KR101422990B1 - 발전 플랜트 설비 및 이것을 구비한 선박 그리고 발전 플랜트 설비의 운전 방법 - Google Patents
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Abstract
계통의 수요 전력의 변동에 대해 높은 응답성을 가짐과 함께, 디젤 기관의 연비를 최적화시킬 수 있는 발전 플랜트 설비를 제공한다. 디젤 주기 (1) 와, 과급기 (2) 와, 디젤 주기 (1) 로부터의 배기 가스의 일부가 과급기 (2) 를 바이패스하도록 형성된 추기 가스 바이패스관 (8) 과, 추기 가스 바이패스관 (8) 에 형성되어, 배기 가스의 바이패스량을 조정하는 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 와, 배기 가스로부터 배열을 회수하여 증기를 생성시키는 배기 가스 이코노마이저 (3) 와, 배기 가스 이코노마이저 (3) 에서 생성된 증기에 의해 구동되는 증기 터빈 (5) 과, 증기 터빈 (5) 에서 얻은 구동력에 의해 발전되고, 선내 계통 (34) 으로 발전된 전력을 공급하는 발전기 (7) 와, 배기 가스 이코노마이저 (3) 로부터 증기 터빈 (5) 으로 공급되는 과열 증기의 압력에 따라, 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 의 개도를 조정하는 제어부 (10) 를 구비하고 있다.
Description
본 발명은, 발전 플랜트 설비 및 이것을 구비한 선박 그리고 발전 플랜트 설비의 운전 방법에 관한 것이다.
디젤 기관의 배열 회수 장치로서, 디젤 기관의 배기 가스에 의해 증기를 발생시키는 배기 가스 이코노마이저가 알려져 있다.
또, 하기 특허문헌 1 에 나타내는 바와 같이, 디젤 기관의 과급기를 통과하기 전의 고에너지를 가진 유효 배기 가스의 일부를 추기하고, 배기 가스 이코노마이저의 상류측에서 과급기를 통과한 배기 가스와 혼합시키는 추기 가스 바이패스관이 사용되는 시스템이 알려져 있다. 동 문헌에 기재된 시스템은, 배기 가스 이코노마이저용의 배기 가스 승온 설비로 되어 있고, 배기 가스 이코노마이저의 기수 분리기의 출구 증기 압력이 소정의 압력이 되도록, 추기 가스 바이패스관의 컨트롤 밸브를 제어하도록 되어 있다.
한편, 더욱 배열 회수에 의한 효과를 높이기 위해서, 배기 가스 이코노마이저에 의해 과열 증기를 생성시키고, 이 과열 증기에 의해 증기 터빈을 구동시킴으로써 발전을 실시하게 하는 시스템도 검토되고 있다.
그러나, 특허문헌 1 에 기재된 시스템은, 배기 가스 이코노마이저에서 포화 증기를 생성시키는 것으로, 동 문헌에는 명기되어 있지 않지만, 주위 설비의 유틸리티 증기로서의 이용이나, 디젤 기관의 연료가 되는 중유를 가열하기 위한 열원으로서 사용하는 것을 목적으로 하고 있는 것으로 이해할 수 있다. 따라서, 배기 가스 이코노마이저에서 과열 증기를 생성시키고, 증기 터빈에 의한 발전을 실시할 때 어떻게 추기 가스 바이패스 밸브를 제어해야할 것인가 라는 지견이 일절 없다.
또, 특허문헌 1 의 시스템은, 배기 가스 승온 설비로 되어 있고, 기수 분리기의 출구 증기 압력을 일정한 압력으로 제어하는 것을 목적으로 하고 있다.
그러나, 배기 가스 이코노마이저에서 생성된 과열 증기에 의해 증기 터빈을 구동시켜 발전하는 시스템에서는, 발전된 전력을 공급하는 계통의 전력 수요에 따라 필요시되는 과열 증기량이 변동된다. 즉, 특허문헌 1 과 같이 증기 압력을 일정하게 제어하는 것으로는, 변화하는 계통의 수요 전력에 대응할 수 없다.
예를 들어, 발전시에는 배기 가스 이코노마이저에서 생성되는 증기량 및 증기 온도를 증가시키기 위해서 추기 가스 바이패스 밸브를 전개로 하고, 비발전시에는 증기량 및 증기 온도를 증가시킬 필요가 없기 때문에 추기 가스 바이패스 밸브를 전폐로 하는 제어를 생각할 수 있다. 그러나, 추기 가스 바이패스 밸브가 전개가 됐을 경우, 증기 터빈에 의해 발전된 전력량이 계통의 수요 전력을 상회했을 경우, 배기 가스 이코노마이저에서 생성된 증기의 압력이 상승되어 잉여의 증기가 발생하게 된다. 이 경우, 압력의 과상승을 피하기 위해, 증기 터빈을 바이패스시키도록 증기 덤프 밸브를 열어 잉여 증기를 복수기측으로 덤프할 (버릴) 필요가 생긴다. 이것으로는, 배기 가스 이코노마이저에서 배열 회수한 증기를 버리는 것이 되므로, 에너지의 유효 활용은 되지 않는다. 또, 과급기의 상류측으로부터 배기 가스를 필요 이상으로 추기하면, 과급기의 일을 감소시키는 것이 되어, 결과적으로, 과급기로부터의 압축 공기량이 저하되어, 디젤 기관의 연비가 악화되는 것이 된다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 계통의 수요 전력의 변동에 대해 높은 응답성을 가짐과 함께, 디젤 기관의 연비를 최적화시킬 수 있는 발전 플랜트 설비 및 이것을 구비한 선박 그리고 발전 플랜트 설비의 운전 방법을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 발전 플랜트 설비 및 이것을 구비한 선박 그리고 발전 플랜트 설비의 운전 방법은 이하의 수단을 채용한다.
본 발명의 제 1 양태에 관련된 발전 플랜트 설비는, 디젤 기관과, 그 디젤 기관으로부터의 배기 가스에 의해 구동되고, 그 디젤 기관으로 공급되는 연소용 공기를 압축하는 과급기와, 상기 디젤 기관으로부터의 배기 가스의 일부가 상기 과급기를 바이패스하도록 형성된 추기 가스 바이패스 경로와, 그 추기 가스 바이패스 경로에 형성되어, 배기 가스의 바이패스량을 조정하는 추기 가스 바이패스 밸브와, 상기 과급기 또는 상기 과급기 및 상기 추기 가스 바이패스 경로를 통과한 배기 가스로부터 배열을 회수하여 증기를 생성시키는 증기 발생 장치와, 그 증기 발생 장치에서 생성된 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과, 그 증기 터빈에서 얻은 구동력에 의해 발전되고, 계통으로 발전된 전력을 공급하는 발전기와, 상기 증기 발생 장치로부터 상기 증기 터빈으로 공급되는 과열 증기의 압력에 따라, 상기 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 조정하는 제어부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
증기 발생 장치로부터 증기 터빈으로 공급되는 과열 증기의 압력은, 증기 터빈의 증기 소비량에 의존하는 플로팅 압력이 된다. 한편, 증기 터빈의 증기 소비량은, 증기 터빈에 의해 발전되는 발전기의 발전량, 즉 계통의 수요 전력에 의존한다. 따라서, 증기 발생 장치로부터 증기 터빈으로 공급되는 과열 증기의 압력은, 계통의 수요 전력에 의존하는 것이 된다. 그래서, 본 발명에서는, 과열 증기의 압력에 따라 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 조정하는 것으로 하고, 추기 가스 바이패스 경로에 의해 과급기를 바이패스하는 배기 가스량을 계통의 수요 전력에 따라 조정하는 것으로 하였다. 이로써, 계통의 수요 전력에 따른 과열 증기를 증기 발생 장치에서 생성할 수 있기 때문에, 과잉으로 과열 증기를 생성시키는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 쓸데없는 추기 가스 바이패스를 실시하지 않기 때문에, 디젤 기관의 연비를 최적화시킬 수 있다.
또, 본 발명에서는, 추기 가스 바이패스 밸브의 개도 조정의 지표로서, 증기 발생 장치의 포화 증기가 아니라 과열 증기의 압력을 사용하고, 증기 터빈에 공급되는 가장 가까운 증기 압력을 사용하는 것으로 했으므로, 계통의 수요 전력에 대한 응답성을 높일 수 있다.
상기 본 발명의 제 1 양태에 관련된 발전 플랜트 설비에서는, 상기 제어부는, 상기 과열 증기의 압력이 제 1 소정값으로부터 증가 경향이 있는 경우에는 상기 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 닫힘 방향으로 조정하고, 상기 과열 증기의 압력이 제 2 소정값으로부터 감소 경향이 있는 경우에는 상기 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 열림 방향으로 조정하는 구성이어도 된다.
계통의 수요 전력이 상대적으로 작은 경우에는, 증기 터빈의 증기 소비량이 작아져, 증기 발생 장치에서 생성되는 과열 증기가 잉여 경향이 된다. 이 경우에는, 과열 증기의 압력은 증가 경향에 있기 때문에, 잉여 증기를 감소시키기 위해서 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 닫힘 방향으로 조정한다.
한편, 계통의 수요 전력이 상대적으로 큰 경우에는, 증기 터빈의 증기 소비량이 커져, 증기 발생 장치에서 생성되는 과열 증기가 부족 경향이 된다. 이 경우에는, 과열 증기의 압력은 감소 경향에 있기 때문에, 과열 증기를 증가시키기 위해서 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 열림 방향으로 조정한다.
상기 본 발명의 제 1 양태에 관련된 발전 플랜트 설비에서는, 상기 제어부는, 상기 추기 가스 바이패스 밸브를 전폐로 하고, 또한 상기 과열 증기의 압력이 제 3 소정값을 초과한 경우에는, 상기 증기 터빈을 바이패스하여 복수기측으로 과열 증기를 흘리도록 증기 덤프 밸브를 열림으로 하는 구성이어도 된다.
추기 가스 바이패스 밸브를 전폐로 해도, 계통의 수요 전력이 매우 작은 경우에는, 잉여 증기가 증가되어 과열 증기의 압력이 과잉으로 상승될 우려가 있다. 이와 같은 경우에는, 증기 터빈을 바이패스하여 복수기측으로 과열 증기를 흘리도록 증기 덤프 밸브를 열림으로 하는 것으로 하였다. 이로써, 증기의 과잉된 압력 상승을 회피하여, 각종 기기의 보호를 도모할 수 있다.
상기 본 발명의 제 1 양태에 관련된 발전 플랜트 설비에서는, 상기 디젤 기관은, 선박의 추진용 프로펠러를 구동시키는 디젤 주기 (主機) 가 되고, 상기 발전기는, 선내 계통으로 전력을 공급하는 구성이어도 된다.
선박이 외양으로 정속 항행하는 경우, 디젤 주기의 출력은 대략 일정해진다. 그러나, 선내 계통에서 소비되는 전력은 선내 수요에 따라 변동한다. 본 발명에서는, 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 과열 증기의 압력에 따라 조정하는 것으로 하고 있기 때문에, 이와 같이 디젤 주기의 출력이 대략 일정해진 후에 선내 계통의 수요 전력이 변동되는 경우에도, 적절한 증기 발생량으로 할 수 있어, 디젤 주기의 연비를 최적화할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태는, 상기 서술한 발전 플랜트 설비를 구비한 선박이다.
상기 서술한 발전 플랜트 설비를 구비하고 있기 때문에, 연비가 좋은 선박을 제공할 수 있다.
본 발명의 제 3 양태에 관련된 발전 플랜트 설비의 운전 방법은, 디젤 기관과, 그 디젤 기관으로부터의 배기 가스에 의해 구동되고, 그 디젤 기관으로 공급되는 연소용 공기를 압축하는 과급기와, 상기 디젤 기관으로부터의 배기 가스의 일부가 상기 과급기를 바이패스하도록 형성된 추기 가스 바이패스 경로와, 그 추기 가스 바이패스 경로에 형성되어, 배기 가스의 바이패스량을 조정하는 추기 가스 바이패스 밸브와, 상기 과급기 또는 상기 과급기 및 상기 추기 가스 바이패스 경로를 통과한 배기 가스로부터 배열을 회수하여 증기를 생성시키는 증기 발생 장치와, 그 증기 발생 장치에서 생성된 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과, 그 증기 터빈에서 얻은 구동력에 의해 발전되고, 계통으로 발전된 전력을 공급하는 발전기를 구비한 발전 플랜트 설비의 운전 방법에 있어서, 상기 증기 발생 장치로부터 상기 증기 터빈으로 공급되는 과열 증기의 압력에 따라, 상기 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 조정하는 것을 특징으로 한다.
증기 발생 장치로부터 증기 터빈으로 공급되는 과열 증기의 압력은, 증기 터빈의 증기 소비량에 의존하는 플로팅 압력이 된다. 한편, 증기 터빈의 증기 소비량은, 증기 터빈에 의해 발전하는 발전기의 발전량, 즉 계통의 수요 전력에 의존한다. 따라서, 증기 발생 장치로부터 증기 터빈으로 공급되는 과열 증기의 압력은, 계통의 수요 전력에 의존하는 것이 된다. 그래서, 본 발명은, 과열 증기의 압력에 따라 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 조정하는 것으로 하고, 추기 가스 바이패스 경로에 의해 과급기를 바이패스하는 배기 가스량을 계통의 수요 전력에 따라 조정하는 것으로 하였다. 이로써, 계통의 수요 전력에 따른 과열 증기를 증기 발생 장치에서 생성할 수 있기 때문에, 과잉으로 과열 증기를 생성시키는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 쓸데없는 추기 가스 바이패스를 실시하지 않기 때문에, 디젤 기관의 연비를 최적화시킬 수 있다.
또, 본 발명은, 추기 가스 바이패스 밸브의 개도 조정의 지표로서, 증기 발생 장치의 포화 증기가 아니라 과열 증기의 압력을 사용하고, 증기 터빈으로 공급되는 가장 가까운 증기 압력을 사용하는 것으로 했으므로, 계통의 수요 전력에 대한 응답성을 높일 수 있다.
과열 증기의 압력에 따라 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 조정하는 것으로 하고, 쓸데없는 추기 가스 바이패스를 실시하는 경우가 없기 때문에, 디젤 기관의 연비를 최적화시킬 수 있다.
또, 추기 가스 바이패스 밸브의 개도 조정의 지표로서 과열 증기의 압력을 사용하는 것으로 했으므로, 계통의 수요 전력에 대한 응답성을 높일 수 있다.
도 1 은 본 발명의 발전 플랜트 설비를 나타낸 개략 구성도이다.
도 2 는 도 1 의 추기 가스 바이패스 밸브의 동작을 나타낸 그래프이다.
도 2 는 도 1 의 추기 가스 바이패스 밸브의 동작을 나타낸 그래프이다.
이하에, 본 발명의 발전 플랜트 설비 및 이것을 구비한 선박 그리고 발전 플랜트 설비의 운전 방법에 관련된 일 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 에 나타나 있는 바와 같이, 선박에 설치된 발전 플랜트 설비는, 디젤 주기 (디젤 기관) (1) 와, 디젤 주기 (1) 가 배출하는 고온의 배기 가스에 의해 증기를 생성시키는 배기 가스 이코노마이저 (증기 발생 장치) (3) 와, 배기 가스 이코노마이저 (3) 에서 발생된 증기에 의해 구동되는 증기 터빈 (5) 과, 증기 터빈 (5) 에 의해 구동되는 발전기 (7) 를 구비하고 있다.
디젤 주기 (1) 는, 선박 추진용 프로펠러 (11) 를 구동시킨다. 디젤 주기 (1) 에 공급되는 압축 공기는, 디젤 주기 (1) 의 배기 가스에 의해 구동되는 과급기 (2) 로부터 유도된다.
과급기 (2) 는, 동일한 축 상에 형성된 터빈 (14) 과 압축기 (15) 를 갖고 있다. 터빈 (14) 은, 디젤 주기 (1) 로부터 배출된 배기 가스에 의해 회전 구동되도록 되어 있다. 터빈 (14) 이 구동되면, 동일한 축 상에 형성된 압축기 (15) 가 회전하여 공기를 압축한다.
터빈 (14) 의 하류측은, 배기 가스관 (12) 에 의해 후술하는 배기 가스 이코노마이저 (3) 에 접속되어 있다.
디젤 주기 (1) 의 배기 가스의 일부가 추기 가스되어 과급기 (2) 를 바이패스하도록, 추기 가스 바이패스관 (추기 가스 바이패스 경로) (8) 이 형성되어 있다. 추기 가스 바이패스관 (8) 은, 그 상류단이 과급기 (2) 터빈 (14) 의 상류측에 접속되고, 그 하류단이 과급기 (2) 터빈 (14) 의 하류측의 배기 가스관 (12) 에 접속되어 있다. 추기 가스 바이패스관 (8) 에는, 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 가 형성되어 있다. 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 는, 제어부 (10) 에 의해 그 개도가 제어되도록 되어 있다. 구체적으로는, 배기 가스 이코노마이저 (3) 로부터 증기 터빈 (5) 으로 공급되는 과열 증기의 압력을 검출하는 압력 센서 (16) 의 출력값에 따라 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 의 개도가 제어된다.
배기 가스 이코노마이저 (3) 는, 그 연도 내에 과열기 (17) 와 증발기 (18) 를 갖고 있다. 과열기 (17) 와 증발기 (18) 는, 배기 가스 이코노마이저 (3) 내를 아래에서 위 (배기 가스 흐름의 상류측으로부터 하류측) 를 향하여 순서대로 평행하게 설치된 전열관으로 되어 있다. 배기 가스 이코노마이저 (3) 의 연도 내에는, 고온의 배기 가스가 흐르고, 그 하류측에 접속된 연돌 (도시 생략) 을 거쳐 대기에 방출된다. 과열기 (17) 에는, 기수 분리기 (20) 의 상부로부터 포화 증기가 유도된다. 증발기 (18) 에는, 기수 분리기 (20) 의 하부로부터 물이 유도된다.
기수 분리기 (20) 내는, 물과 증기가 상하로 각각 분리되어 수용되어 있다. 기수 분리기 (20) 에는, 복수기 (22) 로부터 복수 펌프 (23) 를 개재하여 물이 공급된다. 기수 분리기 (20) 내의 물은, 보일러수 순환 펌프 (25) 에 의해 증발기 (18) 에 유도된다. 기수 분리기 (20) 에는, 증발기 (18) 로부터의 수분을 포함한 습한 증기가 유도되어 물과 증기로 분리된다. 분리된 포화 증기는, 과열기 (17) 에 유도되어 과열 증기가 된다. 과열기 (17) 에서 생성된 과열 증기는, 과열 증기 공급관 (26) 을 개재하여 증기 터빈 (5) 으로 유도된다. 이 과열 증기 공급관 (26) 에는, 상기 서술한 압력 센서 (16) 가 형성된다. 또한, 과열 증기 압력을 검출하는 압력 센서 (16) 의 설치 위치는, 배기 가스 이코노마이저 (3) 에서 생성된 과열 증기의 압력을 검출할 수 있는 위치이면 된다.
증기 터빈 (5) 의 상류측에는, 개폐 밸브로 된 증기 멈춤 밸브 (27) 가 형성되어 있다. 증기 터빈 (5) 을 운용하는 경우에는, 증기 멈춤 밸브 (27) 가 전개가 되고, 증기 터빈 (5) 을 운용하지 않는 경우에는 증기 멈춤 밸브 (27) 가 전폐가 된다.
증기 터빈 (5) 은, 증기 멈춤 밸브 (27) 를 개재하여 유도된 과열 증기에 의해 회전 구동되고, 이 회전 출력이 발전기 (7) 로 전달된다.
증기 터빈 (5) 에서 일을 끝낸 증기는, 복수기 (22) 로 유도되어, 응축 액화된다. 액화된 복수는, 복수 펌프 (23) 에 의해 기수 분리기 (20) 로 유도된다.
복수기 (22) 와, 배기 가스 이코노마이저 (3) 의 과열기 (17) 출구 사이에는, 증기 터빈 (5) 을 바이패스하도록 형성된 증기 덤프 경로 (29) 가 형성되어 있다. 이 증기 덤프 경로 (29) 에는 증기 덤프 밸브 (30) 가 형성되어 있고, 압력 센서 (16) 에서 얻어진 과열 증기 압력이 소정값 이상이 되었을 경우에 전개가 되고, 과열 증기 압력이 소정값 미만인 경우에는 전폐가 되도록 제어된다.
발전기 (7) 는, 증기 터빈 (5) 으로부터 전달된 회전 출력에 의해 구동되어 발전된다. 발전기 (7) 의 전기 출력은, 출력 전선 (32) 및 차단기 (33) 를 개재하여 선내 전력 계통 (34) 으로 유도된다.
다음으로, 상기 서술한 발전 플랜트 설비의 운전 방법에 대해 설명한다.
디젤 주기 (1) 가 운전을 개시하면, 과급기 (2) 에서 압축된 압축 공기가 디젤 주기 (1) 로 공급되고, 도시되지 않은 연료와 함께 통 내에서 연소가 실시된다. 디젤 주기 (1) 에서 연소가 실시된 후의 배기 가스는, 과급기 (2) 의 터빈 (14) 을 거쳐 배기 가스관 (12) 을 지나 배기 가스 이코노마이저 (3) 로 유도된다. 배기 가스는, 배기 가스 이코노마이저 (3) 내를 통과할 때 과열기 (17) 및 증발기 (18) 와 열교환을 한다. 증발기 (18) 내의 물은, 배기 가스와 열교환함으로써 습한 증기가 된다. 이 습한 증기는, 기수 분리기 (20) 에 유도되어 수분이 분리된 후, 배기 가스 이코노마이저 (3) 의 과열기 (17) 에 유도된다. 과열기 (17) 내의 증기는, 배기 가스와 열교환함으로써 과열 증기가 된다.
과열 증기는, 과열 증기 공급관 (26) 에 유도된다. 과열 증기 공급관 (26) 에 유도된 과열 증기는, 증기 멈춤 밸브 (27) 를 거쳐 증기 터빈 (5) 에 공급된다. 증기 터빈 (5) 은, 유도된 증기에 의해 회전 구동되고, 이 회전 출력이 발전기 (7) 로 전달된다. 발전기 (7) 에서는, 증기 터빈 (5) 에서 얻어진 회전 출력에 의해 발전되고, 그 발전 출력을 출력 전선 (32) 및 차단기 (33) 를 개재하여 선내 전력 계통 (34) 으로 공급한다.
다음으로, 도 2 를 사용하여, 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 의 동작에 대해 설명한다.
디젤 주기 (1) 의 운전 개시시에는, 디젤 주기 (1) 가 소정의 부하에 이르지 못하여 디젤 주기 (1) 로부터 배출되는 배기 가스가 증기 터빈 (5) 에 의한 발전을 실시하는 압력에 이르지 못하였으므로, 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 는 전폐 상태이다. 그 후 디젤 주기 (1) 가 어느 일정한 부하에 이르면 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 를 전개 상태로 한다.
추기 가스 바이패스 밸브 (9) 가 열리면, 과급기 (2) 를 통과하기 전의 고에너지를 갖는 배기 가스의 일부가 추기되고, 추기 가스 바이패스관 (8) 을 지나 배기 가스 이코노마이저 (3) 의 상류측에서 과급기 (2) 를 통과한 배기 가스와 혼합 된다. 이로써, 배기 가스 이코노마이저 (3) 에서 발생되는 증기량 및 증기 온도를 증가시킬 수 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 압력 센서 (16) 에서 얻어지는 배기 가스 이코노마이저 (3) 의 과열 증기 압력이 제 1 소정값 (P1) 이상 제 2 소정값 (P2) 이하의 사이에서, 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 의 개도 제어를 제어부 (10) 에 의해 실시한다.
또, 과열 증기 압력이 제 2 소정값 (P2) 을 초과한 경우에는, 추기 가스 바이패스에 의한 어시스트를 실시하지 않아도 충분하다고 하여, 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 를 전폐로 한다.
또한, 과열 증기 압력이 제 2 소정값 (P2) 을 초과하여 제 3 소정값 (P3) 이 되면, 덤프 밸브 열림 세트 압력이 되어, 증기 덤프 밸브 (30) 가 전개가 된다. 이로써, 배기 가스 이코노마이저 (3) 로부터의 과열 증기의 일부를 복수기 (22) 로 흘려, 과열 증기 압력의 과상승을 방지한다.
본 실시형태의 발전 플랜트 설비에서는, 과열 증기 압력은, 배기 가스 이코노마이저 (3) 의 증기 발생량과 증기 터빈 (5) 의 증기 소비량의 밸런스에 따라 결정되는 플로팅 압력이 되어 있다. 그래서, 제어부 (10) 는, 과열 증기 압력에 따라 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 의 개도를 이하와 같이 조정한다.
선내 계통 (34) 의 수요 전력이 상대적으로 감소하면, 증기 터빈 (5) 의 증기 소비량이 작아져, 배기 가스 이코노마이저 (3) 에서 생성되는 과열 증기가 잉여 경향이 된다. 즉, 선내 계통 (34) 의 수요 전력이 상대적으로 감소한 경우에는, 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 의 개도를 감소시켜 배기 가스 이코노마이저 (3) 의 증기 발생량을 억제하는 것이 바람직하다. 그래서, 과열 증기 압력이 증가 경향이 되면, 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 의 개도를 닫힘 방향이 되도록 점차 감소시킨다.
한편, 선내 계통 (34) 의 수요 전력이 상대적으로 증가하면, 증기 터빈 (5) 의 증기 소비량이 커져, 배기 가스 이코노마이저 (3) 에서 생성되는 과열 증기가 부족 경향이 된다. 즉, 선내 계통 (34) 의 수요 전력이 상대적으로 증가한 경우에는, 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 의 개도를 증가시켜 배기 가스 이코노마이저 (3) 의 증기 발생량을 증대시키는 것이 바람직하다. 그래서, 과열 증기 압력이 감소 경향이 되면, 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 의 개도를 열림 방향이 되도록 점차 증대시킨다.
이상과 같이, 본 실시형태의 발전 플랜트 설비 및 이것을 구비한 선박 그리고 발전 플랜트 설비의 운전 방법에 의하면, 이하의 효과를 나타낸다.
배기 가스 이코노마이저 (3) 로부터의 과열 증기 압력에 따라 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 의 개도를 조정하는 것으로 하고, 추기 가스 바이패스관 (8) 에 의해 과급기 (2) 를 바이패스하는 배기 가스량을 선내 계통 (34) 의 수요 전력에 따라 조정하는 것으로 하였다. 이로써, 선내 계통 (34) 의 수요 전력에 따른 과열 증기를 배기 가스 이코노마이저 (3) 에서 생성할 수 있기 때문에, 과잉으로 과열 증기를 생성시키는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 쓸데없는 추기 가스 바이패스를 실시하지 않기 때문에, 디젤 주기 (1) 의 연비를 최적화시킬 수 있다.
또, 추기 가스 바이패스 밸브 (9) 의 개도 조정의 지표로서, 기수 분리기 (20) 출구의 포화 증기가 아니라 과열기 (17) 를 통과한 후의 과열 증기의 압력을 사용하고, 증기 터빈 (5) 에 공급되는 가장 가까운 증기 압력을 사용하는 것으로 했으므로, 선내 계통 (34) 의 수요 전력에 대한 응답성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 발전 플랜트 설비는, 선박에 설치되어 있는 것을 예로 하여 설명했는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 육상에 설치된 발전 플랜트 설비여도 된다.
1 : 디젤 주기 (디젤 기관)
2 : 과급기
3 : 배기 가스 이코노마이저 (증기 발생 장치)
5 : 증기 터빈
7 : 발전기
8 : 추기 가스 바이패스관 (추기 가스 바이패스 경로)
9 : 추기 가스 바이패스 밸브
10 : 제어부
16 : 압력 센서
30 : 증기 덤프 밸브
34 : 선내 계통
2 : 과급기
3 : 배기 가스 이코노마이저 (증기 발생 장치)
5 : 증기 터빈
7 : 발전기
8 : 추기 가스 바이패스관 (추기 가스 바이패스 경로)
9 : 추기 가스 바이패스 밸브
10 : 제어부
16 : 압력 센서
30 : 증기 덤프 밸브
34 : 선내 계통
Claims (6)
- 디젤 기관과,
그 디젤 기관으로부터의 배기 가스에 의해 구동되고, 그 디젤 기관으로 공급되는 연소용 공기를 압축하는 과급기와,
상기 디젤 기관으로부터의 배기 가스의 일부가 상기 과급기를 바이패스하도록 형성된 추기 가스 바이패스 경로와,
그 추기 가스 바이패스 경로에 형성되어, 배기 가스의 바이패스량을 조정하는 추기 가스 바이패스 밸브와,
상기 과급기 또는 상기 과급기 및 상기 추기 가스 바이패스 경로를 통과한 배기 가스로부터 배열을 회수하여 증기를 생성시키는 증기 발생 장치와,
그 증기 발생 장치에서 생성된 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과,
그 증기 터빈에서 얻은 구동력에 의해 발전되고, 발전된 전력을 전력 수요 계통으로 공급하는 발전기와,
상기 증기 발생 장치로부터 상기 증기 터빈으로 공급되는 과열 증기의 압력에 따라, 상기 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 조정하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는 상기 디젤 기관이 일정한 부하에 이르면 추기 가스 바이패스 밸브를 전폐 상태에서 전개 상태로 하는 동시에, 그 후는 과열 증기의 압력에 따라 추기 가스 바이 패스 밸브의 개도를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트 설비. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 과열 증기의 압력이 제 1 소정값으로부터 증가 경향에 있는 경우에는 상기 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 닫힘 방향으로 조정하고, 상기 과열 증기의 압력이 제 2 소정값으로부터 감소 경향에 있는 경우에는 상기 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 열림 방향으로 조정하는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트 설비. - 제 1 항에 있어서,
상기 증기 터빈을 바이패스하는 증기 덤프 경로에 형성된 증기 덤프 밸브를 추가적으로 구비하고,
상기 제어부는, 상기 추기 가스 바이패스 밸브를 전폐로 하고, 또한 상기 과열 증기의 압력이 제 3 소정값을 초과한 경우에는, 상기 증기 터빈을 바이패스하여 복수기측으로 과열 증기를 흘리도록 증기 덤프 밸브를 열림으로 하는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트 설비. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디젤 기관은, 선박의 추진용 프로펠러를 구동시키는 디젤 주기 (主機) 가 되고,
상기 발전기는, 선내 계통으로 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트 설비. - 제 4 항에 기재된 발전 플랜트 설비를 구비한 것을 특징으로 하는 선박.
- 디젤 기관과,
그 디젤 기관으로부터의 배기 가스에 의해 구동되고, 그 디젤 기관으로 공급되는 연소용 공기를 압축하는 과급기와,
상기 디젤 기관으로부터의 배기 가스의 일부가 상기 과급기를 바이패스하도록 형성된 추기 가스 바이패스 경로와,
그 추기 가스 바이패스 경로에 형성되어, 배기 가스의 바이패스량을 조정하는 추기 가스 바이패스 밸브와,
상기 과급기 또는 상기 과급기 및 상기 추기 가스 바이패스 경로를 통과한 배기 가스로부터 배열을 회수하여 증기를 생성시키는 증기 발생 장치와,
그 증기 발생 장치에서 생성된 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과,
그 증기 터빈에서 얻은 구동력에 의해 발전되고, 발전된 전력을 전력 수요 계통으로 공급하는 발전기를 구비한 발전 플랜트 설비의 운전 방법에 있어서,
상기 증기 발생 장치로부터 상기 증기 터빈으로 공급되는 과열 증기의 압력에 따라, 상기 추기 가스 바이패스 밸브의 개도를 조정하는 한편,
상기 디젤 기관이 일정한 부하에 이르면 추기 가스 바이패스 밸브를 전폐 상태에서 전개 상태로 하는 동시에, 그 후는 과열 증기의 압력에 따라 추기 가스 바이 패스 밸브의 개도를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 플랜트 설비의 운전 방법.
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