KR101342066B1 - 증기 전력 시스템의 팽창기 윤활 - Google Patents

증기 전력 시스템의 팽창기 윤활 Download PDF

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Abstract

열원으로부터의 열을 사용하여 전력을 생산하기 위한 증기 발전 시스템. 본 시스템은 작동 유체를 위한 폐회로를 구비하고, 또한 가압하면서 열원으로부터의 열로 작동 유체를 가열하기 위한 열 교환기 조립체(1)와, 가열된 유체의 증기상을 그 유체의 액상으로부터 분리하기 위한 분리기(8)와, 전력을 생산하기 위하여 증기를 팽창시키기 위한 팽창기(14)와, 팽창기(14)로부터의 배출구 유체를 응축하기 위한 응축기(17)와, 응축된 유체를 응축기(17)로부터 가열기로 복귀시키기 위한 주입 펌프(F)와, 액상을 분리기로부터 가열기로 복귀시키기 위한 복귀 경로를 포함한다. 작동 유체의 액상은 액상으로 용해 또는 혼화될 수 있는 윤활유를 포함하며 베어링 공급 경로(21)는 팽창기의 회전 요소를 위한 적어도 하나의 베어링으로 주입 펌프(F)에 의해 가압된 액상을 전달하기 위하여 배열된다.
증기 전력 시스템, 작동 유체, 가열 수단, 밀폐 회로, 팽창기, 분리기, 응축기, 주입 펌프

Description

증기 전력 시스템의 팽창기 윤활{EXPANDER LUBRICATION IN VAPOUR POWER SYSTEMS}
본 발명은 윤활유가 작동 유체에 용해 또는 작동 유체와 혼화될 수 있는 폐회로 증기 발전 시스템에서 사용되는 팽창기의 윤활에 대한 것이다.
본 발명은 특히 시스템의 작동 유체의 최고 온도가 150 ℃를 좀처럼 초과하지 않는 지열 염수나 산업 폐열원 및 내연 기관 폐열 흐름과 같은 중급 또는 저급 열원으로부터 전력을 생산하기 위한 시스템에 관한 것이나 이것에 한정하지는 않는다. 그와 같은 시스템은 전형적으로 테트라플루오로에탄, 클로로테트라플루오로에탄 1.1.1.3.3 - 펜타플루오로프로판과 같은 유기 작동 유체, 또는 이소부탄, n-부탄, 이소펜탄, 및 n-펜탄과 같은 경탄화수소를 사용하며, 그리고 본 시스템은 랭킨 사이클 또는 이의 몇몇 변형체에서 작동한다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 작동 유체를 위한 폐회로를 포함하고, 열원으로부터의 열을 사용하여 전력을 생산하기 위한 증기 발전 시스템이 제공되며, 상기 증기 발전 시스템은, 열원으로부터의 열로 압력하의 작동 유체를 가열하기 위한 가열 수단과, 가열된 작동 유체의 증기상을 작동 유체의 액상으로부터 분리하기 위한 분리기와, 가열된 작동 유체의 증기상을 팽창시켜 전력을 생산하는 팽창기와, 팽창기로부터의 배출구 유체를 응축하기 위한 응축기와, 응축기로부터 응축된 유체를 가열 수단으로 복귀시키기 위한 주입 펌프와, 상기 분리기로부터 액상을 가열 수단으로 복귀시키기 위한 복귀 경로를 포함하며; 상기 작동 유체의 액상은 베어링을 위한 윤활유를 포함하며, 상기 윤활유는 작동 유체와는 다르며 작동 유체의 액상으로 용해 또는 혼화될 수 있고, 상기 윤활유를 포함한 작동 유체의 액상이 상기 주입 펌프에 의해 가압되어 상기 팽창기의 회전 요소(rotary element)를 위한 적어도 하나의 베어링으로 전달되도록 베어링 공급 경로가 배치된다. 또한 초기에 응축기는 팽창기로부터의 증기를 과열저감(desuperheat)할 수 있다.
본 시스템에서 윤활유는 액상의 작동 유체로 용해되거나 또는 혼화되며 분리기를 떠나는 액상의 일부는 베어링 공급 경로를 따라서 베어링으로 공급되며, 상기 베어링에서 발생된 열은 작동 유체를 증발시키며, 베어링에는 충분히 농축된 윤활유가 남겨짐으로써 베어링의 적절한 윤활을 제공한다. 바람직하게는, 수거 공간이 베어링 주위와 베어링 아래에 제공된다. 베어링을 떠나 팽창기에 들어간 윤활유는 팽창기로부터 작동 유체 배출물과 함께 응축기로 이동한다. 다시 윤활유는 응축기에 형성된 액상과 혼합되거나 또는 그 액상에 용해되고 주입 펌프를 통해서 가열 수단으로 복귀한다. 가열 수단의 증발기 섹션에서 윤활유의 증가 또는 축적은 그 효율성을 감소시키는데, 이것은 증발기 섹션으로 재순환하고 팽창기와 응축기와 주입 펌프로 흐르도록 부분적으로 인출된 액체의 체류에 의해서 방지된다. 바람직하게는, 이러한 방식으로 팽창기의 회전 요소 또는 요소들을 지지하는 각 베어링은 윤활 된다. 필요한 윤활유의 전체 질량은 작동 유체 질량의 5 % 이하이다. 일반적으로는 0.5 % 내지 2 %면 충분하다.
팽창기는 로터리 팽창기일 수 있다. 팽창기는 예를 들어 내향 반경류 또는 축류형 터빈일 수 있다. 특히 약 3 MW까지의 전력 출력이 필요한 곳에서는 팽창기는 트윈 스크루(twin screw)형일 수 있다. 트윈 스크루형 팽창기가 윤활 로터형인 경우, 윤활유는 적절한 오일일 것이며, 일반적으로는 윤활 로터 트윈 스크루 기계를 위해 제공된 정상 윤활 포트 또는 고압 포트에 인접한 유사 포트를 통해서 분리기로부터의 액체와 오일의 혼합물의 일부가 팽창기로 주입될 것이다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 작동 유체를 위한 폐회로를 포함하고, 열원으로부터의 열을 사용하여 전력을 생산하기 위한 증기 발전 시스템이 제공되며, 상기 증기 발전 시스템은, 열원으로부터의 열로 압력하의 작동 유체를 가열하여 증기를 발생시키는 가열 수단과, 상기 증기를 팽창시켜 전력을 생산하는 다수의 스크루 팽창기와, 팽창기로부터의 배출구 유체를 응축하기 위한 응축기와, 응축기로부터 응축된 유체를 가열 수단으로 복귀시키기 위한 주입 펌프를 포함하며; 상기 작동 유체의 액상은 베어링을 위한 윤활유를 포함하며, 상기 윤활유는 작동 유체와는 다르며 작동 유체의 액상으로 용해 또는 혼화될 수 있고, 상기 윤활유를 포함한 작동 유체의 액상이 상기 주입 펌프에 의해 가압되어 상기 팽창기의 회전 요소를 위한 적어도 하나의 베어링으로 전달되도록 베어링 공급 경로가 배치된다.
본 발명의 실시예에서 액상은 가열 수단의 중간 지점으로부터 전달될 수 있다.
본 발명은 이하에서 도면을 참고하여 실시예를 통해 보다 상세히 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 증기 발전 시스템의 회로 도식도.
도 2는 도 1의 회로 도식도와 유사하나 변경 사항을 포함하는 회로 도식도.
도 3은 도 1 또는 도 2의 회로에 사용하기에 적합한 트윈 스크루 팽창기의 로터 축에서 자른 단면도.
도 4는 도 3의 IV-IV 선에서 자른 종방향 단면도.
도 5는 도 1과 도 2에 도시된 시스템과 유사한 시스템의 구성 요소의 수직 방향 배치를 보여주는 도식도.
도 6은 싱글 패스 보일러를 사용하는 본 발명의 선택적 실시예의 회로 도식도.
도 1에 도시된 유기 랭킨 사이클은 대기압에서 100 ℃ 이하의 비등점을 가지는 유기 작동 유체를 위한 폐회로를 형성한다. 호환될 수 있는 천연 또는 합성 윤활유의 5 중량%(보통 0.5 %와 2 % 사이)까지가 작동 유체에 첨가된다.
회로는 지열 염수 또는 산업 폐원(waste from an industrial source)과 같은 고온 액체와 대향류 열 교환하면서 약 150 ℃까지의 온도에서 작동 유체를 가열하기 위한 열 교환기 조립체(1)를 포함한다.
열 교환기 조립체(1)는, 열원으로부터의 고온 유체를 위한 것으로 흡입구(3)로부터 배출구(4)로 연장하는 경로(2)를 형성한다. 또한 조립체는 경로(2)와 대향류 열 교환하며 연장하는 경로를 형성하는데 이 경로는 액체 작동 유체를 가열하기 위한 가열기 섹션(5)과 작동 유체의 적어도 일부를 증발시키기 위한 증발기 섹 션(6)을 통과한다.
라인(7)은 증발기 섹션(6)의 배출구로부터 분리기(8)로 이어지는데, 분리기는 가열기 섹션(5)보다 높이 위치하며 증발기 섹션에서 나오는 성분 중 증기 성분을 액체 성분과 분리하기 위한 것이다. 라인(9, 10)들은 고온의 액체 성분을 가열기 섹션(5)과 증발기 섹션(6) 사이에 있는 교차점(11)으로 복귀시키는 역할을 한다.
라인(12)은, 증기를 저압으로 팽창시키고 이를 통해 발전기(G)와 같은 외부 부하를 구동하기 위하여 전력을 생산하기 위한 트윈 스크루 팽창기(14)의 흡입구(13)로 분리기(8)의 증기 출력을 연결한다.
라인(15)은 팽창기의 배기 배출구(16)로부터, 회로(18)를 통해 흐르는 냉각 유체와의 열 교환으로 팽창된 증기를 응축하기 위한 응축기(17)로 이어진다.
라인(19)은 응축기의 액체 배출구를, 액체를 가압하면서 라인(20)을 통해 가열 수단으로 복귀시키기 위한 주입 펌프(F)로 연결한다. 팽창기(14)의 베어링을 윤활하고 냉각하기 위하여, 라인(21)은 라인(9, 10)들의 교차점(22)으로부터 팽창기의 회전 요소를 위한 베어링들을 포함하고 있는 베어링 하우징(23, 24)의 흡입구(27, 28)로 이어진다.
베어링 하우징(23, 24)은, 베어링에서 발생된 열에 의해서 작동 유체가 팽창기 내로 증발함에 따라 액체 작동 유체의 오일 함유량이 농축되도록 베어링 주위에 충분한 공간을 제공한다. 많은 작동 유체가 증기 상태로 분리기(8)를 떠나고 따라서 이러한 오일이 없기 때문에, 라인(9, 10, 21)들의 오일 함유량은 이미 증가되었을 것이다. 오일이 베어링을 떠나 팽창기로 흘러들어감에 따라, 라인(21)으로부터 나오는 추가 오일이 지속적으로 교체되어 들어간다. 오일은 증기와 함께 팽창기 배출구(16)를 떠나며 응축기(17)에서 응축된 액체로 용해된다.
분리기(8)가 가열기 섹션(5)보다 높이 위치하고(그리고 바람직하게는 증발기 섹션(6)보다 높이 위치하고), 그리고 라인(9)의 액체 기둥이 라인(7)과 증발기 섹션(6)의 유체 기둥보다 농축되어 있기 때문에, 증발기 섹션을 통한 순환이 지속되게 된다.
유사하게, 주입 펌프(F)는 가열기 섹션(5)을 통한 순환이 지속되게 한다. 교차점(22)으로부터 베어링으로의 흐름을 분기함으로써, 가열기 섹션, 베어링, 응축기 및 주입 펌프를 통해 계속적으로 순환되어 효율성을 저하시키는 가열기 및 증발기 섹션의 표면의 오일 축적이 방지된다.
팽창기가 윤활 로터 타입인 경우에, 라인(21)은 또한 라인(25)에 의해서 팽창기의 정상 오일 공급 포트(26)로 연결될 수 있다.
도 2에 도시된 회로는, 교차점(22)으로부터 분기된 윤활유 함유 액체가 예를 들어 80 ℃에서 35 ℃로 열 교환기(30)에서 냉각되며 주입 펌프(F)에 의해서 가열기 섹션(5)의 흡입구로 전달되는 액체와 대향류 상태에 있다는 점에서 도 1에 도시된 회로와는 다르다. 따라서 주입 펌프(F)의 배출구는 라인(31)에 의해서 열 교환기(30)의 예열기 섹션(32)의 흡입구로 연결된다. 예열기 섹션(32)의 배출구는 라인(33)에 의해서 주 가열기 섹션(5)의 흡입구로 연결된다.
교차점(22)으로부터 바로 베어링으로 윤활 흐름을 주입하는 대신에, 이와 같은 흐름은 라인(34)에 의해서 열 교환기의 냉각기 섹션(35)의 흡입구로 흐르게 되어, 라인(36)에 의해 팽창기 베어링(23, 24)으로 공급되기 전에 예열기 섹션(32)의 액체와 냉각 열 교환하면서 상기 흡입구를 통해 흐른다. 팽창기가 트윈 스크루 팽창기인 경우에, 윤활 흐름은 또한 로터 표면 윤활 흡입구(37)로 흐르게 될 수 있다.
윤활 흐름을 예를 들어 90 ℃로부터 35 ℃로 냉각시킴으로써, 증기로 증발하는 작동 유체의 위험, 또한 이에 따라 윤활유 공급이 방해 받는 위험이 방지된다. 또한, 흐름은 리스트릭터(restrictor) 또는 제어 밸브에 의해서 제어될 수 있으며 다시 기화되지 않는다. 또한 이에 의해서, 그렇지 않으면 베어링에서 소비될 열이 재생되며 팽창기의 전력 출력을 증가시키는 데 사용된다. 흡입구(37)로 전달된 흐름 속도는 작동 유체와 사이클의 작동 조건에 따라 다르나 보통 로터 베어링으로 전달된 전체 흐름의 2 내지 4배의 수준이다.
도 3과 도 4는 도 1과 도 2의 회로에서 사용하기에 적합한 트윈 스크루 팽창기를 보여준다. 팽창기는 나선형 홈 로터(42)와 맞물리는 나선형 로브 로터(helically lobed rotor)(41)를 포함하는 하우징(40)을 구비한다. 횡단면에서 봤을 때 로터 단면은 피치원 영역에 나선형 인볼류트 밴드(involute band)를 구비하는 저마찰 유형이며, 바람직하게는 유럽 특허 제0,898,655호에 개시된 유형이다. 로터(41, 42)는 베어링 하우징(23, 24)의 구름 베어링(43, 44)에 지지된다. 로터(41)는 발전기(G)와 같은 외부 부하를 구동하기 위하여 베어링 하우징(24)을 통과해 돌출하는 연장부(45)와 밀봉 조립체(46)를 함께 구비한다.
하우징은 충분한 윤활 흐름이 제공되도록 충분한 압력 강화를 보장하기 위하여 로터 표면 윤활 흡입구(37)가 증기 흡입구(13)의 바로 아랫방향 흐름의 소정의 위치에 위치하여 형성된다.
이와 같은 흐름의 작동 유체 부분은 이러한 흐름의 주요 부분을 형성하며, 작동 유체 부분이 팽창기를 통과해 흐르고 한 편으로 로터 표면에 윤활유를 축적시킴에 따라 작동 유체 부분은 자유롭게 기화하며 작업 거리(work)를 제공한다. 결과적인 잉여 윤활유는 팽창기를 떠나는 증기의 흐름에 의해서 응축기로 이동되며 따라서 재순환된다.
로터 베어링과 인접한 수거 공간(47, 48)을 제공하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
열원이 내연 기관의 배기 가스와 냉각 재킷에 의해 형성되는 경우, 클로로테트라플루오로에탄이 특히 적합한 작동 유체이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 응축기(17)는 본 시스템에서 가장 높은 위치에 있으며 가열 수단(1)과 주입 펌프는 훨씬 아래에 있다. 팽창기(14)는 존재할 수 있는 증기 흐름의 액체 비말을 견딜 수 있는 용적식(positive displacement type)(예를 들어 트윈 스크루 팽창기)이기 때문에, 분리기(8)와 액체 복귀 라인(9)은 생략될 수 있다. 대신에, 증발기 섹션(6)으로부터의 증기가 라인(51)에 의해서 팽창기(14)의 흡입구(13)로 공급된다.
팽창기 흡입구(13)는 일 단부의 바닥에 위치하며 저압 증기 배출구(16)는 (도 4에 도시된 방향과는 달리) 팽창기의 상부에 있다. 잉여 오일(excess oil)이 증기가 라인(15)으로 들어감에 따라 배출되는 경향이 있게 되더라도, 잔여 오일(residual oil)은 팽창기(14)에 남아 있을 수 있다. 이것은 모든 작동 조건하에 서 로터 표면의 윤활이 충분히 이뤄지도록 보장하며 또한 로터들 사이 및 로터들과 오일이 있는 케이싱 사이의 불가피한 간격에 의해 형성된 누설 틈새를 채움으로써 작동 유체의 밀봉을 개선하게 된다.
도시된 바와 같이, 응축기(17)에서 응축된 액체는 작동 유체의 저장소를 포함하는 액체 수용기(52)로 라인(19A)에 의해서 이송된다. 수용기(52)로부터의 액체는 주입 펌프(F)의 흡입구로 라인(19B)에 의해서 이송된다. 응축기(17)와 주입 펌프 사이의 정수두(hydrostatic head)는 흡입구에서의 주입 펌프로의 공동화 현상의 위험을 감소시키거나 방지한다.
팽창기에서 오일이 너무 많이 축적된 것을 알게 된다면, 매우 작은 구멍의 오일 복귀 라인(53)은 팽창기의 케이싱의 바닥의 배출구(54)를 응축기로부터 주입 펌프로의 복귀 경로로 연결하며, 이 경우에 액체 수용기(52)로 연결된다. 배출구(54)는, 잉여 오일이 팽창기를 떠날 수 있도록 하기 위하여 압력이 수용기(52)의 압력 보다 상당히 충분하게 높은 위치의 스크루 팽창기의 주 배출구(16)의 흐름 바로 위에 위치한다.
가열 수단(1)은 바람직하게는 판형 열 교환기이며 팽창기의 베어링으로의 액체 흐름은, 열 교환기(30)에서 냉각되기 전후와 베어링 하우징(23, 24) 및 필요하다면 로터 표면 윤활 흡입구(26)로 공급되기 전후에 저장 용기(55)에 축적될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 선택적 실시예에서 작동 유체는, 분리기를 통해서 내부 재순환하지 않고서 저온 액체가 흡입구(61)에서 들어가고 약간 습윤한 증기가 출구(62)에 나오는 싱글 패스 보일러(single pass boiler)(60)에서 가열된다. 이 경우에, 윤활유 예를 들어 작동 유체에 포함된 오일은 보일러에 축적될 수는 없으나 증기에 의해 운송되어서 팽창기(14)에 들어간다. 그러나 작동 유체에 오일이 존재한다는 점은 주어진 압력에 대해서 증기의 포화 온도를 상승시키는 효과를 가지며 이 효과는 본 실시예에서 장점을 가져오는 데 사용될 수 있다.
5 질량% 이하의 오일 농도에서, 이러한 온도 이동은 대부분에 경우에 무시할 수 있으며 작동 유체의 열역학적 성질은 순수한 작동 유체의 열역학적 성질과 사실상 동일하다. 작동 유체가 증발기를 통과해 재순환하는 보일러의 경우에, 재순환 흐름 속도는 보일러를 통과하는 유체의 총괄 흐름의 보통 적어도 5배이다. 따라서 오일 농도가 최초에, 즉 질량으로 2 %이라면 유체의 약 20 %의 증발의 결과로서 오일 농도의 증가는 유체 거동에 거의 영향을 미치지 못한다.
그러나 싱글 패스 보일러에서 오일의 최초 농도가 동일한 경우, 오일의 존재는 증발이 진행됨에 따라 유체 거동에 미치는 효과가 증대된다. 따라서 최초에, 증발이 진행됨에 따라 작동 유체는 순수한 유체로서 거동한다. 그러나 증발의 80 % ~ 90 %가 완료되면 잔여 액체의 오일 농도는 상당해지며, 외부 열원으로부터 보일러로 추가적인 열을 잔여 액체에 전달하면 오일 대부분에는 변동이 없지만 잔여 액체가 과열되게 할 것이다. 이것이 의미하는 바는, 일부 5-10 %의 액체가 높은 비율의 오일을 포함하면서 작동 유체가 습윤한 증기로서 팽창기(14)에 들어가게 된다는 것이다. 스크루 또는 임의의 다른 형태의 용적 팽창기에서, 액체는 존재는 다음의 이유로 유리할 수 있다.
i) 틈새를 밀봉하고 기계를 윤활 하는데 도움이 될 수 있다.
ii) 팽창 공정 중에 증발함으로써 유기 작동 유체가 정상적으로 팽창기(14)를 떠나는 경우의 과열을 감소시킨다.
따라서 과열된 액체는 효율적으로 오일을 팽창기의 회전하는 부분으로 이동시키며 종래의 보일러의 재순환된 액체로부터 인출된 경우와 정확하게 동일한 방식으로 팽창이 진행됨에 따라 그곳에 오일 축적물을 남긴다.
팽창기의 오일 축적은 결국에는, 이것이 재 용해되거나 또는 비말 동반될 응축기(17)로 배출 또는 이송될 것이다. 따라서 주입 펌프를 떠나는 저온의 작동 유체는 오일을 포함하게 된다. 따라서 저온의 액체는 펌프의 하류로부터 인출될 수 있으며 예열과 이에 따른 재생 열 교환기의 필요 없이 베어링으로 직접 전달될 수 있다. 따라서 싱글 패스 보일러를 사용하면 도시된 바와 같이 윤활 시스템을 한 차원 더 단순화할 수 있게 된다.
도 6에 도시되지는 않았지만, 본 도면의 장치는 또한, 응축기(17)에서 응축된 액체 및/또는 팽창기로부터의 잉여 오일을 수거 및 수용하기 위한 도 5에 도시된 유형의 액체 수용기 장치를 포함할 수 있다.

Claims (28)

  1. 작동 유체를 위한 폐회로를 포함하고, 열원으로부터의 열을 사용하여 전력을 생산하기 위한 증기 발전 시스템으로서,
    열원으로부터의 열로 압력하의 작동 유체를 가열하기 위한 가열 수단과,
    가열된 작동 유체의 증기상을 작동 유체의 액상으로부터 분리하기 위한 분리기와,
    가열된 작동 유체의 증기상을 팽창시켜 전력을 생산하는 팽창기와,
    팽창기로부터의 배출구 유체를 응축하기 위한 응축기와,
    응축기로부터 응축된 유체를 가열 수단으로 복귀시키기 위한 주입 펌프와,
    상기 분리기로부터 액상을 가열 수단으로 복귀시키기 위한 복귀 경로를 포함하며;
    상기 작동 유체의 액상은 베어링을 위한 윤활유를 포함하며, 상기 윤활유는 작동 유체와는 다르며 작동 유체의 액상으로 용해 또는 혼화될 수 있고,
    상기 윤활유를 포함한 작동 유체의 액상이 상기 주입 펌프에 의해 가압되어 상기 팽창기의 회전 요소를 위한 적어도 하나의 베어링으로 전달되도록 베어링 공급 경로가 배치된 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팽창기의 회전 요소를 위한 적어도 하나의 베어링은 열을 발생시키는 베어링이며, 상기 팽창기의 회전 요소는 작동 유체의 액상을 증발시키는 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가열 수단은 가열기 섹션과 증발기 섹션을 포함하며,
    상기 분리기로부터 액상을 가열 수단으로 복귀시키기 위한 복귀 경로가 가열기 섹션과 증발기 섹션의 교차점으로 이어진 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 공급 경로가 가열 수단의 중간 부분으로부터 이어지는 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링과 연통하는 수거 공간이 제공된 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링으로 전달되는 윤활유를 포함한 작동 유체의 흐름을 상기 주입 펌프로부터의 액체와 열 교환하여 냉각하기 위한 열 교환기가 상기 베어링 공급 경로에 포함되는 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팽창기가 로터리 팽창기(rotary expander)인 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베어링 공급 경로가 상기 팽창기의 회전 요소 또는 회전 요소들을 지지하는 각각의 베어링으로 이어진 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 팽창기가 트윈 스크루 팽창기(twin-screw expander)인 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 트윈 스크루 팽창기는 윤활 로터 타입(lubricated-rotor type)이며,
    상기 베어링 공급 경로는 상기 트윈 스크루 팽창기의 오일 공급 포트로도 이어진 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 트윈 스크루 팽창기의 로터들은 서로 구름 접촉하는 부분들을 구비하는 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    서로 구름 접촉하는 로터 부분들은 공통의 직선 랙(rack) 부분에 의해 한정된 인볼류트(involute) 부분인 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    서로 구름 접촉하는 로터 부분들은 로터 단면의 피치원에 인접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  14. 작동 유체를 위한 폐회로를 포함하고, 열원으로부터의 열을 사용하여 전력을 생산하기 위한 증기 발전 시스템으로서,
    열원으로부터의 열로 압력하의 작동 유체를 가열하여 증기를 발생시키는 가열 수단과,
    상기 증기를 팽창시켜 전력을 생산하는 다수의 스크루 팽창기와,
    팽창기로부터의 배출구 유체를 응축하기 위한 응축기와,
    응축기로부터 응축된 유체를 가열 수단으로 복귀시키기 위한 주입 펌프를 포함하며;
    상기 작동 유체의 액상은 베어링을 위한 윤활유를 포함하며, 상기 윤활유는 작동 유체와는 다르며 작동 유체의 액상으로 용해 또는 혼화될 수 있고,
    상기 윤활유를 포함한 작동 유체의 액상이 상기 주입 펌프에 의해 가압되어 상기 팽창기의 회전 요소를 위한 적어도 하나의 베어링으로 전달되도록 베어링 공급 경로가 배치된 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 작동 유체는 습윤한 증기로서 가열 수단을 떠나는 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 가열 수단은 싱글 패스 보일러(single pass boiler)인 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 다수의 스크루 팽창기는 윤활 로터 타입(lubricated-rotor type)이며,
    상기 베어링 공급 경로는 상기 다수의 스크루 팽창기의 오일 공급 포트로도 이어진 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 다수의 스크루 팽창기의 로터들은 서로 구름 접촉하는 부분들을 구비하는 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    서로 구름 접촉하는 로터 부분들은 공통의 직선 랙(rack) 부분에 의해 한정된 인볼류트 부분인 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    서로 구름 접촉하는 로터 부분들은 로터 단면의 피치원에 인접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  21. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    상기 응축기에서 응축된 액체를 수용하기 위하여 응축기 및 주입 펌프와 연통하는 액체 수용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 다수의 스크루 팽창기는, 상기 다수의 스크루 팽창기로부터의 윤활유를 수용하기 위하여, 상기 액체 수용기와 연통하는 윤활유 드레인(lubricant drain)을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  23. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    상기 열원은 중급 또는 저급 열원을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  24. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    상기 열원은 내연 기관인 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  25. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    상기 작동 유체는 유기 작동 유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  26. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    상기 작동 유체는 클로로테트라플루오로에탄(chlorotetrafluoroethane)인 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  27. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    상기 작동 유체의 액상으로 용해 또는 혼화될 수 있는 윤활유의 중량%는 상기 작동 유체의 5 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
  28. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    상기 작동 유체의 액상으로 용해 또는 혼화될 수 있는 윤활유의 중량%는 상기 작동 유체의 0.5 내지 2 중량%의 범위인 것을 특징으로 하는 증기 발전 시스템.
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