KR20090045155A - 폐열 및 태양열 등의 열원을 이용한 발전시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가정, 산업 및 자연에서 발생하는 버려지거나 또는 단음 단계로 이송되는 열원을 모아서 발전하는 시스템적 방법으로서 상세하게는 열원을 이용하여 난방 또는 산업현장의 기타 증기 등을 사용하여 제품을 만들거나 혹은 소각폐기물 등의 버려지는 열원을 사용하여 발전하는 시스템이다.
본 발명은 각종 열원을 사용할 수 있게 고안되어있어 버려지는 열원을 이용한 발전 및 열원을 먼저 발전하고 나오는 열원을 난방 또는 스팀 등으로 필요에 따라 사용할 수도 있게 고안되어 있다.
Figure 112009014089061-PAT00001
폐열발전기, 열병합발전, 발전장치, 폐열, 바이오가스발전

Description

폐열 및 태양열 등의 열원을 이용한 발전시스템{Waste heat and a solar collector recovery cogeneration system}
본 발명은 기존 열원을 이용한 증기터빈보다 효율성 및 내구성, 경제성이 대폭 향상된 발전시스템으로서 100도 이상의 열원을 이용하여 발전시스템 내부에서 계속 순환하는 오일을 가열시켜 고압력의 기체화하여 스크류 타입의 터빈장치를 통과 하 힘을 이용 발전기를 돌리는 방법으로 오일가열 기체화장치, 높은 압력의 순환통로, 기체화된 오일을 냉각 응축시키는 장치가 계속해서 순환하여 발전하는 기술이다
기존의 열병합발전에는 다음과 같은 문제가 야기된다.
1. 설치비의 고비용 성의 문제점
2. 소규모의 열 병합 시스템 비적용의 문제점
3. 대용량스팀을 사용하여 대용량에 맞는 설비 및 대량의 에너지 사용에 대한 문제점
4. 일정온도 유지를 위한 설비가 필요하여 일반 소각시설엔 비합리적
5. 산업시설의 각 공정 별 발생하는 열원의 응용이 어려움
6. 특정 산업의 공정에만 일부 적용되는 환경 적응성 결여
7. 고온발전만 가능
위와 같이 함축성 있게 문제점을 제시했지만 작게는 가정에서부터 크게는 산업에 이르기까지 모든 버려지는 열원을 활용하여 미래성장 동력원으로 활용하고, 화석에너지를 아껴야 할 현재 시점에서 본 발명이 가장 적합한 기술인 것이다.
본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 감안하여 인출한 것으로서 그 목적은 가정에서부터 산업에 이르기까지 열에너지를 목적에 맞게 활용하고 종전처럼 대기 중으로 버려지는 열을 사용, 발전하여 전기를 다시 한번 활용하는 방법과 시스템이다.
열원은 도 1 과같이 태양열 집열판을 이용한 열원, 버려지는 폐열, 버너 등 직접에너지를 활용하는 직접열원을 이용하여 발전하고 각각의 공정의 용도에 맞게 열원을 사용하고 다시 한번 배관을 통해 지나가는 열원을 온도에 맞게 작동하는 본 발명의 시스템을 계속해서 병렬로 설치하여 최종 연 돌로 배출되는 배기가스까지 최대한 사용할 수 있게 각각의 온도 대별로 기체와 액체로 반응하는 순환배관의 오일류를 변형시켜 온도별 발전시스템을 사용할 수 있게 방법을 제시한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 열원을 이용한 내부장치의 순환오일 즉 기체화에서 스크류터빈을 돌리는 운동에너지로 만들고 다시 냉각응축기를 통하여 고온의 액체로 환원시켜 다시 열원을 이용한 히팅장치 즉 기체화장치로 돌아가는 순 환형 방식으로 구성한다.
또한 기체에너지에서 스크류터빈을 돌리는 운동에너지로 변환된 에너지는 동 축이 연결된 발전기를 가동시켜 필요한 전기에너지로 변환되어 교류전기를 사용할 수 있게 구성한다.
또한 최초 열원을 100으로 보았을 때 각각의 열원을 가정 또는 산업 라인에서 에너지화하여 사용되고 배관을 통하여 최종 대기 중으로 버려지는 배기가스까지의 온도는 거의 20 안쪽이다.
이를 감안하여 연기배출배관을 지나가는 열원온도 변화를 고려하여 본 고안의 발전시스템의 내부 순환오일을 온도별 액체에서 기체로 반응하는 기준을 달리하는 여러 종류의 오일을 달리하는 시스템으로 만들어 저온에서도 운동에너지로 만들 수 있게 구성한다.
스크류터빈으로 돌릴 수 있게 운동에너지로 변환된 기체는 스큐류터빈을 돌린 후 다시 고온의 액체로 돌아와야 하는데 이를 냉각시킬 장치로 열전도냉각소자를 사용하여 본 발명의 시스템의 크기 및 시설비용 등을 최소화할 수 있게 구성한다.
이는 기존의 경우 냉각수를 사용하여 별도의 수도시설 및 설치비용이 과다한 것을 절감할 수 있다.
이와 같이 폐열 및 태양열 등의 열원을 이용한 발전시스템은 위의 배경기술에서 언급한 바와 같이 기존 시스템의 단점을 보완하여 기능성, 적용성, 비용대비 획기적 으로 줄일 수 있다.
1. 설치비의 저비용 투자 가능
2. 소규모의 열병합시스템 가능
3. 소규모 시설부터 대규모 시설을 병렬시설 할 수 있는 최고의 환경적응성
4. 버려지는 폐열 또는 공정별 중간 열을 이용하여 일반 소규모 및 대규모 소각시설에 적용가능
5. 산업시설의 각 공정별 발생하는 열원의 응용이 쉬워짐
6. 모든 산업별 공정에 적용가능
7. 저온부터 고온발전 모두 가능
특히 유기성 폐기물을 발효 소화처리 하여 전기와 열에너지를 사용하는 바이오가스 플렌트의 경우 생산되는 바이오가스를 그대로 사용하지 못하여 정제 처리하는 과정의 장비시설이 총 설비비용의 50퍼센트를 차지할 정도로 고가의 비용이 투자되고, 또한 시설의 유지비용 또한 지속적으로 투자되는 것을 본 폐열 및 태양열 등의 열원을 이용한 발전시스템을 적용하면 작은 소규모 농가의 바이오가스 시설부터 대규모 바이오가스 플랜트에 이르기까지 바이오 가스의 전 처리과정이 모두 없이 발전 및 열원을 사용할 수 있는 열병합발전이 가능하게 한다.
이하, 본 발명의 폐열 및 태양열 등의 열원을 이용한 발전시스템의 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 폐열 및 태양열 등의 열원을 이용한 발전시스템의 발전프로세서이다
최초 열에너지를 만들기 위한 방법 중 태양열집열판(1), 버려지는 폐열(2), 직접열원 버너(3) 등의 한가지 중 섭씨 100도 이상의 열에너지 원이 폐열 또는 스팀배관(L 1)으로 이송되어 열교환장치인 오일기체화히팅장치(4)에서 오일순환배관(L 5)으로 순환되는 불연성 오일이 열교환장치인 오일기체화히팅장치(4)를 통과하여 고압의 기체상태로 바뀌어 기체화배관(L 3)을 따라 이송되어 스크류터빈(5)을 지날 때 고온, 고압의 기체에너지가 원운동에너지로 바뀌어 발전기(6)를 구동시켜 발전하여 가정 또는 산업장에 전기를 재생산하여 사용하게 한다.
스크류 터빈(5)에서 운동에너지로 도움을 준 기체에너지는 기체화배관(L 4)을 통과하여 냉각 및 응축장치(7)로 들어오면서 기체에너지에서 다시 액체의 고온오일로 바뀌는데 이때 고온의 기체를 고온의 액체오일로 바뀌는 것을 하는 것이 열전도냉각소자(8)를 이용한다.
열전도냉각소자(8)가 주위의 열을 흡수하여 냉각시킬 때 기체는 액체화되고 냉각 및 응축장치(7)를 이용하여
응축했다가 고온액체오일배관(L 5)를 따라 이송되어 다시 열교환장치인 오일기체화히팅장치(4)로 순환되는 메커니즘이다.
열에너지를 발전이 아닌 다른 목적 즉 난방, 기타 생산공정 등으로 사용할 경우 폐열 또는 스팀배관(L 1)으로 이송되는 에너지는 열교환장치인 오일기체화히팅장치(4)를 통과하여 폐열 또는 스팀배관(L 2)를 이용하여 열에너지를 기타목적으로 사용할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 폐열 및 태양열 등의 열원을 이용한 발전시스템의 원리를 설명한 설명도이다.
도 2는 본 발명의 폐열 및 태양 열등의 열원을 이용한 발전시스템을 적용실시 예이다
도 3은 기존 열병합발전방법을 설명한 예이다.

Claims (6)

  1. 도 1과 같이 여러 가지의 열원 중 한가지 또는 복수의 열원을 이용하여 발전하는 방법 및 장치의 구성
  2. 기체화배관(L 3) 및 고온액체오일배관(L5)을 이용하여 순환하는 장치에서 배관의 내용물 즉 오일을 구성하고 각각의 온도에 반응하는 오일의 종류를 총칭하여 순환배관에서 충전되어 있는 오일
  3. 순환배관을 이용하여 순환되는 오일을 고온 고압의 기체화하여 스크류터빈을 운동에너지로 변환시키고 발전기를 동작시키는 방법 및 장치
  4. 스크류터빈을 운동에너지로 변환 하게 하고 나온 고온의 기체오일을 냉각 및 응축장치를 통하여 다시 안정화되어있게 고온액체화 오일로 되돌리는 방법 및 장치
  5. 고온의 기체오일을 냉각 및 응축장치 중 냉각부분의 냉각방법으로 별도의 수도관을 이용한 물을 이용하여 냉각시키는 장치
  6. 고온의 기체오일을 냉각 및 응축장치 중 냉각부분의 냉각방법으로 열전도냉각소자를 냉각장치의 외관에 직접 화 시켜 냉각시키는 장치 및 방법
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