KR100985592B1 - 태양열발전용 흡수기의 과열기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양을 추적하여 햇빛을 반사하는 반사판에서 반사된 빛의 에너지를 흡수하여 작동유체를 가열하여 증기터빈을 구동함에 사용하는 태양열 흡수기를 구성하는 과열기로써, 흡수기가 구동을 시작하는 초기에 내부에 작동유체 증기가 저장되지 않은 상태에서 구동됨에 의해 과열기가 과열되어 과열기를 구성하는 관이 파열되는 것을 방지하기 위해 2중관으로 구성하고 내관과 외관 사이에 열매체를 저장하여 완충 영역을 형성함으로서 관이 과열에 의해 파열되는 것을 방지할 수 있고, 가동 중 일조량이 떨어짐에 의해 과열기가 냉각되어 과열기로부터 배출되는 증기의 온도가 낮아짐에 의해 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 태양열발전용 흡수기의 과열기에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 태양열발전용 흡수기의 과열기는 타워형 태양열발전시스템을 구성하는 흡수기에 구비된 과열기에 있어서, 상기 과열기를 구성하는 과열관을 외관과 내관으로 구성하여 외관과 내관 사이에 완충영역을 형성하여 구성됨을 특징으로 한다.

태양열, 흡수기, 과열기, 이중관, 열매체, 완충영역

Description

태양열발전용 흡수기의 과열기{superheater of solar receiver for solar power generation}

본 발명은 태양열발전용 흡수기를 구성하는 과열기에 관한 것으로써, 상세하게는 이중관으로 구성하여 구동 초기의 과열로부터 관을 보호할 수 있게 한 태양열발전용 흡수기의 과열기에 관한 것이다.

보다 상세하게는 태양을 추적하여 햇빛을 반사하는 반사판에서 반사된 빛의 에너지를 흡수하여 작동유체를 가열하여 증기터빈을 구동함에 사용하는 태양열 흡수기를 구성하는 과열기로써, 흡수기가 구동을 시작하는 초기에 내부에 작동유체 증기가 저장되지 않은 상태에서 구동됨에 의해 과열기가 과열되어 과열기를 구성하는 관이 파열되는 것을 방지하기 위해 2중관으로 구성하고 내관과 외관 사이에 열매체를 저장하여 완충 영역을 형성함으로서 관이 과열에 의해 파열되는 것을 방지할 수 있고, 가동 중 일조량이 떨어짐에 의해 과열기가 냉각되어 과열기로부터 배출되는 증기의 온도가 낮아짐에 의해 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 태양열발전용 흡수기의 과열기에 관한 것이다.

태양열을 이용한 발전시스템에는 다양한 종류가 있다.

이러한 태양열발전시스템 중에는 타워형 태양열발전시스템이 있다.

타워형 태양열발전시스템은 태양열을 집열하는 집열장치와, 집열된 열에 의해 발생된 증기로 구동되는 발전장치로 구성된다.

이러한 타워형 태양열발전시스템의 집열장치는 햇빛을 반사/집광시키는 반사/집광수단과, 반사/집광수단에 의해 반사된 빛의 열로 의해 열매체를 가열하여 증기를 발생시키는 태양열 흡수기를 포함하여 구성된다.

이러한 태양열 흡수기는 통상적으로 햇빛의 열을 받아 열매체를 가열하여 증발시키는 증발기(evaporator)와, 증발기에서 발생된 증기를 액상 열매체와 분리하는 드럼(drum)과, 드럼에서 분리되어 공급되는 증기를 과열증기로 변환시켜 증기 터빈으로 공급하는 과열기(superheater)로 구성되며, 증발기를 구성하는 다수의 집열관은 헤더(header)에 의해 서로 연결된다.

이렇게 구성된 종래의 태양열 흡수기를 구성하는 과열기는 도 3에 도시한 바와 같이 과열관(100)을 사형(蛇形)으로 구불구불하여 굽혀 구성되고, 상기 증발기의 전방에 설치되며, 상기한 바와 같이 증발기에 의해 가열되어 증발된 작동유체의 증기를 통과시키면서 더욱 가열하여 터빈에 제공한다.

이러한 과열기를 구성하는 과열관(100)은 도 2에 도시한 바와 같이 단일 벽을 갖는 관으로 유로(110)을 따라 작동유체의 증기가 이동한다.

이러한 과열기는 흡수기의 구동 초기에 증발기에서는 작동유체가 충분히 증발되지 않은 상태이고, 과열기의 내부에는 공기가 채워진 상태이나 이렇게 공기가 채워진 상태에서 과열기의 출구가 개방되지 않은 상태이므로 과열기가 외부의 열을 흡수하면 내부의 공기가 팽창하여 과열기를 구성하는 관이 파열되는 문제가 있다.

또한, 일사량이 줄어든 경우 과열기의 출구측으로 배출되는 증기의 온도가 낮아지므로 효율이 낮아지는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 개발된 것으로써, 흡수기가 구동을 시작하는 초기에 태양열발전시스템이 전체적으로 구동되지 않은 상태에서 증발기가 작동하고, 과열기내에 증기가 통과하지 않는 상태에서 과열기가 과열되어 과열기를 구성하는 관이 파열되는 것을 방지하기 위해 2중관으로 구성하고 내관과 외관 사이에 열매체를 저장하여 완충 영역을 형성함으로서 관이 과열에 의해 파열되는 것을 방지할 수 있는 태양열발전용 흡수기의 과열기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

더욱이 이렇게 2중관으로 구성함으로써 태양열발전시스템이 가동되는 도중 일조량이 떨어짐에 의해 과열기가 냉각되어 과열기로부터 배출되는 증기의 온도가 낮아짐에 의해 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 태양열발전용 흡수기의 과열기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 본 발명의 태양열발전용 흡수기의 과열기는 타워형 태양열발전시스템을 구성하는 흡수기에 구비된 과열기에 있어서, 상기 과열기를 구성하는 과열관을 외관과 내관으로 구성하여 외관과 내관 사이에 완충영역을 형성하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명은 과열기를 구성하는 관을 2중관으로 구성하여 외관과 내관 사이의 공간이 완충 영역의 역할을 하게 함으로서 내관에 작동유체 증기가 통과하지 않는 상태에서 과열관이 가열됨에 의해 파열되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 내관과 외관 사이의 완충 영역에 열매체를 저장하여 완충 효과를 높일 수 있으며, 이 열매체가 구동 초기에는 내관이 과열되는 것을 방지하고, 작동중에는 내관이 냉각되는 것을 방지하여 태양열발전장치의 효율을 높일 수 있는 효과도 있다.

이하, 본 발명에 따른 태양열발전용 흡수기의 과열기를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 태양열발전용 흡수기의 과열기를 구성하는 과열관의 일부를 도시한 단면사시도이다.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 태양열발전용 흡수기의 과열기는 이중관으 로 아루어진 과열관(1)을 사형(蛇形)으로 굽혀 구성된다.

즉, 본 발명의 태양열발전용 흡수기의 과열기를 구성하는 과열관(1)은 외관(11)과 내관(12)으로 2중관으로 구성하여 외관(11)과 내관(12) 사이에 완충 영역(11a)을 형성하였다.

이렇게 2중관으로 구성함으로서 내관(12) 내부의 유로(12a)에 작동유체의 증기가 통과하지 않는 상태에서 증발기나 태양열에 의해 과열관(1)이 가열되어도 상기 완충연역(11a)에 의해 내관(12)이 가열되는 것이 방지되고 이렇게 내관(12)이 가열되지 않음으로써 작동초기 내관(12) 내부의 유로(12a)를 비워두어도 내관(12)이 파손되지 않고 운전할 수 있다.

또한, 태양열발전시스템이 구동 중 외부의 조건이 바뀌어 즉, 일사량의 감소 등의 외부 조건에 의해 과열관(1)이 냉각되어도 외관(11)과 내관(12) 사이의 완충영역(11a)에서 외부의 냉기를 차단하여 내관(12) 내부의 유로를 통과하는 작동유체의 증기가 냉각되는 것을 줄일 수 있다.

이와 같이 내관(12)과 외관(11) 사이의 완충영역(11a)은 내관(12)과 외부를 차단하여 외부의 기온에 의해 내관(12) 내부의 유로(12a)가 영향을 덜 받게 하기 위한 것으로 상기 완충영역(11a)에는 열매체를 더 저장함으로서 완충효과를 높일 수 있다.

즉, 태양열발전시스템의 구동초기인 내관(12) 내부의 유로(12a)에 작동유체 증기의 흐름이 없는 상태에서는 외부의 열이 내관(12)까지 전달되지 않게 열을 차단하고, 태양열발전시스템이 가동중일 때에는 열매체가 열을 저장하는 역할을 하여 태양열발전시스템의 구동하는 도중에는 내관으로 열을 전달해 주는 역할과 더불어 외기에 의해 내관(12)이 냉각되는 것을 방지할 수 있으므로 태양열발전시스템의 효율을 높일 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 태양열발전용 흡수기의 과열기를 구성하는 과열관의 일부를 도시한 단면사시도이고,

도 2는 종래의 태양열발전용 흡수기의 과열기를 구성하는 과열관의 일부를 도시한 단면사시도이고,

도 3은 통상의 태양열발전용 흡수기의 과열기를 도시한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 과열관

11 : 외관 11a : 완충공간

12 : 내관 12a : 유로

Claims (2)

1. 타워형 태양열발전시스템을 구성하는 흡수기에 구비된 과열기에 있어서,

   상기 과열기를 구성하는 과열관(1)을 외관(11)과 내관(12)으로 구성하여 외관(11)과 내관(12) 사이에 완충 영역(11a)을 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 태양열발전용 흡수기의 과열기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 완충영역(11a)에는 열매체가 저장됨을 특징으로 하는 태양열발전용 흡수기의 과열기.

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