KR100584792B1 - 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조 - Google Patents

발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발전소용 가스터빈 운전시 이 가스터빈에 압축 공기를 분무 공급하는 배관구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기 추가 배관을 신설하여 경유 및 천연가스 연료 사용시 운영방법을 선택 사용하여 이 공기분무 계통라인의 고장요인을 제거함에 따라 발전설비의 안정적인 운영이 이루어지는 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조에 관한 것이다.
본 발명은 분무용 공기 압축기(1)의 공급배관(2)이 가스터빈(3)의 연료통로(4)에 직접 연결되고, 이 공급배관(2)에서 분지된 쿨러(5)를 갖춘 퍼지배관(6)이 퍼지밸브(7)를 매개로 가스터빈(3)의 연료통로(4)와 연결되며, 상기 가스터빈(3)의 출구 공기배관(8)이 다른 쿨러(9)와 필터(10) 및 오리피스(11)를 거쳐 분무용 공기 압축기(1)에 연결되어 이루어진 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조에 있어서, 상기 출구 공기배관(8)에는 쿨러(9)와 필터(10) 사이에 기수 분리기(14)가 설치되고, 상기 공급배관(2)과 퍼지배관(6) 사이에 연결되는 바이패스 배관(13)은 밸브(12)를 갖춘 연결배관(17)으로 이 출구 공기배관(8)과 연결되어 있다.

Description

발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조{Atomizing pipe laying structure of gas turbine for power plant}
도 1은 본 발명에 따른 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관계통을 나타낸 배관도,
도 2는 종래 발전기 가스터빈의 공기분무 배관계통을 나타낸 배관도로서, 도 1에 대응되는 도면이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
1 : 분무용 공기 압축기, 2 : 공급배관,
3 : 가스터빈, 4 : 연료통로,
5 : 쿨러, 6 : 퍼지배관,
7 : 퍼지밸브, 8 : 출구 공기배관,
9 : 쿨러, 10 : 필터,
11 : 오리피스, 12 : 밸브,
13 : 바이패스 배관, 14 : 기수 분리기.
본 발명은 발전소용 가스터빈 운전시 이 가스터빈에 압축 공기를 분무 공급하는 배관구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기 추가 배관을 신설하여 경유 및 천연가스 연료 사용시 운영방법을 선택 사용하여 이 공기분무 계통 라인의 고장요인을 제거함에 따라 발전설비의 안정적인 운영이 이루어지는 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조에 관한 것이다.
주지된 바와 같이 발전소용 가스터빈은 천연가스와 경유를 사용하는 겸용 설비로서 경유와 같은 액체연료 연소시 압축용 공기를 사용하게 되는데, 이때 이 압축용 공기는 액체연료 입자를 고속 분무용 공기로서 소립자로 무화시켜 연소실 내에서 완전 연소가 이루어지도록 도와준다.
반면에 천연가스 연소시 퍼지(Purge) 공기를 액체연료 통로로 공급하여 화염의 안정과 역화를 방지하며, 공기 유입부로 대기를 흡입하여 압축기로 압축하고 연소실에서 천연가스 또는 경유와 공기를 혼합, 연소하여 이때 발생된 연소가스로 가스터빈을 구동시키어 발전이 이루어지도록 되어 있다.
이와 같은 역할을 수행하는 종래 가스터빈의 공기분무 계통 배관구조를 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이 가스터빈(103)에 분무용 공기를 공급하는 배관 시스템은 분무용 공기 압축기(101)의 공급배관(102)이 가스터빈(103)의 연료통로(104)에 직접 연결되고, 이 공급배관(102)에서 분지된 쿨러(105)를 갖춘 퍼지배관(106)이 퍼지밸브(107)를 매개로 가스터빈(103)의 연료통로(104)와 연결되되, 상기 가스터빈(103)의 출구 공기배관(108)은 쿨러(109)와 필터(110) 및 오리피스(111)를 거쳐 상기 분무용 공기 압축기(101)에 연결되는 배관구조로 되어 있었 다.
따라서 분무용 공기는 압축기(101)에서 발생되며 경유와 같은 액체연료를 연소시킬 때 공급배관(102)을 통하여 가스터빈(103)에 공급되어지는 반면, 천연가스 연료 사용하여 가스터빈 운전중일때는 퍼지배관(106)을 통해 퍼지공기를 이 가스터빈(103)의 연료통로(104)로 공급하였다.
여기서 천연가스 연료 사용시 공급되는 퍼지공기의 압력은 분무용 공기를 압력만큼 높을 필요가 없으며 쿨러(109)로 부터 유입되는 유입온도가 약 135℃를 초과하거나 압축기(101)의 출구온도가 약 191℃를 초과하게 되면 이 압축기(101)의 손상을 방지하기 위해 설비는 정지되는 한편, 공기분무계통은 가스터빈(103) 운전 중 계속 작동되어진다.
그러나 종래 이와 같은 가스터빈 분무용 공기 배관 시스템은 분무용 공기 압축기 계통 사용시 쿨러(109)에서 습분이 발생하여 케이싱 부식에 의한 덮개(Shroud) 마모가 발생되고, 이때 베어링 손상뿐만 아니라 축과 같은 부대 부품들의 손상으로 이어지며 연소기의 노즐로 이물질 등이 침입되어 불안정한 연소상태 유발, 발전기 불시정지 초래 또는 발전중단에 의한 발전설비 이용률 저하 현상이 야기되었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 가스터빈 분무용 공기 배관 시스템에 별도의 바이패스 배관을 설치하여 천연가스 연료 사용시 분무용 공기배관 계통을 사용하지 않고 가스터빈을 바이패스 운전함으 로서 소비동력 절감과 고장요인 제거 및 안정적인 발전설비의 운영이 이루어지는 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 분무용 공기 압축기의 공급배관이 가스터빈의 연료통로에 직접 연결되고, 이 공급배관에서 분지된 쿨러를 갖춘 퍼지배관이 퍼지밸브를 매개로 가스터빈의 연료통로와 연결되며, 이 가스터빈의 출구 공기배관이 쿨러와 필터 및 오리피스를 거쳐 분무용 공기 압축기에 연결되어 이루어진 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조에 있어서, 상기 출구 공기배관에는 쿨러와 필터 사이에 기수 분리기가 설치되고, 상기 공급배관과 퍼지배관 사이에 연결되는 바이패스 배관은 밸브를 갖춘 연결배관이 출구 공기배관과 연결되어 이루어진 구조로 되어 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조를 나타낸 배관 계통도이다.
본 발명은 도면에 도시된 바와 같이 분무용 공기 압축기(1)의 공급배관(2)이 가스터빈(3)의 연료통로(4)에 직접 연결되고, 이 공급배관(2)에서 분지된 쿨러(5)를 갖춘 퍼지배관(6)이 퍼지밸브(7)를 매개로 가스터빈(3)의 연료통로(4)와 연결되며, 상기 가스터빈(3)의 출구 공기배관(8)이 다른 쿨러(9)와 필터(10) 및 오리피스(11)를 거쳐 분무용 공기 압축기(1)에 연결되어 이루어진 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조에 있어서, 상기 출구 공기배관(8)에는 쿨러(9)와 필터(10) 사이에 기수 분리기(14)가 설치되고, 상기 공급배관(2)과 퍼지배관(6) 사이에 연결되는 바이패스 배관(13)은 밸브(12)를 갖춘 연결배관(17)으로 출구 공기배관(8)과 연결되어 있다.
도면중 미설명 부호 15는 각종 밸브를 작동시키는 동작용 공기배관, 16은 필터이다.
이와 같이 이루어진 본 발명은 경유와 같은 액체 연료 사용시 종래와 같이 분무용 공기 압축기(1)와 공급배관(2)을 통해 분무용 공기를 가스터빈(3)에 공급하도록 되어 있으나, 천연가스 연소시에는 상기 분무용 공기 압축기(1)를 이용하지 않고 가스터빈(3)의 출구 공기배관(8)에서 나오는 연소 공기를 분지 파이패스 배관(13)을 이용하여 퍼지배관(6)과 공급배관(2)에 선택적으로 공급하여 가스터빈(3)에 공급시키는 바이패스 운전이 이루어지도록 되어 있다.
그리고 경유 연소시에는 응축수 생성 방지를 위해 상기 출구 공기배관(8)에 설치된 쿨러(9)와 필터(10) 사이에 기수 분리기(14)를 설치하여 습윤으로 부터 설비 부품의 부식을 방지하도록 되어 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조는 다음과 같은 효과를 지니게 된다.
1) 가스터빈 공기분무 계통 미사용으로 소비동력 절감효과의 연소 불안정 요인의 해소 발전설비의 안정적 운영에 의한 신뢰성 향상.
2) 발전량 증가에 의한 이용률 향상 및 압축기 손상을 예방하며 복구비용 절감 효과.

Claims (1)

  1. 분무용 공기 압축기(1)의 공급배관(2)이 가스터빈(3)의 연료통로(4)에 직접 연결되고, 이 공급배관(2)에서 분지된 쿨러(5)를 갖춘 퍼지배관(6)이 퍼지밸브(7)를 매개로 가스터빈(3)의 연료통로(4)와 연결되며, 상기 가스터빈(3)의 출구 공기배관(8)이 다른 쿨러(9)와 필터(10) 및 오리피스(11)를 거쳐 분무용 공기 압축기(1)에 연결되어 이루어진 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조에 있어서,
    상기 출구 공기배관(8)에는 쿨러(9)와 필터(10) 사이에 기수 분리기(14)가 설치되고, 상기 공급배관(2)과 퍼지배관(6) 사이에 연결되는 바이패스 배관(13)은 밸브(12)를 갖춘 연결배관(17)으로 출구 공기배관(8)과 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 발전소용 가스터빈의 공기분무 배관구조.
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