KR101216112B1 - Apparatus of low-temperature geothermal power generation and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 저온 지열 발전 장치는 100℃ 이하의 지열수를 이용하는 지열 발전을 위하여 과열기(superheater)(20)와, 후압펌프(post pressure pump)(40) 및 전가열기(preheater)(60)를 포함하며, 기화기(4)로 부터의 지열수의 잔열을 이용하여 전가열기(60)를 구동함에 의해 2차유체의 온도 및 엔탈피를 어느 정도 상승시켜 기화기(4)의 효율을 상승시키고, 과열기(20)에 의해 기화된 2차유체의 온도를 상승시킴으로써 결과적으로 압력을 높이며, 후압펌프(40)에 의해 터빈(6)에 유입되는 2차유체의 압력을 상승시키는 동시에 기화기(4) 및 과열기(20)의 압력을 감소시킴에 따라 기화기(4)의 효율을 높이고 과열기(20)의 유속을 유지할 수 있으므로, 비교적 저온의 지열수를 사용하더라도 효과적인 발전을 수행할 수 있다.The low temperature geothermal power generation apparatus of the present invention includes a superheater 20, a post pressure pump 40, and a preheater 60 for geothermal power generation using geothermal water of 100 ° C. or less. By driving the preheater 60 by using the residual heat of geothermal water from the vaporizer 4, the temperature and enthalpy of the secondary fluid are raised to some extent to increase the efficiency of the vaporizer 4, and the superheater 20 By raising the temperature of the secondary fluid vaporized by), the pressure is consequently increased, and the pressure of the secondary fluid flowing into the turbine 6 by the after-pressure pump 40 is increased while the vaporizer 4 and the superheater 20 are increased. By reducing the pressure of), the efficiency of the vaporizer 4 can be increased and the flow rate of the superheater 20 can be maintained, so that even if a relatively low temperature geothermal water is used, efficient power generation can be performed.

Description

저온 지열 발전 장치 및 방법{APPARATUS OF LOW-TEMPERATURE GEOTHERMAL POWER GENERATION AND METHOD THEREOF} Low temperature geothermal power generation apparatus and method {APPARATUS OF LOW-TEMPERATURE GEOTHERMAL POWER GENERATION AND METHOD THEREOF}

본 발명은 저온 지열 발전에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전가열기, 과열기 및 후압 펌프를 적용하는 것으로, 기화기로 부터의 지열수의 잔열을 이용하여 전가열기를 구동함으로써 2차 유체의 온도 및 엔탈피를 상승시켜 기화기의 효율을 상승하고, 기화기의 후단에 과열기를 설치함에 따라 기화된 2차 유체의 온도를 상승시킴으로써 압력을 높이고, 과열기의 후단에 후압 펌프를 설치함에 따라 터빈에 유입되는 2차 유체의 압력을 상승시키는 동시에, 기화기 및 과열기의 압력을 감소시킴에 의해 기화기의 효율을 향상하고 과열기의 유속을 유지할 수 있는 저온 지열 발전 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to low-temperature geothermal power generation, and more particularly, by applying a preheater, a superheater and a post-pressure pump, by using the residual heat of geothermal water from the vaporizer to drive the preheater to reduce the temperature and enthalpy of the secondary fluid. To increase the efficiency of the vaporizer by increasing the temperature of the vaporized secondary fluid by installing a superheater at the rear end of the vaporizer, and to increase the pressure by installing a back pressure pump at the rear of the superheater. The present invention relates to a low-temperature geothermal power generation apparatus and method capable of increasing the pressure and reducing the pressure of the vaporizer and the superheater, thereby improving the efficiency of the vaporizer and maintaining the flow rate of the superheater.

잘 알려진 바와 같이, 지열 발전(geothermal power generation)이란 지하의 고온층에서 증기나 열수의 형태로 열을 받아들여 발전하는 방식으로, 지열은 지표면의 얕은 곳에서부터 수 km 깊이의 고온의 물(온천)이나 암석(마그마) 등이 가지고 있는 에너지이다. 일반적으로 자연상태에서 지열의 온도는 지하 100m 깊어질수록 평균 3~4 ℃가 높아진다. 지대와 발전 방식에 따라 수백 m에서 수 Km 깊이의 우물을 파기도 한다.As is well known, geothermal power generation is the generation of heat in the form of steam or hydrothermal heat in the underground hot layer, where geothermal heat is hot water (hot spring) several kilometers deep from the shallow surface of the earth. And rocks (magma) are the energy that they have. In general, the geothermal temperature in the natural state increases the average 3 ~ 4 ℃ the deeper 100m underground. Depending on the area and the way it is developed, wells can be dug a few hundred meters to several kilometers deep.

우물로부터 고온의 증기를 얻으면, 이것을 증기터빈에 유도하고 고속으로 터빈을 회전시켜서 이와 직결된 발전기에 의해 전력을 생산한다. 우물로부터 분출하는 증기에 습기가 적으면 그대로 터빈에 보내는 형식으로 할 수 있으나, 열수로서 분출하는 경우는 그 열을 열교환기에 보내어 물을 증발시켜 터빈으로 보내며, 이와 달리 물의 온도가 낮은 경우에는 끊는점이 더 낮은 액체를 증발시켜 터빈으로 보내기도 한다.When hot steam is obtained from the well, it is led to a steam turbine and the turbine is rotated at high speed to produce power by a generator directly connected to it. If the steam spouted from the well contains little moisture, it can be sent to the turbine as it is.However, if spouted as hot water, the heat is sent to a heat exchanger to evaporate the water and sent to the turbine. The lower liquid can also be evaporated and sent to the turbine.

이러한 지열발전은 원리적으로 연료를 필요로 하지 않으므로 연료의 연소에 따르는 환경오염이 없는 클린에너지이지만, 지열점에서 분출하는 비응축성 가스 중에는 소량의 황화수소가 함유되어 있다. 현재로서는 농도가 낮아 환경기준 이하이므로 문제가 없지만, 장차 대량으로 분출하게 되면 탈황장치가 필요할 것이다. 또 열수 중에는 미량의 비소가 함유되어 있어서 발전 후 모두 지하로 다시 환원하고 있지만, 경제적인 탈비소기술이 확립된다면 이 열수 또한 소중한 저온 열에너지 자원으로 이용할 수 있다.This geothermal power generation, in principle, does not require fuel, so clean energy is free from environmental pollution caused by the combustion of fuel. However, a small amount of hydrogen sulfide is contained in the non-condensable gas ejected from the geothermal point. At present, there is no problem because the concentration is lower than the environmental standard, but if it is ejected in large quantities in the future, a desulfurization device will be required. In addition, although a small amount of arsenic is contained in the hot water, all of it is reduced back to the basement after power generation. However, if economical dearsenic technology is established, this hot water can also be used as a valuable low-temperature heat energy source.

또한 지열 발전 비용의 대부분을 지열 발전소의 건설비와 지열정의 굴착비가 차지하며, 지열자원의 질과 발전방식에 따라서도 달라지지만, 화력이나 원자력에 비해 발전소의 규모는 작아지더라도 경제성을 지니고 있는 점이 강점이며, 소규모 분산형의 로컬 에너지 자원으로서의 특색도 지니고 있다.In addition, most of geothermal power costs are due to the construction cost of geothermal power plants and the excavation cost of geothermal wells, which also depend on the quality of geothermal resources and the way of power generation. It is a strength and has the feature of a small, decentralized local energy resource.

이와 같이 지열 발전은 지구 자체가 가지고 있는 에너지를 활용하는 것이므로 굴착하는 깊이에 따라 잠재력이 거의 무한이라 할 수 있다. 이에 열을 이용하여 발전하는 곳이 전세계에 널리 퍼져 있고, 점차 늘어나는 추세이며, 앞으로 더욱 증가될 것이다.In this way, since geothermal power is using the energy of the earth itself, the potential is almost infinite depending on the depth of excavation. Thus, heat-producing areas are widespread throughout the world, increasing in number, and increasing in the future.

도 1에는 비교적 고온인 120℃ 이상의 지열수를 확보할 수 있는 화산대 지역에서 수행하고 있는 전형적인 지열 발전 장치의 구성을 나타내고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 지열 발전 장치의 원리는 지열수를 공급펌프(2)를 통해 기화기(4)에 공급하여, 즉 보일러에 해당하는 열교환기를 통해 비등점이 낮은 2차유체를 기화시켜 터빈(6)을 구동시키는 것으로, 기화기(4)를 통과한 지열수는 환원된다. 터빈(6)의 구동에 의해 발전기(8)에서 발전을 행하고, 터빈(6)을 구동한 2차유체 증기는 냉각수가 공급되는 복수기(10)를 거쳐 물로 응축된 후, 순환펌프(12)를 통해 2차유체로서 재차 기화기(4)에 공급된다.
FIG. 1 shows the configuration of a typical geothermal power generation apparatus that is performed in a volcanic zone that can secure geothermal water of 120 ° C. or higher at a relatively high temperature. As shown in FIG. 1, the geothermal power generation device is constructed by supplying geothermal water to a vaporizer 4 through a supply pump 2, that is, by evaporating a secondary fluid having a low boiling point through a heat exchanger corresponding to a boiler. By driving 6), the geothermal water passed through the vaporizer 4 is reduced. After the turbine 6 generates power in the generator 8 and drives the turbine 6, the secondary fluid vapor is condensed into water through the condenser 10 to which the cooling water is supplied, and then the circulation pump 12 is Is supplied again to the vaporizer 4 as a secondary fluid.

이상과 같은 종래의 지열발전은 지열수를 공급하여 기화기에서 비등점이 낮은 2차유체를 기화시켜 터빈을 구동시키는 구조로서 100℃ 이상의 지열수가 풍부하게 공급되는 상황에서는 이러한 단순한 구조는 경제성 등에서 매우 큰 장점을 가지지만, 아무리 효율 좋게 설계된 기화기(4)로 열교환을 행하더라도, 사용 후 배출되는 지열수의 온도가 복수화가 이루어진 2차유체에 비해 상당히 높기 때문에, 기존에 1대의 기화기(4)를 이용한 열교환으로 지열수에서 2차유체로의 열전달 효율을 높게 기대하기 어려운 바, 지열수가 100℃에도 미치지 못하는 90℃ 정도를 유지하는 경우에 도 1에 도시된 종래의 지열 발전 장치로는 경제적인 발전효율을 기대하기 어렵다고 하는 문제가 있다.The conventional geothermal power generation as described above is a structure that drives the turbine by vaporizing the secondary fluid having a low boiling point in the vaporizer by supplying geothermal water, such a simple structure is very advantageous in terms of economic efficiency in the situation where abundant geothermal water is supplied above 100 ℃ However, even if heat exchange is carried out with the vaporizer 4 which is designed to be highly efficient, since the temperature of the geothermal water discharged after use is considerably higher than the secondary fluid in which pluralization is performed, the heat exchanger using one vaporizer 4 has been conventionally used. As it is difficult to expect high heat transfer efficiency from geothermal water to secondary fluid, the conventional geothermal power generator shown in FIG. There is a problem that it is difficult to expect.

그런데, 우리나라의 경우 화산활동과 관련된 고온성 지열 에너지가 존재하고 있지 않지만, 일부 지역에서는 90℃ 정도의 지열수를 풍부하게 확보할 수 있으므로, 이러한 지역에서 지열발전을 포기하기에는 주어진 조건이 아깝고, 그렇다고 기존의 지열 발전 방법을 적용하기에는 경제성이 부족한 실정인 바, 이를 해소할 수 있는 진보적인 기술이 절실히 필요한 상황이다.However, in Korea, there is no high temperature geothermal energy related to volcanic activity, but in some regions, it is possible to secure abundant geothermal water of about 90 ℃, so it is a wasteful condition to give up geothermal power in these regions. Since the existing geothermal power generation method is insufficient economic feasibility, there is an urgent need for advanced technology to solve this problem.

본 발명은 이상과 같은 상황을 부합하고자 안출된 것으로서, 그 목적은 비교적 저온의 지열수를 사용하더라도 효과적인 지열발전을 수행할 수 있는 저온 지열 발전 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to meet the above situation, the object of the present invention is to provide a low-temperature geothermal power generation apparatus and method that can perform an effective geothermal power generation using a relatively low temperature geothermal water.

이상을 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 저온 지열 발전 장치는 지열수에 의해 2차유체를 2차유체 증기로 기화시키는 기화기와, 상기 기화기를 통해 기화된 상기 2차유체 증기를 소정의 온도로 상승시켜 증기압력을 증가시키는 과열기와, 상기 과열기에 의해 상승된 증기압력을 더욱 상승시키는 후압펌프와, 상기 후압펌프에 의해 더욱 상승된 증기압력으로 구동되는 터빈과, 상기 터빈의 구동에 의해 작동하는 발전기와, 상기 터빈을 구동한 후의 상기 2차유체 증기를 물로 응축시키는 복수기와, 상기 복수기로부터의 응축수를 소정의 온도로 상승시켜 상기 기화기에 상기 2차유체로서 공급되도록 상기 기화기로부터의 지열수의 잔열이 공급되는 전가열기를 포함한다.In order to achieve the above object, a low-temperature geothermal power generation apparatus according to an aspect of the present invention includes a vaporizer for vaporizing secondary fluid into secondary fluid vapor by geothermal water, and the secondary fluid vapor vaporized through the vaporizer. A superheater for increasing the steam pressure by raising the temperature to a temperature; a post pressure pump for further increasing the steam pressure raised by the superheater; a turbine driven by the steam pressure further increased by the postpressure pump; And a condenser for condensing the secondary fluid vapor after driving the turbine with water, and condensed water from the condenser to a predetermined temperature to be supplied as the secondary fluid to the vaporizer from the vaporizer. It includes a preheater supplied with the residual heat of geothermal water.

후압펌프에 의해 상승되는 증기압력은 임계압력 이상이며, 과열기에 의해 상승되는 2차유체 증기의 온도는 80℃ 이상이 바람직하다.The steam pressure raised by the after pressure pump is higher than the critical pressure, and the temperature of the secondary fluid steam raised by the superheater is preferably 80 ° C. or higher.

본 발명에 있어서, 100℃ 이하 온도의 지열수가 사용된다.In the present invention, geothermal water having a temperature of 100 ° C. or lower is used.

본 발명의 다른 측면에 따른 저온 지열 발전 방법은 100℃ 이하의 지열수를 기화기에 공급하여 2차유체를 2차유체 증기로 기화시키는 단계와, 상기 기화기를 통해 기화된 상기 2차유체 증기를 과열기에서 소정으로 온도로 상승시켜 증기압력을 증가시키는 단계와, 후압펌프에 의해 상기 과열기에 의해 상승된 증기압력을 더욱 상승시키는 단계와, 상기 후압펌프에 의해 더욱 상승된 증기압력으로 터빈을 구동하여 발전기를 작동하는 단계와, 상기 터빈을 구동한 후의 상기 2차유체 증기를 복수기에서 물로 응축시키는 단계와, 상기 기화기로부터의 지열수의 잔열이 전가열기에 공급되어 상기 복수기로부터의 응축수를 소정의 온도로 상승시켜 상기 기화기에 상기 2차유체로서 공급되는 단계를 포함한다.
According to another aspect of the present invention, a low-temperature geothermal power generation method includes supplying geothermal water of 100 ° C. or lower to a vaporizer to vaporize a secondary fluid to secondary fluid vapor, and superheating the secondary fluid vapor vaporized through the vaporizer. Increasing the steam pressure by increasing the temperature to a predetermined temperature in the step of increasing the steam pressure increased by the superheater by a after-pressure pump, and driving the turbine at a further elevated steam pressure by the after-pressure pump. Operating the turbine, condensing the secondary fluid vapor from the condenser into water in the condenser, and the remaining heat of the geothermal water from the vaporizer is supplied to a preheater to bring the condensed water from the condenser to a predetermined temperature. Raising the feed to the vaporizer as the secondary fluid.

본 발명의 실시예에 의하면, 기화기로 부터의 지열수의 잔열을 이용하여 전가열기를 구동함에 의해 2차유체의 온도 및 엔탈피를 어느 정도 상승시켜 기화기의 효율을 상승시키고, 과열기에 의해 기화된 2차유체의 온도를 상승시킴으로써 결과적으로 압력을 높이며, 후압펌프에 의해 터빈에 유입되는 2차유체의 압력을 상승시키는 동시에 기화기 및 과열기의 압력을 감소시킴에 따라 기화기의 효율을 높이고 과열기의 유속을 유지할 수 있으므로, 비교적 저온의 지열수를 사용하더라도 효과적인 발전을 수행할 수 있는 효과를 가진다.
According to an embodiment of the present invention, by driving the preheater using the residual heat of the geothermal water from the vaporizer, the temperature and enthalpy of the secondary fluid are raised to some extent to increase the efficiency of the vaporizer, and the vaporized by the superheater. Increasing the temperature of the secondary fluid increases the pressure and, consequently, increases the pressure of the secondary fluid introduced into the turbine by the after-pressure pump and at the same time reduces the pressure of the vaporizer and the superheater, thereby increasing the efficiency of the vaporizer and maintaining the flow rate of the superheater. Therefore, even when using a relatively low-temperature geothermal water has an effect that can perform an effective power generation.

도 1은 비교적 고온인 120℃ 이상의 지열수를 확보할 수 있는 화산대 지역에서 수행하고 있는 전형적인 지열 발전 장치의 구성을 나타내는 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 저온 지열 발전 장치의 구성을 나타내는 개략도이고,
도 3은 기체 압력과 터빈 효율의 관계를 나타내는 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따른 저온 지열 발전 방법을 나타내는 공정도이다.
1 is a schematic view showing the configuration of a typical geothermal power generation apparatus that is carried out in a volcanic zone that can secure geothermal water of 120 ° C. or higher at a relatively high temperature.
2 is a schematic view showing the configuration of a low-temperature geothermal power generation device according to the present invention,
3 is a graph showing the relationship between gas pressure and turbine efficiency,
4 is a process chart showing a low-temperature geothermal power generation method according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 아울러 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다. 도면 중 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 병기하였고 설명의 편의상 상세한 설명은 생략하였다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof is omitted. In the drawings, the same components as in the related art are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted for convenience of description.

도 2는 본 발명에 따른 저온 지열 발전 장치의 구성을 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 저온 지열 발전 장치는 100℃ 이하의 지열수를 이용하는 지열 발전을 위하여 과열기(superheater)(20)와, 후압펌프(post pressure pump)(40) 및 전가열기(preheater)(60)를 포함하며, 특히 지열수가 순환펌프(12)를 통해 기화기(4)에 직접 공급되는 구조는 기존과 동일하지만, 기화기(4)에 공급된 지열수를 열교환한 후, 배출되는 지열수의 잔열을 전가열기(60)에 이용하여 2차유체를 어느 정도의 온도까지 상승시키는 2단계의 열교환 공정을 적용한 것이다. 전가열기(60)는 2차유체의 온도 및 엔탈피를 어느 정도 상승시켜 기화기(4)의 효율을 상승시킨다.2 shows a configuration of a low temperature geothermal power generation device according to the present invention. As shown, the low temperature geothermal power generation apparatus of the present invention is a superheater 20, a post pressure pump 40 and a preheater for geothermal power generation using geothermal water of 100 ℃ or less It includes 60, in particular, the geothermal water is directly supplied to the vaporizer 4 through the circulation pump 12 is the same as the existing, geothermal water discharged after heat-exchanging the geothermal water supplied to the vaporizer 4 By applying the residual heat of the preheater 60, the second heat exchange process of raising the secondary fluid to a certain temperature is applied. The preheater 60 raises the temperature and enthalpy of the secondary fluid to some extent to increase the efficiency of the vaporizer 4.

그런데, 발전용 터빈(6)은 터빈(6)에 유입되는 기체 또는 증기의 압력과 터빈 효율간에 도 3 그래프로부터 알 수 있는 바와 같은 상관관계를 가진다. 즉 터빈(6)에 유입되는 기체의 압력이 어느 임계값을 초과하면 압력에 비례하여 효율이 개선되며, 임계값 이하에서는 효율이 급격히 저하된다. 따라서 임계값 이상의 압력을 유지하는 것이 중요한 조건이며, 100℃ 이하의 비교적 저온 지열수로는 경제성있는 발전에 요구되는 임계압력을 유지하기 어렵다.By the way, the turbine 6 for power generation has a correlation as can be seen from the graph of FIG. 3 between the pressure of the gas or steam flowing into the turbine 6 and the turbine efficiency. In other words, when the pressure of the gas flowing into the turbine 6 exceeds a certain threshold, the efficiency is improved in proportion to the pressure, and below the threshold, the efficiency is drastically reduced. Therefore, maintaining the pressure above the threshold is an important condition, it is difficult to maintain the critical pressure required for economic development with relatively low temperature geothermal water of less than 100 ℃.

이에 따라, 본 발명의 저온 지열 발전 장치에서는 터빈(6)에 유입되는 증기의 온도를 상승시켜 결과적으로 압력을 높이고자 기화기(4)와 터빈(6)을 연결하는 증기 관로에 과열기(20)를 설치하였고, 또한 기화기(4)측 압력은 감소시키고, 터빈(6)에 유입되는 2차유체의 압력을 상승시키는 동시에, 기화기(4) 및 과열기(20)의 압력을 감소시켜 기화기(4)의 효율을 높이고 과열기(20)의 유속을 유지하고자 과열기(20)의 후단에 후압펌프(40)를 설치함으로써 터빈(6)에 유입되는 증기에 임계압력 이상의 압력을 유지하였다.Accordingly, in the low temperature geothermal power generation apparatus of the present invention, the superheater 20 is connected to a steam pipe connecting the vaporizer 4 and the turbine 6 to raise the temperature of the steam flowing into the turbine 6 and consequently increase the pressure. The pressure of the vaporizer 4 is reduced, the pressure of the secondary fluid flowing into the turbine 6 is increased, and the pressure of the vaporizer 4 and the superheater 20 is reduced. In order to increase the efficiency and maintain the flow rate of the superheater 20, a pressure pump 40 was installed at the rear end of the superheater 20 to maintain a pressure higher than the critical pressure on the steam flowing into the turbine 6.

과열기(20)는 이미 기화된 2차유체에 온도상승을 기함으로써 압력을 증가시킬 수 있다. 일반적으로 지열 발전에 사용되는 2차유체의 기화 후 온도는 약 60℃ 정도이며, 과열기(20)는 이를 80℃ 이상으로 상승시킬 수 있다. 기화된 2차유체는 비열이 낮으므로 이 과정에 많은 에너지의 소모는 필요하지 않다.The superheater 20 may increase the pressure by giving a temperature rise to the already vaporized secondary fluid. In general, the temperature after the vaporization of the secondary fluid used for geothermal power generation is about 60 ℃ degree, the superheater 20 can raise it to more than 80 ℃. Vaporized secondary fluids have a low specific heat and do not require much energy consumption in this process.

또한, 후압펌프(40)는 터빈(6)에 가해지는 압력을 상승시킴과 동시에 기화기(4)의 압력은 감소시키므로 기화기(4)의 효율을 더욱 상승시킬 수 있다.In addition, the back pressure pump 40 increases the pressure applied to the turbine 6 and at the same time reduces the pressure of the vaporizer 4, thereby further increasing the efficiency of the vaporizer 4.

한편, 과열기(20)와 후압펌프(40)는 전기로 작동되므로 압력에 따른 터빈 효율이 일정하면 에너지 보존 법칙에 따라 그 역할의 의미가 없지만, 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 기화된 2차유체의 압력이 임계압력 이하에 있다면, 어느 정도의 에너지를 소모하더라도 임계압력 이상의 영역으로 상승시키는 것은 터빈의 효율, 즉 경제성을 고려한다면 매우 중요한 사항이므로, 상대적으로 저온의 지열수를 사용하는 본 발명의 저온 지열 발전 장치에 있어서, 과열기(20) 및 후압펌프(40)의 적용은 그 작동에 소모되는 에너지에 비해 전체 발전 효율의 측면에서 상당히 유리한 것이라 분명하다.
즉 본 발명의 지열 발전 장치는 도 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 터빈(6)을 구동한 2차유체 증기가 복수기(10)를 거쳐 물로 응축된 후, 순환펌프(12)를 통해 전가열기(60)로 공급되어 기화기(4)로 재차 공급된다.
이와 같이, 응축수가 전가열기(60)를 통해 소정의 온도로 상승되어 기화기(4)로 공급됨에 따라 비교적 저온의 저열수를 사용하더라도 효과적인 발전을 수행할 수 있으며, 전가열기(60)를 통해 기화기(4)로 공급된 응축수는 재차 전가열기(60)를 통과하여 환원된다.
On the other hand, since the superheater 20 and the after-pressure pump 40 is electrically operated, if the turbine efficiency according to the pressure is constant, its role does not have meaning according to the law of energy conservation, but as can be seen from FIG. If the pressure of the fluid is below the critical pressure, it is very important considering the efficiency of the turbine, that is, economical, even if it consumes a certain amount of energy, the present invention uses relatively low geothermal water. In the low temperature geothermal power generator of, it is evident that the application of the superheater 20 and the after pressure pump 40 is considerably advantageous in terms of overall power generation efficiency compared to the energy consumed for its operation.
That is, the geothermal power generation apparatus of the present invention, as can be seen through Figure 2, after the secondary fluid steam driving the turbine 6 is condensed into water through the condenser 10, the preheater through the circulation pump 12 It is supplied to 60, and is supplied again to the vaporizer | carburetor 4 again.
As such, as the condensed water is raised to a predetermined temperature through the preheater 60 and supplied to the vaporizer 4, an effective power generation can be performed even when using low temperature water having a relatively low temperature, and the vaporizer through the preheater 60. The condensed water supplied to (4) is reduced again through the preheater (60).

이상과 같이 구성된 본 발명의 저온 지열 발전 장치는 지열수의 잔열을 사용하는 전가열기(60)에 의해 2차유체를 선가열함으로써 기화기의 효율을 높일 수 있고, 과열기(40) 및 후압펌프(60)에 의해 터빈에 유입되는 2차유체의 압력을 상승시키는 동시에 기화기 및 과열기의 압력을 감소시킴에 따라 기화기의 효율을 높이고 과열기의 유속을 유지할 수 있으므로, 비교적 저온의 지열수를 사용하더라도 효과적인 발전을 수행할 수 있다.The low-temperature geothermal power generation device of the present invention configured as described above can increase the efficiency of the vaporizer by preheating the secondary fluid by the preheater 60 using the residual heat of geothermal water, the superheater 40 and the after-pressure pump 60 By increasing the pressure of the secondary fluid flowing into the turbine and reducing the pressure of the carburetor and superheater, it is possible to increase the efficiency of the carburetor and maintain the flow rate of the superheater. Can be done.

상과 같이 구성된 본 발명에 따른 저온 지열 발전 장치에 따른 지열 발전의 방법을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The geothermal power generation method according to the low temperature geothermal power generation apparatus according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 4.

먼저 100℃ 이하의 지열수를 기화기(4)에 공급하여 2차유체를 2차유체 증기로 기화시킨다(S10).First, geothermal water of 100 ° C. or less is supplied to the vaporizer 4 to vaporize the secondary fluid to secondary fluid steam (S10).

이어서, 기화기(4)를 통해 기화된 2차유체 증기를 과열기(20)에서 약 80℃ 이상의 온도로 상승시켜 증기압력을 상승시킨 후(S20), 과열기(20)에 의해 상승된 증기압력을 후압펌프(40)를 통해 더욱 상승시킨다(S30).Subsequently, the secondary fluid vapor vaporized through the vaporizer 4 is raised to a temperature of about 80 ° C. or more in the superheater 20 to increase the vapor pressure (S20), and the vapor pressure increased by the superheater 20 is then back pressured. Further increase through the pump 40 (S30).

다음으로, 후압펌프(40)를 통해 더욱 상승된 증기압력으로 터빈(6)을 구동하여 발전기(8)를 작동한다(S40).Next, the generator 8 is operated by driving the turbine 6 at a further elevated steam pressure through the after pressure pump 40 (S40).

터빈(6)을 구동한 후의 2차유체 증기는 복수기(10)를 통해 물로 응축시킨 후(S50), 기화기(4)로 부터의 지열수의 잔열을 전가열기(60)에 공급하여 복수기(10)로부터의 응축수를 소정의 온도로 상승시켜서 2차유체로서 기화기(4)에 공급하는(S60) 공정으로 이루어진다. 이에 따라 본 발명은 비교적 저온의 지열수를 사용하여 효과적인 발전을 수행할 수 있으며, 이러한 기술은 소각로, 가스터빈 등에서 발생하는 폐열 회수 발전에도 적용이 가능하다.After the turbine 6 is driven, the secondary fluid steam is condensed with water through the condenser 10 (S50), and the remaining heat of geothermal water from the vaporizer 4 is supplied to the preheater 60 to condense the condenser 10. The condensed water from) is raised to a predetermined temperature and supplied to the vaporizer 4 as a secondary fluid (S60). Accordingly, the present invention can perform an effective power generation using geothermal water of a relatively low temperature, this technology can be applied to the waste heat recovery power generation from incinerators, gas turbines and the like.

이상의 상세한 설명에서 본 발명의 저온 지열 발전 장치 및 방법을 구체적인 실시예로서 설명하였지만, 본 명세서에 개시된 기술적 요소가 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 하는 것으로, 당업자라면 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 용이하게 변경할 수 있다. 또한 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 구조를 채택할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
Although the low-temperature geothermal power generation apparatus and method of the present invention have been described as specific embodiments in the foregoing detailed description, it should be interpreted that the technical elements disclosed in the present specification have the widest scope, and those skilled in the art will appreciate the materials, sizes, and the like of each component. It can be easily changed depending on the application. It is also possible to adopt a structure not shown by combining / substituting the disclosed embodiments, which again does not depart from the scope of the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be readily made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

2 : 공급펌프 4 : 기화기
6 : 터빈 8 : 발전기
10 : 복수기 12 : 순환펌프
20 : 과열기 40 : 후압펌프
60 : 전가열기
2: supply pump 4: vaporizer
6: turbine 8: generator
10: condenser 12: circulation pump
20: superheater 40: after-pressure pump
60: preheater

Claims (5)

지열수에 의해 2차유체를 2차유체 증기로 기화시키는 기화기와,
상기 기화기를 통해 기화된 상기 2차유체 증기를 소정의 온도로 상승시켜 증기압력을 상승시키는 과열기와,
상기 과열기에 의해 상승된 증기압력을 더욱 상승시키는 후압펌프와,
상기 후압펌프에 의해 더욱 상승된 증기압력으로 구동되는 터빈과,
상기 터빈의 구동에 의해 작동하는 발전기와,
상기 터빈을 구동한 후의 상기 2차유체 증기를 물로 응축시키는 복수기와,
상기 복수기로부터의 응축수가 소정의 온도로 상승되어 상기 기화기에 상기 2차유체로서 공급되도록 상기 기화기로 부터의 지열수의 잔열이 공급되는 전가열기를 포함하는
저온 지열 발전 장치.
A vaporizer which vaporizes the secondary fluid into secondary fluid steam by geothermal water,
A superheater for raising the vapor pressure by raising the secondary fluid vapor vaporized through the vaporizer to a predetermined temperature;
A after-pressure pump for further raising the vapor pressure raised by the superheater;
A turbine driven at a higher steam pressure by the after pressure pump;
A generator operated by driving of the turbine,
A condenser for condensing the secondary fluid vapor after driving the turbine with water;
And a preheater supplied with residual heat of geothermal water from the vaporizer so that the condensed water from the condenser is raised to a predetermined temperature and supplied to the vaporizer as the secondary fluid.
Low temperature geothermal power generation device.
제 1 항에 있어서,
상기 후압펌프에 의해 더욱 상승되는 증기압력은 임계압력 이상인
저온 지열 발전 장치.
The method of claim 1,
The steam pressure further increased by the after pressure pump is equal to or greater than the critical pressure.
Low temperature geothermal power generation device.
제 1 항에 있어서,
상기 과열기에 의해 상승되는 상기 2차유체 증기의 온도는 80℃ 이상인
저온 지열 발전 장치.
The method of claim 1,
The temperature of the secondary fluid vapor raised by the superheater is 80 ℃ or more
Low temperature geothermal power generation device.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지열수는 100℃ 이하인
저온 지열 발전 장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The geothermal water is less than 100 ℃
Low temperature geothermal power generation device.
지열수를 기화기에 공급하여 2차유체를 2차유체 증기로 기화시키는 단계와,
상기 기화기를 통해 기화된 상기 2차유체 증기를 과열기를 통해 소정으로 온도로 상승시켜 증기압력을 상승시키는 단계와,
후압펌프를 통해 상기 과열기에 의해 상승된 증기압력을 더욱 상승시키는 단계와,
상기 후압펌프에 의해 더욱 상승된 증기압력으로 터빈을 구동하여 발전기를 작동하는 단계와,
상기 터빈을 구동한 후의 상기 2차유체 증기를 복수기에서 물로 응축시키는 단계와,
상기 기화기로 부터의 지열수의 잔열이 전가열기에 공급되어 상기 복수기로부터의 응축수를 소정의 온도로 상승시켜 상기 기화기에 상기 2차유체로서 공급되는 단계를 포함하는
저온 지열 발전 방법.
Supplying geothermal water to the vaporizer to vaporize the secondary fluid to the secondary fluid vapor;
Raising the vapor pressure by raising the secondary fluid vapor vaporized through the vaporizer to a predetermined temperature through a superheater;
Further raising the vapor pressure raised by the superheater through a after pressure pump;
Operating a generator by driving a turbine at a higher steam pressure by the after pressure pump;
Condensing the secondary fluid vapor after driving the turbine with water in a condenser;
Residual heat of geothermal water from the vaporizer is supplied to the preheater to raise the condensed water from the condenser to a predetermined temperature and supplied to the vaporizer as the secondary fluid
Low temperature geothermal power generation method.
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