KR100774249B1

KR100774249B1 - 열병합 발전의 지역난방 공급 시스템

Info

Publication number: KR100774249B1
Application number: KR1020070085088A
Authority: KR
Inventors: 신경수
Original assignee: (주)이에스
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2007-11-07

Abstract

본 발명은 열병합발전에서 발생한 열원을 중간공급지역을 경유하여 개별 소구역으로 공급하여 소구역 단위의 별도 관리가 가능하고, 보수시 전체시스템과 관계없이 소구역 별로 보수가 가능한 열병합 발전의 지역난방 공급 시스템에 관한 것이며, 열병합발전소(10)의 발전기(11)에 보일러1(13)을 연결하되 밸브(15)에 의하여 선택적으로 온수공급분배기(16)로 연결되고, 발전기(11)와 축열조(12)가 연결되어 보일러1(13)을 선택적으로 거치도록 온수공급분배기(16)에 연결되며, 온수환수분배기(17)는 발전기(11)에 연결되고, 온수환수분배기(17)에서 별도로 보일러2(14)를 통하여 온수공급분배기(16)로 연결되며, 온수공급분배기(16)는 중간지역(20)의 열교환기(21)와 연결되어 열원이 공급된 뒤에 온수환수분배기(17)로 연결되고, 중간지역(20)의 소지역공급분배기(22)를 통해 하나 이상의 소지역(30)으로 열원이 공급된 후에 다시 소지역환수분배기(23)로 환수되면서 순환되며, 소지역(30)에서 각각의 열소비처(34)(36)(38)로 공급되는 것을 특징으로 한다.

열병합발전, 지역난방, 소지역, 중간지역

Description

열병합 발전의 지역난방 공급 시스템{Providing system for district heating}

본 발명은 열병합 발전의 지역난방 공급 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열병합발전에서 발생한 열원을 중간공급지역을 경유하여 개별 소구역으로 공급하여 소구역 단위의 별도 관리가 가능하고, 보수시 전체시스템과 관계없이 소구역 별로 보수가 가능한 열병합 발전의 지역난방 공급 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 지역난방 시스템은 집단에너지를 공급하는 사업자가 다수의 개별 사용자에게 난방 및 급탕을 위해 배관을 통해 집단에너지를 직접 공급하는 시스템으로 개별적 사용자가 난방설비를 갖추는 개별난방 시스템과는 차이가 있다.

즉 지역난방은 한개의 도시 또는 일정한 지역내에 있는 주택, 상가, 사무실, 학교, 병원, 공장 등 각종 건물이 개별적으로 난방설비를 갖추지 않고, 대규모 열생산시설 즉 열병합발전소를 건설하여 난방 및 급탕에 필요한 중온수(100~120℃)를 생산 하여 열수송관을 통해 공급하는 시스템이다.

이러한 열병합발전소는 열전용보일러와 축열조와 열교환기 및 펌프로 이루어지고, 펌프로 열수요처까지 열을 수송하거나 회수하는 열수송관이 구비되며, 열공 급지역에서 사용자 열교환기로 난방하게 된다.

이때 축열조와 열수요처의 온도를 검출하고, 이 검출된 온도를 입력받은 제어기에 의하여 펌프 동작이 제어된다.

이러한 열수송방식은 열수송관에서 일정 압력이상으로 열원을 공급하게 되는데, 원거리 열수송과 지형의 고저차에 따른 열수송에 제한을 받는 문제가 있다. 즉 고지대의 경우 가압장 또는 압력유지설비를 설비를 설치하여야 하고, 열수송관의 길이가 길어질수록 관리와 열손실이 발생하므로 지역마다 일정하지 않은 열원 공급이 이루어지는 문제가 있다.

그리고 열병합발전과 열수송 사고시 열공급 차단지역이 넓고 유지 보수에 많은 어려움이 있어왔다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 열병합발전소에서 발전기와 보일러1을 선택적으로 연결설치하여 고압의 열원을 용이하게 제공할 수 있게 하고, 보일러2를 두어 비상시에 열원을 공급할 수 있게 구성하여 열원의 안정적인 공급이 되게 하며, 넓은 지역에 공급하는 특성상 중간지역을 두어 중간지역에서 열교환에 의한 공급과 회수망을 다수개의 소지역으로 분배하여 보내고, 소지역에서 아파트 등과 같은 개별 열소비처로 열원을 공급하되 부족한 열원은 보일러에 의하여 재가열하여 공급할 수 있게 구성한 열병합 발전의 지역난방 공급 시스템을 제공하고자 하는 목적이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 전력생산과 동시에 발생하는 열원을 이용하여 지역의 난방을 공급하도록 발전기, 축열조, 보일러가 구비된 열병합발전소에서 펌프와 공급관으로 공급되는 지역난방에 있어서, 열병합발전소의 발전기에 보일러1을 연결하되 밸브에 의하여 선택적으로 온수공급분배기로 연결되고, 발전기와 축열조가 연결되어 보일러1을 선택적으로 거치도록 온수공급분배기에 연결되며, 온수환수분배기는 발전기에 연결되고, 온수환수분배기에서 별도로 보일러2를 통하여 온수공급분배기로 연결되며, 온수공급분배기는 중간지역의 열교환기와 연결되어 열원이 공급된 뒤에 온수환수분배기로 연결되고, 중간지역의 소지역공급분배기를 통해 하나 이상의 소지역으로 열원이 공급된 후에 다시 소지역환수 분배기로 환수되면서 순환되며, 소지역에서 각각의 열소비처로 공급되는 것을 특징으로 하며, 소지역은 중간지역에서 공급된 열원이 열교환기에 의해 열교환되어 순환라인을 통해 첫번째 열소비처로 공급되고, 열소비처와 두번째 열소비처와 연결라인으로 연결되며, 열소비처와 세번째 열소비처에 연결라인으로 연결되고, 연결라인에 보일러가 각각 밸브에 의해 선택적으로 개폐가능하게 연결되며, 마지막 열소비처는 열교환기로 연결되어 순환되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전의 지역난방 공급 시스템을 제공한다.

본 발명은 열병합발전소에서 동일한 거리에 위치하도록 중간지역이 형성되어 중간지역에서 다시 소지역으로 공급하고 소지역에서 각 열소비처로 공급하는 시스템으로 열병합발전소에서 중간지역으로 공급되는 공급관의 압력이 작아도 전달이 되는 효과가 있고, 중간의 열손실이 최소화 된다.

그리고 중간지역에서 지역실정과 지형에 맞게 다수개의 소지역으로 분류되어 열원이 열교환되어 공급되므로 적용성이 뛰어난 효과가 있다.

소지역의 열교환기에서 열교환된 열원이 직렬로 각각의 열소비처로 공급되되 두번째 열소비처부터는 보일러에 의해 추가로 열원공급이 가능하게 하여 열원공급을 균등하게 할 수 있는 효과가 있다.

공급되는 지역이 세분화되어 중간지역 공급처와 소지역 공급처로 분류되어 설치되므로 적용성이 뛰어나고, 사고시 해당 지역의 공급을 폐쇄하면 다른 지역은 정상적으로 공급되어 사용자들의 불편함을 덜어주는 효과가 있다.

그리고 지역의 특성상 사용시간과 사용열량이 틀린 주택, 상가, 사무실, 학교, 병원, 공장을 효율적으로 묶어 공급할 수 있는 효과가 있다.

예를 들어 항상 열원이 공급되어야 하는 주택과 병원을 소지역 공급처의 제일 첫번째에 위치시키고, 저녁에는 사용되는 열원이 적은 사무실, 상가 등은 직렬연결의 뒤에 놓아 열원의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석하여서는 되지 않고, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에서 펌프의 작동은 열원을 순환시키기 위하여 설치된 것으로 일반적이므로 내용의 설명을 생략한다.

본 발명은 열병합발전소(10)의 발전기(11)에서 생산되는 전기가 한전(1)에 연결되어 공급되고, 발전기(11)에서 발생되는 열원을 온수공급분배기(16)로 보내어 적절하게 설치된 중간지역(20)으로 공급하며, 발전기(11)에 보일러1(13)를 선택적으로 연결가능하게 고정하고, 또 하나의 보일러2(14)를 온수공급분배기(16)와 온수환수분배기(17) 사이에 두어 사고나 열원 보충시 사용하게 하며, 중간지역(20)에서 하나이상의 소지역(30)으로 소지역공급분배기(22)와 소지역 환수분배기(23)를 통해 열원을 공급하고, 소지역(30)에서 각각의 열소비처(34)(36)(38)로 열원을 공급하는 것을 주요 구성으로 한다.

전력생산과 동시에 발생하는 열원을 이용하여 지역의 난방을 공급하도록 발전기(11), 축열조(12), 보일러가 구비된 열병합발전소에서 펌프와 공급관으로 공급되는 지역난방에서, 열병합발전소(10)의 발전기(11)에 보일러1(13)을 연결하되 밸브(15)에 의하여 선택적으로 온수공급분배기(16)로 연결한다. 보일러1(13)은 발전기(11)에서 발생하는 배가스의 압력이 낮을때 충분한 공급압력을 유지시키기 위하여 설치된 것으로 평소에는 밸브(15)에 의하여 막혀져 있다.

발전기(11)의 남는 열원은 축열조(12)에 저장되어 있다가, 온수공급분배기(16)로 보내지도록 발전기(11)와 축열조(12)가 연결되어 있고, 축열조(12)는 보일러1(13)을 밸브(15)에 의해 선택적으로 거치도록 온수공급분배기(16)에 연결된다.

온수환수분배기(17)는 중간지역(20)에서 열교환된 열원을 다시 발전기(11)로 보내지도록 발전기(11)와 연결된다. 그리고 온수환수분배기(17)에서 별도로 보일러2(14)를 통하여 온수공급분배기(16)로 연결되고, 이는 충분한 열원이 공급되지 않을때 사용하는 보조 열원 공급수단으로 사고시 비상으로 열원을 공급할 수 있게 한다.

온수공급분배기(16)는 중간지역(20)의 열교환기(21)와 연결되어 열원이 공급된 뒤에 온수환수분배기(17)로 연결되고, 중간지역(20)에는 소지역공급분배기(22)와 소지역환수분배기(23)가 형성되어 열교환기(21)를 통해 열병합발전소(10)로 부 터 공급된 열원과 열교환하여 소지역(30)으로 열원을 공급한다.

중간지역(20)에서 펌프(24)의 힘에 의해 소지역공급분배기(22)를 통해 하나 이상의 소지역(30)으로 열원이 공급된 후에 다시 소지역환수분배기(23)로 환수되면서 순환되고, 소지역(30)에서 각각의 열소비처(34)(36)(38)로 열원이 공급된다. 이때 열소비처(34)(36)(38)는 순차적으로 직렬으로 계속 연결할 수 있으며, 그 연결방식은 아래와 동일한 방법으로 한다.

소지역(30)은 중간지역(20)에서 공급된 열원이 열교환기(31)에 의해 열교환되어 순환라인(33)을 통해 첫번째 열소비처(34)로 공급되고, 첫번째 열소비처(34)와 두번째 열소비처(36)는 연결라인(35)으로 연결된다. 이때 열소비처(34)에서 열원이 많이 소비되었을 경우 이를 보충시켜 주기 위하여 보일러(32)를 연결한다.

두번째 열소비처(36)와 세번째 열소비처(38)에 연결라인(37)으로 연결되고, 각각의 연결라인(35)(37)에 보일러(32)가 각각 밸브(39)(40)에 의해 선택적으로 개폐가능하게 연결된다. 연결라인(35)(37)의 온도를 측정하여 열원이 과다하게 손상되었을 때 보일러(32)와 밸브(39)(40)가 작동되어 열원을 보충한 다음 열소비처로 보내진다.

마지막 열소비처(36)는 열교환기(31)로 연결되어 순환되고, 다시 열교환기(31)에서 열을 공급받아 순환하게 된다.

열소비처에서는 중온수가 아니라 비교적 저온(60~100℃)의 온도범위로 공급되게 하여 열원의 효율을 높이고, 먼지역까지 보내기 위해 과다하게 중온수로 만들어 공급했던 종래와 달리 중간지역과 소지역을 거쳐 공급되므로 높은 압력의 중온 수가 필요없게 된다.

도 1은 본 발명의 열병합 발전의 지역난방 공급 시스템을 도시한 개념도.

도 2는 본 발명의 열병합 발전의 지역난방 공급 시스템에서 중간지역을 도시한 개념도.

도 3은 본 발명의 열병합 발전의 지역난방 공급 시스템에서 소지역을 도시한 개념도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

1 : 한전 10 : 열병합발전소

11 : 발전기 12 : 축열조

13 : 보일러1 14 : 보일러2

15 : 밸브 16 : 온수공급분배기

17 : 온수환수분배기 20 : 중간지역

21 : 열교환기 22 : 소지역공급분배기

23 : 소지역환수분배기 24 : 펌프

30 : 소지역 31 : 열교환기

32 : 보일러 33 : 순환라인

34, 36, 38 : 연소비처 35, 37 : 연결라인

39, 40 : 밸브

Claims

전력생산과 동시에 발생하는 열원을 이용하여 지역의 난방을 공급하도록 발전기, 축열조, 보일러가 구비된 열병합발전소에서 펌프와 공급관으로 공급되는 지역난방에 있어서,

열병합발전소(10)의 발전기(11)에 보일러1(13)을 연결하되 밸브(15)에 의하여 선택적으로 온수공급분배기(16)로 연결되고, 발전기(11)와 축열조(12)가 연결되어 보일러1(13)을 선택적으로 거치도록 온수공급분배기(16)에 연결되며, 온수환수분배기(17)는 발전기(11)에 연결되고, 온수환수분배기(17)에서 별도로 보일러2(14)를 통하여 온수공급분배기(16)로 연결되며, 온수공급분배기(16)는 중간지역(20)의 열교환기(21)와 연결되어 열원이 공급된 뒤에 온수환수분배기(17)로 연결되고, 중간지역(20)의 소지역공급분배기(22)를 통해 하나 이상의 소지역(30)으로 열원이 공급된 후에 다시 소지역환수분배기(23)로 환수되면서 순환되며, 소지역(30)에서 각각의 열소비처(34)(36)(38)로 공급되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전의 지역난방 공급 시스템.
제 1 항에 있어서, 소지역(30)은 중간지역(20)에서 공급된 열원이 열교환기(31)에 의해 열교환되어 순환라인(33)을 통해 첫번째 열소비처(34)로 공급되고, 열소비처(34)와 두번째 열소비처(36)와 연결라인(35)으로 연결되며, 열소비처(36)와 세번째 열소비처(38)에 연결라인(37)으로 연결되고, 연결라인(35)(37)에 보일 러(32)가 각각 밸브(39)(40)에 의해 선택적으로 개폐가능하게 연결되며, 마지막 열소비처(38)는 열교환기(31)로 연결되어 순환되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전의 지역난방 공급 시스템.