KR100243747B1 - Apparatus for controlling inverse in tube of fule gas preheater - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복합 화력 발전소에 설치되는 연료가스 예열기에 관한 것으로서, 연료가스 예열기 내부로 급수가 유입되는 입구 급수관(30)과, 상기 입구 급수관(30)의 하측에 연결되어 있으며 그 외주면에 다수개의 여과기 배출 구멍(38)이 형성되어 있는 여과기(40)와, 상기 여과기(40)를 통해서 유입된 급수를 저장되도록 상기 입구 급수관(30)의 하측에 설치되어 있는 수실(32)과, 상기 수실(32)의 일측에 부착되어 있으며 다수개의 튜브 시트 구멍(37)이 형성되어 있는 튜브 시트(36)와, 상기 튜브 시트(36)의 일측에 설치되어 상기 입구 급수관(30)으로부터 유입된 급수가 유동되도록 그 내부에 다수개의 관으로 형성되어 있는 튜브(34)와, 상기 튜브(34)에 대해서 횡방향으로 다수개가 설치되어 유입되는 급수의 온도에 의해서 연료가스의 온도를 상승시키도록 가이드하는 격벽(43)과, 상기 튜브(34)의 일측에 설치되어 상기 튜브(34)를 통해서 균일하게 유동된 급수를 배출시키는 출구 급수관(44)과, 상기 연료가스 예열기에 유입되는 급수에 의해 가스가 예열되도록 공급되는 연료 가스 입구부(42)와, 상기 연료 가스 입구부(42)에서 공급된 연료가스가 배출되는 연료 가스 출구부(46)로 구성되어 있어서, 간단하고 저렴한 가격으로 연료 가스 예열기의 성능을 향상시킴과 동시에 발전소 전체의 성능을 향상 시킬 수 있는 연료 가스 예열기의 튜브측 급수의 역류 제어 장치이다.The present invention relates to a fuel gas preheater installed in a combined thermal power plant, the inlet water supply pipe 30 through which water is introduced into the fuel gas preheater, and connected to the lower side of the inlet water supply pipe 30 and a plurality of filters on the outer circumferential surface thereof. A filter 40 having a discharge hole 38 formed therein, a water chamber 32 provided below the inlet water supply pipe 30 so as to store water supplied through the filter 40, and the water chamber 32 Is attached to one side of the tube sheet 36 and a plurality of tube sheet holes 37 are formed, and is installed on one side of the tube sheet 36 so that the water supplied from the inlet water supply pipe 30 flows. A plurality of tubes 34 formed therein and a plurality of tubes 34 in the transverse direction with respect to the tubes 34 are installed to guide the temperature of the fuel gas by the temperature of the feed water. Gas is supplied by the partition 43, the outlet water supply pipe 44 installed on one side of the tube 34 to discharge the water supply evenly flowing through the tube 34, and the water supplied to the fuel gas preheater. The fuel gas inlet part 42 is supplied so that the gas is preheated, and the fuel gas outlet part 46 from which the fuel gas supplied from the fuel gas inlet part 42 is discharged is provided. It is a reverse flow control device for the feed water of the tube side of the fuel gas preheater that can improve the performance of the power plant and improve the performance of the entire power plant.
Description
본 발명은 복합 화력 발전소에 설치되는 연료가스 예열기에 관한 것으로서, 특히 연료 가스의 예열을 위해 연료 가스 예열기에 유입되는 고온의 급수관 입구에 여과기를 설치하여 튜브측 급수의 유동을 균일하게 제어하기 위한 연료 가스 예열기의 튜브측 급수의 역류 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel gas preheater installed in a combined cycle power plant, and more particularly, a fuel for uniformly controlling the flow of tube-side water supply by installing a filter at an inlet of a high temperature water supply pipe that enters a fuel gas preheater for preheating fuel gas. A reverse flow control device for tube-side water supply of a gas preheater.
일반적으로 연료가스 예열기는 배열 회수 보일러(heat recovery steam generator, HRSG)의 절탄기(economizer)에서 공급된 고온의 급수를 사용하여 연료 탱크에 저장되어 있다가 가스 터빈 연소기로 공급되는 연료 가스(여기서는 주로, LNG(liquid natural gas)를 이용함.)를 예열해주는 열교환기이며, 여기에서 예열된 연료가스는 가스 터빈 연소기 내부에서 최적 연소 조건을 형성하여 가스 터빈의 열효율을 향상시키고 상기 연료 가스 예열기를 통과한 급수는 재사용을 위해서 다시 복수기로 보내져서 재사용하게 된다.In general, fuel gas preheaters are stored in fuel tanks using hot water supplied from economizers of heat recovery steam generators (HRSGs) and then supplied to gas turbine combustors. Heat exchanger, preheating LNG (liquid natural gas), wherein the preheated fuel gas forms optimum combustion conditions inside the gas turbine combustor to improve the thermal efficiency of the gas turbine and pass through the fuel gas preheater. Water is sent back to the avengers for reuse.
상기와 같은 연료가스 예열기는 도 1에 도시된 바와 같이, 연료가스 예열기 내부로 급수가 유입되는 입구 급수관(1)과, 상기 입구 급수관(1)을 통해서 유입된 급수를 저장하도록 상기 입구 급수관(1)의 하측에 설치되어 있는 수실(3)과, 상기 수실(3)의 일측에 부착되어 있는 튜브 시트(7)와, 상기 튜브 시트(7)의 일측에 설치되어 상기 입구 급수관(1)으로부터 유입된 급수가 유동되도록 그 내부에 다수개의 관으로 형성되어 있는 튜브(5)와, 상기 튜브(5)에 대해 횡방향으로 다수개가 설치되어 연료가스가 순환하면서 온도가 상승하도록 가이드하는 격벽(8)과, 상기 튜브(5)의 일측에 설치되어 상기 튜브(5)를 통해서 균일하게 유동된 급수를 배출시키는 출구 급수관(9)과, 상기 연료가스 예열기에 유입되는 연료 가스 입구부(11)와, 상기 연료 가스 입구부(11)에서 공급된 연료 가스가 일정한 온도로 가열된 후 배출되는 연료 가스 출구부(13)로 구성되어 있다.As illustrated in FIG. 1, the fuel gas preheater includes an inlet water supply pipe 1 through which water is introduced into the fuel gas preheater, and the inlet water supply pipe 1 to store the water supply introduced through the inlet water supply pipe 1. ) And a tube sheet (7) attached to one side of the water chamber (3) and a tube sheet (7) attached to one side of the tube chamber (7) installed at a lower side of the water chamber (3) and flow from the inlet water supply pipe (1). Tubes 5 formed of a plurality of tubes therein so that the supplied water flows, and a plurality of barrier ribs 8 are provided in the transverse direction with respect to the tubes 5 to guide the temperature of the fuel gas as it circulates. An outlet water supply pipe (9) installed at one side of the tube (5) for discharging the water supply uniformly flowed through the tube (5), a fuel gas inlet (11) flowing into the fuel gas preheater; At the fuel gas inlet 11 After the fuel gas is heated to a certain temperature and is composed of a fuel gas outlet portion 13 it is discharged.
즉 상기 입구 급수관(1)으로부터 유입된 급수는 다수개의 관으로 형성되어 있는 튜브(5)를 통과하면서 열교환기를 통해 연료 가스 입구부(11)에서 공급되는 연료가스의 온도를 상승시키고 상기 출구 급수관(9)을 통해서 배출된다.That is, the water supplied from the inlet water supply pipe 1 passes through a tube 5 formed of a plurality of pipes, increases the temperature of the fuel gas supplied from the fuel gas inlet 11 through a heat exchanger, and increases the temperature of the outlet water supply pipe ( Through 9).
그러나 종래의 연료가스 예열기는 상기 튜브(5)에서의 급수의 유동을 2차원의 수치 해석으로 계산하여 속도 벡터를 도시한 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 튜브를 급수 유동중에 상단부에 위치한 튜브(5)에서 튜브 출구쪽이 아닌 입구쪽 수실(3)로 재 유입되는 역류현상이 발견되고 있으며, 이것은 상기 입구 급수관(1)을 통해서 유입되는 급수의 속도 에너지가 지나치게 크기 때문이다. 이로 인해서 상기 연료 가스 예열기의 성능을 저하시키고 나아가서 발전소 전체의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.However, the conventional fuel gas preheater calculates the flow of feedwater in the tube 5 by two-dimensional numerical analysis, and shows a velocity vector, as shown in FIG. In (5), a backflow phenomenon is found that flows back into the inlet water chamber 3 rather than the tube outlet side, because the velocity energy of the feed water flowing through the inlet water supply pipe 1 is too large. As a result, there is a problem in that the performance of the fuel gas preheater is lowered and further, the performance of the entire power plant is lowered.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 연료 가스 예열기에 유입되는 급수의 속도를 감소시켜 튜브에서 역류가 발생하지 않도록 함으로써 튜브에 흐르는 급수의 유동 방향 및 속도를 균일하게 하기 위한 연료 가스 예열기의 튜브측 급수의 역류 제어 장치를 제공하는데 있다.The present invention for solving the above problems, by reducing the speed of the feed water flowing into the fuel gas preheater to prevent the backflow in the tube by the flow of the fuel gas preheater to uniform the flow direction and speed of the feed water flowing through the tube It is to provide a reverse flow control device for the tube-side water supply.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료 가스 예열기의 튜브측 급수의 역류 제어 장치는, 연료가스 예열기 내부로 급수가 유입되는 입구 급수관과, 상기 입구 급수관의 하측에 연결되어 있으며 그 외주면에 다수개의 여과기 배출 구멍이 형성되어 있는 여과기와, 상기 여과기를 통해서 유입된 급수를 저장되도록 상기 입구 급수관의 하측에 설치되어 있는 수실과, 상기 수실의 일측에 부착되어 있으며 다수개의 튜브 시트 구멍이 형성되어 있는 튜브 시트와, 상기 튜브 시트의 일측에 설치되어 상기 입구 급수관으로부터 유입된 급수가 유동되도록 그 내부에 다수개의 관으로 형성되어 있는 튜브와, 상기 튜브에 대해서 횡방향으로 다수개가 설치되어 유입되는 급수의 온도에 의해서 연료가스의 온도를 상승시키도록 가이드하는 격벽과, 상기 튜브의 일측에 설치되어 상기 튜브를 통해서 균일하게 유동된 급수를 배출시키는 출구 급수관과, 상기 연료가스 예열기에 유입되는 급수에 의해 연료 가스가 예열되도록 유입되는 연료 가스 입구부와, 상기 연료 가스 입구부에서 공급된 연료가스가 일정한 온도로 예열된 후 배출되는 연료 가스 출구부로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a reverse flow control apparatus for tube-side water supply of a fuel gas preheater of the present invention includes an inlet water supply pipe through which water is introduced into a fuel gas preheater, and a lower side of the inlet water supply pipe, A filter formed with two filter discharge holes, a water chamber installed below the inlet water supply pipe so as to store water supplied through the filter, and a plurality of tube sheet holes formed on one side of the water chamber. A tube sheet, a tube installed on one side of the tube sheet and formed of a plurality of tubes therein so that the water flowing from the inlet water supply pipe flows, and a plurality of tubes installed in the transverse direction with respect to the tube A partition wall for guiding the temperature of the fuel gas to increase with temperature, and the An outlet water supply pipe installed at one side of the air outlet for discharging water uniformly flowing through the tube; The fuel gas supplied from is characterized in that the fuel gas outlet is discharged after being preheated to a constant temperature.
도 1은 종래의 연료 가스 예열기의 개략적인 단면도이며,1 is a schematic cross-sectional view of a conventional fuel gas preheater,
도 2는 종래의 연료 가스 예열기 튜브측에서 급수의 속도 벡터 선도이며,2 is a velocity vector diagram of water supply at the conventional fuel gas preheater tube side,
도 3은 본 발명의 연료 가스 예열기의 개략적인 단면도이며,3 is a schematic cross-sectional view of a fuel gas preheater of the present invention,
도 4는 도 3의 연료 가스 예열기의 입구측 수실 부분을 도시한 상세도이며,FIG. 4 is a detailed view of the inlet side chamber portion of the fuel gas preheater of FIG. 3;
도 5는 본 발명의 연료 가스 예열기의 여과기를 수실 중앙에 배열한 경우의 속도 벡터 선도이며,5 is a velocity vector diagram when the filter of the fuel gas preheater of the present invention is arranged in the center of the chamber.
도 6은 여과기를 수실의 하단에 설치한 급수의 속도 벡터 선도이다.Fig. 6 is a velocity vector diagram of feed water provided with a filter at the bottom of the water chamber.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
30 : 입구 급수관 32 : 수실30: inlet water supply pipe 32: water room
34 : 튜브 36 : 튜브 시트34: Tube 36: Tube Sheet
37 : 튜브 시트 구멍 38 : 여과기 배출 구멍37: tube sheet hole 38: strainer discharge hole
40 : 여과기 42 : 연료 가스 입구부40: filter 42: fuel gas inlet
43 : 격벽 44 : 출구 급수관43: partition 44: outlet water pipe
46 : 연료 가스 출구부46: fuel gas outlet
본 발명의 연료 가스 예열기의 튜브측 급수의 역류 제어 장치를 첨부한 도면을 참고로 상세히 기술하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, the reverse flow control apparatus of the tube-side water supply of the fuel gas preheater of the present invention will be described in detail as follows.
도 3 및 도 4는 본 발명의 연료 가스 예열기의 튜브측 급수의 역류 제어 장치에 관한 측면도 및 사시도로서, 연료가스 예열기 내부로 급수가 유입되는 입구 급수관(30)과, 상기 입구 급수관(30)의 하측에 연결되어 있으며 그 외주면에 다수개의 여과기 배출 구멍(38)이 형성되어 있는 여과기(40)와, 상기 여과기(40)를 통해서 유입된 급수를 저장되도록 상기 입구 급수관(30)의 하측에 설치되어 있는 수실(32)과, 상기 수실(32)의 일측에 부착되어 있으며 다수개의 튜브 시트 구멍(37)이 형성되어 있는 튜브 시트(36)와, 상기 튜브 시트(36)의 일측에 설치되어 상기 입구 급수관(30)으로부터 유입된 급수가 유동되도록 그 내부에 다수개의 관으로 형성되어 있는 튜브(34)와, 상기 튜브(34)에 대해서 횡방향으로 다수개가 설치되어 유입되는 급수의 온도에 의해서 연료가스의 온도를 상승시키도록 가이드하는 격벽(43)과, 상기 튜브(34)의 일측에 설치되어 상기 튜브(34)를 통해서 균일하게 유동된 급수를 배출시키는 출구 급수관(44)과, 상기 연료가스 예열기에 유입되는 급수에 의해 상기 격벽(43)을 통해 유동되면서 가스가 예열되도록 공급되는 연료 가스 입구부(42)와, 상기 연료 가스 입구부(42)에서 공급된 연료가스가 배출되는 연료 가스 출구부(46)로 구성되어 있다.3 and 4 are side and perspective views of a reverse flow control apparatus for tube-side water supply of the fuel gas preheater according to the present invention, wherein the inlet water supply pipe 30 through which the water supply flows into the fuel gas preheater and the inlet water supply pipe 30 are shown. It is connected to the lower side and is installed in the lower side of the inlet water supply pipe 30 so that the filter 40 and a plurality of filter discharge holes 38 formed on the outer peripheral surface thereof, the water supplied through the filter 40 is stored A water chamber 32, a tube sheet 36 attached to one side of the water chamber 32, and having a plurality of tube sheet holes 37 formed thereon, and installed at one side of the tube sheet 36, the inlet being Fuel gas is formed by the temperature of the water supplied by the tube 34 formed of a plurality of tubes therein so that the water supplied from the water supply pipe 30 flows, and a plurality of the tubes 34 in the transverse direction. Of A partition 43 for guiding the temperature to rise, an outlet water supply pipe 44 installed at one side of the tube 34 to discharge the water supply uniformly flowing through the tube 34, and the fuel gas preheater. A fuel gas inlet 42 which is supplied through the partition 43 to be preheated while flowing through the partition 43, and a fuel gas outlet which is discharged from the fuel gas supplied from the fuel gas inlet 42; 46).
상기 여과기(40)는 급수가 유입되는 입구 급수관(1)의 단면적에 비해서 상대적으로 총 출구 면적이 크도록 상기 여과기(40)의 외측에 형성되어 있는 구멍의 개수와 크기를 조절해야 하며, 그리고 상기 여과기(40)는 상기 다수개의 튜브(34)에 흐르는 급수의 속도가 균일하게 나타나는 위치에 설치해야 한다.The filter 40 is to adjust the number and size of the holes formed on the outside of the filter 40 so that the total outlet area is larger than the cross-sectional area of the inlet water supply pipe (1) in which the feed water is introduced, and the The filter 40 should be installed at a position where the speed of water supply flowing through the plurality of tubes 34 is uniform.
상기와 같이 구성된 본 발명의 연료 가스 예열기의 튜브측 급수의 역류 제어 장치에 대한 작용, 효과를 기술하면 다음과 같다.The operation and effect on the reverse flow control device of the tube-side water supply of the fuel gas preheater of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 외부로부터 급수가 연료 가스 예열기의 일측에 연결되어 있는 입구 급수관(30)을 통해서 유입되면, 상기 입구 급수관(30)의 하단에 부착되어 있는 여과기(40)를 통해서 수실(32)에 유입된다. 그리고 상기 여과기(40)의 외주면에 상기 입구 급수관(30)에서 유입되는 급수의 단면적 보다 더 크게 형성되어 있는 다수개의 여과기 배출 구멍(38)을 통해서 흐르게 된다.First, when water is supplied from the outside through the inlet water supply pipe 30 connected to one side of the fuel gas preheater, it is introduced into the water chamber 32 through the filter 40 attached to the lower end of the inlet water supply pipe 30. . In addition, the outer peripheral surface of the filter 40 flows through a plurality of filter discharge holes 38 formed larger than the cross-sectional area of the water supplied from the inlet water supply pipe 30.
이때 상기 입구 급수관(30)에 연결되어 있는 여과기(40)를 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 여과기(40)의 외주면에 형성되어 있는 다수개의 여과기 배출 구멍(38)이 상기 입구 급수관(30)의 총 단면적과 같게 하고 상기 수실(32)의 중앙부분에 설치한 경우를 설명하면 다음과 같다.In this case, as shown in FIG. 5, the filter 40 connected to the inlet water supply pipe 30 has a plurality of filter discharge holes 38 formed on the outer circumferential surface of the filter 40. When the same as the total cross-sectional area of and installed in the central portion of the water chamber 32 will be described as follows.
상기 입구 급수관(30)을 통해서 유입되는 급수는 상기 여과기(40)의 여과기 배출 구멍(38)에 의해서 대체로 속도가 균일하게 분포된 후 상기 튜브 시트(36)에 형성되어 있는 다수개의 튜브 시트 구멍(37)을 통해서 다수개의 튜브(34)에 의해 가이드 되면서 균일한 속도와 방향을 이루면서 출구 급수관(44)을 통해서 외부로 배출되나, 다만 하측에 있는 튜브(34)에서는 급수가 균일한 속도를 이루면서 유동되지 않는다.The water flowing in through the inlet water supply pipe 30 has a plurality of tube sheet holes formed in the tube sheet 36 after the velocity is uniformly distributed by the filter discharge hole 38 of the filter 40. Guided by a plurality of tubes 34 through 37) while being discharged to the outside through the outlet water supply pipe 44 in a uniform speed and direction, but in the lower tube 34, the water supply flows at a uniform speed It doesn't work.
그리고 상기 입구 급수관(30)의 총 단면적보다 상기 여과기(40)의 외주면에 형성된 다수개의 여과기 배출 구멍(38)의 총 단면적을 더 크게 하고 상기 입구 급수관(30)에 연결되어 있는 여과기(40)를 도 6에 도시된 바와 같이, 하측에 설치하게 되면, 상기 입구 급수관(30)을 통해서 유입된 급수의 흐름이 상기 여과기(40)의 여과기 배출 구멍(38)을 통해서 충분히 속도가 감속됨으로서 모든 튜브(34)에서 더욱더 균일하게 되어 상기 출구 급수관(44)을 통해서 외부로 배출된다.And the total cross-sectional area of the plurality of filter discharge holes 38 formed on the outer circumferential surface of the filter 40 than the total cross-sectional area of the inlet water supply pipe 30 and the filter 40 connected to the inlet water supply pipe 30 As shown in Figure 6, when installed in the lower side, the flow of the water flowing through the inlet water supply pipe 30 is sufficiently slowed down through the filter outlet hole 38 of the filter 40, all the tubes ( 34, it becomes even more uniform and is discharged to the outside through the outlet water supply pipe (44).
이와 같이, 균일하고 역류가 없이 공급된 급수는 도시되지 않은 복수기를 통하여 배열회수 보일러에 공급되어 가열된 후 연료 가스 예열기에 다시 유입된다.As such, the feed water supplied without uniform backflow is supplied to the heat recovery boiler through a condenser (not shown), heated, and then flowed back into the fuel gas preheater.
그리고 본 발명은 상기에서 기술한 바와 같이, 상기 입구 급수관(30)의 총 단면적보다 상기 입구 급수관(30)에 연결되어 있는 여과기(40)의 외측에 형성된 다수개의 여과기 배출 구멍(38)의 총 단면적을 적절하게 증가시키고 여과기(40)를 수실(32)의 하측에 설치함으로써, 유입되는 급수의 유동을 양호하게 하는 것으로, 비록 상기에서 구체적으로 예를 들어 기술하지 않았더라도 본 발명에 포함되는 것이다.And the present invention, as described above, the total cross-sectional area of the plurality of filter discharge holes 38 formed on the outside of the filter 40 connected to the inlet water supply pipe 30 than the total cross-sectional area of the inlet water supply pipe 30. By appropriately increasing the filter 40 and installing the filter 40 under the water chamber 32 to improve the flow of the incoming water, which is included in the present invention even if not specifically described above.
상기와 같이 구성된 본 발명의 연료 가스 예열기의 튜브측 급수의 역류 제어 장치는, 연료 가스 예열기의 입구 급수관에 연결되어 있는 여과기와, 상기 여과기의 외측에 상기 입구 급수관의 총 단면적보다 더 큰 단면적을 가지도록 다수개의 여과기 배출 구멍을 형성하고 여과기의 위치를 수실의 중심에서 하향조정하여 입구 급수관을 통해서 유입되는 급수가 균일하면서 일정한 방향으로 유동되도록 함으로써 간단한 구조로써 저렴한 가격으로 연료 가스 예열기의 성능을 향상시킴과 동시에 발전소 전체의 성능을 향상 시킬 수 있는 연료 가스 예열기의 튜브측 급수의 역류 제어 장치이다.The reverse flow control apparatus for tube-side water supply of the fuel gas preheater of the present invention configured as described above has a filter connected to the inlet water supply pipe of the fuel gas preheater, and has a cross-sectional area larger than the total cross-sectional area of the inlet water supply pipe on the outside of the filter. It is a simple structure that improves the performance of fuel gas preheater at a low cost by forming a plurality of filter outlet holes so that the position of the filter is lowered from the center of the chamber so that the water flowing through the inlet water pipe flows in a uniform and constant direction. At the same time, it is a reverse flow control device for the feed water of the tube side of the fuel gas preheater that can improve the performance of the entire power plant.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20091030 Year of fee payment: 11 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |