 가열기의 기화열로 가스 터빈의 압축기로 공급되는 공기를 추가로 냉각하여 가스 화력 발전소의 에너지 효율을 향상시키는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템은, 연료전지 발전시스템과, 상기 연료전지 발전시스템에서 배출되는 고온 유체를 공급하기 위한 유체 공급 배관과, 상기 유체공급배관으로 공급되는 고온 유체를 열원으로 하여, 냉매가 흡수기와, 재생기와, 응축기와, 증발기를 순환하도록 구성된 흡수식 시스템과, 열저장조와, 가스 화력발전소의 가스 터빈의 압축기 흡입 공기를 냉각시키기 위한 공기 냉각기(쿨링 코일)와, 상기 흡수식 시스템의 흡수기와 응축기를 통과하도록 구성된 지역난방수 공급배관을 포함한다. 상기 연료전지 발전 시스템으로 부터 배출되는 고온 유체는 연료전지 발전 시스템에 따라서 순환하는 냉각수이거나 고온의 가스일 수 있다. 또한, 상기 흡수식 시스템의 냉매는 암모니아 용액을 사용할 수도 있으나, 리튬 브로마이드(Li-Br) 용액을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템은, 대기의 온도가 정해진 온도 이상이 되는 하절기에는 상기 흡수식 시스템이 냉각 장치로 동작하도록 구성되어 있고 대기의 온도가 정해진 온도 이하인 동절기에는 상기 흡수식 시스템이 히트 펌프로 동작하도록 구성되어 있다. 흡수식 시스템이 냉각 장치로 동작할 경우, 흡수식 시스템은 연료전지 발전시스템에서 고온 유체를 통하여 배출되는 폐열을 열원으로 열저장조의 냉각수를 냉각시키고, 열저장조의 냉각수에 저장된 냉열은 가스 터빈의 압축기로 흡입되는 공기를 냉각시키도록 구성된다. 흡수식 시스템이 히트 펌프로 동작할 경우, 흡수식 시스템은 연료전지 발전시스템에서 고온 유체를 통하여 배출되는 폐열을 열원으로 지역난방수를 가열하여 수용가로 공급한다.
하절기에 상기 흡수식 시스템이 냉각 장치로 동작하도록 하기 위하여, 상기 응축기와 상기 가스 화력발전소의 복수기 냉각탑 사이에 냉각수를 순환시켜서 응축기에서 배출되는 열을 제거하고, 상기 증발기와 상기 열저장조 사이에 냉각수를 순환시켜서 증발기의 냉매를 증발시킴으로써 냉열을 발생하게 한다. 증발기와 열저장조를 순환하는 냉각수는 열저장조에 냉열을 전달한다. 열저장조와 상기 공기냉각기(쿨링 코일) 사이에 냉각수를 순환시켜서 열저장조로 저장된 냉열로 가스 터빈의 압축기로 흡입되는 공기를 냉각시킨다.
동절기에 상기 흡수식 시스템이 히트 펌프로 동작하도록 하기 위하여, 상기 지역난방수 공급 배관으로 지역난방수를 흐르게 하여 응축기의 냉매를 응축시켜 지역난방수를 승온시키고, 상기 증발기와 상기 가스 화력발전소의 복수기 냉각탑 사이에 냉각수를 순환시켜서 증발기의 냉매를 증발시켜 저온열원을 회수한다. 흡수기와 응축기를 통과하도록 구성된 지역난방수 공급배관으로 흐르는 지역난방수는 흡수기에서 1차로 가열되고 응축기에서 2차로 가열되어 수용가로 공급된다.
또한, 본 발명에 따른 가스 화력 발전소 에너지 효율 향상 시스템은 하절기에 상기 가스 화력 발전소의 LNG 가열기와 상기 열저장조 사이에 냉각수를 순환시켜서 LNG 증발시 생성되는 냉열을 상기 열저장조에 추가로 전달하도록 구성할 수도 있다.
본 발명에 따른 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템은, 연료전지 발전시스템의 폐열을 활용하여 하절기에는 가스터빈 입구의 압축기 흡입 공기를 냉각하여 가스 화력발전소의 에너지 효율 저하를 방지하고, 동절기에는 지역난방수를 가열하여 지역난방수 공급을 위한 에너지 효율을 향상시킨다. 또한, 하절기에 LNG 연료를 기화시키기 위한 별도의 에너지를 사용하지 않고, LNG 연료 기화시 발생하는 냉열을 가스 터빈의 압축기 흡입 공기를 냉각시키기 위한 에너지로 활용하여 가스 화력 발전소의 에너지 효율을 향상시킨다.
본 발명에 따른 가스 화력 발전효율 향상 시스템은 기존 발전소의 냉각탑을 사용할 수 있어서 시스템의 설치비를 절감할 수 있다. 또한, 기존의 배열회수스팀보일러(HRSG)의 스팀을 사용하지 않고 흡수식 시스템을 동작하도록 되어 있어서, 가스 화력 발전 시스템과는 독립적으로 시스템을 운영할 수 있게 되어, 시스템 도입의 안정성과 신뢰성이 향상된다. 또한, 신재생에너지의무할당제(RPS: Renewable Portfolio Standard)에 의하여 검토가 이루어지고 있는 연료전지 발전시스템의 경제성을 향상시켜서 연료전지 발전시스템의 개발을 촉진하고 CO2 발생을 줄일 수 있다.
도 1은 가스 복합 화력 발전소의 개략도
도 2는 본 발명에 따른 가스화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템의 일실시예의 개략도
이하 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 2에는 본 발명에 따른 가스화력발전소 에너지 효율 향상 시스템(200)의 일실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 본 실시예의 가스화력발전소 에너지 효율 향상 시스템(200)은 연료전지 발전시스템(250)과, 연료전지 발전시스템(250)의 폐열을 구동열원으로 이용하는 흡수식 시스템(240)을 포함한다. 또한, 에너지 효율 향상 시스템(200)은 열저장조(230)와 공기 냉각기(쿨링 코일 : 210)를 포함한다.
연료전지를 이용한 발전시스템(250)은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등과 같은 탄화 수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 공기 중에 포함되어 있는 산소를 이용하여 발전을 수행하는 시스템이다. 일반적으로 연료전지 발전시스템(250)은 수소를 생성하기 위한 개질기(Reformer)와 전자를 생성하기 위한 연료전지 스택(Stack)을 포함한다. 연료전지를 이용한 발전 시스템(250)의 개질기와 연료전지 스택에서 열이 발생하고, 발생된 열은 배가스로 배출되거나 순환하는 열전달 유체를 통하여 배출된다.
흡수식 시스템(240)은 냉매가 재생기(241)와, 응축기(242)와, 증발기(243)와 흡수기(244)를 순환하도록 구성되어 있다. 냉매는 암모니아 용액 또는 리튬 브로마이드(Li-Br) 용액을 사용할 수 있다. 흡수식 시스템(240)은 하절기에는 흡수식 냉각 장치로 동작하여 가스 화력 발전소(100)의 압축기(10)에 공급되는 흡입 공기를 공기 냉각기(쿨링 코일 : 210)에서 냉각하여 공급하도록 구성되어 있다. 또한, 흡수식 시스템(240)은 동절기에는 히트펌프로 동작하여 지역난방 배관(260)을 통하여 공급되는 지역난방수를 가열하여 수용가에 연결된 배관(264)으로 공급하도록 구성되어 있다. 흡수식 시스템(240)은 연료전지 발전시스템(250)에서 배출되는 고온의 유체를 구동열원으로 사용한다. 흡수식 시스템(240) 구동열원 유체를 전달하기 위한 유체공급배관(251)이 흡수식 시스템(240)의 재생기(241)에 연결되어 있고, 구동열원 유체가 배가스인 경우 배관(252)를 통하여 배출되고, 구동열원 유체가 냉각수와 같은 액체인 경우에는 배관(252)을 통하여 연료전지 발전시스템(250)으로 순환하도록 구성된다.
열저장조(230)는 필요한 냉열을 저장해 두었다가 추후 필요할 때 저장된 열을 사용하기 위한 에너지 저장장치이다. 예를 들면, 빙축조(Ice Storage) 시스템은 물이 얼음으로 상변화를 할 때 다량의 열에너지를 흡수하거나 방열하는 잠열을 이용하는 열에너지를 저장한다. 열저장조(230)에는 물이외에 비열이 큰 열매체를 저장할 수도 있다. 열저장조(230)는, 예를 들면 대기 온도가 낮은 하절기 야간 시간대에 흡수식 시스템을 냉각장치로 구동시켜 열저장조에 냉열을 저장해 두었다가 온도가 상승하는 하절기 주간 시간대에 열저장조에 저장된 냉열을 사용하여 가스터빈의 흡입공기의 온도를 낮추는데 사용할 수 있다.
공기 냉각기(쿨링 코일 : 210)는 가스 터빈의 압축기(10)로 흡입되는 공기를 냉각시키는 장치이다. 도시하지는 않았으나, 공기 냉각기(210) 내부에는 냉각수가 흐르기 위한 복수의 튜브가 설치되어 흡입되는 공기와의 열교환을 통해 공기를 냉각시키도록 되어 있다. 튜브의 외주면에는 복수의 냉각 핀(Fin)이 형성되어 있어서 효과적으로 열전달이 되도록 한다. 또한, 공기 냉각기(210)의 공기 흡입구 측에는 필터(220)가 설치되어 있다.
열저장조(230)와 흡수식 시스템(240)의 증발기(243) 사이를 냉각수가 순환하도록 증발기-열저장조 순환배관(270, 273)이 설치되어 있고, 증발기-열저장조 순환 배관(270, 273)의 열저장조(230) 측에는 냉각수의 흐름을 개방하거나 차단하기 위한 밸브(271, 272)가 각각 설치되어 있다. 또한, 냉각수가 열저장조(230)와 공기 냉각기(210)를 순환하도록 구성된 공기냉각기-열저장조 순환배관(290, 291)이 설치되어 있다. 도시하지는 않았지만, 공기냉각기-열저장조 순환배관(290, 291)에는 냉각수 순환펌프가 설치되어 있다. 또한, 냉각수가 가스화력발전소(100)의 냉각탑(90)과 흡수식 시스템(240)의 응축기(242)를 순환하도록 구성된 응축기-냉각탑 순환배관(280, 282)이 설치되어 있고, 순환배관(280, 282)의 응축기(242) 측에는 냉각수의 흐름을 개방하거나 차단하기 위한 밸브(281, 283)가 각각 설치되어 있다. 또한, 증발기-열저장조 순환배관(270,273)과 상기 응축기-냉각탑 순환배관(280, 282)을 연결하는 한 쌍의 스위치배관(274, 277)이 설치되어 있다. 하나의 스위치 배관(274)은 증발기-열저장조 순환배관(273)과 응축기-냉각탑 순환배관(282)을 연결하고, 다른 하나의 스위치 배관(277)은 증발기-열저장조 순환배관(270)과 응축기-냉각탑 순환배관(281)을 연결하여, 냉각수가 증발기(243)와 냉각탑(90)을 순환하도록 할 수 있다. 각각의 스위치배관(274, 277)에는 냉각수의 흐름을 개방하거나 폐쇄하기 위한 밸브(275, 276)가 각각 설치되어 있다. 또한, 지역난방수 공급배관(260)은 흡수식 시스템(240)의 흡수기(244)와 응축기(242)를 통과하여 수용가에 지역난방수를 공급하기 위한 배관(264)에 연결되어 있고, 지역난방수의 흐름을 개방하고 차단하기 위한 밸브(261)가 설치되어 있다. 또한, 가스 화력 발전소(100)의 LNG 가열기(120)와 열저장조(230)를 냉각수가 순환하도록 구성된 열저장조-LNG 가열기 순환배관(293, 294)이 설치되어 있다. 도시하지는 않았으나, 열저장조-LNG 가열기 순환배관(293, 294)에는 냉각수 순환펌프가 설치되어 있다.
먼저, 외기의 온도가 높은 하절기에 본 실시예의 에너지 효율 향상 시스템(200)에서 흡수식 시스템(240)을 냉각장치로 작동하도록 하여 가스 터빈 발전기(150)의 압축기(10)로 흡입 공기를 냉각하여 공급하는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우에는 스위치 배관의 밸브(275, 276) 및 지역난방수 배관(260)의 밸브(261)를 폐쇄하고, 응축기-냉각탑 순환배관(280, 282)의 밸브(281, 283) 및 증발기-열저장조 순환배관(270, 273)의 밸브(271, 272)을 개방한다. 연료전지 발전 시스템(250)에서 고온의 유체를 재생기(241)를 통하여 흐르게 하면, 흡수식 시스템(240)이 냉각 장치로 작동하여 냉매가 재생기(241), 응축기(242), 증발기(243), 흡수기(244)를 순환하게 된다. 이때, 응축기(242)에서 발생하는 열은 응축기-냉각탑 순환배관(280, 282)을 흐르는 냉각수에 의해서 가스 화력 발전소의 냉각탑(90)에서 냉각하여 제거한다. 또한, 증발기(243)에서 냉매가 증발하면서 생성하는 냉열을 증발기-열저장조 순환배관(270, 273)을 순환하는 냉각수를 통하여 열저장조(230)로 전달하여 저장한다. 대기의 온도가 높아진 경우 공기냉각기(쿨링 코일)-열저장조 순환배관(290, 291)으로 냉각수를 흐르게 하여 열저장조(230)에 저장된 냉열을 공기냉각기(210)로 전달하여, 공기 냉각기를 통과하는 압축기(10)의 흡입 공기를 냉각한다. 또한, 본 실시예의 에너지 효율 향상 시스템(200)은 연료로 사용되는 LNG를 증발시키기 위한 별도의 에너지를 사용하지 않고, LNG 가열기(120)와 상기 열저장조(230) 사이에 냉각수를 순환시켜서 LNG 증발시 생성되는 냉열을 상기 열저장조에 추가로 전달하도록 구성되어 있다.
다음으로, 공기의 온도가 낮은 동절기에 본 실시예의 에너지 효율 향상 시스템(200)에서 흡수식 시스템(240)을 히트펌프로 작동하도록 하여 지역난방수를 가열하여 수용가에 공급하는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우에는 스위치 배관(274, 277)의 밸브(275, 276) 및 지역난방수 배관(260)의 밸브(261)를 개방하고, 응축기-냉각탑 순환배관(280, 282)의 밸브(281, 283) 및 증발기-열저장조 순환배관(270, 273)의 밸브(271, 272)을 폐쇄한다. 연료전지 발전 시스템(250)에서 고온의 유체를 재생기(241)를 통하여 흐르게 하여 구동 열원으로 작동하도록 하면, 흡수식 시스템(240)이 난방 장치로 작동하여 냉매가 재생기(241), 응축기(242), 증발기(243), 흡수기(244)를 순환하게 된다. 또한, 응축기-냉각탑 순환배관(280, 282)의 밸브(281, 283) 및 증발기-열저장조 순환배관(270, 273)의 밸브(271, 272)을 폐쇄되고 스위치 배관(274, 277)의 밸브(275, 276)가 개방되어 있기 때문에, 냉각수는 증발기(243)와 냉각탑(90) 사이를 순환하게 된다. 이때 증발기(243)와 냉각탑(90)을 순환하는 냉각수는 스팀 터빈 발전기(160)의 냉각탑(90)으로 배출되는 열을 흡수하여 증발기에 전달하여 흡수식 히트펌프의 저온 열원으로 작용하도록 한다. 따라서, 흡수식 시스템(240)은 히트 펌프로 동작하게 되고, 지역난방수 배관(260)으로 공급되는 지역난방수는 흡수기(244)에서 1차로 가열되고 응축기(264)에서 2차로 가열되어 배관(264)을 통하여 수용가에 공급된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 특허청구범위에 기재된 발명의 균등한 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 자명하다. 예를 들면, 스위치 배관 대신에 별도로 증발기와 냉각탑 사이에 냉각수를 순환시키기 위한 순환배관을 설치하여, 흡수식 시스템을 냉각장치와 히트펌프로 전환하여 사용할 수 있도록 구성할 수 있다.
210 공기 냉각기(쿨링 코일)
220 공기 필터
230 열저장조
240 흡수식 시스템
250 연료전지 발전 시스템
260 지역난방수 공급배관

Claims (4)

  1. 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템으로서,
    연료전지 발전시스템과,
    상기 연료전지 발전시스템에서 배출되는 고온 유체를 공급하기 위한 유체 공급 배관과,
    상기 유체공급배관으로 공급되는 고온 유체를 열원으로 하여, 냉매가 흡수기와, 재생기와, 응축기와, 증발기를 순환하도록 구성된 흡수식 시스템과,
    열저장조와,
    가스화력발전소의 가스 터빈 발전기의 압축기 흡입 공기를 냉각시키기 위한 공기 냉각기와,
    상기 흡수식 시스템의 흡수기와 응축기를 통과하도록 구성된 지역난방수 공급배관을 포함하고,
    대기의 온도가 정해진 온도 이상이 되는 하절기에는 상기 응축기와 상기 가스화력발전소의 복수기 냉각탑 사이에 냉각수를 순환시켜서 응축기에서 배출되는 열을 제거하고, 상기 증발기와 상기 열저장조 사이에 냉각수를 순환시켜서 증발기의 냉매를 증발시켜서, 상기 흡수식 시스템이 흡수식 냉각 장치로 작동되도록 하여 열저장조에 냉열을 전달하고, 상기 열저장조와 상기 공기냉각기 사이에 냉각수를 순환시켜서 가스 터빈 발전기의 압축기 흡입 공기를 냉각시키고,
    대기의 온도가 정해진 온도 이하인 동절기에는 상기 지역난방수 공급 배관으로 지역난방수를 흐르게 하여, 상기 증발기와 상기 가스화력발전소의 복수기 냉각탑 사이에 냉각수를 순환시켜서 증발기의 냉매를 증발시켜서 1단계 승온 기능을 제공하며, 상기 응축기의 냉매를 응축시켜서 2단계 승온 기능을 제공함으로써, 상기 흡수식 시스템이 흡수식 히트펌프로 작동되도록 하여 지역난방수를 가열하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    대기의 온도가 정해진 온도 이상이 되는 하절기에 상기 가스 화력 발전소의 LNG 가열기와 상기 열저장조 사이에 냉각수를 순환시켜서 LNG 증발시 생성되는 냉열을 상기 열저장조에 추가로 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템.
  3. 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템으로서,
    연료전지 발전시스템과,
    상기 연료전지 발전시스템에서 배출되는 고온 유체를 공급하기 위한 유체 공급 배관과,
    상기 유체공급배관으로 공급되는 고온 유체를 열원으로 하여, 냉매가 흡수기와, 재생기와, 응축기와, 증발기를 순환하도록 구성된 흡수식 시스템과,
    냉각수를 수용하는 열저장조와,
    가스화력발전소의 가스 터빈 발전기의 압축기 흡입 공기를 냉각시키기 위한 공기 냉각기와,
    상기 흡수식 시스템의 흡수기와 응축기를 통과하도록 구성된 지역난방수 공급배관과,
    냉각수가 상기 열저장조와 상기 흡수식 시스템의 증발기를 순환하도록 구성된 증발기-열저장조 순환배관과,
    냉각수가 상기 열저장조와 상기 공기 냉각기를 순환하도록 구성된 공기 냉각기-열저장조 순환배관과,
    냉각수가 가스화력발전소의 냉각탑과 상기 흡수식 시스템의 응축기를 순환하도록 구성된 응축기-냉각탑 순환배관과,
    상기 증발기-열저장조 순환배관과 상기 응축기-냉각탑 순환배관을 연결하는 한 쌍의 스위치배관을 포함하고,
    대기의 온도가 정해진 온도 이상이 되는 하절기에는 지역난방수 공급배관과 한 쌍의 스위치 배관을 폐쇄하고, 응축기-냉각탑 순환배관과 증발기-열저장조 순환배관을 각각 냉각수가 순환하도록 개방하여, 상기 흡수식 시스템이 흡수식 냉각 장치로 작동하여 열저장조에 냉열을 전달하고, 상기 공기냉각기-열저장조 순환배관으로 냉각수를 순환시켜서 열저장조의 냉열로 가스 터빈 발전기의 압축기 흡입 공기를 냉각시키고,
    대기의 온도가 정해진 온도 이하인 동절기에는 지역난방수 공급배관과 스위치 배관을 개방하고, 냉각수가 증발기와 냉각탑 사이를 순환하도록 증발기-열저장조 순환배관과 응축기-냉각탑 순환배관을 폐쇄하여 상기 흡수식 시스템이 히트펌프로 작동하여 지역난방수를 가열하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    냉각수가 상기 열저장조와 상기 가스화력 발전소의 LNG 가열기를 순환하도록 구성된 열저장조-LNG 가열기 순환배관을 더 포함하고,
    대기의 온도가 정해진 온도 이상이 되는 하절기에, 열저장조-LNG 증발기 순환배관을 개방하여 LNG 증발시 생성되는 냉열을 상기 열저장조에 추가로 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가스 화력 발전소의 에너지 효율 향상 시스템.
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