KR101237450B1 - Heat pump system for generating steam using waste heated water - Google Patents

Heat pump system for generating steam using waste heated water Download PDF

Info

Publication number
KR101237450B1
KR101237450B1 KR1020120037075A KR20120037075A KR101237450B1 KR 101237450 B1 KR101237450 B1 KR 101237450B1 KR 1020120037075 A KR1020120037075 A KR 1020120037075A KR 20120037075 A KR20120037075 A KR 20120037075A KR 101237450 B1 KR101237450 B1 KR 101237450B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
steam
heat
inlet
heat exchanger
Prior art date
Application number
KR1020120037075A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
계광택
Original Assignee
에스에이비(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스에이비(주) filed Critical 에스에이비(주)
Priority to KR1020120037075A priority Critical patent/KR101237450B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101237450B1 publication Critical patent/KR101237450B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/02—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/385—Dispositions with two or more expansion means arranged in parallel on a refrigerant line leading to the same evaporator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/39—Dispositions with two or more expansion means arranged in series, i.e. multi-stage expansion, on a refrigerant line leading to the same evaporator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B7/00—Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine

Abstract

PURPOSE: A heat pump system for producing stem using waste heat water is provided to produce refrigerant of high pressure by obtaining heat from a heating source such as waste heat water discharged from a factory or a power plant and to produce steam by heat-exchanging the produced refrigerant with supply water. CONSTITUTION: A heat pump system for producing stem using waste heat water comprises a first cycle(100), a second cycle(200), a steam storage tank(290), and a lubricant cooling cycle(300). The steam storage tank stores steam produced by a steam generator(250) and functions as a passage for supplying the steam to outside. The lubricant cooling cycle includes an oil separator(310), a liquid receiver(170), and a third heat exchanger. The oil separator is arranged in a pipeline between a second compressor(220) and the steam generator, thereby separating lubricant of second refrigerant. The liquid receiver is installed in a pipeline between a second heat exchanger(160) and a first expansion valve(180).

Description

폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템{HEAT PUMP SYSTEM FOR GENERATING STEAM USING WASTE HEATED WATER}Heat Pump System for Steam Production Using Waste Heat Water {HEAT PUMP SYSTEM FOR GENERATING STEAM USING WASTE HEATED WATER}

본 발명은 폐열수를 이용한 스팀 생산 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전소, 공장 등지에서 사용 후 버려지는 폐열수를 수열원으로 하여 이원 사이클의 히트 펌프 시스템을 이용하여 스팀을 생산할 수 있는 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a steam production system using waste hot water, and more particularly, waste hot water capable of producing steam by using a heat cycle system of a two-cycle heat pump using waste hot water discarded after use in a power plant or a factory. It relates to a heat pump system for steam production using.

일반적으로 발전소, 공장 등지에서 발생하는 폐열수는 30~40℃ 또는 그 이상의 온도를 가진 온수로서 그대로 버려지는 경우 환경 파괴의 요인이 될 뿐만 아니라 폐열수는 열에너지를 가지고 있으므로 열에너지를 그대로 버리는 결과가 된다. 한편, 일반적으로 공장 등지에서 사용된 폐열수는 환경오염을 막기 위해서는 정화 후 배출이 필요한 데, 온수 상태에서는 물을 정화시키는 미생물의 증식이 불가능하므로 처리 비용이 증가하는 요인이 된다. In general, waste hot water generated in power plants, factories, etc. is a hot water with a temperature of 30-40 ℃ or higher, which is not only a cause of environmental destruction but also waste heat water has thermal energy and thus discards thermal energy. . On the other hand, in general, waste hot water used in factories and the like needs to be discharged after purification in order to prevent environmental pollution, and in the hot water state, it is impossible to proliferate microorganisms to purify water, thereby increasing the treatment cost.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 근래에는 폐열수로부터 열을 회수하여 이용하는 폐열 재활용 기술이 사용되어 있는바, 일반적으로 폐열수와 저온수의 열 교환을 통해 저온수를 미리 예열하는 방식으로 폐열을 회수하고 있다. In order to solve this problem, in recent years, waste heat recycling technology that recovers heat from waste heat water has been used. Generally, waste heat is recovered by preheating low temperature water through heat exchange between waste water and low temperature water. .

본 발명은 이러한 폐열수를 수열원으로 하여 히트 펌프 시스템을 통해 스팀을 생산하는데, 일반적으로 히트 펌프는 냉매의 증발열 또는 응축열을 이용하여 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 냉난방 장치를 의미한다. The present invention produces steam through a heat pump system using the waste heat water as a heat source, in general, the heat pump transfers a low temperature heat source to a high temperature or a high temperature heat source to a low temperature by using evaporation heat or condensation heat of a refrigerant. It means air-conditioning device.

히트 펌프는 냉동사이클과 동일한 구성을 가지는데, 냉동사이클은 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 이루어져 증발기에서 냉매가 증발하면서 열을 외부에서 흡수하고, 기화된 냉매 가스는 압축기에서 고온 고압의 가스로 압축되어 응축기로 보내어지며, 상기 응축기에서 외부로 열을 방출하여 고압의 냉매 가스는 응축액화 되어 다시 저온고압의 액체 상태가 된다. 상기와 같이 응축된 냉매는 팽창밸브를 통하여 교축(Throttling) 팽창되어 액상, 기상이 공존하는 이상상태가 되어 증발기를 다시 공급된다. 이와 같이 냉동사이클은 열을 흡수하는 부분과 방출하는 부분을 동시에 가지며, 열을 증발기에서 흡수하여 응축기에서 배열시키는, 즉 열을 이송하는 펌프로 볼 수가 있다. 히트 펌프는 응축기 및 증발기를 열교환기로 구성하여 열을 이송할 수 있도록 구성된다. The heat pump has the same configuration as the refrigeration cycle. The refrigeration cycle is composed of a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator. The heat pump absorbs heat from the evaporator while the refrigerant evaporates. Compressed and sent to the condenser, the heat is discharged from the condenser to the outside, the high-pressure refrigerant gas is condensed to a liquid state of low temperature and high pressure again. The refrigerant condensed as described above is throttled and expanded through an expansion valve to become an abnormal state in which a liquid phase and a gas phase coexist, and the evaporator is supplied again. In this way, the refrigeration cycle has a part for absorbing heat and a part for discharging at the same time, it can be seen as a pump that absorbs heat in the evaporator to arrange it in the condenser, that is, transfer heat. The heat pump is configured to transfer heat by configuring a condenser and an evaporator as a heat exchanger.

한편, 산업 현장에서는 고온 고압의 스팀을 많이 사용하고 있는데, 스팀 생산을 위해 연소기를 이용한 스팀발생기가 일반적으로 사용된다. 페열수를 활용하는 시스템이 역시 공지되어 있으나, 스팀 발생기로 공급된 저온수를 연소기를 이용하여 가열하기 전에 폐열수와 저온수가 열 교환을 하도록 함으로써 예열하는 방식으로서, 화석 연료를 사용하는 연소기를 구비하는 점에서 차이가 없다.
On the other hand, industrial sites are using a lot of high temperature and high pressure steam, the steam generator using a combustor for the production of steam is generally used. A system utilizing waste water is also known, but a method of preheating the waste water and the low temperature water by heat exchange before the low temperature water supplied to the steam generator is heated by the combustor is provided with a combustor using fossil fuel. There is no difference in that.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 화석 연료를 이용하는 별도의 연소기를 구비하지 않으며 히트 펌프 사이클에 의해 스팀을 생산할 수 있는 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, to provide a heat pump system for producing steam using waste hot water that does not have a separate combustor using a fossil fuel and can produce steam by a heat pump cycle. The purpose.

본 발명은, 공장, 발전소 등지에서 버려지는 폐열수와 같은 수열원로부터 열을 취득하여 이원 사이클을 통해 고온 고압의 냉매를 생산하고 이를 공급수와 열 교환시켜 스팀이 생산될 수 있도록 하는, 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to obtain heat from a heat source, such as waste water is discarded in factories, power plants, etc. to produce a high-temperature, high-pressure refrigerant through a two-cycle cycle and heat exchange it with the feed water to produce steam, waste heat water It is an object to provide a heat pump system for steam production using.

본 발명은 열 교환을 통해 스팀을 생산하는 고온 고압 냉매 중의 윤활유에 의해 시스템의 안정성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide a heat pump system for steam production using waste hot water, which can prevent the stability of the system from being deteriorated by lubricating oil in the high temperature and high pressure refrigerant producing steam through heat exchange.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 제1 냉매가 순환하는 사이클로서, 수열원으로부터 공급된 폐열수가 일측 입구로 유입되어 열을 방출하고 일측 출구로 배출되고 타측 입구로부터 유입된 제1 냉매가 폐열수의 열을 흡수하여 타측 출구로 배출되는 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기의 타측 출구와 입구가 연결된 제1 압축기; 상기 제1 압축기의 출구에서 배출된 제1 냉매가 일측 입구로 유입되며 제1 냉매가 열을 방출하고 일측 출구로 배출되는 제2 열교환기; 상기 제2 열교환기의 일측 출구로부터 배출된 제1 냉매가 유입되며 출구가 제1 열교환기의 타측 입구와 연결된 제1 팽창밸브를 포함하는 제1 사이클과, 제2 냉매가 순환하는 사이클로서, 상기 제2 열교환기의 타측 입구로부터 배출된 제2 냉매가 유입되는 제2 압축기; 상기 제2 압축기에서 배출된 제2 냉매가 유입되는 냉매 유입구와, 유입된 제2 냉매가 열교환을 통해 물을 가열하여 스팀을 발생시킨 후 배출되는 냉매 배출구를 구비하고 내부에서 제2 냉매와의 열교환을 통해 스팀을 발생시키는 스팀 발생기; 상기 스팀 발생기에서 배출된 제2 냉매가 제2 냉매가 유입되며 출구가 상기 제2 열교환기의 타측 입구와 연결된 제2 팽창밸브를 포함하고, 상기 제2 열교환기가 상기 제2 냉매가 타측 입구로부터 유입되어 일측 입구로부터 유입된 제1 냉매와의 열교환을 통해 열을 흡수한 후 제2 압축기를 향하여 타측 출구로 배출되도록 함으로써 제1 사이클과 연결되는 제2 사이클과, 상기 스팀 발생기로부터 생산된 스팀이 이동 저장되고 외부로 스팀이 공급되는 경로가 스팀 저장 탱크를 포함하는 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a cycle in which a first refrigerant circulates, in which waste heat supplied from a heat source is introduced into one inlet to release heat and is discharged to one outlet and the first refrigerant introduced from the other inlet is waste heat. A first heat exchanger absorbing heat of water and discharged to the other outlet; A first compressor connected to the inlet and the other outlet of the first heat exchanger; A second heat exchanger through which the first refrigerant discharged from the outlet of the first compressor flows into one inlet and the first refrigerant discharges heat and discharges into one outlet; A first cycle including a first expansion valve into which a first refrigerant discharged from an outlet of the second heat exchanger is introduced and an outlet of which is connected to an inlet of the other side of the first heat exchanger, and a cycle in which the second refrigerant is circulated; A second compressor into which the second refrigerant discharged from the other inlet of the second heat exchanger is introduced; And a refrigerant inlet through which the second refrigerant discharged from the second compressor flows, and a refrigerant outlet through which the introduced second refrigerant heats water through heat exchange to generate steam, and discharges the second refrigerant therein. Steam generator for generating steam through; The second refrigerant discharged from the steam generator is introduced into the second refrigerant and the outlet includes a second expansion valve connected to the other inlet of the second heat exchanger, the second heat exchanger the second refrigerant is introduced from the other inlet A second cycle connected to the first cycle by absorbing heat through heat exchange with the first refrigerant introduced from one inlet and then discharged to the other outlet toward the second compressor, and the steam produced from the steam generator is moved. Provided is a heat pump system for steam production using waste hot water that includes a steam storage tank where the stored and external steam is supplied.

본 발명에 의하면, 상기 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템은 상기 스팀 발생기는 상기 냉매 유입구가 상측으로 형성되고, 하측으로 상기 냉매 배출구가 형성되는 본체 용기와, 상기 본체 용기 내부로 물을 공급하는 급수관이 연결되도록 하단으로 형성된 물 유입구와, 상기 본체 용기 내부에서 생산된 스팀이 배출되는 스팀 유동관이 연결되도록 상단으로 형성된 스팀 배출구와, 상기 본체 용기 내부에 배치되고 상하단 각각이 상기 냉매 유입구 및 상기 냉매 배출구와 연결되어 상기 냉매 유입구를 통해 유입된 제2 냉매가 상기 본체 용기 내부에서 열교환을 통해 스팀을 발생시킨 후 상기 냉매 배출구를 통해 배출되도록 하는 열교환 코일과, 상기 본체 용기 내부에 설치되며 상기 급수관을 통해 공급되는 물의 수위를 일정하게 유지하여 상기 본체 용기 내부를 하부의 물 충진 공간과, 상부의 스팀 충진 공간으로 분리되도록 하는 물 수위 센서를 포함한다. According to the present invention, in the heat pump system for steam production using the waste hot water, the steam generator supplies a main body container having the coolant inlet formed at an upper side and the coolant outlet formed at a lower side thereof, and supplying water into the main body container. A water inlet formed at a lower end thereof so that a water supply pipe is connected thereto, a steam outlet formed at an upper end thereof so as to connect a steam flow pipe from which steam produced in the main body container is discharged, and a refrigerant inlet and an upper and lower end respectively disposed inside the main body container; A heat exchange coil connected to a coolant outlet and configured to discharge steam through the coolant outlet after the second coolant introduced through the coolant inlet generates heat through heat exchange in the main body container; The level of water supplied through the Water-filled space inside the body of the container lower part and, a water level sensor so as to be separated to the steam-filled space in the upper portion.

본 발명에 의하면, 상기 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템은, 상기 스팀 저장 탱크 내부에는 압력 센서가 설치되고, 상기 스팀 저장 탱크와 상기 본체 용기를 연결하는 상기 스팀 유동관은 개방된 관로로 형성되어 상기 본체 용기 내부와 상기 스팀 저장 탱크가 압력적으로 서로 연결되도록 구성된다. According to the present invention, in the heat pump system for steam production using the waste hot water, a pressure sensor is installed inside the steam storage tank, and the steam flow pipe connecting the steam storage tank and the main body container is formed as an open conduit. And the inside of the main body container and the steam storage tank are pressurefully connected to each other.

본 발명에 의하면, 상기 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템은, 상기 제2 압축기와 상기 스팀 발생기 사이의 관로에 구비되어 상기 제2 압축기를 거친 제2 냉매 중의 윤활유를 분리하는 유 분리기와, 상기 제2 열교환기와 상기 제1 팽창밸브 사이 관로에 설치되는 수액기와, 상기 유 분리기에서 분리된 윤활유가 일측 입구로 유입되고, 일측 출구가 상기 제2 열교환기와 상기 제2 압축기 사이의 관로에 연결되며, 타측 입구가 상기 수액기와 상기 제1 열교환기 사이의 관로에서 분기된 분기관로에 연결되어 수액기에서 배출된 제1 냉매 중의 일부가 유입되며 타측 출구가 상기 제1 열교환기와 상기 제1 압축기 사이의 관로에 연결되어 상기 유 분리기를 통해 유입된 윤활유가 제1 냉매와의 열교환을 통해 냉각되도록 하는 제3 열교환기를 포함하는 윤활유 냉각 사이클을 더 포함한다. According to the present invention, a heat pump system for producing steam using the waste heat water includes: an oil separator provided in a conduit between the second compressor and the steam generator to separate lubricant oil in the second refrigerant passing through the second compressor; A receiver installed in a conduit between the second heat exchanger and the first expansion valve, and lubricating oil separated from the oil separator is introduced into one inlet, and one outlet is connected to a conduit between the second heat exchanger and the second compressor. A second inlet is connected to a branch line branched from a conduit between the receiver and the first heat exchanger so that a portion of the first refrigerant discharged from the receiver is introduced and the other outlet is connected between the first heat exchanger and the first compressor. A lubricating oil introduced through the oil separator is cooled by heat exchange with the first refrigerant to be connected to a pipe of the engine. It further comprises a lubricant cooling cycle.

본 발명에 의하면, 상기 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템에서, 상기 분기관로에는 상기 제3 열교환기의 타측 입구 전에 제3 팽창밸브가 구비되고, 상기 제1 팽창밸브 및 상기 제3 팽창밸브로 입력되는 관로에는 제어밸브들이 설치되어 제1 냉매의 분배 량을 조절할 수 있게 구성된다.
According to the present invention, in the heat pump system for steam production using the waste hot water, the branch pipe is provided with a third expansion valve before the other inlet of the third heat exchanger, the first expansion valve and the third expansion Control valves are installed in the pipeline to the valve is configured to adjust the amount of distribution of the first refrigerant.

본 발명에 의하면, 화석 연료를 이용하는 별도의 연소기를 구비하지 않으며 히트 펌프 사이클에 의해, 발전소 공장 등지에서 버려지는 페열수로부터 열을 취득하여 스팀을 생산할 수 있다. According to the present invention, it is possible to produce steam by obtaining heat from wastewater that is discarded in a power plant or the like by a heat pump cycle without a separate combustor using fossil fuel.

또한 본 발명에 의하면, 열 교환을 통해 스팀을 생산하는 고온 고압 냉매 중의 윤활유에 의해 시스템의 안정성이 저하되는 것을 방지 가능하며, 윤활유 냉각시 윤활유로부터 배출되는 열이 시스템 내로 재 흡수되므로 열 효율이 향상된다.
In addition, according to the present invention, the stability of the system can be prevented from being deteriorated by the lubricating oil in the high temperature and high pressure refrigerant producing steam through heat exchange, and the heat efficiency is improved because the heat discharged from the lubricating oil is reabsorbed into the system when the lubricating oil is cooled. do.

도 1 은 본 발명에 따른 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템의 구성도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템의 스팀 발생기의 구성도이다. 1 is a block diagram of a heat pump system for steam production using wastewater according to the present invention.
2 is a block diagram of a steam generator of a heat pump system for steam production using wastewater according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail with respect to the heat pump system for steam production using the waste hot water according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 1 은 본 발명에 따른 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템의 구성도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템의 스팀 발생기의 구성도이다. 1 is a block diagram of a heat pump system for steam production using wastewater according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a steam generator of a heat pump system for steam production using wastewater according to the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템은, 폐열수로부터 열을 취득하는 제1 사이클(100)과, 제1 사이클(100)로부터 열을 취득하고 고온 고압의 냉매와의 열교환을 통해 스팀을 생산하는 제2 사이클(200) 및 스팀 저장 탱크(290)를 포함한다. Referring to the drawings, the heat pump system for steam production using waste hot water according to the present invention, the first cycle 100 to obtain heat from the waste hot water and the first cycle 100 to obtain heat from the high temperature and high pressure And a second cycle 200 and a steam storage tank 290 for producing steam through heat exchange with the refrigerant.

제1 사이클(100)은 제1 냉매가 순환하면서 폐열수로터 열 에너지를 취득하기 위한 사이클로서, 제1 사이클의 관로를 따라, 폐열수와 열교환이 가능하게 설치된 제1 열교환기(120)와, 상기 제1 열교환기(120)의 타측 출구와 입구가 관로(121)로 연결된 제1 압축기(140)와, 제1 압축기(140)의 출구와 일측 입구가 관로(141)로 연결된 제2 열교환기(160)와, 상기 제2 열교환기(160)의 일측 출구와 입구가 관로(161)로 연결되며 출구가 제1 열교환기(120)의 타측 입구와 관로(181)로 연결된 제1 팽창밸브(180)를 포함한다. The first cycle 100 is a cycle for acquiring the waste heat water rotor heat energy while the first refrigerant is circulated, the first heat exchanger 120 is installed to enable heat exchange with the waste heat water along the pipeline of the first cycle, The first compressor 140 connected to the other outlet and the inlet of the first heat exchanger 120 by the conduit 121, and the second heat exchanger connected to the outlet and the one inlet of the first compressor 140 by the conduit 141. And a first expansion valve connected to the outlet and the inlet of one side of the second heat exchanger 160 through a conduit 161 and the outlet of the second heat exchanger 160 connected to the inlet of the first heat exchanger 120 by a conduit 181. 180).

제1 열교환기(120)는 수열원(110)으로부터 공급된 폐열수로부터 열을 취득하기 위한 열교환기로서, 일측 입구가 관로(111)를 통해 수열원(110)과 연결되어 폐열수가 공급된다. 일측 입구를 통해 유입된 폐열수는 제1 열교환기(120)에서 타측 입구로 유입된 제1 냉매와 열 교환을 하여 열을 전달한 후 일측 출구를 통해 배출된다. 그리고 제1 냉매는 제1 열교환기(120)의 타측 입구로 유입되어 폐열수로부터 열을 취득한 후 타측 출구로 배출되어 제1 압축기(140)로 공급된다. The first heat exchanger 120 is a heat exchanger for acquiring heat from the waste heat water supplied from the heat source 110, and one inlet is connected to the heat source 110 through the conduit 111 to supply the waste heat water. Waste heat water introduced through the one inlet is exchanged with the first refrigerant introduced into the other inlet from the first heat exchanger 120 to transfer heat, and then discharged through the one outlet. The first refrigerant flows into the other inlet of the first heat exchanger 120, obtains heat from the wastewater, and then discharges it into the other outlet to be supplied to the first compressor 140.

제1 압축기(140)는 제1 열교환기(120)로부터 열을 취득하여 이동해 온 제1 냉매를 압축하여 고온 고압 상태로 만든 후 제2 열교환기(160)로 공급하며, 제1 냉매는 제2 열교환기(160)에서 열을 방출하고 저온 고압의 액으로 변환한 후, 제1 팽창밸브(180)를 거치면서 저온 저압의 액으로 변화하여 다시 제1 열교환기(120)의 타측 입구를 통해 제1 열교환기(120)로 다시 입력되어 폐열수로부터 열을 취득한다. The first compressor 140 obtains heat from the first heat exchanger 120, compresses the first refrigerant that has moved to a high temperature and high pressure, and then supplies the first refrigerant to the second heat exchanger 160. After dissipating heat from the heat exchanger 160 and converting it into a liquid of low temperature and high pressure, the liquid is changed into a liquid of low temperature and low pressure while passing through the first expansion valve 180, and then, the heat is exchanged through the other inlet of the first heat exchanger 120. 1 is inputted again to the heat exchanger 120 to obtain heat from the wastewater.

본 발명에 따르면 제2 열교환기(160)와 제1 팽창밸브(180) 사이의 관로(161)에는 수액기(170)가 설치된다. 수액기(170)는 제2 열교환기(160)에서 액화한 제1 냉매를 일시 저장하면서 제1 열교환기(120)로 제1 냉매가 공급되도록 함으로써 제1 열교환기(120)에서 소비되는 제1 냉매 량의 변동에 관계없이 제1 사이클이 안정적으로 이루어지도록 하고 있다. 또한 수액기(170)는 윤활유 냉각 사이클(300)의 일부를 이루면서 제3 열교환기(320)에 저온 액상의 제1 냉매를 공급하는 기능을 한다. According to the present invention, the receiver 170 is installed in the conduit 161 between the second heat exchanger 160 and the first expansion valve 180. The receiver 170 supplies the first refrigerant to the first heat exchanger 120 while temporarily storing the first refrigerant liquefied by the second heat exchanger 160, thereby consuming the first refrigerant consumed by the first heat exchanger 120. The first cycle is performed stably regardless of the change in the amount of refrigerant. In addition, the receiver 170 functions as a part of the lubricating oil cooling cycle 300 to supply the first refrigerant of the low temperature liquid phase to the third heat exchanger 320.

제 2 사이클(200)은 제2 냉매가 순환하면서 제1 사이클(100)의 열을 취득하고 스팀을 생산하기 위한 사이클로서, 제2 사이클(200)의 관로를 따라, 제2 압축기(220)와, 제2 압축기(220)의 출구와 냉매 유입구(252)가 관로(221)를 연결된 스팀 발생기(250)와, 스팀 발생기(250)의 냉매 배출구(253)와 입구가 관로(281)로 연결된 제2 팽창밸브(280)와, 제2 팽창밸브(280)와 출구와 타측 입구가 관로(282)로 연결되고 타측 출구가 제2 압축기(220)의 입구와 관로(222)로 연결된 제2 열교환기(160)를 포함한다. The second cycle 200 is a cycle for acquiring heat of the first cycle 100 and producing steam while the second refrigerant circulates, along the pipeline of the second cycle 200, and the second compressor 220. The steam generator 250 having the outlet of the second compressor 220 and the refrigerant inlet 252 connected to the conduit 221, and the refrigerant outlet 253 and the inlet of the steam generator 250 connected to the inlet 282 are connected to the conduit 281. 2 the second heat exchanger connected to the expansion valve 280, the second expansion valve 280, the outlet and the other inlet by the conduit 282, and the other outlet is connected to the inlet of the second compressor 220 by the conduit 222. 160.

제2 열교환기(160)는 제1 사이클(100)과 제2 사이클(200)을 연결하는 열교환기로서, 제1 사이클(100) 및 제2 사이클(200)의 모두의 일부를 이루면서 제1 사이클(100)에서 생산된 열에너지를 제2 사이클(200)로 전달하는 기능을 한다. 즉, 제2 열교환기(160)는 제1 사이클(100) 입장에서는 응축기, 제2 사이클(200) 입장에서는 증발기 역할을 하면서 제1 사이클(100)에서 취득한 열을 제2 사이클(200)로 전달한다. The second heat exchanger 160 is a heat exchanger that connects the first cycle 100 and the second cycle 200, and forms a part of both the first cycle 100 and the second cycle 200 and the first cycle. It serves to transfer the heat energy produced in the 100 to the second cycle (200). That is, the second heat exchanger 160 transfers heat acquired in the first cycle 100 to the second cycle 200 while acting as a condenser in the position of the first cycle 100 and an evaporator in the position of the second cycle 200. do.

스팀 발생기(250)는 고온 고압의 제2 냉매를 이용하여 스팀을 발생하기 위한 것으로, 본체 용기(251)와 상기 본체 용기(251) 내에 수용되어 제2 냉매가 유동하면서 열교환을 통해 물을 가열하여 스팀이 발생되도록 하는 열교환 코일(258)을 포함한다. The steam generator 250 is used to generate steam using a second refrigerant having a high temperature and high pressure. The steam generator 250 is accommodated in the main body container 251 and the main body container 251 to heat water through heat exchange while the second refrigerant flows. A heat exchange coil 258 to allow steam to be generated.

본체 용기(251)는 상부 및 하부 일측으로 각각 냉매 유입구(252) 및 냉매 배출구(253)를 구비하여 각각 관로(221, 281)를 통해 제2 압축기(220) 및 제2 팽창밸브(280)와 연결된다. The main body container 251 is provided with a refrigerant inlet 252 and a refrigerant outlet 253 on one side of the upper and lower sides, respectively, and the second compressor 220 and the second expansion valve 280 through the pipelines 221 and 281, respectively. Connected.

또한 본체 용기(251)의 하단에는 물 유입구(254)가 형성되고, 상단으로는 스팀 배출구(255)가 형성되어 각각이 급수관(261) 및 스팀 유동관(263)과 연결된다. 급수관(261)에는 급수관(261)을 통한 물 공급을 제어하는 가압 펌프(262)가 설치된다. In addition, a water inlet 254 is formed at a lower end of the main body container 251, and a steam outlet 255 is formed at an upper end thereof, respectively, and is connected to the water supply pipe 261 and the steam flow pipe 263. The water supply pipe 261 is provided with a pressure pump 262 for controlling the water supply through the water supply pipe 261.

본체 용기(251)의 내부에는 물 수위 센서(265)가 설치된다. 물 수위 센서(265)는 본체 용기(251) 내부의 물의 수위를 일정하게 유지하기 위한 것으로, 물 수위 센서의 감지 정보에 의해 급수관(261)에 설치된 가압 펌프(262)의 동작이 제어되어 본체 용기(251) 내부의 물의 수위가 일정하게 유지되도록 한다. The water level sensor 265 is installed inside the main body container 251. The water level sensor 265 is for maintaining a constant level of water in the main body container 251, and the operation of the pressure pump 262 installed in the water supply pipe 261 is controlled by the sensing information of the water level sensor to control the main body container. (251) The water level in the interior is kept constant.

물 수위 센서(265)에 의해 본체 용기(251) 내부는 하부의 물 충진 공간과 그 상부의 스팀 충진 공간으로 구분된다. 스팀 충진 공간은 물 충진 공간에서 가열 기화된 스팀이 충진된다.The interior of the main body container 251 is divided into a water filling space at the bottom and a steam filling space at the top by the water level sensor 265. The steam filling space is filled with heated vaporized steam in the water filling space.

본체 용기(251) 내부에는 제2 냉매의 유동하면서 외부와의 열교환을 통해 스팀 및 물을 가열하는 열교환 코일(258)이 설치된다. Inside the body container 251, a heat exchange coil 258 is installed to heat steam and water through heat exchange with the outside while the second refrigerant flows.

열교환 코일(258)은 다수회로 감긴 코일 형상의 냉매 유동관으로서, 본체 용기(251) 내부에서 그 상단이 냉매 유입구(252)와 연결되고, 그 하단이 냉매 배출구(253)와 연결되어 설치된다. 따라서 제2 냉매는 열교환 코일(258)의 상단에서부터 하단으로 유동하면서 그 외부와 열교환을 하게 된다. The heat exchange coil 258 is a coil-shaped refrigerant flow tube wound in multiple circuits, the upper end of which is connected to the refrigerant inlet 252 in the main body container 251, and the lower end thereof is connected to the refrigerant outlet 253. Therefore, the second refrigerant flows from the top to the bottom of the heat exchange coil 258 to exchange heat with the outside thereof.

본 발명에 의하면 열교환 코일(258)의 상단에서 하단으로 가면서 외부와 열교환이 이루지는 데, 본체 용기(251) 내부에서 상부 공간이 스팀 충진 공간이고 하부 공간이 물 충진 공간이므로, 열교환 코일(258) 내부의 제2 냉매는 본체 용기(251) 내부에서 온도가 높은 부분을 먼저 가열하고 점차로 냉각되면서 온도가 낮은 부분을 가열하게 된다. 이를 통해 제2 냉매가 스팀 또는 물 보다 온도가 높은 상태가 유지되는 것이 용이하고, 스팀 또는 물의 가열이 일정하게 이루어지는 것이 가능하다. 또한 제2 냉매는 온도가 높은 부분을 먼저 가열하므로 스팀의 생산이 보다 신속하게 이루어질 수 있다. According to the present invention, heat is exchanged with the outside while going from the upper end to the lower end of the heat exchange coil 258. Since the upper space is the steam filling space and the lower space is the water filling space in the main body container 251, the heat exchange coil 258 The second refrigerant inside heats a portion having a high temperature in the body container 251 first and gradually cools the portion having a low temperature. Through this, it is easy for the second refrigerant to be maintained at a higher temperature than steam or water, and it is possible to constantly heat the steam or water. In addition, since the second refrigerant heats the high temperature portion first, the steam can be produced more quickly.

본체 용기(251) 내부에서 생산된 스팀은 본체 용기(251) 상단에 연결된 스팀 유동관(263)을 통해 스팀 저장 탱크(290)로 이동하고, 스팀 이동량에 대응하여 저온의 물이 급수관(261)을 통해 본체 용기 내부로 보충되므로 스팀이 지속적으로 생산된다.The steam produced in the main body container 251 is moved to the steam storage tank 290 through the steam flow pipe 263 connected to the upper part of the main body container 251, and the low temperature water supplies the water supply pipe 261 in response to the amount of steam moving. Through the replenishment inside the body container, steam is continuously produced.

스팀 저장 탱크(290)는 스팀 발생기(250)에서 생산된 스팀이 저장되고 외부로 공급되는 곳으로, 스팀 공급관(292)이 연결되어 있다. 스팀 공급관(292)에는 스팀 배출을 제어하는 스팀 제어 밸브(294)가 설치되어 있다. The steam storage tank 290 is a place where the steam produced by the steam generator 250 is stored and supplied to the outside, and the steam supply pipe 292 is connected to the steam storage tank 290. The steam supply pipe 292 is provided with a steam control valve 294 for controlling steam discharge.

스팀 저장 탱크(290)에는 압력 센서(295)가 설치된다. 압력 센서(295)는 스팀 저장 탱크(290) 내부의 압력을 감지하고 이 압력정보를 통해 스팀 공급관(292)에 설치된 스팀 제어 밸브(294)가 제어됨으로써 규정된 압력의 스팀이 외부로 배출될 수 있다. 또한, 압력 센서(295)는 스팀 저장 탱크(290) 내부의 압력이 과도하게 상승하는 경우 전체 시스템을 제어하는 제어부에 신호를 전달한다. 스팀 저장 탱크(290)는 본체 용기(251)와 개방된 관로로 연결되므로 압력적으로 서로 연결되어 압력 센서(295)의 감지 정보를 통해 본체 용기(251)의 압력도 간접적으로 측정될 수 있다. 이와 같이 압력 센서(295)를 통해 스팀 저장 탱크(290) 및 본체 용기(251)의 압력을 감지하여 시스템을 제어할 수 있으므로, 과도한 압력 발생 시 시스템을 정지하여 사고를 미연에 방지할 수 있다.The pressure sensor 295 is installed in the steam storage tank 290. The pressure sensor 295 senses the pressure inside the steam storage tank 290, and the steam control valve 294 installed in the steam supply pipe 292 is controlled through the pressure information so that steam having a prescribed pressure can be discharged to the outside. have. In addition, the pressure sensor 295 transmits a signal to a controller for controlling the entire system when the pressure in the steam storage tank 290 rises excessively. Since the steam storage tank 290 is connected to the main body container 251 by an open conduit, the pressure of the main body container 251 may be indirectly measured through the sensing information of the pressure sensor 295. As such, the pressure sensor 295 can control the system by sensing the pressure of the steam storage tank 290 and the main body container 251, so that an accident can be prevented by stopping the system when excessive pressure is generated.

본 발명에 따른 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템은 윤활유 냉각 사이클(300)을 포함한다. The heat pump system for steam production using wastewater according to the present invention includes a lubricating oil cooling cycle (300).

히트 펌프 사이클을 순환하는 냉매 중에는 일반적으로 윤활유가 첨가되어 있다. 윤활유는 압축기 동작시 마모 등에 의해 압축기 손상이 발생하는 것을 방지하기 위해 제공되는 데, 냉매와 섞여 함께 순환한다. 온수 등을 생산하기 위한 히트 펌프 사이클에서는 냉매에 섞인 윤활유가 시스템을 손상하는 요인이 되지 않는다. 그러나 본 발명과 같이 스팀을 생산하기 위한 히트 펌프 사이클에서는 제2 냉매가 스팀을 발생시킬 수 있을 정도의 열을 갖는 고온 고압 상태가 되기 때문에 관로 내부에서 발생하는 윤활유 증기는 시스템을 불안정하게 하는 요인이 되며 사고의 원인이 될 수 있다. Lubricant oil is generally added to the refrigerant circulating in the heat pump cycle. The lubricating oil is provided to prevent the compressor from being damaged due to abrasion or the like during operation of the compressor. The lubricant is mixed with the refrigerant and circulated together. In heat pump cycles to produce hot water, lubricants mixed with refrigerant do not damage the system. However, in the heat pump cycle for producing steam as in the present invention, since the second refrigerant is at a high temperature and high pressure with heat sufficient to generate steam, the lubricating oil vapor generated inside the conduit may cause the system to become unstable. And may cause an accident.

본 발명은 이를 방지하기 위해 윤활유 냉각을 위한 사이클을 포함하고 있는바, 윤활유 냉각 사이클(300)은 제2 사이클(200)의 제2 압축기(220)와 스팀 발생기(250) 사이의 관로(221)에 배치되는 유 분리기(310)와, 제3 열교환기(320)를 포함한다. The present invention includes a cycle for cooling the lubricant to prevent this, the lubricant cooling cycle 300 is the conduit 221 between the steam generator 250 and the second compressor 220 of the second cycle (200) Oil separator 310 and a third heat exchanger 320 disposed in the.

유 분리기(310)는 압축기와 스팀 발생기 사이에 배치되어 고온 고압의 제2 냉매 중에서 윤활유를 분리하고, 관로(311)를 통해 제3 열교환기(320)의 일측 입구로 제공한다. The oil separator 310 is disposed between the compressor and the steam generator to separate the lubricating oil from the second refrigerant having a high temperature and high pressure, and provide the oil separator 310 to an inlet of the third heat exchanger 320 through the conduit 311.

제3 열교환기(320)의 일측 입구는 유 분리기(310)와 관로(311)를 통해 연결되어 있으며, 제3 열교환기(320)의 일측 출구는 관로(312)를 통해 제2 열교환기(160)와 제2 압축기(220) 사이의 관로(222)에 연결된다. 즉, 제3 열교환기(320)의 일측 출구를 통해 배출된 냉각된 윤활유는 관로들(321, 222)를 통해 제2 압축기(220)로 다시 공급된다. One inlet of the third heat exchanger 320 is connected to the oil separator 310 and the conduit 311, and one outlet of the third heat exchanger 320 is connected to the second heat exchanger 160 through the conduit 312. ) And the second compressor 220 is connected to the conduit 222. That is, the cooled lubricant discharged through one outlet of the third heat exchanger 320 is supplied back to the second compressor 220 through the conduits 321 and 222.

제 3 열교환기(320)의 타측 입구는 수액기(170)의 출구와 연결된다. 즉 수액기(170)와 제1 열교환기(120)의 일측 입구를 연결하는 관로(161)에는 분기점이 형성되어 분기관로(321)가 형성되고, 분기관로(321)를 통해 수액기(170)를 통해 배출된 제1 냉매의 일부가 제3 열교환기(320)로 유입된다. The other inlet of the third heat exchanger 320 is connected to the outlet of the receiver 170. That is, a branch point is formed in the pipe line 161 connecting the inlet of the receiver 170 and the first heat exchanger 120 to form a branch pipe line 321, and the receiver tube is formed through the branch pipe line 321. A portion of the first refrigerant discharged through the 170 is introduced into the third heat exchanger 320.

또한, 제3 열교환기(320)로 제1 냉매가 유입되는 분기관로(321)에는 제3 팽창밸브(340)가 설치되어 제3 열교환기(320)로 입력되는 제1 냉매가 저온 저압의 액으로 변하여 제3 열교환기(320)로 입력되도록 한다. 그리고, 제1 팽창밸브(180)로 입력되는 관로 및 제3 팽창밸브(340)로 입력되는 관로에는 각각 제어밸브(185, 345)가 설치되어 제1 및 제2 팽창밸브(180, 340)로의 입력되는 제1 냉매의 양이 조절될 수 있도록 한다. In addition, a third expansion valve 340 is installed in the branch pipe 321 through which the first refrigerant flows into the third heat exchanger 320, and thus the first refrigerant input to the third heat exchanger 320 has a low temperature and low pressure. The liquid is converted into the liquid to be input to the third heat exchanger 320. In addition, control valves 185 and 345 are installed in the pipelines input to the first expansion valve 180 and the pipelines input to the third expansion valve 340, respectively, to the first and second expansion valves 180 and 340. The amount of the first refrigerant input may be adjusted.

제 3 열교환기(320)의 타측 출구는 관로(323)를 통해 제1 열교환기(120)와 제1 압축기(140) 사이의 관로(121)에 연결된다. The other outlet of the third heat exchanger 320 is connected to the pipeline 121 between the first heat exchanger 120 and the first compressor 140 through the pipeline 323.

이러한 구성을 통해 유 분리기(310)에서 분리된 윤활유는 제3 열교환기(320)를 거치면서 냉각되어 제2 압축기(220)로 다시 유입되고, 제1 냉매 중의 일부는 제1 열교환기(120)가 아닌 제3 열교환기(320)에 열을 취득하여 제1 압축기(140)로 공급된다. Through this configuration, the lubricating oil separated from the oil separator 310 is cooled while passing through the third heat exchanger 320, and then flows back into the second compressor 220, and a part of the first refrigerant is transferred to the first heat exchanger 120. Heat is supplied to the first heat exchanger 320 instead of the first compressor 140.

본 발명에 따르면 윤활유가 냉각되어 제2 압축기(220)로 순환되므로 제2 압축기(220)의 원활한 동작을 보장할 수 있을 뿐만 아니라 윤활유의 과도한 온도 상승으로 인한 시스템 불안정 및 위험을 방지할 수 있게 된다. 더욱이 제2 사이클(200)의 윤활유를 제1 사이클(100)의 냉매를 이용하여 냉각하므로 윤활유의 열을 시스템 내에서 다시 회수되므로 열 효율이 향상된다. 즉, 윤활유 냉각 사이클에 의해 시스템의 안정성과 열 효율 향상이 모두 가능하게 되는 것이다. According to the present invention, since the lubricating oil is cooled and circulated to the second compressor 220, the smooth operation of the second compressor 220 can be ensured, and the system instability and danger due to excessive temperature rise of the lubricating oil can be prevented. . Furthermore, since the lubricating oil of the second cycle 200 is cooled using the refrigerant of the first cycle 100, heat of the lubricating oil is recovered again in the system, thereby improving thermal efficiency. In other words, both the stability and thermal efficiency of the system can be improved by the lubricating oil cooling cycle.

100: 제1 사이클 120: 제1 열교환기
140: 제1 압축기 160: 제2 열교환기
170: 수액기 180: 제1 팽창밸브
200: 제2 사이클 220: 제2 압축기
250: 스팀 발생기 251: 본체 용기
258: 열교환 코일 265: 물 수위 센서
280: 제2 팽창밸브 290: 스팀 저장 탱크
300: 윤활유 냉각 사이클 310: 유 분리기
320: 제3 열교환기100: first cycle 120: first heat exchanger
140: first compressor 160: second heat exchanger
170: receiver 180: first expansion valve
200: second cycle 220: second compressor
250: steam generator 251: main body container
258: heat exchange coil 265: water level sensor
280: second expansion valve 290: steam storage tank
300: lubricant cooling cycle 310: oil separator
320: third heat exchanger

Claims (5)

제1 냉매가 순환하는 사이클로서, 수열원으로부터 공급된 폐열수가 일측 입구로 유입되어 열을 방출하고 일측 출구로 배출되고 타측 입구로부터 유입된 제1 냉매가 폐열수의 열을 흡수하여 타측 출구로 배출되는 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기의 타측 출구와 입구가 연결된 제1 압축기(140); 상기 제1 압축기(140)의 출구에서 배출된 제1 냉매가 일측 입구로 유입되며 제1 냉매가 열을 방출하고 일측 출구로 배출되는 제2 열교환기(160); 상기 제2 열교환기(160)의 일측 출구로부터 배출된 제1 냉매가 유입되며 출구가 제1 열교환기(120)의 타측 입구와 연결된 제1 팽창밸브(180)를 포함하는 제1 사이클(100)과,
제2 냉매가 순환하는 사이클로서, 상기 제2 열교환기(160)의 타측 입구로부터 배출된 제2 냉매가 유입되는 제2 압축기(220); 상기 제2 압축기(220)에서 배출된 제2 냉매가 유입되는 냉매 유입구(252)와, 유입된 제2 냉매가 열교환을 통해 물을 가열하여 스팀을 발생시킨 후 배출되는 냉매 배출구(253)를 구비하고 내부에서 제2 냉매와의 열교환을 통해 스팀을 발생시키는 스팀 발생기(250); 상기 스팀 발생기에서 배출된 제2 냉매가 유입되며 출구가 상기 제2 열교환기(160)의 타측 입구와 연결된 제2 팽창밸브(280)를 포함하고, 상기 제2 열교환기(160)가 상기 제2 냉매가 타측 입구로부터 유입되어 일측 입구로부터 유입된 제1 냉매와의 열교환을 통해 열을 흡수한 후 제2 압축기(220)를 향하여 타측 출구로 배출되도록 함으로써 제1 사이클(100)과 연결되는 제2 사이클(200)과,
상기 스팀 발생기(250)로부터 생산된 스팀이 이동 저장되고 외부로 스팀이 공급되는 경로가 되는 스팀 저장 탱크(290)와,
상기 제2 압축기(220)와 상기 스팀 발생기(250) 사이의 관로에 구비되어 상기 제2 압축기(220)를 거친 제2 냉매 중의 윤활유를 분리하는 유 분리기(310)와; 상기 제2 열교환기(160)와 상기 제1 팽창밸브(180) 사이 관로에 설치되는 수액기(170)와; 상기 유 분리기(310)에서 분리된 윤활유가 일측 입구로 유입되고, 일측 출구가 상기 제2 열교환기(160)와 상기 제2 압축기(220) 사이의 관로에 연결되며, 타측 입구가 상기 수액기(170)와 상기 제1 열교환기(120) 사이의 관로에서 분기된 분기관로에 연결되어 수액기(170)에서 배출된 제1 냉매 중의 일부가 유입되며 타측 출구가 상기 제1 열교환기(120)와 상기 제1 압축기(140) 사이의 관로에 연결되어 상기 유 분리기(310)를 통해 유입된 윤활유가 제1 냉매와의 열교환을 통해 냉각되도록 하는 제3 열교환기(320)를 구비한 윤활유 냉각 사이클(300)을, 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템. A cycle in which the first refrigerant circulates, in which waste heat water supplied from a heat source is introduced into one inlet to release heat and is discharged to one outlet, and the first refrigerant introduced from the other inlet absorbs heat of waste heat water and is discharged to the other outlet. A first heat exchanger; A first compressor (140) connected to an outlet of the other side of the first heat exchanger; A second heat exchanger 160 into which the first refrigerant discharged from the outlet of the first compressor 140 flows into one inlet and the first refrigerant discharges heat and discharges into one outlet; The first cycle 100 includes a first expansion valve 180 is introduced into the first refrigerant discharged from one outlet of the second heat exchanger 160 and the outlet is connected to the other inlet of the first heat exchanger 120. and,
A second compressor 220 in which a second refrigerant is circulated, and a second refrigerant discharged from the other inlet of the second heat exchanger 160 is introduced; A refrigerant inlet 252 into which the second refrigerant discharged from the second compressor 220 flows, and a refrigerant outlet 253 discharged after the introduced second refrigerant generates water by heating water through heat exchange; And a steam generator 250 generating steam through heat exchange with the second refrigerant therein; The second refrigerant discharged from the steam generator is introduced, the outlet includes a second expansion valve 280 connected to the other inlet of the second heat exchanger 160, the second heat exchanger 160 is the second A second refrigerant connected to the first cycle 100 by absorbing heat through heat exchange with the first refrigerant introduced from the other inlet to be introduced from the other inlet, and then being discharged to the other outlet toward the second compressor 220; Cycle 200,
A steam storage tank 290 which is a path through which steam produced from the steam generator 250 is moved and supplied to the outside;
An oil separator (310) provided in a conduit between the second compressor (220) and the steam generator (250) to separate lubricating oil in the second refrigerant passing through the second compressor (220); A receiver 170 installed in a conduit between the second heat exchanger 160 and the first expansion valve 180; Lubricating oil separated from the oil separator 310 is introduced into one inlet, one outlet is connected to the pipeline between the second heat exchanger 160 and the second compressor 220, the other inlet is the receiver ( Some of the first refrigerant discharged from the receiver 170 is connected to the branch pipe branched from the pipeline between the 170 and the first heat exchanger 120, and the other side outlet is the first heat exchanger 120. And a third heat exchanger (320) connected to a conduit between the first compressor (140) and allowing the lubricant oil introduced through the oil separator (310) to be cooled through heat exchange with the first refrigerant. A heat pump system for steam production using waste hot water, characterized in that it comprises a (300). 제 1 항에 있어서,
상기 스팀 발생기(250)는 상기 냉매 유입구(252)가 상측으로 형성되고, 하측으로 상기 냉매 배출구(253)가 형성되는 본체 용기(251)와,
상기 본체 용기(251) 내부로 물을 공급하는 급수관(261)이 연결되도록 하단으로 형성된 물 유입구(254)와,
상기 본체 용기(251) 내부에서 생산된 스팀이 배출되는 스팀 유동관(263)이 연결되도록 상단으로 형성된 스팀 배출구(255)와,
상기 본체 용기(251) 내부에 배치되고 상하단 각각이 상기 냉매 유입구(252) 및 상기 냉매 배출구(253)와 연결되어 상기 냉매 유입구(252)를 통해 유입된 제2 냉매가 상기 본체 용기(251) 내부에서 열교환을 통해 스팀을 발생시킨 후 상기 냉매 배출구(253)를 통해 배출되도록 하는 열교환 코일(258)과,
상기 본체 용기(251) 내부에 설치되며 상기 급수관(261)을 통해 공급되는 물의 수위를 일정하게 유지하여 상기 본체 용기(251) 내부를 하부의 물 충진 공간과, 상부의 스팀 충진 공간으로 분리되도록 하는 물 수위 센서(265)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템.The method of claim 1,
The steam generator 250 includes a main body container 251 having the coolant inlet 252 formed thereon and the coolant outlet 253 formed below.
A water inlet 254 formed at a lower end thereof so that a water supply pipe 261 for supplying water into the body container 251 is connected;
A steam outlet 255 formed at an upper end thereof so that a steam flow pipe 263 through which the steam produced in the main body container 251 is discharged is connected;
A second refrigerant disposed inside the main body container 251 and connected to the refrigerant inlet 252 and the refrigerant outlet 253, respectively, and the upper and lower ends thereof flows through the refrigerant inlet 252 is inside the main body container 251. A heat exchange coil 258 for generating steam through heat exchange at and discharged through the refrigerant outlet 253;
Installed in the main body container 251 to maintain a constant level of water supplied through the water supply pipe 261 to separate the inside of the main body container 251 into a lower water filling space and an upper steam filling space. Heat pump system for steam production using waste water, characterized in that it comprises a water level sensor (265). 제 2 항에 있어서,
상기 스팀 저장 탱크(290) 내부에는 압력 센서(295)가 설치되고,
상기 스팀 저장 탱크(290)와 상기 본체 용기(251)를 연결하는 상기 스팀 유동관(263)은 개방된 관로로 형성되어 상기 본체 용기(251) 내부와 상기 스팀 저장 탱크(290)가 압력적으로 서로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템. The method of claim 2,
The pressure sensor 295 is installed inside the steam storage tank 290,
The steam flow pipe 263 connecting the steam storage tank 290 and the main body container 251 is formed as an open conduit so that the inside of the main body container 251 and the steam storage tank 290 are pressured to each other. Heat pump system for steam production using waste water, characterized in that configured to be connected. 제 1 항에 있어서,
상기 분기관로에는 상기 제3 열교환기(320)의 타측 입구 전에 제3 팽창밸브(340)가 구비되고,
상기 제1 팽창밸브(180) 및 상기 제3 팽창밸브(340)로 입력되는 관로에는 제어밸브(185, 345)들이 설치되어 제1 냉매의 분배 량을 조절할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 폐열수를 이용한 스팀 생산용 히트 펌프 시스템. The method of claim 1,
The branch pipe is provided with a third expansion valve 340 before the other side inlet of the third heat exchanger 320,
Control pipes 185 and 345 are installed in the pipelines input to the first expansion valve 180 and the third expansion valve 340 to adjust the amount of distribution of the first refrigerant. Heat pump system for steam production using. 삭제delete
KR1020120037075A 2012-04-10 2012-04-10 Heat pump system for generating steam using waste heated water KR101237450B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120037075A KR101237450B1 (en) 2012-04-10 2012-04-10 Heat pump system for generating steam using waste heated water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120037075A KR101237450B1 (en) 2012-04-10 2012-04-10 Heat pump system for generating steam using waste heated water

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101237450B1 true KR101237450B1 (en) 2013-02-26

Family

ID=47900235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120037075A KR101237450B1 (en) 2012-04-10 2012-04-10 Heat pump system for generating steam using waste heated water

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101237450B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101878234B1 (en) * 2016-12-05 2018-07-16 한국에너지기술연구원 Vapor injection applied heat pump system for making highly dried hot steam
CN108507284A (en) * 2018-04-28 2018-09-07 李增昌 A kind of vacuum drying of flotation metal mining powder and calorific value reuse means
KR101920781B1 (en) 2015-06-03 2018-11-27 한국에너지기술연구원 A Heat Pump System for Providing Highly Heated Steam

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100678705B1 (en) * 2005-02-05 2007-02-02 황치원 Waste heat recovery system for Steam power plant
JP2009216383A (en) * 2009-06-30 2009-09-24 Toyo Eng Works Ltd Multiple heat pump type steam/hot water generating device
KR20100027281A (en) * 2008-09-02 2010-03-11 정귀필 Waste heat recuperator of steam boiler
KR100964878B1 (en) * 2009-09-30 2010-06-23 주식회사 동우워터텍 Highly efficient sodium hypochlorite generator with water cooling heat exchanger

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100678705B1 (en) * 2005-02-05 2007-02-02 황치원 Waste heat recovery system for Steam power plant
KR20100027281A (en) * 2008-09-02 2010-03-11 정귀필 Waste heat recuperator of steam boiler
JP2009216383A (en) * 2009-06-30 2009-09-24 Toyo Eng Works Ltd Multiple heat pump type steam/hot water generating device
KR100964878B1 (en) * 2009-09-30 2010-06-23 주식회사 동우워터텍 Highly efficient sodium hypochlorite generator with water cooling heat exchanger

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101920781B1 (en) 2015-06-03 2018-11-27 한국에너지기술연구원 A Heat Pump System for Providing Highly Heated Steam
KR101878234B1 (en) * 2016-12-05 2018-07-16 한국에너지기술연구원 Vapor injection applied heat pump system for making highly dried hot steam
CN108507284A (en) * 2018-04-28 2018-09-07 李增昌 A kind of vacuum drying of flotation metal mining powder and calorific value reuse means
CN108507284B (en) * 2018-04-28 2024-04-02 李增昌 Device for vacuum drying and heat value recycling of flotation metal mineral powder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103827602B (en) Water supply heating system
JP4676284B2 (en) Waste heat recovery equipment for steam turbine plant
DK2753861T3 (en) METHOD AND APPARATUS FOR ENERGY STORAGE
KR20150089110A (en) Scalable ORC distribute electricity generation system
JP2022520595A (en) Energy conversion methods and systems
KR101237450B1 (en) Heat pump system for generating steam using waste heated water
JP2012247156A (en) Steam generating method using heat pump
US10281178B2 (en) Cold production apparatus, including means for condensation by air and water simultaneously, and the method for implementing said facility
KR101214209B1 (en) Hiting system using heat of condensation
KR101013526B1 (en) A boiler-waste heat recovery hot-water generating device
KR20120128632A (en) Thermal power upgrade facility
KR101210968B1 (en) Hybrid absorption type air conditioning system
KR101315918B1 (en) Organic rankine cycle for using low temperature waste heat and absorbtion type refrigerator
JP2012117783A (en) Hot water utilization system
JP5605557B2 (en) Heat pump steam generator
CN104727867B (en) The Application way of middle-low temperature heat and step-down heat absorbing type Steam Power Circulation system thereof
KR101558242B1 (en) Sea water heat pump system using control of intaking sea water volume
JP2010181088A (en) Heat pump device
KR101847019B1 (en) Floating vessel including device of heat exchange of medium and method of heat exchange of medium of the floating vessel
JP2010025413A (en) Water heat source type heat pump
CN103836606A (en) Sewerage waste heat recovery device
JP5785800B2 (en) Vapor absorption refrigerator
JP5593906B2 (en) Heat pump steam generator
KR20160081758A (en) High efficiency low temperature power generation system by evaporator
KR101559728B1 (en) Cogeneration Plant Cooling System

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee