KR102172229B1 - High efficiency carbon dioxide power system and its start-up method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 그 시동 방법에 관한 것으로, 압축기(110), 복열기(120), 제1 가열기(130), 터빈(140), 복열기(120) 및 냉각기(150)를 통과하면서 압축, 가열, 팽창, 냉각의 과정을 반복하는 이산화탄소 발전시스템에서, 상기 압축기 입구 운전점이 증기돔 안으로 진입하는 것을 방지하도록 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태인지를 판단하고, 판단 결과, 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태이면 상기 압축기를 구동하는 1 단계를 수행하고, 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태가 아니면 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태를 T-S 선도에서 액체 상태(1)로 만든 후 압축기를 구동하는 2 단계를 수행한다. 본 발명은 압축기 시동시 압축기 입구 운전점이 증기돔 안으로 진입하는 것을 방지하여 압축기 손상을 방지하면서도 이산화탄소 발전 사이클의 효율을 높이는 이점이 있다.The present invention relates to a supercritical carbon dioxide power generation system and a starting method thereof, comprising a compressor 110, a recuperator 120, a first heater 130, a turbine 140, a recuperator 120, and a cooler 150. In a carbon dioxide power generation system that repeats the processes of compression, heating, expansion, and cooling while passing, it is determined whether the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor is in a gaseous state to prevent the inlet operation point from entering the steam dome, and the determination result, If the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor is in a gaseous state, step 1 of driving the compressor is performed, and if the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor is not in a gaseous state, the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor is indicated in a liquid state (1) in the TS diagram. After making it, perform 2 steps of driving the compressor. The present invention has the advantage of increasing the efficiency of the carbon dioxide power generation cycle while preventing damage to the compressor by preventing the compressor inlet operation point from entering into the steam dome when starting the compressor.

Description

초임계 이산화탄소 발전시스템 및 그 시동 방법{HIGH EFFICIENCY CARBON DIOXIDE POWER SYSTEM AND ITS START-UP METHOD}Supercritical carbon dioxide power generation system and its starting method {HIGH EFFICIENCY CARBON DIOXIDE POWER SYSTEM AND ITS START-UP METHOD}

본 발명은 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 그 시동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초임계 이산화탄소 발전사이클의 효율을 높일 수 있는 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 그 시동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a supercritical carbon dioxide power generation system and a starting method thereof, and more particularly, to a supercritical carbon dioxide power generation system capable of increasing the efficiency of a supercritical carbon dioxide power generation cycle and a starting method thereof.

도 1의 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 T-S 선도에서 증기돔(Vapor dome) 상단에 위치한다. 포화 액선과 포화 증기선이 만나는 꼭지점이 임계점(Critical point)이며, 포화 액선과 포화 증기선으로 둘러싸인 산 같은 영역을 증기돔이라 한다. 증기돔 상단의 왼쪽이 액체 영역(압축 액체)(Liquid region)이 되고 오른쪽이 기체 영역(과열 증기)(Vapor region)이 되며 증기돔 안의 영역은 액체와 증기가 공존하는 2상 영역을 이루게 된다.The supercritical carbon dioxide power generation system of FIG. 1 is located at the top of a vapor dome in the T-S diagram. The point where the saturated liquid line meets the saturated steam line is the critical point, and the mountain-like area surrounded by the saturated liquid line and the saturated steam line is called a steam dome. The left side of the steam dome becomes a liquid region, the right side becomes a gas region (superheated vapor) (Vapor region), and the region inside the steam dome forms a two-phase region in which liquid and vapor coexist.

일반적으로 브레이턴 사이클(Brayton cycle)의 형태를 취하는 초임계 이산화탄소 발전 사이클은 압축(1→2), 가열(2→3→4), 팽창(4→5), 냉각(5→6→1)의 과정을 반복하는데, 이 모든 과정이 이산화탄소의 임계점(30.978℃, 7.3733MPa) 위에서 이루어지게 된다. In general, the supercritical carbon dioxide generation cycle, which takes the form of the Brayton cycle, is compressed (1→2), heating (2→3→4), expansion (4→5), and cooling (5→6→1). The process of is repeated, all of which are performed above the critical point of carbon dioxide (30.978℃, 7.3733MPa).

도 1의 초임계 이산화탄소 사이클은 액체상의 이산화탄소가 압축되면서 초임계상으로 변화하지만 액체상에서 기체상으로의 변화에 비해 밀도 변화가 작으므로 압축기에 가해지는 충격이 작아 안정적인 운전이 가능하다. 그러나 압축기의 시동시에는 온도, 압력이 충분히 높지 않아 운전점이 증기돔 안으로 진입하게 될 가능성이 있다. 압축기의 운전점이 증기돔 안으로 진입하게 되면 기체와 액체가 혼재하여 밀도 변화가 커지고 압축기에 가해지는 충격이 커져 압축기 손상을 유발할 수 있다.The supercritical carbon dioxide cycle of FIG. 1 changes to the supercritical phase as the liquid carbon dioxide is compressed, but the density change is small compared to the change from the liquid phase to the gas phase, so that the impact applied to the compressor is small, and stable operation is possible. However, when the compressor is started, the temperature and pressure are not high enough, so there is a possibility that the operating point will enter the steam dome. When the operating point of the compressor enters the steam dome, the density change increases due to the mixture of gas and liquid, and the impact applied to the compressor increases, which may cause damage to the compressor.

본 발명의 목적은 초임계 이산화탄소 발전사이클의 효율을 높일 수 있도록 압축기를 사용하고, 압축기 손상을 방지하기 위해 압축기 입구 운전점이 증기돔 안으로 진입하는 것을 방지하도록 한 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 그 시동 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a supercritical carbon dioxide power generation system and a starting method thereof in which a compressor is used to increase the efficiency of a supercritical carbon dioxide power generation cycle, and a compressor inlet operation point is prevented from entering a steam dome to prevent damage to the compressor. To provide.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 T-S 선도의 운전점 1'의 액체 이산화탄소를 압축하여 초임계 상태(2')가 되게 하는 압축기와 상기 압축기에서 압축된 이산화탄소를 열교환을 통해 가열하는 복열기와 상기 복열기에서 가열된 이산화탄소를 가열하는 제1 가열기와 상기 제1 가열기에서 가열된 이산화탄소가 유입되고 팽창하여 동력을 생산하는 터빈과 상기 터빈에서 배출되고 상기 복열기를 거쳐 유입되는 이산화탄소를 냉각하여 상기 1'의 액체 이산화탄소가 되게 하는 냉각기를 포함한다.According to the features of the present invention for achieving the above object, the present invention provides a compressor that compresses liquid carbon dioxide at an operating point 1'of a TS diagram to become a supercritical state (2'), and carbon dioxide compressed by the compressor. A recuperator for heating through heat exchange, a first heater for heating carbon dioxide heated in the recuperator, a turbine for generating power by introducing and expanding carbon dioxide heated in the first heater, and a turbine for generating power and discharged from the turbine, and the recuperator It includes a cooler that cools the carbon dioxide introduced through the air to become the liquid carbon dioxide of 1'.

상기 압축기의 이산화탄소를 상기 냉각기로의 재순환을 제어하기 위한 제1 밸브와 상기 압축기의 이산화탄소를 상기 복열기로의 공급을 제어하기 위한 제2 밸브를 포함하며, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브는 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태에 따라 개방이 제어되어 상기 압축기 입구 압력을 제어한다.A first valve for controlling recirculation of carbon dioxide from the compressor to the cooler and a second valve for controlling supply of carbon dioxide from the compressor to the recuperator, wherein the first valve and the second valve are Opening is controlled according to the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor to control the inlet pressure of the compressor.

상기 냉각기를 통과한 이산화탄소를 상기 압축기로 공급하기 전, 상기 이산화탄소를 가열하는 제2 가열기와 상기 냉각기에서 배출된 이산화탄소를 상기 압축기로의 유입 또는 상기 제2 가열기로의 유입을 제어하기 위한 체크밸브를 포함한다.Before supplying the carbon dioxide passing through the cooler to the compressor, a second heater for heating the carbon dioxide and a check valve for controlling the inflow of carbon dioxide discharged from the cooler into the compressor or into the second heater are provided. Include.

상기 압축기의 이산화탄소를 벤트시켜 감압시키기 위한 벤트부를 포함한다.And a vent part for venting the carbon dioxide of the compressor to reduce the pressure.

상기 벤트부에서 벤트시킨 이산화탄소가 저장되거나, 상기 순환배관에 이산화탄소를 주입하기 위한 이산화탄소가 저장되는 인벤토리 탱크를 포함할 수 있다.It may include an inventory tank in which carbon dioxide vented by the vent part is stored or carbon dioxide for injecting carbon dioxide into the circulation pipe is stored.

압축기, 복열기, 제1 가열기, 터빈, 복열기 및 냉각기를 통과하면서 압축, 가열, 팽창, 냉각의 과정을 반복하는 이산화탄소 발전시스템에서, 압축기 시동시 상기 압축기 입구 운전점이 증기돔 안으로 진입하는 것을 방지하도록 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태인지를 판단하고, 판단 결과, 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태이면 상기 압축기를 구동하는 1 단계를 수행하고, 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태가 아니면 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태를 T-S 선도에서 액체 상태(1)로 만든 후 압축기를 구동하는 2 단계를 수행한다.In a carbon dioxide power generation system that repeats the processes of compression, heating, expansion, and cooling while passing through a compressor, recuperator, first heater, turbine, recuperator and cooler, the compressor inlet operation point is prevented from entering the steam dome when the compressor is started. It is determined whether the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor is in a gaseous state, and as a result of the determination, if the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor is in a gaseous state, step 1 of driving the compressor is performed, and the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor is Otherwise, the second step of driving the compressor is performed after making the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor into a liquid state (1) in the TS diagram.

상기 1 단계는 상기 압축기의 이산화탄소를 상기 복열기로 공급하기 위한 제2 밸브는 닫고, 상기 압축기의 이산화탄소를 상기 냉각기로 재순환시키기 위한 제1 밸브를 개방한 상태에서 상기 압축기를 구동하며, 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태(2)에서 초임계 상태(3)가 되도록 상기 냉각기를 제어한다.In the first step, the second valve for supplying carbon dioxide of the compressor to the recuperator is closed, and the first valve for recirculating carbon dioxide of the compressor to the cooler is opened, and the compressor is driven, and the compressor inlet The cooler is controlled so that the state of the side carbon dioxide goes from the gaseous state (2) to the supercritical state (3).

상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에 도달하면, 상기 제2 밸브를 개방하고 상기 제1 밸브는 닫으면서 이산화탄소를 벤트시키거나 주입하여 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에서 기체 상태(4)가 되도록 제어하며, 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에서 기체 상태(4)로 되는 과정에서 상기 압축기에서 배출되는 이산화탄소를 복열기와 제1 가열기를 통해 가열하고 터빈에 공급한다.When the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor reaches the supercritical state (3), the second valve is opened and the first valve is closed to vent or inject carbon dioxide, so that the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor becomes a supercritical state. In (3), the gaseous state (4) is controlled, and the carbon dioxide discharged from the compressor is converted from the supercritical state (3) to the gaseous state (4). It is heated through a heater and supplied to the turbine.

상기 2 단계는 상기 압축기의 이산화탄소를 벤트시켜 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태를 액체 상태(1)로 만든다. In the second step, the carbon dioxide of the compressor is vented to make the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor into a liquid state (1).

상기 제2 단계는 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태를 액체 상태(1)로 만들면, 상기 압축기의 이산화탄소를 상기 복열기로 공급하기 위한 제2 밸브는 닫고, 상기 압축기의 이산화탄소를 상기 냉각기로 재순환시키기 위한 제1 밸브를 개방하고, 상기 압축기를 구동하며, 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태(2)에서 초임계 상태(3)로 되도록 상기 냉각기를 제어하고 이산화탄소를 상기 이산화탄소 발전시스템에 주입한다.The second step is to close the second valve for supplying carbon dioxide of the compressor to the recuperator when the state of the carbon dioxide at the inlet side of the compressor is made into a liquid state (1), and to recirculate the carbon dioxide of the compressor to the cooler. The first valve is opened, the compressor is driven, the cooler is controlled so that the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor goes from a gaseous state (2) to a supercritical state (3), and carbon dioxide is injected into the carbon dioxide power generation system.

상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에 도달하면, 상기 제2 밸브를 개방하고 상기 제1 밸브는 닫으면서 이산화탄소를 벤트시키거나 주입하여 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에서 기체 상태(4)가 되도록 제어하며, 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에서 기체 상태(4)로 되는 과정에서 상기 압축기에서 배출되는 이산화탄소를 복열기와 제1 가열기를 통해 가열하고 터빈에 공급한다.When the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor reaches the supercritical state (3), the second valve is opened and the first valve is closed to vent or inject carbon dioxide, so that the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor becomes a supercritical state. In (3), the gaseous state (4) is controlled, and the carbon dioxide discharged from the compressor is converted from the supercritical state (3) to the gaseous state (4). It is heated through a heater and supplied to the turbine.

압축기, 복열기, 제1 가열기, 터빈, 복열기 및 냉각기를 통과하면서 압축, 가열, 팽창, 냉각의 과정을 반복하는 이산화탄소 발전시스템에서, 상기 압축기 시동시 또는 상기 냉각기에서 배출된 이산화탄소를 상기 압축기로 공급하기 전 제2 가열기에서 이산화탄소를 가열하여 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태(2) 또는 초임계 상태(3)가 되도록 한다.In a carbon dioxide power generation system that repeats the processes of compression, heating, expansion, and cooling while passing through a compressor, a recuperator, a first heater, a turbine, a recuperator, and a cooler, the carbon dioxide discharged at the start of the compressor or the cooler is transferred to the compressor. Before supplying, carbon dioxide is heated in a second heater so that the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor becomes a gaseous state (2) or a supercritical state (3).

상기 냉각기에서 배출된 이산화탄소가 상기 압축기로 바로 유입되는 것을 체크밸브가 차단하여, 상기 압축기 시동시 또는 상기 냉각기에서 배출된 이산화탄소가 상기 제2 가열기를 거쳐 상기 압축기로 유입되도록 한다.A check valve blocks the direct introduction of carbon dioxide discharged from the cooler to the compressor, so that carbon dioxide discharged from the cooler or when the compressor is started is introduced into the compressor through the second heater.

본 발명은 압축기를 사용하고 운전점이 증기돔 안을 지나지 않도록 압축기 입구 운전점을 임계점 이하 1'로 낮추어 액상으로 만들고, 이산화탄소 발전 사이클을 T-S 선도에서 1'-2'-3-4-5-6-1'가 반복되도록 운전하여 사이클의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.The present invention uses a compressor and lowers the compressor inlet operating point to 1'below the critical point so that the operating point does not pass inside the steam dome to make the liquid phase, and the carbon dioxide generation cycle is 1'-2'-3-4-5-6- in the TS diagram. There is an effect of increasing the efficiency of the cycle by operating so that 1'is repeated.

또한, 본 발명은 압축기 시동시에는 시스템을 벤트시켜 감압시킴으로써 압축기 입구측 이산화탄소의 상태를 증기돔의 외부 영역에서 압축기를 구동하여 압축기 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, when the compressor is started, the system is vented to reduce the pressure, thereby reducing the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor by driving the compressor in the outer region of the steam dome to prevent damage to the compressor.

또한, 본 발명은 압축기 시동시 이산화탄소를 가열하여 압축기 입구측 이산화탄소의 상태를 기체 상태 또는 초임계 상태로 만들고 압축기를 구동하여 압축기 손상을 방지하고 시스템을 보다 효율적으로 운용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of heating carbon dioxide at the start of the compressor to make the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor into a gaseous state or a supercritical state, and driving the compressor to prevent damage to the compressor and to operate the system more efficiently.

도 1은 일반적인 초임계 이산화탄소 브레이터 사이클과 수정된 본 발명의 실시예에 의한 이산화탄소 발전 사이클을 도시한 T-S 선도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 초임계 이산화탄소 발전시스템을 보인 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 압축기 시동 순서를 도시한 T-S 선도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 초임계 이산화탄소 발전시스템의 시동 방법을 설명하기 위한 순서도.1 is a TS diagram showing a general supercritical carbon dioxide brator cycle and a modified carbon dioxide generation cycle according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing a supercritical carbon dioxide power generation system according to an embodiment of the present invention.
3 is a TS diagram showing a compressor starting sequence according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart for explaining the starting method of the supercritical carbon dioxide power generation system according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

설명의 편의를 위해 도 2를 참고하여 초임계 이산화탄소 발전시스템의 구성 예를 먼저 설명하기로 한다.For convenience of explanation, an example of the configuration of a supercritical carbon dioxide power generation system will be first described with reference to FIG. 2.

도 2에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 초임계 이산화탄소 발전시스템(100)은 순환배관으로 연결된 압축기(110), 복열기(120), 제1 가열기(130), 터빈(140) 및 냉각기(150)를 포함한다. 순환배관은 이산화탄소 발전 사이클을 형성하기 위해 이산화탄소가 순환하는 폐루프를 구성하는 배관이다. As shown in FIG. 2, the supercritical carbon dioxide generation system 100 of the present invention includes a compressor 110, a recuperator 120, a first heater 130, a turbine 140, and a cooler 150 connected by a circulation pipe. ). The circulation pipe is a pipe constituting a closed loop through which carbon dioxide circulates to form a carbon dioxide power generation cycle.

초임계 이산화탄소 발전 사이클은 효율 향상을 위해 도 1의 T-S 선도에서 1'-2'-3-4-5-6-1'과정을 반복하는 수정된 브레이턴 사이클을 적용한다.The supercritical carbon dioxide generation cycle applies a modified Brayton cycle that repeats the 1'-2'-3-4-5-6-1' process in the T-S diagram of FIG. 1 to improve efficiency.

구체적으로, 도 2의 압축기(110)에서 압축(1'→2')이 수행되고, 복열기(120)와 제1 가열기(130)를 거치면서 가열(2'→3→4)이 수행되고, 터빈(140)에서 팽창(4→5)의 과정이 수행되고, 복열기(120)와 냉각기(150)를 거치면서 냉각(5→6→1')이 수행되는 과정을 반복하면서 터빈(140)을 구동한다. 즉, 압축기(110)에서 임계조건 이상의 압력으로 압축된 이산화탄소를 고온으로 가열하여 터빈(140)을 구동하는 것이다. Specifically, compression (1'→2') is performed in the compressor 110 of FIG. 2, and heating (2'→3→4) is performed while passing through the recuperator 120 and the first heater 130, , The process of expansion (4→5) is performed in the turbine 140, and cooling (5→6→1') is performed while passing through the recuperator 120 and the cooler 150, while the turbine 140 ). That is, the turbine 140 is driven by heating the carbon dioxide compressed by the compressor 110 at a pressure higher than the critical condition to a high temperature.

이러한 초임계 이산화탄소 발전시스템은 높은 효율과 작은 크기 등으로 차세대 발전 방식으로 각광받고 있다. 특히, 가용할 수 있는 열원의 온도 범위가 원자력발전 등의 고온부터 엔진 배기가스와 같은 저온까지 넓기 때문에 광범위한 활용이 가능하다. 다만, 저온에서는 상대적으로 발전 효율이 낮아질 수 밖에 없으므로 사이클의 최저온도를 가능한 낮추어 액체를 펌프로 가압하는 방식을 택함으로써 효율을 높이는 방식을 선호한다. 그런데, 이 경우 냉각기의 냉매 온도가 매우 중요하다. 특히, 공랭식 냉각기를 사용하는 경우 공기 온도가 높으면 이산화탄소가 임계온도를 초과하게 되어 펌프 입구에서 액체 이산화탄소는 초임계 이산화탄소로 바뀌게 된다. 펌프 입구에서 유체가 액체상을 유지하지 못하면 펌프의 효율이 급격히 저하된다. 수냉식 냉각기를 사용하는 경우 냉매 온도를 낮추기 위한 냉각시스템이 별도로 구비되어야만 이러한 현상을 피할 수 있다.This supercritical carbon dioxide power generation system is in the spotlight as a next-generation power generation method due to its high efficiency and small size. In particular, since the temperature range of the available heat source is wide from high temperature such as nuclear power to low temperature such as engine exhaust gas, it can be widely used. However, since the power generation efficiency is inevitably lowered at a low temperature, the method of increasing the efficiency by selecting a method of pressurizing the liquid with a pump by lowering the minimum temperature of the cycle as possible is preferred. However, in this case, the refrigerant temperature of the cooler is very important. In particular, in the case of using an air-cooled cooler, when the air temperature is high, the carbon dioxide exceeds the critical temperature, and the liquid carbon dioxide at the pump inlet is converted into supercritical carbon dioxide. If the fluid does not maintain a liquid phase at the pump inlet, the efficiency of the pump is rapidly deteriorated. When using a water-cooled cooler, this phenomenon can be avoided only when a cooling system for lowering the refrigerant temperature is separately provided.

따라서, 본 발명은 펌프 대신 압축기(110)를 사용하여 이산화탄소를 압축한다. Accordingly, the present invention compresses carbon dioxide using the compressor 110 instead of a pump.

펌프 대신 압축기(110)를 사용하여 액체 이산화탄소를 압축하되, 운전점이 증기돔 아래로 지나지 않도록 압축기(110) 입구 온도(운전점 1)를 임계점 이하(운전점 1')로 낮추어 액체상으로 만듦으로써 사이클의 효율을 높인다. 본 사이클은 여전히 증기돔(Saturation dome) 상단에 위치하기 때문에 액체 이산화탄소를 압축함에도 불구하고 랜킨 사이클(Rankine Cycle)과는 차이가 있다. A compressor 110 is used instead of a pump to compress liquid carbon dioxide, but the inlet temperature (operating point 1) of the compressor 110 is lowered to below the critical point (operating point 1') so that the operating point does not pass under the steam dome to make it into a liquid phase. Increase the efficiency of Since this cycle is still located on the top of the saturation dome, it is different from the Rankine Cycle despite compressing liquid carbon dioxide.

도 1의 T-S 선도에서 운전점 1'의 액체 이산화탄소는 도 2의 압축기(110)에 의해 압축되어 2'의 초임계 상태가 되며, 복열기(120)에서 가열 후 3의 상태가 된다. 그리고 제1 가열기(130)에서 4의 상태로 최종 가열된 후 터빈(140)에서 5의 상태로 팽창하여 동력을 만들어 낸다. 그 후 복열기(120)에서 냉각되어 6의 상태를 거친 후 냉각기에서 냉각되어 초기 상태인 1'의 액체 이산화탄소가 된다. In the T-S diagram of FIG. 1, the liquid carbon dioxide at the operating point 1'is compressed by the compressor 110 of FIG. 2 to become a supercritical state of 2', and becomes a state of 3 after heating in the recuperator 120. In addition, after the first heater 130 is finally heated to a state of 4, the turbine 140 expands to a state of 5 to generate power. After that, it is cooled in the recuperator 120, passed through the state of 6, and then cooled in the cooler to become the initial state of liquid carbon dioxide of 1'.

압축기(110)는 액체 이산화탄소를 압축하고, 복열기(120)는 압축기(110)에서 압축된 초임계 상태의 이산화탄소를 열교환을 통해 가열하며, 제1 가열기(130)는 복열기(120)에서 1차 가열된 이산화탄소를 최종 가열하여 고온고압의 상태로 만들며, 터빈(140)은 제1 가열기(130)에서 최종 가열된 고온고압 상태의 이산화탄소를 팽창시켜 동력을 생산한다. 복열기(120)는 터빈(140)을 지난 이산화탄소와 압축기(110)를 지난 이산화탄소를 열교환하여, 압축기(110)를 지난 이산화탄소는 예열하고 터빈(140)을 지난 이산화탄소는 냉각시킨다. 냉각기(150)는 복열기(120)를 거쳐 유입되는 이산화탄소를 냉각하여 초기 상태인 액체 이산화탄소로 만든다.The compressor 110 compresses liquid carbon dioxide, the recuperator 120 heats the supercritical carbon dioxide compressed by the compressor 110 through heat exchange, and the first heater 130 is 1 in the recuperator 120 The secondary heated carbon dioxide is finally heated to a state of high temperature and high pressure, and the turbine 140 expands the carbon dioxide of the state of high temperature and high pressure that is finally heated by the first heater 130 to generate power. The recuperator 120 heats the carbon dioxide that has passed through the turbine 140 and the carbon dioxide that has passed through the compressor 110 to preheat the carbon dioxide that has passed through the compressor 110 and cools the carbon dioxide that has passed through the turbine 140. The cooler 150 cools the carbon dioxide introduced through the recuperator 120 to make liquid carbon dioxide in an initial state.

초임계 이산화탄소 시스템(100)은 압축기(110)의 이산화탄소를 냉각기(150)로 재순환을 제어하는 제1 밸브(180)와 압축기(110)의 이산화탄소를 복열기(120)로 공급을 제어하는 제2 밸브(190)를 포함한다. 제1 밸브(180)와 제2 밸브(190)는 압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태에 따라 개폐가 제어되어 압축기(110) 입구 압력을 제어한다. The supercritical carbon dioxide system 100 includes a first valve 180 for controlling recirculation of carbon dioxide from the compressor 110 to the cooler 150 and a second valve for controlling the supply of carbon dioxide from the compressor 110 to the recuperator 120. It includes a valve 190. The first valve 180 and the second valve 190 are opened and closed according to the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor 110 to control the inlet pressure of the compressor 110.

냉각기(150)를 통과한 이산화탄소를 압축기(110)로 공급하기 전, 이산화탄소를 가열하는 제2 가열기(170)와, 냉각기(150)에서 배출된 이산화탄소를 압축기(110)로의 유입 또는 제2 가열기(170)로의 유입을 제어하기 위한 체크밸브(160)를 포함한다.Before supplying the carbon dioxide that has passed through the cooler 150 to the compressor 110, the second heater 170 for heating carbon dioxide and the carbon dioxide discharged from the cooler 150 are introduced into the compressor 110 or the second heater ( It includes a check valve 160 for controlling the inflow to 170).

압축기(110)의 이산화탄소를 벤트(배출)시켜 감압시키기 위한 벤트부(210)를 포함한다. 벤트부(210)는 제1 밸브(180)가 고장시 압축기(110)의 출구 압력을 감압시키는 역할과 감압을 통한 설비 보호 역할과 원하지 않는 압력 증가를 방지할 목적으로 활용된다. It includes a vent part 210 for decompressing by venting (discharging) carbon dioxide from the compressor 110. The vent part 210 is used for the purpose of reducing the outlet pressure of the compressor 110 when the first valve 180 fails, protecting the facility through depressurization, and preventing an unwanted pressure increase.

벤트부(210)에서 벤트시킨 이산화탄소가 저장되거나 순환배관에 이산화탄소를 주입하기 위한 이산화탄소가 저장되는 인벤토리 탱크(Inventory Tank)(230)를 포함한다. 인벤토리 탱크(230)는 배출배관과 주입배관을 순환배관에 연결하여 순환배관의 이산화탄소를 배출하거나 순환배관에 이산화탄소를 주입할 수 있도록 한다.It includes an inventory tank 230 in which carbon dioxide vented by the vent part 210 is stored or carbon dioxide for injecting carbon dioxide into the circulation pipe is stored. The inventory tank 230 connects the discharge pipe and the injection pipe to the circulation pipe to discharge carbon dioxide from the circulation pipe or to inject carbon dioxide into the circulation pipe.

인벤토리 탱크(230)와 연결된 펌프(220)를 사용하여 이산화탄소를 순환배관에 주입할 수도 있고, 탱크로리를 포함한 고압의 용기로부터 압력 차에 의해 순환배관에 이산화탄소를 주입할 수도 있다. Carbon dioxide may be injected into the circulation pipe using the pump 220 connected to the inventory tank 230, or carbon dioxide may be injected into the circulation pipe by a pressure difference from a high-pressure container including a tank lorry.

도 2은 본 발명의 이산화탄소 발전 사이클을 설명하기 위한 구성도일 뿐 본 발명이 이러한 구성에만 한정되는 것을 아님을 밝혀둔다. 2 is a configuration diagram for explaining the carbon dioxide power generation cycle of the present invention, it should be noted that the present invention is not limited to this configuration.

본 발명의 이산화탄소 발전 사이클은 액체상에서 초임계상으로 상변화가 일어나지만 밀도 변화가 크지 않으므로 안정적인 압축기 운전이 가능하다. In the carbon dioxide power generation cycle of the present invention, a phase change occurs from a liquid phase to a supercritical phase, but since the density change is not large, a stable compressor operation is possible.

펌프를 적용한 이산화탄소 발전시스템에서 펌프 입구 조건을 액체상으로 만들기 위해서 공랭식 또는 수냉식 냉각기를 모두 사용할 수 있듯이, 압축기를 적용한 이산화탄소 발전시스템도 냉각(6→1') 과정에서 이산화탄소 응축을 위해 공랭식 또는 수냉식 냉각기를 모두 사용할 수 있다. 그런데, 펌프를 적용한 이산화탄소 발전시스템과의 중요한 차이점은 압축기를 적용한 이산화탄소 발전시스템의 경우, 냉매의 온도가 충분히 낮지 않을 경우에는 사이클의 최저 온도를 충분히 높여서 운전점을 (1-2-3-4-5-6-1)로 변경함으로써 새로운 운전점에서도 원활하게 운전할 수 있는 점이다. 이와 같이, 압축기 입구 조건을 초임계상태로 만드는 경우, 펌프 사용시에는 효율저하, 수명단축 등의 여러 가지 문제가 발생할 수 있지만, 압축기를 이용하면 이와 같은 문제는 발생하지 않는다.Just as an air-cooled or water-cooled cooler can be used to make the pump inlet condition liquid in a carbon dioxide power generation system with a pump, a carbon dioxide power generation system with a compressor also uses an air-cooled or water-cooled cooler to condense carbon dioxide during the cooling (6→1') process. All can be used. However, an important difference from the carbon dioxide power generation system using the pump is that in the case of the carbon dioxide power generation system using the compressor, if the temperature of the refrigerant is not sufficiently low, the minimum temperature of the cycle is sufficiently increased to increase the operating point (1-2-3-4- By changing to 5-6-1), you can operate smoothly even at the new operating point. As described above, when the compressor inlet condition is made supercritical, various problems such as a decrease in efficiency and a shortening of life may occur when the pump is used, but such a problem does not occur when a compressor is used.

압축기(110)에서 액체상과 초임계상이 공존하는 것은 문제가 되지 않으며, 기체상과 초임계상이 공존하는 것 역시 문제가 되지 않는다. 그러나 압축기(110)에서 기체상과 액체상이 공존하는 것은 문제가 된다. 압축기의 운전점이 증기돔 안으로 진입하여 기체상과 액체상이 공존하게 되면 압축기가 손상을 입을 수 있다.It is not a problem that the liquid phase and the supercritical phase coexist in the compressor 110, and that the gas phase and the supercritical phase coexist is also not a problem. However, it is a problem that the gas phase and the liquid phase coexist in the compressor 110. If the operating point of the compressor enters the steam dome and gaseous and liquid phases coexist, the compressor may be damaged.

정상적인 운전 상황에서는 압축기에 기체상과 액체상이 공존할 가능성이 낮지만, 압축기 시동시에는 이산화탄소 발전시스템의 온도와 압력이 낮으므로 도 3의 상태(0)와 같이 압축기 입구가 증기돔 내부의 상태로 평형을 이루고 있을 가능성이 높다. 이 경우 이산화탄소를 바로 압축하는 경우 압축기 손상의 가능성이 있다. In normal operation, the possibility that the gaseous and liquid phases coexist in the compressor is low, but when the compressor is started, the temperature and pressure of the carbon dioxide power generation system are low, so the compressor inlet remains inside the steam dome as in the state (0) of FIG. It is likely that there is an equilibrium. In this case, if carbon dioxide is directly compressed, there is a possibility of damage to the compressor.

따라서 압축기 입구 운전점이 증기돔 안으로 진입하는 것을 방지하여 압축기 손상을 방지하는 초임계 이산화탄소 발전시스템의 시동 방법이 제시된다. Therefore, a method of starting a supercritical carbon dioxide power generation system that prevents damage to the compressor by preventing the compressor inlet operation point from entering into the steam dome is proposed.

압축기 손상을 방지하는 초임계 이산화탄소 발전시스템의 시동 방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 시스템이 정지된 상태에서 압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태인지를 우선 판단한다. In the starting method of the supercritical carbon dioxide power generation system to prevent damage to the compressor, as shown in FIG. 4, it is first determined whether the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor 110 is a gas state while the system is stopped.

압축기(110) 시동 전 판단 결과, 압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태이면 압축기(110)를 구동하는 1 단계를 수행한다. 압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태이면 기체상과 액체상이 공존하지 않음을 의미하므로 압축기(110)를 구동한다.As a result of determination before starting the compressor 110, if the carbon dioxide at the inlet side of the compressor 110 is in a gaseous state, step 1 of driving the compressor 110 is performed. When the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor 110 is a gaseous state, it means that the gaseous phase and the liquid phase do not coexist, and thus the compressor 110 is driven.

1 단계는 압축기(110)의 이산화탄소를 복열기(120)로 공급하기 위한 제2 밸브(190)는 닫고, 압축기(110)의 이산화탄소를 냉각기(150)로 재순환시키기 위한 제1 밸브(180)를 개방한 상태에서 압축기(110)의 운전을 시작한다.In the first step, the second valve 190 for supplying carbon dioxide of the compressor 110 to the recuperator 120 is closed, and the first valve 180 for recirculating the carbon dioxide of the compressor 110 to the cooler 150 is opened. In the open state, the compressor 110 starts to operate.

압축기(110)가 운전을 시작하여 구동되면 압축기 출구 온도와 출구 압력이 증가한다. 압축기(110)의 운전 시작 전 제2 밸브(190)를 닫고 제1 밸브(180)를 개방하는데, 이때 제1 밸브(180)에서 충분한 감압이 이루어질 수 있도록 설계되어 압축기 입구 압력이 제어될 수 있다. When the compressor 110 starts and is driven, the compressor outlet temperature and outlet pressure increase. Before the operation of the compressor 110 starts, the second valve 190 is closed and the first valve 180 is opened. At this time, the first valve 180 is designed to achieve sufficient decompression, so that the compressor inlet pressure can be controlled. .

압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태(2)에서 초임계 상태(3)가 되도록 냉각기(150)를 제어한다. 냉각기(150)에서는 압축기(110) 입구 온도가 임계온도 이상으로 유지되도록 제어하면서 압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태(2)를 거쳐 초임계 상태(3)가 되도록 한다.The cooler 150 is controlled so that the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor 110 becomes the supercritical state 3 from the gaseous state 2. In the cooler 150, the inlet temperature of the compressor 110 is controlled to be maintained above the critical temperature, while the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor 110 goes through the gaseous state 2 to the supercritical state 3.

초임계 상태(3)의 압력은 이산화탄소의 임계 압력(7.3733MPa)보다 높은 상태로 운전되어야 한다. 압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에 도달하면, 제2 밸브(190)를 서서히 개방하고 제1 밸브(180)는 서서히 닫으면서 이산화탄소를 벤트시키거나 주입하여 압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에서 기체 상태(4)가 되도록 제어한다. The pressure in the supercritical state (3) should be operated at a state higher than the critical pressure of carbon dioxide (7.3733 MPa). When the state of the carbon dioxide at the inlet side of the compressor 110 reaches the supercritical state 3, the second valve 190 is gradually opened and the first valve 180 is gradually closed to vent or inject carbon dioxide. ) The inlet side carbon dioxide is controlled from the supercritical state (3) to the gaseous state (4).

압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에서 기체 상태(4)로 되는 과정에서 압축기(110)에서 배출되는 이산화탄소를 복열기(120)와 제1 가열기(130)를 통해 가열하고 터빈(140)에 공급하여 터빈(140)이 전력을 생산하도록 한다. 제2 밸브(190)가 충분히 개방되고 열원이 완전히 인가되며 압축기(110) 입구 온도와 압력이 정상상태에 도달하면 시동 프로세스가 완료된다. The carbon dioxide discharged from the compressor 110 is heated through the recuperator 120 and the first heater 130 in the process of the inlet side of the compressor 110 from the supercritical state (3) to the gaseous state (4). And supply to the turbine 140 so that the turbine 140 generates power. When the second valve 190 is sufficiently opened, the heat source is fully applied, and the inlet temperature and pressure of the compressor 110 reach a steady state, the start-up process is completed.

반면, 압축기(110) 시동 전 판단 결과, 압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태가 아니면 압축기 입구측 이산화탄소의 상태를 도 3의 T-S 선도에서 액체 상태(1)로 만든 후 압축기(110)를 구동하는 2 단계를 수행한다. On the other hand, as a result of determination before starting the compressor 110, if the state of carbon dioxide on the inlet side of the compressor 110 is not in a gaseous state, the state of the carbon dioxide on the inlet side of the compressor is made into a liquid state (1) in the TS diagram of FIG. 3 and the compressor 110 Perform 2 steps to drive it.

2 단계는 압축기(110)의 이산화탄소를 벤트(Vent)시켜 압축기 입구측 이산화탄소의 상태를 액체 상태(1)로 만든다. 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태가 아니면 도 3의 상태 (0)과 같이 압축기 입구가 증기돔 내부의 상태로 평형을 이루고 있을 가능성이 높다. 이 경우, 이산화탄소를 바로 압축하는 경우 압축기(110) 손상의 가능성이 있으므로 시스템을 벤트시켜 감압시킴으로써 도 3의 (1)의 상태로 만든 후 압축기(110) 운전을 시작한다. In the second step, the carbon dioxide of the compressor 110 is vented to make the state of the carbon dioxide at the inlet side of the compressor into a liquid state (1). If the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor is not in a gaseous state, there is a high possibility that the compressor inlet is in equilibrium with the state inside the steam dome, as shown in state (0) of FIG. 3. In this case, if carbon dioxide is directly compressed, there is a possibility of damage to the compressor 110, so the system is vented and decompressed to bring the system to the state of (1) of FIG. 3, and then the compressor 110 is operated.

벤트시킨 이산화탄소는 도 2에 도시된 인벤토리 탱크(230) 또는 이에 준하는 저장장치에 저장하였다가 재사용할 수도 있고, 대기 또는 기타 안전 영역으로 배출하여 폐기할 수도 있다.The vented carbon dioxide may be stored in the inventory tank 230 shown in FIG. 2 or a storage device equivalent thereto and then reused, or may be discharged to the atmosphere or other safe area and disposed of.

압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 액체 상태(1)에서, 압축기(110)의 이산화탄소를 복열기(120)로 공급하기 위한 제2 밸브(190)는 닫고, 압축기(110)의 이산화탄소를 냉각기(150)로 재순환시키기 위한 제1 밸브(180)를 개방하고, 압축기(110)를 구동한다. When the inlet side of the compressor 110 is in a liquid state (1), the second valve 190 for supplying the carbon dioxide of the compressor 110 to the recuperator 120 is closed, and the carbon dioxide of the compressor 110 is cooled down. The first valve 180 for recirculation to 150 is opened, and the compressor 110 is driven.

압축기(110)가 구동되기 시작하면 압축기 출구 온도와 출구 압력이 증가한다. 압축기(110)가 구동되면 제2 밸브(190)를 닫고 제1 밸브(180)를 개방하는데, 제1 밸브(180)에서 충분한 감압이 이루어질 수 있도록 설계되어 압축기 입구 압력이 제어될 수 있다. When the compressor 110 starts to be driven, the compressor outlet temperature and outlet pressure increase. When the compressor 110 is driven, the second valve 190 is closed and the first valve 180 is opened. Since the first valve 180 is designed to sufficiently depressurize, the compressor inlet pressure can be controlled.

압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태(2)에서 초임계 상태(3)로 되도록 냉각기(150)를 제어하고 이산화탄소를 시스템에 주입한다. 여기서, 시스템은 순환배관으로 이산화탄소를 주입하는 것이다. 압축기의 시동 시 이산화탄소의 벤트가 필요할 경우, 이산화탄소를 시스템에 주입하는 것이다.The cooler 150 is controlled so that the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor 110 goes from the gaseous state (2) to the supercritical state (3), and carbon dioxide is injected into the system. Here, the system is to inject carbon dioxide into the circulation pipe. When carbon dioxide venting is required when starting the compressor, carbon dioxide is injected into the system.

초임계 상태(3)의 압력은 이산화탄소의 임계 압력(7.3733MPa)보다 높을수록 운전이 용이하다. 이산화탄소는 냉각기(150)와 복열기(120) 사이에 위치한 순환배관으로 주입한다.The higher the pressure in the supercritical state 3 is than the critical pressure of carbon dioxide (7.3733 MPa), the easier it is to operate. Carbon dioxide is injected into the circulation pipe located between the cooler 150 and the recuperator 120.

압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에 도달하면, 제2 밸브(190)를 서서히 개방하고 제1 밸브(180)는 서서히 닫으면서 이산화탄소를 벤트시키거나 주입하여 최종적으로 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에서 기체 상태(4)가 되도록 제어한다. When the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor 110 reaches the supercritical state (3), the second valve 190 is gradually opened and the first valve 180 is gradually closed to vent or inject carbon dioxide and finally the compressor The inlet side carbon dioxide is controlled so that the state of the gaseous state (4) from the supercritical state (3).

압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에서 기체 상태(4)로 되는 과정에서 압축기(110)에서 배출되는 이산화탄소를 복열기(120)와 제1 가열기(130)를 통해 가열하고 터빈(140)에 공급하여 터빈(140)이 전력을 생산하도록 한다. 제2 밸브(190)가 충분히 개방되고 제1 가열기(130)의 열원이 인가되고 터빈(140)이 전력을 생산하고 압축기 입구 온도와 압력이 정상상태에 도달하면 시동 프로세스가 완료된다. The carbon dioxide discharged from the compressor 110 is heated through the recuperator 120 and the first heater 130 in the process of the inlet side of the compressor 110 from the supercritical state (3) to the gaseous state (4). And supply to the turbine 140 so that the turbine 140 generates power. When the second valve 190 is sufficiently opened, the heat source of the first heater 130 is applied, the turbine 140 generates power and the compressor inlet temperature and pressure reach a steady state, the start-up process is completed.

여기서, 열원 인가는 도 1의 3에서 4로 가기 전 제1 가열기(130)가 루프에 열을 공급하기 시작한다는 의미이다. 루프에 열이 공급되면 터빈(140)이 출력을 내기 시작하여, 압축기(110)에 소요되는 일이 점점 들어 0이 되고 나면 이후에 전력을 생산하게 된다. 도 1의 3에서 압축기 입구 온도는 냉각기(150)에 의해 제어되고 있는 상태이므로 제1 가열기(130)에 열원을 인가하는 것에서 압축기 입구 온도가 상승하지는 않는다. 제1 가열기(130)의 열원 인가에 의해 3에서 4의 상태로 변화되도록 제어되면 냉각기(150)는 냉각량을 증가시켜 압축기 입구 온도가 하강하게 된다.Here, application of the heat source means that the first heater 130 starts to supply heat to the loop before going from 3 to 4 of FIG. 1. When heat is supplied to the loop, the turbine 140 starts to generate an output, and when the work required for the compressor 110 gradually becomes zero, power is produced thereafter. In 3 of FIG. 1, since the compressor inlet temperature is controlled by the cooler 150, applying a heat source to the first heater 130 does not increase the compressor inlet temperature. When the first heater 130 is controlled to change from 3 to 4 by the application of the heat source, the cooler 150 increases the amount of cooling, thereby lowering the compressor inlet temperature.

한편, 압축기(110) 시동시 또는 냉각기(150)를 통과한 이산화탄소를 압축기(110)로 공급하기 전 제2 가열기(170)에서 이산화탄소를 가열하여 압축기(110) 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태(2) 또는 초임계 상태(3)가 되도록 할 수 있다. Meanwhile, carbon dioxide is heated by the second heater 170 at the start of the compressor 110 or before supplying the carbon dioxide that has passed through the cooler 150 to the compressor 110 so that the carbon dioxide at the inlet side of the compressor 110 is in a gaseous state ( 2) Or it can be made into a supercritical state (3).

이 경우, 냉각기(150)에서 배출된 이산화탄소가 압축기(110)로 바로 유입되는 것을 체크밸브(160)가 차단하여, 압축기(110) 시동시 또는 냉각기(150)에서 배출된 이산화탄소가 제2 가열기(170)를 거쳐 압축기(110)로 유입되도록 할 수 있다.In this case, the check valve 160 blocks the direct introduction of carbon dioxide discharged from the cooler 150 to the compressor 110, so that the carbon dioxide discharged from the compressor 110 or the cooler 150 is discharged from the second heater ( It may be introduced into the compressor 110 through 170).

예를 들어, 압축기(110)의 시동 시, 이산화탄소를 가열시킴으로써 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 도 3의 (0)상태로 부터 액체 상태(1)를 생략하고 기체 상태(2) 또는 초임계 상태(3)로 바로 가는 것이 가능하다. 이 경우 압축기(110)의 시동 시 이산화탄소를 벤트시키지 않으므로 추가로 이산화탄소를 주입할 필요가 없다. 제2 가열기의 종류는 특정 타입으로 제한하지 않으며 복수의 가열기(Aux. Heater)를 사용할 수도 있고 특정 위치에 제한되지도 않는다.For example, when the compressor 110 is started, the carbon dioxide at the inlet side of the compressor is heated by heating the carbon dioxide in the gaseous state (2) or in the supercritical state ( It is possible to go directly to 3). In this case, since carbon dioxide is not vented when the compressor 110 is started, there is no need to additionally inject carbon dioxide. The type of the second heater is not limited to a specific type, and a plurality of heaters (Aux. Heater) may be used, nor is it limited to a specific location.

상술한 압축기 손상을 방지하는 초임계 이산화탄소 발전시스템의 시동 방법은 압축기가 정지된 상태에서 압축기 시동시 적용되며, 압축기가 시동되고 도 1의 압축(1'→2'), 가열(2'→3→4), 팽창(4→5), 냉각(5→6→1')의 과정이 1회 수행된 후의 정상적인 운전 상황에서는 기존의 일반 옵션이 적용될 수 있다.The above-described method of starting the supercritical carbon dioxide power generation system to prevent damage to the compressor is applied when the compressor is started while the compressor is stopped, and the compressor is started and compression (1'→2') and heating (2'→3) in FIG. → In the normal operation situation after the process of 4), expansion (4→5), cooling (5→6→1') is performed once, the existing general option can be applied.

상술한 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 그 시동 방법은 압축기를 사용하여 공냉식 냉각기 또는 수냉식 냉각기를 모두 사용할 수 있으며, 운전점이 증기돔 아래로 지나지 않도록 압축기 입구 운전점을 임계점 이하 1'로 낮추어 액상으로 만듦으로써 이산화탄소 발전 사이클을 T-S 선도에서 1'-2'-3-4-5-6-1'가 반복되도록 운전하여 사이클의 효율을 높일 수 있다.The above-described supercritical carbon dioxide power generation system and its starting method can use both an air-cooled cooler or a water-cooled cooler using a compressor, and by lowering the operating point of the compressor to 1'below the critical point so that the operating point does not pass under the steam dome, The carbon dioxide power generation cycle can be operated so that 1'-2'-3-4-5-6-1' is repeated in the TS diagram to increase the efficiency of the cycle.

또한, 압축기 시동시에는 시스템을 벤트시켜 감압시킴으로써 압축기 입구측 이산화탄소의 상태를 액체 상태로 만들고 압축기를 구동하여 압축기 손상을 방지할 수 있다. In addition, when the compressor is started, the system is vented and decompressed, thereby making the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor into a liquid state, and driving the compressor to prevent damage to the compressor.

또한, 압축기 시동시 이산화탄소를 가열하여 압축기 입구측 이산화탄소의 상태를 기체 상태 또는 초임계 상태로 만들고 압축기를 구동하여 압축기 손상을 방지할 수 있다. In addition, when the compressor is started, carbon dioxide is heated to make the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor into a gaseous state or a supercritical state, and drive the compressor to prevent damage to the compressor.

상술한, 방법은 압축기 시동시 압축기 입구 운전점이 증기돔 안으로 진입하는 것을 방지하여 압축기 손상을 방지하면서도 이산화탄소 발전 사이클의 효율을 높인다.The above-described method prevents the compressor inlet operation point from entering into the steam dome when starting the compressor, thereby preventing damage to the compressor and increasing the efficiency of the carbon dioxide generation cycle.

상술한 바와 같이, 초임계 이산화탄소 발전시스템은 도 1의 압축(1'→2'), 가열(2'→3→4), 팽창(4→5), 냉각(5→6→1') 과정을 반복하도록 구성하여 사이클의 효율을 높일 수 있다. 그러나 냉매의 온도가 충분히 낮지 않을 경우에는 사이클의 최저 온도를 충분히 높여서 운전점을 도 1의 압축(1→2), 가열(2→3→4), 팽창(4→5), 냉각(5→6→1')로 변경할 수도 있다.As described above, the supercritical carbon dioxide power generation system is the compression (1'→2'), heating (2'→3→4), expansion (4→5), cooling (5→6→1') process of FIG. It is possible to increase the efficiency of the cycle by configuring to repeat. However, if the temperature of the refrigerant is not sufficiently low, the operating point of Fig. 1 is increased by sufficiently raising the minimum temperature of the cycle to increase the operating point of compression (1 → 2), heating (2 → 3 → 4), expansion (4 → 5), and cooling (5 → It can also be changed to 6→1').

본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been disclosed in the drawings and the specification, the best embodiments. Here, specific terms have been used, but these are only used for the purpose of describing the present invention, and are not used to limit the meaning or the scope of the present invention described in the claims. Therefore, the present invention will be understood by those of ordinary skill in the art that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 초임계 이산화탄소 발전시스템
110: 압축기 120: 복열기
130: 제1 가열기 140: 터빈
150: 냉각기 160: 체크밸브
170: 제2 가열기 180: 제1 밸브
190: 제2 밸브 210: 벤트부
220: 펌프 230: 인벤토리 탱크100: supercritical carbon dioxide power generation system
110: compressor 120: recuperator
130: first heater 140: turbine
150: cooler 160: check valve
170: second heater 180: first valve
190: second valve 210: vent part
220: pump 230: inventory tank

Claims (13)

이산화탄소가 순환하는 순환배관;
상기 순환배관을 순환하는 이산화탄소의 T-S 선도에서 임계점 이하 온도(운전점 1')의 액체 이산화탄소를 압축하여 초임계 상태(2')가 되게 하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 이산화탄소를 열교환을 통해 가열하는 복열기;
상기 복열기에서 가열된 이산화탄소를 가열하는 제1 가열기;
상기 제1 가열기에서 가열된 이산화탄소가 유입되고 팽창하여 동력을 생산하는 터빈;
상기 터빈에서 배출되고 상기 복열기를 거쳐 유입되는 이산화탄소를 냉각하여 임계점 이하 온도(운전점 1')의 액체 이산화탄소가 되게 하는 냉각기;
상기 냉각기를 통과한 이산화탄소를 상기 압축기로 공급하기 전, 이산화탄소를 가열하여 초임계 상태의 이산화탄소로 변환하는 제2 가열기;
상기 냉각기에서 배출된 이산화탄소를 상기 압축기로의 유입 또는 상기 제2 가열기로의 유입을 제어하기 위한 체크밸브;
상기 압축기의 이산화탄소를 상기 냉각기로의 재순환을 제어하기 위한 제1 밸브; 및
상기 압축기의 이산화탄소를 상기 복열기로의 공급을 제어하기 위한 제2 밸브;를 포함하고,
상기 체크밸브는 상기 냉각기와 상기 압축기 사이에서 상기 제2 가열기에 대해 병렬로 설치되고, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브는 상기 압축기와 상기 복열기 사이에서 병렬로 설치되고 상기 압축기 입구 상태에 따라 개방이 제어되어 상기 압축기 입구 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템. A circulation pipe through which carbon dioxide circulates;
A compressor for compressing liquid carbon dioxide having a temperature below a critical point (operating point 1') in the TS diagram of the carbon dioxide circulating in the circulation pipe to become a supercritical state (2');
A recuperator for heating the carbon dioxide compressed by the compressor through heat exchange;
A first heater for heating the carbon dioxide heated in the recuperator;
A turbine for generating power by introducing and expanding carbon dioxide heated by the first heater;
A cooler that cools the carbon dioxide discharged from the turbine and introduced through the recuperator to become liquid carbon dioxide having a temperature below the critical point (operating point 1');
A second heater that heats the carbon dioxide and converts it into supercritical carbon dioxide before supplying the carbon dioxide passed through the cooler to the compressor;
A check valve for controlling the inflow of carbon dioxide discharged from the cooler into the compressor or into the second heater;
A first valve for controlling recirculation of carbon dioxide from the compressor to the cooler; And
Includes; a second valve for controlling the supply of carbon dioxide from the compressor to the recuperator,
The check valve is installed in parallel between the cooler and the compressor with respect to the second heater, and the first valve and the second valve are installed in parallel between the compressor and the recuperator, and according to the compressor inlet state Supercritical carbon dioxide power generation system, characterized in that the opening is controlled to control the compressor inlet pressure. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 압축기와 상기 복열기 사이에서 상기 압축기로부터 배출되는 이산화탄소를 벤트시켜 감압시키기 위해 설치되는 벤트부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템.The method according to claim 1,
A supercritical carbon dioxide power generation system, further comprising a vent part installed between the compressor and the recuperator to vent and reduce the carbon dioxide discharged from the compressor. 청구항 4에 있어서,
상기 벤트부에서 벤트시킨 이산화탄소가 저장되거나,
순환배관에 이산화탄소를 주입하기 위한 이산화탄소가 저장되는 인벤토리 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템.The method of claim 4,
The carbon dioxide vented by the vent is stored, or
A supercritical carbon dioxide power generation system comprising an inventory tank storing carbon dioxide for injecting carbon dioxide into the circulation pipe. 압축기, 복열기, 제1 가열기, 터빈, 복열기 및 냉각기를 통과하면서 압축, 가열, 팽창, 냉각의 과정을 반복하되, 상기 냉각기를 통과한 이산화탄소를 상기 압축기로 공급하기 전, 이산화탄소를 가열하여 초임계 상태의 이산화탄소로 변환하는 제2 가열기, 및 상기 냉각기에서 배출된 이산화탄소를 상기 압축기로의 유입 또는 상기 제2 가열기로의 유입을 제어하기 위한 체크밸브를 포함하고, 상기 압축기의 이산화탄소를 상기 냉각기로의 재순환을 제어하기 위한 제1 밸브, 및 상기 압축기의 이산화탄소를 상기 복열기로의 공급을 제어하기 위한 제2 밸브를 구비하고, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브는 상기 압축기와 상기 복열기 사이에서 병렬로 설치되고 상기 압축기 입구 상태에 따라 개방이 제어되어 상기 압축기 입구 압력을 제어하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템에서,
상기 압축기 시동시 상기 압축기 입구 운전점이 증기돔 안으로 진입하는 것을 방지하도록
상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태인지를 판단하고,
판단 결과, 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태이면 상기 압축기를 구동하는 1 단계를 수행하고,
상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태가 아니면 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태를 T-S 선도에서 액체 상태(1)로 만든 후 압축기를 구동하는 2 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템의 시동 방법.The processes of compression, heating, expansion, and cooling are repeated while passing through the compressor, recuperator, first heater, turbine, recuperator, and cooler. Before supplying the carbon dioxide passed through the cooler to the compressor, the carbon dioxide is heated to A second heater for converting carbon dioxide in a critical state, and a check valve for controlling the inflow of carbon dioxide discharged from the cooler into the compressor or into the second heater, and the carbon dioxide of the compressor into the cooler. A first valve for controlling recirculation of the compressor, and a second valve for controlling supply of carbon dioxide from the compressor to the recuperator, wherein the first valve and the second valve are between the compressor and the recuperator In a supercritical carbon dioxide power generation system that is installed in parallel at and the opening is controlled according to the compressor inlet state to control the compressor inlet pressure,
To prevent the inlet operating point of the compressor from entering the steam dome when starting the compressor
It is determined whether the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor is a gas state,
As a result of the determination, if the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor is a gaseous state, step 1 of driving the compressor is performed,
If the state of the carbon dioxide at the inlet side of the compressor is not in a gaseous state, the state of the carbon dioxide at the inlet side of the compressor is changed to a liquid state (1) in the TS diagram, and then the second step of driving the compressor is performed. How to start up. 청구항 6에 있어서,
상기 1 단계는
상기 압축기의 이산화탄소를 상기 복열기로 공급하기 위한 제2 밸브는 닫고, 상기 압축기의 이산화탄소를 상기 냉각기로 재순환시키기 위한 제1 밸브를 개방한 상태에서 상기 압축기 운전을 시작하며,
상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태(2)에서 초임계 상태(3)가 되도록 상기 냉각기를 제어하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템의 시동 방법.The method of claim 6,
The first step
A second valve for supplying carbon dioxide of the compressor to the recuperator is closed, and a first valve for recirculating carbon dioxide of the compressor to the cooler is opened, and operation of the compressor is started,
The start-up method of a supercritical carbon dioxide power generation system, characterized in that the cooler is controlled so that the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor goes from a gaseous state (2) to a supercritical state (3). 청구항 7에 있어서,
상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에 도달하면,
상기 제2 밸브를 개방하고 상기 제1 밸브는 닫으면서 이산화탄소를 벤트시키거나 주입하여 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에서 기체 상태(4)가 되도록 제어하며,
상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에서 기체 상태(4)로 되는 과정에서 상기 압축기에서 배출되는 이산화탄소를 복열기와 제1 가열기를 통해 가열하고 터빈에 공급하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템의 시동 방법.The method of claim 7,
When the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor reaches the supercritical state (3),
When the second valve is opened and the first valve is closed, carbon dioxide is vented or injected to control the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor from a supercritical state (3) to a gaseous state (4),
In a process in which the carbon dioxide at the inlet side of the compressor changes from the supercritical state (3) to the gaseous state (4), the carbon dioxide discharged from the compressor is heated through a recuperator and a first heater and supplied to a turbine. How to start a critical carbon dioxide power generation system. 청구항 6에 있어서,
상기 2 단계는
상기 압축기의 이산화탄소를 벤트시켜 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태를 액체 상태(1)로 만드는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템의 시동 방법.The method of claim 6,
The second step
The starting method of a supercritical carbon dioxide power generation system, characterized in that the carbon dioxide of the compressor is vented to make the state of the carbon dioxide at the inlet side of the compressor into a liquid state (1). 청구항 9에 있어서,
상기 2 단계는
상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 액체 상태(1)에서,
상기 압축기의 이산화탄소를 상기 복열기로 공급하기 위한 제2 밸브는 닫고, 상기 압축기의 이산화탄소를 상기 냉각기로 재순환시키기 위한 제1 밸브를 개방하고, 상기 압축기 운전을 시작하며,
상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태(2)에서 초임계 상태(3)로 되도록 상기 냉각기를 제어하고 이산화탄소를 상기 이산화탄소 발전시스템에 주입하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템의 시동 방법.The method of claim 9,
The second step
When the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor is in a liquid state (1),
A second valve for supplying carbon dioxide of the compressor to the recuperator is closed, a first valve for recirculating carbon dioxide of the compressor to the cooler is opened, and operation of the compressor is started,
A method of starting a supercritical carbon dioxide power generation system, characterized in that the cooler is controlled so that the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor goes from a gaseous state (2) to a supercritical state (3) and carbon dioxide is injected into the carbon dioxide power generation system. 청구항 10에 있어서,
상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에 도달하면,
상기 제2 밸브를 개방하고 상기 제1 밸브는 닫으면서 이산화탄소를 벤트시키거나 주입하여 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에서 기체 상태(4)가 되도록 제어하며,
상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 초임계 상태(3)에서 기체 상태(4)로 되는 과정에서 상기 압축기에서 배출되는 이산화탄소를 복열기와 제1 가열기를 통해 가열하고 터빈에 공급하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템의 시동 방법.The method of claim 10,
When the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor reaches the supercritical state (3),
When the second valve is opened and the first valve is closed, carbon dioxide is vented or injected to control the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor from a supercritical state (3) to a gaseous state (4),
In a process in which the carbon dioxide at the inlet side of the compressor changes from the supercritical state (3) to the gaseous state (4), the carbon dioxide discharged from the compressor is heated through a recuperator and a first heater and supplied to a turbine. How to start a critical carbon dioxide power generation system. 압축기, 복열기, 제1 가열기, 터빈, 복열기 및 냉각기를 통과하면서 압축, 가열, 팽창, 냉각의 과정을 반복하되, 상기 냉각기를 통과한 이산화탄소를 상기 압축기로 공급하기 전, 이산화탄소를 가열하여 초임계 상태의 이산화탄소로 변환하는 제2 가열기, 및 상기 냉각기에서 배출된 이산화탄소를 상기 압축기로의 유입 또는 상기 제2 가열기로의 유입을 제어하기 위한 체크밸브를 포함하고, 상기 압축기의 이산화탄소를 상기 냉각기로의 재순환을 제어하기 위한 제1 밸브, 및 상기 압축기의 이산화탄소를 상기 복열기로의 공급을 제어하기 위한 제2 밸브를 구비하고, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브는 상기 압축기와 상기 복열기 사이에서 병렬로 설치되고 상기 압축기 입구 상태에 따라 개방이 제어되어 상기 압축기 입구 압력을 제어하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템에서,
상기 압축기 시동시 또는 상기 냉각기에서 배출된 이산화탄소를 상기 압축기로 공급하기 전 상기 체크밸브의 차단을 통해 상기 압축기로 이산화탄소의 유입을 방지하고,
상기 제2 가열기에서 이산화탄소를 가열하여 상기 압축기 입구측 이산화탄소의 상태가 기체 상태(2) 또는 초임계 상태(3)로 변환된 상태에서 상기 압축기로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템의 시동 방법.
The processes of compression, heating, expansion, and cooling are repeated while passing through the compressor, recuperator, first heater, turbine, recuperator, and cooler. Before supplying the carbon dioxide passed through the cooler to the compressor, the carbon dioxide is heated to A second heater for converting carbon dioxide in a critical state, and a check valve for controlling the inflow of carbon dioxide discharged from the cooler into the compressor or into the second heater, and the carbon dioxide of the compressor into the cooler. A first valve for controlling recirculation of the compressor, and a second valve for controlling supply of carbon dioxide from the compressor to the recuperator, wherein the first valve and the second valve are between the compressor and the recuperator In a supercritical carbon dioxide power generation system that is installed in parallel at and the opening is controlled according to the compressor inlet state to control the compressor inlet pressure,
When the compressor is started or before supplying the carbon dioxide discharged from the cooler to the compressor, the check valve is blocked to prevent the inflow of carbon dioxide to the compressor,
In the supercritical carbon dioxide power generation system, characterized in that the carbon dioxide is heated in the second heater so that the state of carbon dioxide at the inlet side of the compressor is converted into a gaseous state (2) or a supercritical state (3). How to start up.
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CN115013101B (en) * 2022-06-23 2024-05-14 西安热工研究院有限公司 Coordinated control system of supercritical carbon dioxide generator set
CN115450720A (en) * 2022-09-19 2022-12-09 许子澍 Low-temperature pressurization carbon dioxide supercritical power generation system
CN117073435B (en) * 2023-10-17 2024-02-02 百穰新能源科技(深圳)有限公司 Gas-liquid two-phase energy storage system, control method and control module

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110061384A1 (en) * 2009-09-17 2011-03-17 Echogen Power Systems, Inc. Heat engine and heat to electricity systems and methods with working fluid fill system
KR101816021B1 (en) * 2017-06-09 2018-01-08 한국전력공사 Generating apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110061384A1 (en) * 2009-09-17 2011-03-17 Echogen Power Systems, Inc. Heat engine and heat to electricity systems and methods with working fluid fill system
KR101816021B1 (en) * 2017-06-09 2018-01-08 한국전력공사 Generating apparatus

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