KR101149020B1 - Electricity generation system using waist heat of steel manufacturing process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제철공정의 산소공장에서의 가스쿨러의 배열을 이용하여 유체를 기화시키고, 기화된 기체의 압력으로 터빈을 회전하며, 산소공장의 저온가스를 이용하여 액화시켜 순환함으로써 발전력을 얻을 수 있는 제철공정에서의 배열을 이용한 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation system, and more particularly, to vaporize a fluid using an arrangement of a gas cooler in an oxygen plant of a steelmaking process, to rotate a turbine at a pressure of vaporized gas, and to use a low temperature gas of an oxygen plant. The present invention relates to a power generation system using an arrangement in a steelmaking process that can generate power by liquefying and circulating.
본 발명의 가스쿨러를 포함하는 산소공장에서의 배열을 이용한 발전시스템에 있어서, 순환유체를 기화시키는 기화기와, 상기 기화기에서 발생하는 기체의 압력에 의해 회전하는 터빈과, 상기 기화기에서 기화되어 터빈을 회전시키는 기체를 액화시키기 위한 액화기와, 상기 기화기에 기화를 위한 열을 제공하기 위해 제철공정의 가스쿨러 열을 흡수한 온열유체를 상기 기화기에 순환시키는 기화유체 제공부와, 상기 액화기에 액화를 위한 흡열력을 제공하기 위해 산소공장의 저온가스에 의해 열이 방출된 저온유체를 상기 액화기에 순환시키는 액화유체 제공부와, 상기 터빈의 회전력을 전달받아 전력을 발생하는 발전부를 포함한다.In a power generation system using an arrangement in an oxygen plant including a gas cooler of the present invention, a gas vaporizer for vaporizing a circulating fluid, a turbine rotating by the pressure of a gas generated in the vaporizer, and a gas vaporized in the vaporizer are used. A liquefier for liquefying the gas to be rotated, a vaporizing fluid providing unit for circulating a vaporized heat fluid absorbing the gas cooler heat of the steelmaking process to the vaporizer to provide heat for vaporizing the vaporizer; Liquefied fluid providing unit for circulating the low-temperature fluid discharged by the low-temperature gas of the oxygen factory to the liquefier to provide endothermic force, and a power generation unit for generating electric power by receiving the rotational force of the turbine.
Description
본 발명은 발전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제철공정의 산소공장에서의 가스쿨러의 배열을 이용하여 유체를 기화시키고, 기화된 기체의 압력으로 터빈을 회전하며, 산소공장의 저온가스를 이용하여 액화시켜 순환함으로써 발전력을 얻을 수 있는 제철공정에서의 배열을 이용한 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation system, and more particularly, to vaporize a fluid using an arrangement of a gas cooler in an oxygen plant of a steelmaking process, to rotate a turbine at a pressure of vaporized gas, and to use a low temperature gas of an oxygen plant. The present invention relates to a power generation system using an arrangement in a steelmaking process that can generate power by liquefying and circulating.
일반적으로 온도차를 이용한 발전 시스템은 특히, 액체의 온도차를 이용하여 많이 이용되고 있다.In general, a power generation system using a temperature difference is particularly used by using a temperature difference of a liquid.
도 1은 해수의 온도차를 이용한 발전 시스템을 간략하게 보인 도면으로서, 도 1을 참조하여 종래의 온도차를 이용한 발전 시스템을 설명하면 다음과 같다.1 is a view briefly showing a power generation system using a temperature difference of sea water. Referring to FIG. 1, a power generation system using a conventional temperature difference is as follows.
해수 표면의 따뜻한 온도의 해수를 순환시키기 위한 온수관(1)과, 상기 온수관(1)의 온도를 전달받아 순환루프(3)의 유체를 기화시키기 위한 기화기(2)와, 상기 기화기(2)에서 발생하는 기체의 압력에 의해 회전하는 터빈(4)과, 상기 터빈(4)을 통한 기체를 액화시키기 위한 액화기(5)와, 상기 액화기(3)에 저온을 제공하기 위해 깊은곳의 해수를 순환시키기 위한 저온관(6)을 포함한다.Hot water pipe (1) for circulating the warm water of the sea water surface of the sea water, vaporizer (2) for vaporizing the fluid of the circulation loop (3) by receiving the temperature of the hot water pipe (1), and the vaporizer (2)
상기와 같은 종래의 해수 온도차를 이용한 발전 시스템은 해수 표면의 비교적 높은 온도를 갖는 해수를 이용하여 기화기(2)가 유체를 기화시키도록 하고, 기화된 기체의 압력에 의해 터빈(4)을 회전시켜 발전력을 얻은 후, 액화기(5)를 통해 상기 기체를 액화시켜 순환루프(3) 상에서 순환하도록 한다. 상기 액화기(5)는 상기 깊은곳의 해수를 순환시키는 저온관(6)에 상기 기체의 열을 방출함으로써 액화의 동작이 가능한 것이다. The power generation system using the conventional seawater temperature difference as described above allows the
그러나, 상기와 같은 종래의 해수 온도차를 이용한 발전 시스템은 표면측 해수와 심해측 해수를 순환시키기 위한 별도의 설비를 구축해야 하는 단점이 있다. 특히, 표면측 해수와 심해측 해수가 어느 정도의 온도차를 이루어야 되므로, 상기 온도차를 갖기 위한 위치의 지정 및 설비의 구축이 어려운 문제가 대두된다.However, the power generation system using the conventional seawater temperature difference as described above has a disadvantage in that separate facilities for circulating the surface-side seawater and the deep-sea seawater have to be constructed. In particular, since the surface-side seawater and the deep-sea seawater must have a certain temperature difference, it is difficult to designate a position and to construct a facility for having the temperature difference.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 발전 시스템은 제철공정에서의 배열을 이용하여 보다 효율적이면서도 경제적으로 전력을 발생시킬 수 있는 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. The power generation system of the present invention for solving the above problems is to provide a power generation system that can generate power more efficiently and economically by using the arrangement in the steelmaking process.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스쿨러를 포함하는 산소공장에서의 배열을 이용한 발전시스템에 있어서, 순환유체를 기화시키는 기화기와, 상기 기화기에서 발생하는 기체의 압력에 의해 회전하는 터빈과, 상기 기화기에서 기화되어 터빈을 회전시키는 기체를 액화시키기 위한 액화기와, 상기 기화기에 기화를 위한 열을 제공하기 위해 제철공정의 가스쿨러 열을 흡수한 온열유체를 상기 기화기에 순환시키는 기화유체 제공부와, 상기 액화기에 액화를 위한 흡열력을 제공하기 위해 산소공장의 저온가스에 의해 열이 방출된 저온유체를 상기 액화기에 순환시키는 액화유체 제공부와, 상기 터빈의 회전력을 전달받아 전력을 발생하는 발전부를 포함한다.In the power generation system using the arrangement in the oxygen plant including the gas cooler of the present invention for achieving the above object, a vaporizer for vaporizing the circulating fluid, a turbine rotating by the pressure of the gas generated in the vaporizer; And a liquefier for liquefying a gas that is vaporized in the carburetor to rotate a turbine, and a vaporized fluid providing unit configured to circulate a gaseous fluid that absorbs gas cooler heat of an iron making process to the vaporizer to provide heat for vaporization to the vaporizer. And a liquefied fluid providing unit which circulates the low temperature fluid discharged by the low temperature gas of an oxygen plant to the liquefier to provide an endothermic force for liquefaction to the liquefier, and generates electric power by receiving the rotational force of the turbine. Includes a power generation unit.
또한, 본 발명의 발전 시스템에서, 상기 기화유체 제공부는, 상기 가스쿨러 열을 흡수하여 유체에 제공하기 위한 제1 열교환기를 포함하고, 상기 액화유체 제공부는, 상기 산소공장의 저온가스에 유체의 열을 방출하기 위한 제2 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the power generation system of the present invention, the vaporization fluid providing unit includes a first heat exchanger for absorbing and providing the gas cooler heat to the fluid, the liquefied fluid providing unit, the heat of the fluid to the low-temperature gas of the oxygen factory It characterized in that it comprises a second heat exchanger for emitting a.
또한, 본 발명의 발전 시스템에서, 상기 순환유체는 프레온 가스 또는 암모 니아 가스 인 것을 특징으로 한다.In addition, in the power generation system of the present invention, the circulating fluid is characterized in that the freon gas or ammonia gas.
또한, 본 발명의 발전 시스템에서, 상기 기화유체 제공부는 상기 기화기를 통과한 온열유체를 냉각탑으로 회수하고, 상기 액화유체 제공부는 상기 액화기를 통과한 저온유체를 냉각탑으로 회수하는 특징을 포함한다.In addition, in the power generation system of the present invention, the vaporization fluid providing unit recovers the heated fluid passing through the vaporizer to the cooling tower, and the liquefied fluid providing unit includes a feature that recovers the low temperature fluid passing through the liquefier to the cooling tower.
또한, 본 발명의 발전 시스템에서, 상기 기화유체 제공부와 액화유체 제공부는 냉각탑을 공유하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the power generation system of the present invention, the vaporization fluid providing unit and the liquefied fluid providing unit is characterized in that the cooling tower.
또한, 본 발명의 발전 시스템에서, 상기 액화유체 제공부는, 상기 제2 열교환기 전단에 상기 저온유체를 제공하기 위한 수세장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the power generation system of the present invention, the liquefied fluid providing unit, characterized in that it further comprises a washing device for providing the low temperature fluid in front of the second heat exchanger.
또한, 본 발명의 발전 시스템에서, 상기 제1 열교환기를 통과한 온열유체의 온도는 40℃ 내지 60℃ 의 범위에 속하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the power generation system of the present invention, the temperature of the thermal fluid passing through the first heat exchanger is characterized in that it belongs to the range of 40 ℃ to 60 ℃.
또한, 본 발명의 발전 시스템에서, 상기 제2 열교환기를 통화한 저온유체의 온도는 4℃ 내지 10℃ 의 범위에 속하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the power generation system of the present invention, the temperature of the low temperature fluid passing through the second heat exchanger is characterized in that it falls in the range of 4 ℃ to 10 ℃.
상기와 같은 본 발명은 제첼공정에서의 배열을 이용하여 효율적인 발전을 실시할 수 있게 되므로, 종래의 해수 온도차를 이용하는 발전 시스템에 비해 발전 효율이 높은 장점이 있다.As described above, the present invention enables efficient power generation using the arrangement in the Jechel process, and thus, the generation efficiency is higher than that of the conventional power generation system using a seawater temperature difference.
특히, 순환유체의 기화 및 액화를 위한 온도제어가 용이하며, 설비 구축이 용이하여 비용이 절감되고 내구성이 증가하여 경제성이 높은 발전 시스템을 제공하는 장점이 있다.In particular, it is easy to control the temperature for the vaporization and liquefaction of the circulating fluid, there is an advantage to provide a high-efficiency power generation system by reducing the cost and increased durability to facilitate the installation of equipment.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것 으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 발전 시스템에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.Now, a power generation system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
먼저, 일반적인 제철공정에서 산소, 질소, 아르곤 가스등을 제조하는 산소공장에서 대기중의 공기를 공기 압축기를 통해 압축한 후, 팽창터빈을 통해 기체가 액체로 상변화를 일으키는 액화점까지 온도를 냉각시켜 산소, 질소, 아르곤 가스의 액화점을 이용해 액체 산소와 액체 질소 및 액체 아르곤을 분리하여 얻게 되는데, 상기 공기 압축기를 통해 압축공정을 수행할 때 발생하는 가스의 압축열 냉각을 목적으로 가스쿨러가 사용된다. First, in an oxygen factory that manufactures oxygen, nitrogen, argon gas, etc. in a general steelmaking process, the air in the air is compressed through an air compressor, and then cooled through the expansion turbine to a liquefaction point where the gas changes phase into liquid. It is obtained by separating liquid oxygen, liquid nitrogen and liquid argon using a liquefaction point of oxygen, nitrogen, and argon gas, which is used by a gas cooler for cooling the compression heat of a gas generated when performing a compression process through the air compressor. do.
본 실시예에서는 상기 제철공정에서의 산소공장에서 이용되는 가스 쿨러 및 저온의 액화가스를 이용하여 발전 시스템에 적용하는 바, 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 발전 시스템을 설명하면 다음과 같다. In the present embodiment is applied to the power generation system using a gas cooler and a low temperature liquefied gas used in the oxygen factory in the steelmaking process, the power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
본 실시예에 따른 발전 시스템은, 순환유체를 기화시키는 기화기(20)와, 상기 기화기(20)에서 발생하는 기체의 압력에 의해 회전하여, 상기 회전력을 발전부 (미도시)에 전달하는 터빈(30)과, 상기 기화기(20)에서 기화되어 터빈(30)을 회전시키는 기체를 액화시키기 위한 액화기(40)와, 상기 기화기(20)에 기화를 위한 열을 제공하기 위해 가스쿨러(10)의 열을 기화용 유체에 제공하기 위한 제1 열교환기(11)와, 상기 액화기(40)에 액화를 위한 흡열력을 제공하기 위해 산소공장의 저온가스탱크(80)로부터 저온가스를 공급받아 액화용 유체의 열을 흡수하기 위한 제2 열교환기(82)를 포함한다. 상기 제2 열교환기(82)와 저온가스탱크(80)의 사이에는 상기 저온가스의 역류를 방지하기 위한 역류방지수단(81)이 설치되어 있다.In the power generation system according to the present embodiment, a turbine which rotates by the pressure of a gas generated in the
상기 기화기(20)와 터빈(30) 및 액화기(40)를 순환하는 유체는 프레온 가스 또는 암모니아 가스를 사용하는 것이 바람직 하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The fluid circulating through the
상기에서와 같이 본 실시예의 발전 시스템은 가스쿨러(10)의 열을 이용하여 제1 열교환기(11)에서 기화용 유체의 온도를 상승시켜 기화기(20)에 제공하며, 산소공장의 저온가스탱크(80)의 저온가스를 이용하여 제2 열교환기(82)에서 액화용 유체의 온도를 하락시켜 액화기(40)에 제공함으로써, 순환유체가 기화기(20)를 통해 기화되고, 액화기(40)를 통해 액화됨으로써 온도차를 이용한 발전이 이루어 지게 된다. As described above, the power generation system of the present embodiment increases the temperature of the vaporizing fluid in the
즉, 본 실시예에서는 기화를 위한 고온의 소스(Source)로서, 제철공정 산소공장의 가스쿨러(10)의 배열을 이용하고, 액화를 위한 저온의 소스(Source)로서 산소공장의 저온 액화가스를 사용하여 보다 효율적인 발전을 달성함이 가능하다.That is, in the present embodiment, as the high temperature source for vaporization, the arrangement of the
상기 기화용 유체는 기화기(10)에서 기화되는 유체의 특성상 그 온도가 40℃ 내지 60℃ 범위가 되도록 함이 바람직 하고, 상기 액화용 유체는 액화기(40)에서 액화되는 유체의 특성상 그 온도가 4℃ 내지 10℃ 범위가 되도록 함이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. The vaporizing fluid is preferably such that the temperature is in the range of 40 ℃ to 60 ℃ in the nature of the fluid vaporized in the
본 실시예의 발전 시스템은 상기 기화용 유체 및 액화용 유체를 회수하기 위한 제1 및 제2 냉각탑(60,50)을 더 포함할 수 있다. 상기 각각의 기화기(20) 및 액화기(40)를 통과한 기화용 유체 및 액화용 유체는 리사이클링 되어야 하므로, 제1 및 제2 냉각탑(60,50)을 통해 회수됨이 가능하며, 제1 및 제2 냉각탑은 실제적으로 공용되어 짐도 가능하다. 즉, 기화기(20)를 통과한 기화용 유체는 발열작용으로 온도가 상대적으로 낮아지며, 액화기(40)를 통과한 액화용 유체는 흡열작용으로 온도가 상대적으로 높아지므로 공용 냉각탑으로 회수하여 온도를 중화시킨 후 다시 개별적인 유관을 통하여 제1 열교환기(11) 및 제2 열교환기(82) 측으로 순환시킴도 가능한 것이다.The power generation system of the present embodiment may further include first and
상기 액화용 유체는 제철공정의 수세장치에서 배출되는 물을 이용하여 사용함도 가능하다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제2 열교환기(82)의 전단에는 제철공정의 수세장치(70)가 더 구비될 수 있으며 상기 수세장치(70)의 배출수를 액화용 유체로 사용함도 가능한 것이다.The liquefaction fluid can also be used using water discharged from the washing machine of the steelmaking process. Therefore, as shown in FIG. 2, the front end of the
더불어, 상기 수세장치(70)의 배출수를 기화용 유체로 사용할 수 있음도 당업자에게는 충분히 유추 가능할 것이다.In addition, it can also be inferred to those skilled in the art that the water discharged from the
앞에서 설명된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기 술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.One embodiment of the present invention described above should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and modify the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention as long as it will be apparent to those skilled in the art.
도 1은 종래의 해수 온도차를 이용한 발전 시스템을 설명하기 위한 간략도1 is a simplified diagram for explaining a power generation system using a conventional seawater temperature difference
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제철공정에서의 배열을 이용한 발전 시스템을 설명하기 위한 간략도Figure 2 is a simplified diagram for explaining the power generation system using the arrangement in the steelmaking process according to an embodiment of the present invention
Claims (8)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020090133107A KR101149020B1 (en) | 2009-12-29 | 2009-12-29 | Electricity generation system using waist heat of steel manufacturing process |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20060031589A (en) * | 2005-12-22 | 2006-04-12 | 임성황 | Turbine driving device utilizing physical energy when vaporizing liquefied gas by natural heat or waste heat |
-
2009
- 2009-12-29 KR KR1020090133107A patent/KR101149020B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20060031589A (en) * | 2005-12-22 | 2006-04-12 | 임성황 | Turbine driving device utilizing physical energy when vaporizing liquefied gas by natural heat or waste heat |
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