복합화력발전소의 바이패스 라인 보수시에 안전을 위한밸브개폐시스템

복합화력발전소의 바이패스 라인 보수시에 안전을 위한 밸브개폐시스템{VALVE CLOSING SYSTEM REPAIRING BYPASS LINE IN COMPLEX POWER GENERATION PLANT}

본 발명은 폐열회수보일러(HRSG; Heat Recovery Steam Generator)와 연계된 발전기를 구비한 복합화력발전소의 바이패스 라인에 관한 것이며, 특히, 폐열회수보일러에서 배출되는 고온고압의 스팀을 스팀터빈으로 이송하지 않고 바이패스(By-Pass)하는 바이패스 라인의 보수시에 작업자 안전을 위한 밸브개폐시스템을 제공하는 데 있다.

복합화력발전소는 크게 연료를 연소하여 전력을 생산하는 가스터빈과, 가스터빈에서 발생한 고온의 연소가스를 회수하여 고온고압의 스팀을 발생하는 폐열회수보일러와, 폐열회수보일러에서 배출되는 고온고압의 스팀을 이용하여 전력을 생산하는 스팀터빈으로 구분된다.

이런 복합화력발전소에 있어서, 덕트가 폐열회수보일러와 스팀터빈을 연결하며, 이런 덕트에는 바이패스 라인이 연결된다. 폐열회수보일러에서 발생한 고온고압의 스팀은 덕트를 통해 스팀터빈으로 유입되지만, 스팀터빈이 고장 또는 정기점검에 의해 그 가동이 정지될 경우, 폐열회수보일러에서 생성된 고온고압의 스팀은 바이패스 라인을 통해 대기 중으로 배출된다. 하지만, 이런 고온고압의 스팀은 대기오염원으로서, 온도를 낮춰서 배출하여야 한다.

도면에서, 도 1은 종래 기술에 따른 복합화력발전소의 폐열회수보일러와 스팀터빈 사이의 바이패스 라인의 개략도이다.

도 1에 보이듯이, 고온고압의 스팀은 배관도의 우측편 즉 폐열회수보일러(1)에서 유입되어 제1 밸브(11)와 제2 밸브(12)를 통해 저압스팀으로 배출된다. 이와같은 과정에서 스팀의 온도를 낮추기 위해 바이패스 라인(2)의 내부로 냉각수를 분사한다. 이와 같이 냉각수를 분사하기 위해서는 바이패스 라인(2)에 있어서, 제1, 제2 밸브(11, 12)의 사이로 냉각수관(3)을 연결하고, 냉각수관(3)을 통해 공급되는 냉각수를 바이패스 라인(2)의 내부로 분사하여 고온의 스팀을 냉각한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 냉각수관(3)이 분기되고, 각 분기관에는 제3, 제4 밸브(13, 14)가 각각 설치되어 냉각수의 분사량을 제어할 수 있으며, 경우에 따라서는 냉각수관(3)이 분기되지 않고 제3 밸브(13)에 의해 개폐될 수 있다.

이와 같은 구조의 바이패스 라인(2)에 있어서, 종래는 각 밸브(11, 12, 13, 14)의 제어를 다음과 같이 제어한 후, 바이패스 라인(2)을 점검 및 보수하였다.

우선, 제1, 제3, 제4 밸브(11, 13, 14)는 수동밸브(Manual Valve)이고, 제2 밸브(12)는 기계식 밸브(Motor Operated Valve)로서, 제1, 제3, 제4 밸브(11, 13, 14)는 작업자가 직접 수작업으로 개도를 제어하며, 제2 밸브(12)의 개도는 제어실에서 작업자에 의해 제어된다. 이와 같이 구성된 바이패스 라인(2)에 있어 문제점은, 제1, 제3, 제4 밸브(11, 13, 14)를 작업자가 수동으로 크로즈(close)하였으나, 완전하게 크로즈되지 않을 수 있으며 또한 작업자의 실수로 크로즈 시키지 않을 수도 있다. 이런 비정상적인 상태에서 제어실에서는 정상상태로 오인하고 제2 밸브(12)를 크로즈하며, 이런 상태를 인식하지 못한 작업자가 바이패스 라인(2)으로 진입하여 내부를 점검 및 보수함에 있어, 완전히 크로즈되지 않은 상태의 제1, 제3, 제4 밸브(11, 13, 14)를 통해 작업자가 위치한 바이패스 라인(2)의 내부로 고온고압의 스팀 또는 냉각수가 유입된다. 이런 상태에서 제2 밸브(12)는 완전히 크로즈된 상태로서, 스팀은 작업자가 위치한 바이패스 라인(2)의 내부에 축적되어 안전사고를 발생시킬 수 있다.

또한, 작업자가 바이패스 라인(2) 내부에 진입하지 않았다 하더라도, 제2밸브(12)와 제 1, 3, 4 밸브(11, 13, 14)의 사이에 대응하는 바이패스 라인(2)에 치명적인 악영향을 미칠 수 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 바이패스 라인의 점검 및 보수시에 고온고압의 스팀이 바이패스 라인의 내부로 유입되지 않도록 밸브의 잠금상태가 확인된 상태에서 다른 밸브의 잠금이 이루어지는 밸브개폐시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 복합화력발전소의 폐열회수보일러와 스팀터빈사이의 바이패스 라인의 개략도이며,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 복합화력발전소의 폐열회수보일러와 스팀터빈사이의 바이패스 라인의 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 폐열회수보일러

2 : 바이패스 라인

3 : 냉각수관

11, 12, 13, 14, 110, 120, 130, 140 : 밸브

111, 121, 131, 141 : 키박스

112, 122, 132, 142 : 키

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폐열회수보일러에서 스팀터빈으로 공급되는 스팀을 바이패스하는 바이패스관에 설치되는 복합화력발전소의 바이패스관에 설치된 밸브개폐시스템에 있어서, 상기 바이패스관의 스팀유입구에 설치되는 제1밸브와, 유입된 스팀을 배출하는 상기 바이패스관의 배출구에 설치된 제2밸브와, 상기 바이패스관의 내부로 냉각수를 분사하기 위해 연결된 냉각수관에 설치된 제3밸브를 포함하며, 상기 제1, 제3 밸브에는 키박스가 설치되며 상기 키박스에 삽입된 키가 회전함에 따라 상기 바이패스관 및 상기 냉각수관을 오픈/크로즈하며, 상기 제2 밸브에 설치된 키박스에는 상기 제1, 제3 밸브를 오픈/크로즈하는 키가 삽입되는 키슬롯이 형성되고 상기 키슬롯에 제1, 제3 밸브의 키를 삽입하여야상기 제2 밸브의 키가 회전 가능하여 상기 제2 밸브를 오픈/크로즈하게 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 상기 냉각수관은 복수 갈래로 분기되며, 상기 분기된 냉각수관들에는 제3 밸브가 각각 설치되는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는 상기 제1, 제3 밸브는 수동밸브이고, 상기 제2 밸브는 기계식밸브이다.

아래에서, 본 발명에 따른 복합화력발전소의 바이패스 라인 보수시에 안전을 위한 밸브개폐시스템의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 복합화력발전소의 폐열회수보일러와 스팀터빈사이의 바이패스 라인의 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 바이패스 라인(2)과 냉각수관(3)에 설치된 제1 내지 제4 밸브(110, 120, 130, 140)는 각각 키박스(111, 121, 131, 141)를 구비하며, 밸브(110, 120, 130, 140)가 완전히 크로즈된 상태에서만 키박스(111, 121, 131, 141)에 삽입된 키(112, 122, 132, 142)를 인출할 수 있는 밸브들이다. 이와 같이, 키박스(111, 121, 131, 141)를 구비한 밸브(110, 120, 130, 140)들은 밸브(110, 120, 130, 140)의 오픈 또는 크로즈된 상태를 잠금하기 위해 개발된 밸브들로서, 이미 상용화된 제품으로 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

고온고압의 스팀이 유입되는 바이패스 라인(2)의 입구 쪽에 위치한 제1 밸브(110)와 냉각수관(3)에 각각 설치된 제3, 제4 밸브(130, 140)는 수동밸브로서,작업자가 각 밸브(110, 130, 140)에 해당하는 키(112, 132, 142)를 락킹으로 회전하면 밸브(110, 130, 140)는 크로즈되고, 반대로 키(112, 132, 142)를 언락킹으로 회전하면 밸브(110, 130, 140)는 오픈된다. 그리고, 키(112, 132, 142)가 락킹으로 회전한 상태 즉 밸브(110, 130, 140)가 크로즈된 상태에서만 키박스(111, 131, 141)에서 키(112, 132, 142)를 인출할 수 있다.

한편, 제2 밸브(120)는 기계식 밸브로서, 제2 밸브(120)의 키박스(121)는 총 4개의 키슬롯이 형성되며, 그 중에서 3개의 키슬롯에는 제1, 제3, 제4 밸브(110, 130, 140)에 해당하는 3개의 키(112, 132, 142)가 삽입된다. 다른 1개의 키슬롯에 삽입된 키(122)는 제2 밸브(120)를 오픈/크로즈하는 키로서, 제1, 제3, 제4 밸브(110, 130, 140)에 해당하는 3개의 키(112, 132, 142)가 모두 키슬롯에 삽입되어야 제2 밸브(120)에 해당하는 키(122)가 언락킹에서 락킹으로 또는 그 반대로 락킹에서 언락킹으로 회전 가능하다. 여기에서, 제2 밸브(120)에 해당하는 키(122)가 락킹상태로 위치하여야만 제어실에서 제2 밸브(120)의 원격제어가 가능하고, 언락킹상태에서는 제어실에서 제2 밸브(120)의 원격제어가 불가능하다.

이와 같은 구성을 갖는 복합화력발전소의 바이패스 라인(2) 보수시에 안전을 위한 밸브개폐시스템에 있어서, 작업자는 제1 밸브(110), 제3 밸브(130), 제4 밸브(140)의 순서로 각 밸브(110, 130, 140)에 설치된 키박스(111, 131, 141)의 키(112, 132, 142)를 락킹으로 회전하여 밸브(110, 130, 140)를 잠금하고, 키(112, 132, 142)를 회수한다. 그리고, 제2 밸브(120)의 키박스(121)에 형성된 키슬롯에 각 키(122)를 삽입하고, 제2 밸브(120)의 개폐에 해당하는 키(122)를 락킹으로 회전시켜 키(122)를 회수한다.

회수된 제2 밸브(120)에 해당하는 키(122)는 제어실에 보관한다. 이와 같은 순서에 따르면, 제1 밸브(110), 제3 밸브(130) 및 제 4 밸브(140)가 완전히 잠금상태가 된 후에 제2 밸브(120)가 잠김으로써, 제1 밸브(110)와 제2 밸브(120)의 사이에 위치하는 바이패스 라인(2)의 내부에서 작업자가 작업하더라도 안전하다.

바이패스 라인(2)의 점검 및 보수가 완료되면, 상기 잠금순서의 역순으로 제2, 제4, 제3, 제1 밸브(120, 140, 130, 110)를 오픈한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 복합화력발전소의 바이패스 라인 보수시에 안전을 위한 밸브개폐시스템은 바이패스 라인 상의 수동밸브와 기계적 밸브의 상호간의 기계적인 잠금장치를 설치함으로써, 바이패스 라인 상에서 작업하는 작업자 및 설비를 보호할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 복합화력발전소의 바이패스 라인 보수 시에 안전을 위한 밸브개폐시스템에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.