KR101245088B1 - 전기로를 이용한 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기로를 이용한 발전장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기로에서 전기를 이용하여 물을 끓여 수증기를 발생시킨 후 이를 사용하여 터빈을 돌려 전기를 발생시키는 전기로를 이용한 발전장치에 대한 것이다.
본 발명에 따른 전기로를 이용한 발전장치는 전기로와, 증기관과, 터빈과, 발전기와, 복수기와, 과열기를 포함한다. 상기 전기로는 물을 가열하여 증기로 만든다. 상기 증기관은 상기 전기로에서 분출되는 증기를 안내한다. 상기 터빈은 상기 증기관의 출구에 배치되어 상기 증기로 가동된다. 상기 발전기는 상기 터빈으로 가동되어 전기를 발생시킨다. 상기 복수기는 상기 터빈을 가동시킨 후 배출되는 증기를 응축시킨다. 상기 과열기는 상기 복수기에서 응축된 응축액을 과열시켜 상기 전기로로 공급한다.
본 발명에 의하면 심야전력을 사용하여 전기로의 물을 끓여 수증기를 발생시켜서 전기를 생산할 수 있다. 그래서 화력발전이나 원자력발전에서 발생하는 공해와 환경파괴의 문제점을 유발시키지 않고 발전을 할 수 있다.

Description

전기로를 이용한 발전장치{Power generator using electrical furnace}
본 발명은 전기로를 이용한 발전장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기로에서 전기를 이용하여 물을 끓여 수증기를 발생시킨 후 이를 사용하여 터빈을 돌려 전기를 발생시키는 전기로를 이용한 발전장치에 대한 것이다.
우리나라의 4대 에너지 구성원은 석유, 석탄, 원자력, 액화천연가스(LNG) 순이다. 앞으로 석유 및 석탄의 비중이 감소하는 반면 원자력 및 LNG 비율은 증가할 것으로 전망된다. 반면 대체에너지는 기술 수준 및 시장기반 조성이 미흡해 현실적 대안으로서는 아직 부족한 편이지만 정부의 강력한 정책의지 및 지원정책 수행이 시급한 상황이다.
에너지 전문가들은 "50년 후면 석유가 상당히 고갈될 것"이라며 "태양광, 풍력, 매립가스발전 등 대체에너지 개발에 박차를 가해야 한다."고 주장하고 있다. 그러나 활발한 국내 대체에너지 개발을 위해서는 낮은 기술수준, 전문 인력부족, 투자 규모의 미흡 등의 문제를 시급히 해결해야 할 것으로 지적되고 있다.
미국 특허공보 US4430962호에는 화력을 이용하여 전기를 발생시키는 발전장치가 개시되어 있다. 이러한 화력발전의 경우 공해와 환경파괴를 유발하는 등 문제점을 가지고 있다. 그리고 원자력발전의 경우 체르노빌과 후쿠시마 원전사고와 같은 막대한 위험성을 안고 있으면서도 전세계적으로 원자력 발전을 사용하고 있다. 또한 공개특허공보 제10-2010-0057494호에는 전기아크 반응장치를 이용한 자가 발전 난방시스템이 개시되어 있지만 대용량의 전기를 발생시키지 못한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 화력발전과 원자력발전의 문제점을 보완할 수 있는 신개념 전력발전소로서 1차적으로 심야전기를 이용하여 발전한 뒤 발전된 전기(2차)를 재사용(Peedback)하여 발전을 할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 경우 전기로 내에 방열관이 장착될 경우 열효율을 매우 높일 수 있으며, 증기의 고온고압장치도 충분히 조정이 가능하다.
본 발명에 따른 전기로를 이용한 발전장치는 전기로와, 증기관과, 터빈과, 발전기와, 복수기 및 과열기를 포함한다. 상기 전기로는 물을 가열하여 증기로 만든다. 상기 증기관은 상기 전기로에서 분출되는 증기를 안내한다. 상기 터빈은 상기 증기관의 출구에 배치되어 상기 증기로 가동된다. 상기 발전기는 상기 터빈으로 가동되어 전기를 발생시킨다. 상기 복수기는 상기 터빈을 가동시킨 후 배출되는 증기를 응축시킨다. 상기 과열기는 상기 복수기에서 응축된 응축액을 과열시켜 상기 전기로로 공급한다.
또한, 상기의 전기로를 이용한 발전장치에 있어서, 상기 전기로는 하우징과, 복수의 방열봉집과, 복수의 방열봉과, 고정체를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 하우징은 물을 수용한다. 상기 방열봉집은 외부에서 방열봉을 삽입할 수 있도록 상기 하우징에 장착된다. 상기 방열봉은 전기를 사용하여 상기 하우징에 수용된 물을 가열시키기 위하여 상기 각각의 방열봉집에 삽입된다. 상기 고정체는 상기 방열봉집을 고정시킬 수 있도록 상기 하우징에 장착된다.
또한, 상기의 전기로를 이용한 발전장치에 있어서, 상기 방열봉집은 일단이 상기 하우징의 외부에 고정되도록 상기 하우징의 외부에서 반경방향으로 삽입장착되어, 상기 하우징의 원주방향을 따라 복수 개가 장착되고 다층으로 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 고정체는 수직방향으로 상기 하우징의 중심에 고정설치되어 상기 방열봉집의 타단을 고정시킨다.
또한, 상기의 전기로를 이용한 발전장치는 복수의 방열봉집과, 복수의 방열봉을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 방열봉집은 외부에서 방열봉을 삽입할 수 있도록 상기 증기관에 장착된다. 그리고 방열봉은 전기를 사용하여 상기 증기관에 흐르는 증기를 가열시키기 위하여 상기 증기관에 장착된 각각의 방열봉집에 삽입된다.
또한, 상기의 전기로를 이용한 발전장치는 기수분리기를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우 기수분리기는 상기 하우징의 내부에서 발생된 증기만을 상기 증기관으로 보내기 위하여 증기를 배출시킬 수 있는 다수의 관통공이 형성된 수증기걸음판을 상기 하우징의 상부에서 상기 관통공이 서로 어긋나도록 다단으로 구비한다.
또한, 상기의 전기로를 이용한 발전장치에 있어서, 상기 수증기걸음판은 상기 관통공을 감싸도록 수직으로 돌기된 걸음돌기가 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 심야전력을 사용하여 전기로의 물을 끓여 수증기를 발생시켜서 전기를 생산할 수 있다. 그래서 화력발전이나 원자력발전에서 발생하는 공해와 환경파괴의 문제점을 유발시키지 않고 발전을 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기로를 이용한 발전장치의 일 실시예의 개념도,
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 전기로의 개념도,
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 전기로에 장착된 방열봉집 및 방열봉의 개념도,
도 4는 도 1에 도시된 실시예의 수증기걸음판의 개념도,
도 5는 도 1에 도시된 실시예의 개념도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 전기로를 이용한 발전장치의 일 실시예를 설명한다.
본 발명에 따른 전기로를 이용한 발전장치는 전기로(10)와, 기수분리기(15)와, 증기관(20)과, 터빈(25)과, 발전기(30)와, 복수기(35)와, 과열기(40)를 포함한다.
전기로(10)는 물을 가열하여 고온·고압의 증기로 만든다. 이를 위하여 전기로(10)는 하우징(11)과, 복수의 방열봉집(14)과, 복수의 방열봉(12)과, 고정체(13)를 구비한다.
하우징(11)은 물을 수용한다. 방열봉(12)은 하우징(11)에 장착되어 전기를 사용하여 하우징(11)에 수용된 물을 가열시켜서 증기로 만든다. 이를 위하여 방열봉(12)이 하우징(11)에 장착될 수 있도록 방열봉집(14)이 하우징(11)에 설치된다.
방열봉집(14)은 방열봉(12)을 장착시키는 역할을 하며, 방열봉(12)이 외부에서 장착될 수 있도록 일단(14a)이 하우징(11)의 외부에 고정되도록 하우징(11)의 외부에서 반경방향으로 삽입장착된다. 그리고 방열봉집(14)이 하우징(11)의 원주방향을 따라 원주방향으로 복수 개가 장착되고, 원주방향을 따라 복수 개 장착된 것들이 다층을 이루도록 형성된다. 이때 물이 가열되어 증기로 되면 방열봉집(14)이 증기에 의하여 요동칠 수 있다. 이를 방지하기 위하여 고정체(13)는 하우징(11) 내부에서 방열봉집(12)을 고정시키는 역할을 한다. 고정체(13)는 하우징(11)의 중심에서 수직방향으로 설치되어 방열봉집(14)의 타단(12b)을 고정시킨다. 즉 고정체(13)는 하우징(11)의 중심에서 수직으로 세워져서 고정되고, 방열봉집(14)의 타단(12b)이 고정체(13)에 고정된다. 그리고 고정체(13)의 상부는 흔들리지 않도록 하우징(11)에 고정된다. 그러면 방열봉(12)은 외부에서 방열봉집(14)에 삽입하여 장착시킬 수 있다. 방열봉(12)을 장시간 사용하면 수명이 다하여 교체해야 하므로 이 경우 방열봉집(14)에서 분리하여 방열봉(12)을 갈아 끼울 수 있다. 방열봉(12)에 전기가 공급되면 방열봉(12)이 가열되어 하우징(11) 내부의 물을 가열시켜 증기로 만든다.
기수분리기(15)는 하우징(11) 내부에 증기가 발생한 경우 증기만을 걸러서 증기관(20)으로 보내는 역할을 한다. 이를 위하여 기수분리기(15)는 수증기걸음판(16)을 다단으로 구비한다.
수증기걸음판(16)은 복수의 관통공(17)이 형성되며, 관통공(17)으로 증기가 분출될 수 있다. 그리고 수증기걸음판(16)에는 관통공(17)을 감싸도록 수직으로 돌기된 걸음돌기(18)가 형성된다. 수증기걸음판(16)은 하우징(11)의 상부에서 다단으로 설치되며, 이때 수증기걸음판(16)에서 관통공(17)이 서로 어긋나도록 수증기걸음판(16)이 설치된다. 그래서 하우징(11)에서 물이 끓을 경우 관통공(17)으로 빠져나갈 경우 1차적으로 걸음돌기(18)에 부딪혀 수분의 일부는 걸음돌기(18)에 맺히고 나머지는 관통공(17)으로 빠져나간다. 한편 수증기걸음판(16)이 다단으로 형성되고 이때 관통공(17)이 서로 어긋나게 형성되어 있으므로 각 단의 관통공(17)을 빠져나가면서 수분은 제거되고 증기만 증기관(20)으로 분출될 수 있다. 도면에는 표시되지 아니하였지만 이때 수증기걸음판(16)은 약간 돔형식으로 볼록하게 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우 증기를 더욱 잘 모아서 배출시킬 수 있다.
증기관(20)은 하우징(11)에서 발생한 증기를 터빈(25)으로 안내하는 역할을 한다. 이때 증기관(20)에는 증기의 온도 및 압력을 높이기 위하여 증기관(20)으로 배출되는 증기를 가열시킬 필요가 있다. 이를 위하여 증기관(20)에도 복수의 방열봉집(14)과 복수의 방열봉(12)이 설치된다. 이때 방열봉집(14)은 증기의 흐름에 의하여 요동치는 것을 방지하기 위하여 그 양단이 증기관(20)에 고정되도록 설치된다. 방열봉집(14)이 증기관(20)에 고정되면 방열봉(12)을 외부에서 방열봉집(14)에 삽입하여 장착시킬 수 있다. 증기관(20)에 설치된 방열봉(12)은 증기관(20)에 흐르는 증기를 가열시켜 증기의 압력과 온도를 높인다. 한편 방열봉집(14)을 증기관(20)에 설치시 방열봉집(14)의 입구를 서로 어긋나게 설치하는 것이 바람직하다.
터빈(25)은 증기관(20)의 출구에 설치되어 증기관(20)에서 배출되는 증기에 의하여 가동된다.
발전기(30)는 터빈(25)으로 작동하여 전기를 생산할 수 있도록 터빈(25)에 연결된다.
복수기(35)는 터빈(25)을 가동시킨 후 터빈(25)에서 배출된 증기를 물로 냉각시킨다.
과열기(40)는 복수기(35)에서 냉각된 물을 가열하여 전기로(10)로 공급한다. 터빈(25), 발전기(20), 복수기(35) 및 과열기(40)는 종래의 발전장치와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
전기로(10)의 하우징(11) 내부의 방열봉(12)이 가열되면 하우징(11)에 수용된 물이 가열되어 증기가 발생된다. 증기가 발생할 경우 상승기류가 발생하여 방열봉(12)이 요동칠 수 있지만 방열봉(12)은 방열봉집(14)에 설치되고 방열봉집(14)의 일단(14a)은 하우징(11)에 고정되고, 타단(14b)은 고정체(13)에 고정되어 있으므로 방열봉집(14)이 요동치는 것을 방지할 수 있다.
하우징(11)에서 발생된 증기는 수증기걸음판(16)의 관통공(17)으로 배출되며 다단으로 설치된 수증기걸음판(16)의 관통공(17)을 통과하면서 증기만 배출되어 증기관(20)으로 유입된다. 증기관(20)에 유입된 증기는 증기관(20)에 설치된 방열봉(12)에 의하여 증기관(20)에서 증기가 한번 더 가열되어 온도 및 압력이 상승된다. 증기관(20)을 통과하면서 압력이 상승된 증기는 터빈(25)으로 배출되어 터빈(25)을 작동시킨다. 그러면 터빈(25)은 발전기(30)을 작동시켜 전기를 생산한다.
10 : 전기로 11 : 하우징
12 : 방열봉 13 : 고정체
14 : 방열봉집 14a : 일단
14b : 타단 15 : 기수분리기
16 : 수증기걸음판 17 : 관통공
18 : 걸음돌기 20 : 증기관
25 : 터빈 30 : 발전기
35 : 복수기

Claims (6)

  1. 물을 수용하는 하우징과, 외부에서 방열봉을 삽입할 수 있도록 상기 하우징에 장착된 복수의 방열봉집과, 전기를 사용하여 상기 하우징에 수용된 물을 가열시키기 위하여 상기 각각의 방열봉집에 삽입되는 복수의 방열봉과, 상기 방열봉집을 고정시킬 수 있도록 상기 하우징에 장착된 고정체를 구비하여 물을 가열하여 증기로 만드는 전기로와,
    상기 전기로에서 분출되는 증기를 안내하는 증기관과,
    상기 증기관의 출구에 배치되어 상기 증기로 가동되는 터빈과,
    상기 터빈으로 가동되어 전기를 발생시키는 발전기와,
    상기 터빈을 가동시킨 후 배출되는 증기를 응축시키는 복수기와,
    상기 복수기에서 응축된 응축액을 과열시켜 상기 전기로로 공급하는 과열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로를 이용한 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열봉집은 일단이 상기 하우징의 외부에 고정되도록 상기 하우징의 외부에서 반경방향으로 삽입장착되어, 상기 하우징의 원주방향을 따라 복수 개가 장착되고 다층으로 형성되며,
    상기 고정체는 수직방향으로 상기 하우징의 중심에 고정설치되어 상기 방열봉집의 타단을 고정시키는 것을 특징으로 하는 전기로를 이용한 발전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    외부에서 방열봉을 삽입할 수 있도록 상기 증기관에 장착된 복수의 방열봉집과,
    전기를 사용하여 상기 증기관에 흐르는 증기를 가열시키기 위하여 상기 증기관에 장착된 각각의 방열봉집에 삽입되는 복수의 방열봉을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로를 이용한 발전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하우징의 내부에서 발생된 증기만을 상기 증기관으로 보내기 위하여 증기를 배출시킬 수 있는 다수의 관통공이 형성된 수증기걸음판을 상기 하우징의 상부에서 상기 관통공이 서로 어긋나도록 다단으로 구비한 기수분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로를 이용한 발전장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수증기걸음판은 상기 관통공을 감싸도록 수직으로 돌기된 걸음돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 전기로를 이용한 발전장치.
  6. 삭제
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