KR101917430B1 - 발전장치 - Google Patents

발전장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101917430B1
KR101917430B1 KR1020160141300A KR20160141300A KR101917430B1 KR 101917430 B1 KR101917430 B1 KR 101917430B1 KR 1020160141300 A KR1020160141300 A KR 1020160141300A KR 20160141300 A KR20160141300 A KR 20160141300A KR 101917430 B1 KR101917430 B1 KR 101917430B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power generation
working fluid
absorber
evaporator
condenser
Prior art date
Application number
KR1020160141300A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180046435A (ko
Inventor
조한창
오혁진
Original Assignee
주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
철강융합신기술연구조합
주식회사 포스코아이씨티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코, 재단법인 포항산업과학연구원, 철강융합신기술연구조합, 주식회사 포스코아이씨티 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020160141300A priority Critical patent/KR101917430B1/ko
Publication of KR20180046435A publication Critical patent/KR20180046435A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101917430B1 publication Critical patent/KR101917430B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/06—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K19/00—Regenerating or otherwise treating steam exhausted from steam engine plant
    • F01K19/02—Regenerating by compression
    • F01K19/04—Regenerating by compression in combination with cooling or heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

본 발명은 2 이상의 비등점이 다른 두 유체가 혼합되고, 고온의 제1 작동유체가 제1 발전터빈에서 열원으로 이용되는 제1 발전부; 및, 2 이상의 비등점이 다른 두 유체가 혼합되고, 상기 제1 발전부에 비해 상대적으로 저온의 제2 작동유체가 제2 발전터빈에서 열원으로 이용되는 제2 발전부;를 포함하고, 상기 제2 발전부는 상기 제1 발전부와 연계되어 설치되고, 상기 제1 발전터빈에서 배출된 제1 작동유체의 적어도 일부가 상기 제2 발전부로 인입되어 제2 작동유체로 이용되는 것을 특징으로 하는 발전장치를 제공한다.

Description

발전장치{POWER GENERATING APPARATUS}
본 발명은 두 유체가 혼합된 작동유체를 사용하여 열효율을 향상시킨 발전장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.
석탄, 오일 또는 가스를 연료로 하는 화력발전은 통상적으로 물을 작동 유체로 이용한다. LNG 복합발전의 경우에도 가스터빈에서 나온 배가스가 500~600℃로 상당히 높기 때문에 그 열로 물을 스팀으로 상전환시켜 스팀 터빈을 구동시켜 발전을 하게 된다.
100 ~ 500℃로 기존의 스팀발전보다 낮은 온도의 배열원을 이용하여 발전하기 위한 중저온 배열발전기술이 점차 개발, 확대되고 있다. 낮은 온도에서 발전하기 위해서는 낮은 온도에서 끓는 점(boiling point)을 갖는 작동유체, 즉 냉매 또는 탄화수소계 연료가 이용된다. 작동유체의 특성 또는 시스템 구성에 따라 유기랭킨사이클 시스템(organic rankine cycle system), 카리나 사이클시스템(kalina cycle system), 그리고 우에하라 사이클 시스템(uehara cycle system) 등으로 크게 구별된다. 유기랭킨사이클은 하나의 작동 유체를 이용하고 카리나와 우에하라사이클은 암모니아와 물을 혼합한 혼합물을 이용한다.
카리나 사이클은 순수물질을 작동유체로 사용하는 유기랭킨사이클과 달리, 혼합된 작동유체가 사용될 수 있다. 일 예로, 물과 암모니아가 혼합된 암모니아수를 작동유체로 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 응축기(1)에서 냉각된 작동유체를 펌프(2)를 통해 고압으로 토출하여 예열기(3)에서 예열된다.
이후 증발기(4)를 통해 증기화되고 기액분리기(5)에서 물이 많이 포함된 포화액과 암모니아가 주성분인 포화증기로 분리된다.
포화증기는 티빈(6)으로 공급되어 저온 저압으로 변환되는데 터빈은 화학에너지를 기계적 에너지로 전환하고 그 기계적 에너지는 발전기을 통해 전기를 생산하게 된다.
그리고, 터빈(6)에서 배출된 작동유체는 흡수기(8)로 이동될 수 있다.
고온상태인 포화액은 예열기(3)로 보내져 작동유체를 예열하면서 열을 회수하고 팽창밸브(7)를 통해 압력을 터빈(6) 후단의 압력까지 낮추고 흡수기(8)에서 터빈(6)에서 일을 수행하고 배출된 고암모니아 농도의 작동유체와 혼합하게 된다.
혼합된 작동유체는 응축기(1)로 공급되어 응축되고, 증발기(4)에는 고온의 열원을 갖는 유체가 공급되고 저온화되어 배출된다.
응축기(1)에서는 냉각수가 유입되고, 냉각수는 혼합된 작동유체를 응축시키고 온도가 높아진 상태로 배출된다.
카리나 사이클은 고온 열원의 온도에 따라 암모니아 농도를 조절함으로써 최대효율을 얻을 수 있다. 즉 열원의 온도가 높으면 암모니아 농도를 낮추고, 온도가 낮으면 농도를 높여 끓는점을 변경할 수 있다.
문제는 고온 열원의 온도가 높아 암모니아 농도를 낮추면, 상대적으로 물의 양이 많이 들어가게 되고 이는 기액분리기(5)에서 분리된 액체량이 증가하면서 예열기(3)로 가는 유량이 증가한다.
이는 증발기(4)로 들어가는 작동유체의 온도를 높임으로써 고온 열원의 출구 (10)에서의 배출온도가 높아지는 일이 발생하고, 이에 따라, 증발기(4)로 들어오는 열원의 열량을 충분히 활용하지 못하게 되면서 발전효율이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
이에 따라, 카리나 사이클이 기존의 유기랭킨사이클(organic rankine cycle)에 비해 효율이 좋지 못할 수 있다.
본 발명의 종래기술로는 특허공개공보 제1997-0006764호(1997년 02월 21일 공개, 3성분 작동 유체를 사용하는 열역학적 동력 발생 시스템)가 있다.
본 발명은 일 측면으로서, 일측의 발전부에서 배출된 작동유체를 타측의 발전부로 인입시켜 작동유체로 이용하면서 고온 유체 열원을 충분히 활용하여 발전효율이 크게 향상될 수 있는 발전장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 일 측면으로서, 2개의 발전부를 하나의 발전장치에서 연계시켜 구동시킴으로써 설비비용을 절감할 수 있는 발전장치를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 2 이상의 비등점이 다른 두 유체가 혼합되고, 고온의 제1 작동유체가 제1 발전터빈에서 열원으로 이용되는 제1 발전부; 및, 2 이상의 비등점이 다른 두 유체가 혼합되고, 상기 제1 발전부에 비해 상대적으로 저온의 제2 작동유체가 제2 발전터빈에서 열원으로 이용되는 제2 발전부;를 포함하고, 상기 제2 발전부는 상기 제1 발전부와 연계되어 설치되고, 상기 제1 발전터빈에서 배출된 상기 제1 작동유체의 적어도 일부가 상기 제2 발전부로 인입되어 상기 제2 작동유체로 이용되고, 상기 제1 발전부 및, 상기 제2 발전부는, 고온 열원유체와 작동유체가 열교환하여 증발 작동유체를 생성하는 증발기; 상기 증발기에 연결되며, 증발 작동유체를 농후류와 희박류로 분리하는 기액분리기; 상기 기액분리기에 연결되며, 농후류를 받아서 농후류의 에너지를 기계적 에너지로 전환하는 발전터빈; 상기 발전터빈과 연결되며, 상기 발전터빈을 통과하여 에너지가 소모된 농후류와 상기 기액분리기에서 배출된 희박류를 혼합하는 흡수기; 상기 흡수기에 연결되며, 저열원에서 공급되는 냉각매체와 열교환시켜 혼합된 작동유체를 응축시키는 응축기; 및, 상기 응축기에 연결되며, 응축된 작동유체를 가압하여 승압시키는 가압펌프;를 포함하는 발전장치를 제공한다.
삭제
바람직하게, 가압펌프를 통과하여 상기 증발기로 전달되는 농후류와 상기 기액분리기에서 분리된 희박류를 열교환시켜 상기 증발기로 공급되는 작동유체를 예열하는 예열기;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 제1 발전부는, 제1 증발기, 제1 기액분리기, 제1 발전터빈, 제1 응축기, 제1 흡수기, 제1 가압펌프를 구비하고, 상기 제2 발전부는, 제2 증발기, 제2 기액분리기, 제2 발전터빈, 제2 흡수기, 제2 응축기 및, 제2 가압펌프를 구비하고, 상기 제2 흡수기는, 상기 제1 흡수기와 상기 제1 응축기의 이동경로에 연결되어, 상기 제1 흡수기에서 혼합된 제1 작동유체와 상기 제2 흡수기에서 혼합된 제2 작동유체가 상기 제1 응축기에 의해 함께 응축될 수 있다.
바람직하게, 제2 발전부는, 상기 제2 흡수기와 상기 제1 응축기의 이동경로 상에 설치되어, 상기 제2 흡수기에서 상기 제1 응축기로 공급되는 제2 작동유체의 압력을 낮추는 압력해소 팽창밸브;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 제1 발전부의 제1 증발기와 상기 제2 발전부의 제2 증발기는 상호 인접하게 배치되고, 상기 제1 증발기로 공급된 고온 열원유체가 제1 작동유체와 열교환 후에 상기 제2 증발기로 공급되어 제2 작동유체와 열교환할 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 발전부의 제1 발전터빈에서 배출된 제1 작동유체의 적어도 일부가 상기 제2 발전부로 인입되어 제2 작동유체로 이용되면서 고온 유체 열원을 충분히 활용하여 발전효율이 크게 향상될 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 2개의 발전부를 하나의 발전장치에서 연계시켜 구동시킴으로써 설비비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 발전장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에서 제1 발전부를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에서 제2 발전부를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치의 제2 발전부의 일부구성의 상세를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치는 제1 발전부(100) 및, 제2 발전부(200)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 발전장치는 2 이상의 비등점이 다른 두 유체가 혼합되고, 고온의 제1 작동유체(F1)가 제1 발전터빈(130)에서 열원으로 이용되는 제1 발전부(100) 및, 2 이상의 비등점이 다른 두 유체가 혼합되고, 상기 제1 발전부(100)에 비해 상대적으로 저온의 제2 작동유체(F2)가 제2 발전터빈(230)에서 열원으로 이용되는 제2 발전부(200)를 포함하고, 상기 제2 발전부(200)는 상기 제1 발전부(100)와 연계되어 설치되고, 상기 제1 발전부(100)의 제1 발전터빈(130)에서 배출된 제1 작동유체(F1)의 적어도 일부가 상기 제2 발전부(200)로 인입되어 제2 작동유체(F2)로 이용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 2 이상의 성분이 함유된 작동유체는 낮은 끓는 점을 가지는 성분과 높은 끓는 점을 가지는 성분을 포함하는 다성분 작동류이다. 이런 선호되는 작동류로는 암모니아수 혼합물, 두 가지 이상의 탄화수소, 두 가지 이상의 프레온, 탄화수소와 프레온 혼합물이 있다. 일반적으로 작동유체는 유리한 열역학적 특성과 용해성을 가지는 여러 가지 성분으로 이루어진 혼합물이다.
여기서, 특히 선호되는 작동유체는 물과 암모니아 혼합물이 사용될 수 있다. 이하에서는 물과 암모니아가 혼합된 암모니아수를 본 발명에서 사용되는 작동유체로 한정하여 설명하기로 한다.
제1 작동유체(F1)와 제2 작동유체(F2)는 물과 암모니아가 혼합된 유체로 구성될 수 있다. 물론, 물과 암모니아 이외에 불가피한 미량의 불순물의 혼입될 수 있다.
본 발명은 제1 발전부(100) 및, 제2 발전부(200)에서 사용되는 작동유체는 2 이상의 비등점이 다른 두 유체가 혼합된 카리나 타입의 발전장치로 구성될 수 있다.
제1 발전부(100) 및, 제2 발전부(200)에서 사용되는 작동유체는 성분은 물과 암모니아로 동일하고, 발전터빈으로 유입되는 작동유체의 온도 및, 암모니아의 농도에서 차이가 있을 뿐이다.
여기서, 제1 작동유체(F1)는 제1 발전부(100)를 순환하는 작동유체를 의미하고, 제2 작동유체는 제2 발전부(200)를 순환하는 작동유체를 의미한다.
이때, 제1 발전터빈(130)으로 유입되는 제1 작동유체(F1)는 고온이고 저농도의 암모니아가 활용되고, 제2 발전터빈(230)으로 유입되는 제2 작동유체(F2)는 제1 작동유체(F1)에 비해 상대적으로 저온이고 고농도의 암모니아가 활용될 수 있다.
본 발명의 발전장치는 고온이고 저농도의 암모니아 농도의 제1 작동유체(F1)가 제1 발전터빈(130)으로 인입되는 제1 발전부(100)와, 저온이고 고농도 암모니아 농도의 제2 작동유체(F2)가 제2 발전터빈(230)으로 인입되는 제2 발전부(200)가 동시에 부착되고, 제1 발전부(100)에서 배출된 제1 작동유체(F1)의 일부 또는 전부가 제2 발전부(200)의 제2 작동유체(F2)로 이용되면서 공급하여 발전효율이 크게 향상될 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발전장치는 제2 발전부(200)가 제1 발전부(100)와 연계되어 설치되고, 상기 제1 발전부(100)의 제1 발전터빈(130)에서 배출된 제1 작동유체(F1)의 적어도 일부가 상기 제2 발전부(200)로 인입되어 제2 작동유체(F2)로 이용됨으로써, 2개의 발전부를 별도로 운용하는 경우에 비해 설비구성상 하나의 발전장치로 구동할 수 있어 소비동력을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 발전부(100) 및, 제2 발전부(200)는 증발기, 기액분리기, 발전터빈, 흡수기, 응축기 및, 가압펌프를 포함할 수 있다.
제1 발전부(100) 및, 상기 제2 발전부(200)는, 고온 열원유체와 작동유체가 열교환하여 증발 작동유체를 생성하는 증발기와, 상기 증발기에 연결되며, 증발 작동유체를 농후류(K)와 희박류(L)로 분리하는 기액분리기와, 상기 기액분리기에 연결되며, 농후류(K)를 받아서 농후류(K)의 에너지를 기계적 에너지로 전환하는 발전터빈과, 상기 발전터빈과 연결되며, 상기 발전터빈을 통과하여 에너지가 소모된 농후류(K)와 상기 기액분리기에서 배출된 희박류(L)를 혼합 가능하게 설치되는 흡수기와, 상기 흡수기에 연결되며, 저열원에서 공급되는 냉각매체와 열교환시켜 혼합된 작동유체를 응축시키는 응축기 및, 상기 응축기에 연결되며, 응축된 작동유체를 가압하여 승압시키는 가압펌프를 포함할 수 있다.
발전장치는 가압펌프를 통과하여 상기 증발기로 전달되는 농후류(K)와 상기 기액분리기에서 분리된 희박류(L)를 열교환시켜 상기 증발기로 공급되는 작동유체를 예열하는 예열기를 더 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 발전부(100)는 제1 증발기(110), 제1 기액분리기(120), 제1 발전터빈(130), 제1 응축기(150), 제1 흡수기(140), 제1 가압펌프(160)를 포함하고, 제1 카리나발전부는 제1 예열기(170)를 더 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제2 발전부(200)는 제2 증발기(210), 제2 기액분리기(220), 제2 발전터빈(230), 제2 흡수기(240), 제2 응축기(250) 및, 제2 가압펌프(260)를 포함하고, 제2 예열기(270)를 더 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 발전장치의 작동유체의 흐름을 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
응축기에서 응축된 작동유체는 가압펌프에 의해서 고압으로 펌핑되어, 가압된 작동유체를 생성한다. 가압된 작동유체는 예열기에서 희박류(L)과 열교환하여, 승온된 작동유체가 된다.
승온된 작동유체는 증발기로 유입되며, 상기 증발기에서 작동유체는 가열 유체와 열교환 하면서 상변화하여 증발된 작동유체가 된다. 이때, 열에너지가 화학적 에너지로 전환된다.
증발된 작동유체는 기액분리기로 공급되며, 기액분리기에서 증기 상태의 농후류(K)와 액체 상태의 희박류(L)로 분리된다.
여기서, 농후류(K)란 암모니아와 같은 저 비등점 유체가 작동유체에서 상대적으로 농도가 높은 것을 의미하며, 희박류(L)란 암모니아와 같은 저 비등점 유체가 작동유체에서 상대적으로 농도가 낮은 것을 의미하는 것으로, 기액분리기에서 기체는 암모니아와 같은 저 비등점 유체의 농도가 높으며, 액체는 암모니아와 같은 저 비등점 유체의 농도가 낮다.
여기서, 상기 기액분리기에서 분리된 기체는 암모니아의 농도가 상대적으로 높으므로 농후류(K)에 해당할 것이며, 액체는 암모니아의 농도가 상대적으로 낮으므로 희박류(L)에 해당될 것이다.
농후류(K)는 터빈과 같은 발전터빈으로 공급되며, 이 발전터빈에서 농후류(K)는 압력이 하강하며, 그로 인하여 화학적 에너지가 기계적 에너지로 전환된다.
농후류(K)는 발전터빈을 통과하면서 에너지가 소모되면서 소모된 농후류(K)가 된다.
소모된 농후류(K)는 희박류(L)와 상기 흡수기에서 혼합, 합류하여 다시 분리되기 전의 작동유체의 상태가 된다.
한편, 희박류(L)는 상기 기액분리기에서 분리되어 상기 예열기로 유동한다. 상기 예열기에서는 가압펌프에 의해 가압되어 이동하는 가압된 작동유체가 통과하고 있으며, 이때 상기 희박류(L)의 온도가 상기 가압된 작동유체의 온도보다 높기 때문에 상기 희박류(L)에서 상기 가압된 작동유체로 열이 이동하여 상기 가압된 작동유체는 승온된 작동유체가 되고 상기 희박류(L)는 온도가 낮아진 희박류(L)가 된다.
본 발명에서 사용되는 작동유체는 상기 흡수기에서 시작하여 응축기, 증발기를 지나 상기 기액분리기에 들어가 농후류(K)와 희박류(L)로 분리되기 전까지는 동일한 농도를 유지한다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 제1 발전부(100)는, 제1 증발기(110), 제1 기액분리기(120), 제1 발전터빈(130), 제1 응축기(150), 제1 흡수기(140), 제1 가압펌프(160)를 구비하고, 상기 제2 발전부(200)는, 제2 증발기(210), 제2 기액분리기(220), 제2 발전터빈(230), 제2 흡수기(240), 제2 응축기(250) 및, 제2 가압펌프(260)를 구비하고, 상기 제2 흡수기(240)는, 상기 제1 흡수기(140)와 상기 제1 응축기(150)의 이동경로에 연결되어, 상기 제1 흡수기(140)에서 혼합된 제1 작동유체(F1)와 상기 제2 흡수기(240)에서 혼합된 제2 작동유체(F2)가 상기 제1 응축기(150)에 의해 함께 응축될 수 있다.
도 2 및, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 발전부(100)는 제1 증발기(110)에서 고온 열원유체와 작동유체가 열교환하여 증발된 제1 작동유체(F1)를 생성하고, 제1 증발기(110)에 연결된 제1 기액분리기(120)에 의해 증발된 제1 작동유체(F1)를 농후류(K)와 희박류(L)로 분리하고, 제1 기액분리기(120)에 연결된 제1 발전터빈(130)에 의해 농후류(K)의 에너지는 기계적에너지로 전환될 수 있다.
제1 흡수기(140)에는 제1 기액분리기(120)에서 배출된 희박류(L)가 공급될 수 있다.
구체적으로, 희박류(L)는 제1 예열기(170)에서 제1 작동유체(F1)를 예열시키고 저온의 희박류(L) 상태로 제1 팽창밸브(190)를 통해 압력을 제1 발전터빈(130)에서 배출된 농후류(K)의 압력까지 낮춰서 제1 흡수기(140)에 공급될 수 있다.
그리고, 제1 발전터빈(130)에 연결된 제1 흡수기(140)에서 혼합된 제1 작동유체(F1)가 저열원에서 공급되는 냉각매체와 열교환되면서 제1 응축기(150)에 의해 응축될 수 있고, 제1 응축기(150)에 연결된 제1 가압펌프(160)에 의해 응축된 농후류(K)가 가압되면서 승압된 상태에서 제1 증발기(110)로 공급될 수 있다.
물론, 제1 가압펌프(160)와 제1 증발기(110)의 사이에 설치된 제1 예열기(170)에 의해 가압된 제1 작동유체(F1)가 승온된 상태에서 제1 증발기(110)로 공급될 수 있다.
도 2 및, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 발전부(200)는 제1 발전부(100)의 제1 발전터빈(130)에서 배출된 제1 작동유체(F1)의 적어도 일부를 유입시켜 제2 작동유체(F2)로 이용할 수 있다.
즉, 제1 발전터빈(130)에서 배출된 제1 작동유체(F1)인 농후류(K)의 일부를 제2 작동유체(F2)로 이용할 수 있고, 제1 발전터빈(130)에서 배출된 농후류(K)의 전부를 제2 작동유체(F2)로 이용될 수 있다.
제1 발전터빈(130)에서 배출된 농후류(K)가 모두 제2 발전부(200)의 열원인 제2 작동유체(F2)로 이용될 경우, 제1 흡수기(140)에는 제1 기액분리기(120)에서 배출된 희박류(L)가 공급될 수 있다
제2 작동유체(F2)는 제2 응축기(250)에서 응축되고 제2 가압펌프(260)에서 가압되고, 제2 증발기(210)에 의해 증발된 제2 작동유체(F2)가 생성되고, 생성된 증발된 제2 작동유체(F2)가 제2 기액분리기(220)에서 농후류(K)와 희박류(L)로 분리되고, 상기 제2 기액분리기(220)에서 분리된 농후류(K)가 제2 발전터빈(230)으로 공급되어 농후류(K)의 에너지가 기계적에너지로 전환될 수 있다.
제2 흡수기(240)에는 제2 기액분리기(220)에서 배출된 희박류(L)가 공급될 수 있다.
구체적으로, 희박류(L)는 제2 예열기(270)에서 제2 작동유체(F2)를 예열시키고 저온의 희박류(L) 상태로 제2 팽창밸브(290)를 통해 압력을 제2 발전터빈(130)에서 배출된 농후류(K)의 압력까지 낮춰서 제2 흡수기(240)에 공급될 수 있다.
그리고, 제2 발전터빈(230)에 연결된 제2 흡수기(240)에서 혼합된 제2 작동유체(F2)가 저열원에서 공급되는 냉각매체와 열교환되면서 제2 응축기(250)에 의해 응축될 수 있고, 제2 응축기(250)에 연결된 제2 가압펌프(260)에 의해 응축된 농후류(K)가 가압되면서 승압된 상태에서 제2 증발기(210)로 공급될 수 있다.
물론, 제2 가압펌프(260)와 제2 증발기(210)의 사이에 설치된 제2 예열기(270)에 의해 가압된 제2 작동유체(F2)가 승온된 상태에서 제2 증발기(210)로 공급될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 발전터빈(230)에서 배출된 소모된 농후류(K)는 제2 기액분리기(220)에서 분리된 희박류(L)와 제2 흡수기(240)에서 혼합되고, 제2 흡수기(240)에서 혼합된 제2 작동유체(F2)는 압력해소 팽창밸브(280)에 의해 저압화된 상태에서 제1 흡수기(140)와 제1 응축기(150) 사이에 연결되어 제1 흡수기(140)에서 혼합된 제1 작동유체(F1)와 제2 흡수기(240)에서 혼합된 제2 작동유체(F2)가 제1 응축기(150)에 의해 함께 응축될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 발전터빈(130)과 제2 발전터빈(230)은 동축상에 각각 설치될 수 있고, 제1 발전터빈(130)과 제2 발전터빈(230)을 함께 설치하여 일체형으로 구성할 수도 있다.
도 4 및, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 발전부(200)는, 상기 제2 흡수기(240)와 상기 제1 응축기(150)의 이동경로 상에 설치되어, 상기 제2 흡수기(240)에서 상기 제1 응축기(150)로 공급되는 제2 작동유체(F2)의 압력을 낮추는 압력해소 팽창밸브(280)를 더 포함할 수 있다.
제2 흡수기(240)에서 혼합된 제2 작동유체(F2)는 압력해소 팽창밸브(280)에 의해 저압화된 상태에서 상기 제1 흡수기(140)에서 혼합된 제1 작동유체(F1)와 혼합되면서 제1 카라나 발전기와 제2 발전부(200) 사이의 압력차가 해소될 수 있다.
제2 발전터빈(230)에서 배출된 소모된 농후류(K)는 상기 제2 기액분리기(220)에서 분리된 희박류(L)와 상기 제2 흡수기(240)에서 혼합되고, 제2 흡수기(240)에서 혼합된 제2 작동유체(F2)는 압력해소 팽창밸브(280)에 의해 저압화된 상태에서 상기 제1 흡수기(140)와 상기 제1 응축기(150) 사이에 연결되어 제1 흡수기(140)에서 혼합된 제1 작동유체(F1)와 제2 흡수기(240)에서 혼합된 제2 작동유체(F2)가 제1 응축기(150)에 의해 함께 응축될 수 있다.
제1 응축기(150)로 공급되는 제1 흡수기(140)에서 혼합된 제1 작동유체(F1)와 제2 흡수기(240)에서 혼합된 제2 작동유체(F2)는 냉각매체 입구(I)를 통해 유입된 냉각매체와 열교환하면서 응축되고, 냉각매체 출구(J)를 통해 배출될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 발전부(100)의 제1 증발기(110)와 상기 제2 발전부(200)의 제2 증발기(210)는 상호 인접하게 배치되고, 상기 제1 증발기(110)로 공급된 고온 열원유체가 제1 작동유체(F1)와 열교환 후에 상기 제2 증발기(210)로 공급되어 제2 작동유체(F2)와 열교환할 수 있다.
즉, 고온열원 입구(G)를 통해 제1 증발기(110)로 유입된 고온 열원유체와 제1 작동유체(F1)가 열교환하여 증발 제1 작동유체(F1)를 생성하고, 제1 증발기(110)를 거치면서 온도가 다소 낮아진 고온 열원유체가 제2 증발기(210)로 유입되어 제2 작동유체(F2)와 열교환하여 증발 제2 작동유체(F2)를 생성하고, 고온 열원유체는 고온열원 출구(H)로 배출될 수 있다.
이와 같이, 고온 열원유체가 제1 증발기(110)와 제2 증발기(210)를 순차적으로 거치면서 고온 열원유체의 열에너지를 중첩적으로 활용하여 카라나 발전장치의 전체적인 발전효율을 크게 향상시키고, 발전량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 발전장치 100: 제1 발전부
110: 제1 증발기 120: 제1 기액분리기
130: 제1 발전터빈 140: 제1 흡수기
150: 제1 응축기 160: 제1 가압펌프
170: 제1 예열기 190: 제1 팽창밸브
200: 제2 발전부 210: 제2 증발기
220: 제2 기액분리기 230: 제2 발전터빈
240: 제2 흡수기 250: 제2 응축기
260: 제2 가압펌프 270: 제2 예열기
280: 압력해소 팽창밸브 290: 제2 팽창밸브
F1: 제1 작동유체 F2: 제2 작동유체
G: 고온열원 입구 H: 고온열원 출구
I: 냉각매체 입구 J: 냉각매체 출구
K: 농후류 L: 희박류

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 2 이상의 비등점이 다른 두 유체가 혼합되고, 고온의 제1 작동유체가 제1 발전터빈에서 열원으로 이용되는 제1 발전부; 및,
    2 이상의 비등점이 다른 두 유체가 혼합되고, 상기 제1 발전부에 비해 상대적으로 저온의 제2 작동유체가 제2 발전터빈에서 열원으로 이용되는 제2 발전부;를 포함하고,
    상기 제2 발전부는 상기 제1 발전부와 연계되어 설치되고, 상기 제1 발전터빈에서 배출된 상기 제1 작동유체의 적어도 일부가 상기 제2 발전부로 인입되어 상기 제2 작동유체로 이용되고,
    상기 제1 발전부 및, 상기 제2 발전부는,
    고온 열원유체와 작동유체가 열교환하여 증발 작동유체를 생성하는 증발기;
    상기 증발기에 연결되며, 증발 작동유체를 농후류와 희박류로 분리하는 기액분리기;
    상기 기액분리기에 연결되며, 농후류를 받아서 농후류의 에너지를 기계적 에너지로 전환하는 발전터빈;
    상기 발전터빈과 연결되며, 상기 발전터빈을 통과하여 에너지가 소모된 농후류와 상기 기액분리기에서 배출된 희박류를 혼합하는 흡수기;
    상기 흡수기에 연결되며, 저열원에서 공급되는 냉각매체와 열교환시켜 혼합된 작동유체를 응축시키는 응축기; 및,
    상기 응축기에 연결되며, 응축된 작동유체를 가압하여 승압시키는 가압펌프;를 포함하는 발전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가압펌프를 통과하여 상기 증발기로 전달되는 농후류와 상기 기액분리기에서 분리된 희박류를 열교환시켜 상기 증발기로 공급되는 작동유체를 예열하는 예열기;를 더 포함하는 발전장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 발전부는,
    제1 증발기, 제1 기액분리기, 제1 발전터빈, 제1 응축기, 제1 흡수기, 제1 가압펌프를 구비하고,
    상기 제2 발전부는,
    제2 증발기, 제2 기액분리기, 제2 발전터빈, 제2 흡수기, 제2 응축기 및, 제2 가압펌프를 구비하고,
    상기 제2 흡수기는,
    상기 제1 흡수기와 상기 제1 응축기의 이동경로에 연결되어, 상기 제1 흡수기에서 혼합된 상기 제1 작동유체와 상기 제2 흡수기에서 혼합된 상기 제2 작동유체가 상기 제1 응축기에 의해 함께 응축되는 것을 특징으로 하는 발전장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 발전부는,
    상기 제2 흡수기와 상기 제1 응축기의 이동경로 상에 설치되어, 상기 제2 흡수기에서 상기 제1 응축기로 공급되는 상기 제2 작동유체의 압력을 낮추는 압력해소 팽창밸브;를 더 포함하는 발전장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 발전부의 제1 증발기와 상기 제2 발전부의 제2 증발기는 상호 인접하게 배치되고,
    상기 제1 증발기로 공급된 고온 열원유체가 상기 제1 작동유체와 열교환 후에 상기 제2 증발기로 공급되어 상기 제2 작동유체와 열교환하는 것을 특징으로 하는 발전장치.
KR1020160141300A 2016-10-27 2016-10-27 발전장치 KR101917430B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160141300A KR101917430B1 (ko) 2016-10-27 2016-10-27 발전장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160141300A KR101917430B1 (ko) 2016-10-27 2016-10-27 발전장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180046435A KR20180046435A (ko) 2018-05-09
KR101917430B1 true KR101917430B1 (ko) 2018-11-12

Family

ID=62200764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160141300A KR101917430B1 (ko) 2016-10-27 2016-10-27 발전장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101917430B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210033595A (ko) 2019-09-18 2021-03-29 한국에너지기술연구원 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템 및 운전방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6409157B1 (ja) * 2018-05-02 2018-10-17 一彦 永嶋 電力生成システム
WO2022225486A2 (en) * 2021-04-21 2022-10-27 Repg Enerji Sistemleri Sanayi Ve Ticaret Anonim Sirketi A generator for use in energy generation systems

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210033595A (ko) 2019-09-18 2021-03-29 한국에너지기술연구원 액체 재순환유로를 가진 랭킨사이클 시스템 및 운전방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180046435A (ko) 2018-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR920009138B1 (ko) 에너지 발생 방법
US7305829B2 (en) Method and apparatus for acquiring heat from multiple heat sources
US7516619B2 (en) Efficient conversion of heat to useful energy
CA2713799C (en) Method for operating a thermodynamic circuit, as well as a thermodynamic circuit
KR940002718B1 (ko) 직접 연소식(direct fired)동력 사이클을 수행하는 장치 및 방법
JP5800295B2 (ja) 蒸気動力サイクルシステム
JP4388067B2 (ja) 熱力学サイクルの実施方法と装置
EP1070830A1 (en) Method and apparatus of converting heat to useful energy
JPH0454810B2 (ko)
US7980079B2 (en) Power systems and methods for high or medium initial temperature heat sources in medium and small scale power plants
KR101917430B1 (ko) 발전장치
WO2013114936A1 (ja) 蒸留装置および蒸留方法
US8117844B2 (en) Method and apparatus for acquiring heat from multiple heat sources
KR101294948B1 (ko) 열효율 및 응축효율이 향상된 발전시스템
KR101403174B1 (ko) 열에너지를 전환하는 방법
KR101417627B1 (ko) 열에너지를 전환하는 장치
AU2011225700B2 (en) Improved thermodynamic cycle
KR101289187B1 (ko) 열에너지를 전환하는 장치
KR101294974B1 (ko) 열에너지를 전환하는 방법 및 장치
KR101461828B1 (ko) 열에너지를 전환하는 장치
KR101304727B1 (ko) 열에너지를 전환하는 장치
JP2010096414A (ja) アンモニア吸収冷凍式発電装置
KR101417634B1 (ko) 열에너지를 전환하는 장치
KR101289189B1 (ko) 열에너지를 전환하는 장치
KR101289226B1 (ko) 열에너지를 전환하는 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant