KR101416624B1 - 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클 - Google Patents

냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클 Download PDF

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이호생
문덕수
정동호
윤정인
손창효
백승문
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Abstract

본 발명은 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해양 온도차 발전시스템에서 응축용 냉각수로 사용되는 해양 심층수와 기화용 온수로 사용되는 표층수를 기본적으로 사용하며, 재생기와 기액분리기 사이에 냉각기를 적용하거나, 상기 기액분리기와 응축기 사이에 냉각기를 적용함으로써, 기존의 해양 온도차 발전시스템보다 효율이 증대되고, 상기 기액분리기와 응축기 사이에 팽창밸브를 적용하여 기존의 응축기보다 응축기의 크기(용량)가 줄어들며, 상기 기액분리기와 응축기 사이에 저단 터빈(터빈 3)을 채용함으로써, 터빈 출력이 향상되고, 상기 기액분리기를 채용한 재생기 재열과정이 포함됨으로써, 고단 터빈(터빈 1)의 팽창 중에 습증기 발생시 중단 터빈의 효율 감소가 방지되는 특징이 있다.

Description

냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클{High efficient power plant system of Ocean thermal energy conversion with Cooler and Low-stage turbine}
본 발명은 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해양 온도차 발전시스템에서 응축용 냉각수로 사용되는 해양 심층수와 기화용 온수로 사용되는 표층수를 기본적으로 사용하며, 재생기와 기액분리기 사이에 냉각기를 적용하거나, 상기 기액분리기와 응축기 사이에 냉각기를 적용함으로써, 기존의 해양 온도차 발전시스템보다 효율이 증대되고, 상기 기액분리기와 응축기 사이에 팽창밸브를 적용하여 기존의 응축기보다 응축기의 크기(용량)가 줄어들며, 상기 기액분리기와 응축기 사이에 저단 터빈(터빈 3)을 채용함으로써, 터빈 출력이 향상되고, 상기 기액분리기를 채용한 재생기 재열과정이 포함됨으로써, 고단 터빈(터빈 1)의 팽창 중에 습증기 발생시 중단 터빈의 효율 감소가 방지되는 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클에 관한 것이다.
일반적으로, 해양 온도차 발전은 수온이 높은 해양표층수와 수온이 낮은 해양심층수를 각각 기화열과 응축열로 활용하여 전기를 생산하는 발전 시스템이다. 경제성 있는 해양 온도차 발전을 위해서는 대량의 해양표층수와 해양심층수를 연속적으로 확보할 수 있어야 한다. 냉각수로 사용되는 해양심층수는 우리나라 동해안에 거의 무한량으로 부존하고 있으며, 수온도 2℃ 이하를 나타내기 때문에 온도차 발전용 냉각수로 활용될 수 있으며, 표층수는 태양열에 의해서 가열되며, 계절과 지리적인 영향을 많이 받게 되며 따라서 우리나라와 같은 나라에서는 연중 고온의 표층수를 확보하기가 어려운 해양환경이다. 우리나라의 경우 여름에만 수온이 약 25℃를 초과하기 때문에 온도차 발전이 가능하지만, 우리나라는 해안가에 화력 및 원자력 발전소가 다수 위치하고 있는데, 발전소에서는 일일 수백만톤 이상의 고수온 배출수를 배출한다.
발전소 배출수는 계절적 변동이 있긴 하지만 대개 25∼35℃의 고온으로 배출되기 때문에 온도차 발전에 쉽게 활용될 수 있다.
발전소 배출수를 이용한 온수와 해양심층수를 이용한 냉수를 해양 온도차 발전으로 활용한다면 25℃ 이상의 수온차가 발생하기 때문에 상업적인 발전이 가능할 수 있다.
반면, 적도 부근의 표층수 수온은 연중 25℃를 초과하기 때문에 온도차 발전의 상업화가 가능한 곳이다.
국내공개특허공보 제10-2011-0101754호(공개일자: 2011년09월16일)
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,
해양 온도차 발전시스템에서 응축용 냉각수로 사용되는 해양 심층수와 기화용 온수로 사용되는 표층수를 기본적으로 사용하며, 재생기와 기액분리기 사이에 냉각기를 적용하거나, 상기 기액분리기와 응축기 사이에 냉각기를 적용함으로써, 기존의 해양 온도차 발전시스템보다 효율이 증대되는 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 상기 기액분리기와 응축기 사이에 팽창밸브를 적용하여 기존의 응축기보다 응축기의 크기(용량)가 줄어드는 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 상기 기액분리기와 응축기 사이에 저단 터빈(터빈 3)을 채용함으로써, 터빈 출력이 향상되는 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 상기 기액분리기를 채용한 재생기 재열과정이 포함됨으로써, 고단 터빈(터빈 1)의 팽창 중에 습증기 발생시 중단 터빈의 효율 감소가 방지되는 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 고온고압의 냉매를 발생시키는 터빈 1과;
상기 터빈 1로부터 유출된 고온의 냉매와 펌프로부터 유출된 응축기의 저온 냉매가 상호 열교환되는 재생기와;
상기 재생기에서 열교환된 고온의 냉매와 팽창밸브로부터 유출된 저온,저압의 냉매액이 상호 열교환되는 냉각기와;
상기 냉각기에서 열교환된 냉매가 유입되어 냉매액과 냉매증기로 분리하는 기액분리기와;
상기 기액분리기에서 유출된 냉매증기를 고온고압으로 변환하는 터빈 2와;
상기 기액분리기에서 유출된 냉매액을 저온저압으로 팽창시키는 팽창밸브와;
상기 냉각기에서 열교환된 냉매액과 터빈 2에서 유출된 냉매가 상호 혼합되어 유입되고, 상기 혼합된 냉매와 외부에서 유입된 심층수가 상호 열교환되어 냉매가 응축되는 응축기와;
상기 재생기에서 열교환된 저온의 냉매와 외부에서 유입된 표층수가 상호 열교환되어 냉매를 증발시키는 증발기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 고온고압의 냉매를 발생시키는 터빈 1과;
상기 터빈 1로부터 유출된 고온의 냉매와 펌프로부터 유출된 응축기의 저온 냉매가 상호 열교환되는 재생기와;
상기 재생기에서 열교환된 냉매가 유입되어 냉매액과 냉매증기로 분리하는 기액분리기와;
상기 기액분리기에서 유출된 냉매증기와 팽창밸브로부터 유출된 저온,저압의 냉매액이 상호 열교환되는 냉각기와;
상기 냉각기에서 열교환된 냉매증기를 고온고압으로 변환하는 터빈 2와;
상기 기액분리기에서 유출된 냉매액을 저온저압으로 팽창시키는 팽창밸브와;
상기 냉각기에서 열교환된 냉매액과 터빈 2에서 유출된 냉매가 상호 혼합되어 유입되고, 상기 혼합된 냉매와 외부에서 유입된 심층수가 상호 열교환되어 냉매가 응축되는 응축기와;
상기 재생기에서 열교환된 저온의 냉매와 외부에서 유입된 표층수가 상호 열교환되어 냉매를 증발시키는 증발기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 고온고압의 냉매를 발생시키는 터빈 1과;
상기 터빈 1로부터 유출된 고온의 냉매가 유입되어 냉매액과 냉매증기로 분리하는 보조 기액분리기와;
상기 보조 기액분리기에서 유출된 냉매증기를 고온고압으로 변환하는 터빈 2와;
상기 터빈 2에서 유출된 냉매와 펌프로부터 유출된 응축기의 저온 냉매가 상호 열교환되는 재생기와;
상기 재생기에서 열교환된 냉매가 유입되어 냉매액과 냉매증기로 분리하는 기액분리기와;
상기 기액분리기에서 유출된 냉매증기와 팽창밸브로부터 유출된 저온,저압의 냉매액이 상호 열교환되는 냉각기와;
상기 냉각기에서 열교환된 냉매증기를 고온고압으로 변환하는 터빈 3과;
상기 기액분리기에서 유출된 냉매액을 저온저압으로 팽창시키는 팽창밸브와;
상기 냉각기에서 열교환된 냉매액과 터빈 2에서 유출된 냉매가 상호 혼합되어 유입되고, 상기 혼합된 냉매와 외부에서 유입된 심층수가 상호 열교환되어 냉매가 응축되는 응축기와;
상기 재생기에서 열교환된 저온의 냉매와 외부에서 유입된 표층수가 상호 열교환되어 냉매를 증발시키는 증발기;
를 포함하여 구성되고, 상기 재생기에서 열교환된 저온의 냉매와 보조 기액분리기에서 유출된 냉매액이 상호 혼합되어 보조 펌프를 통해 증발기에 이송되는 것을 특징으로 하는 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클에 관한 것이다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클은 해양 온도차 발전시스템에서 응축용 냉각수로 사용되는 해양 심층수와 기화용 온수로 사용되는 표층수를 기본적으로 사용하며, 재생기와 기액분리기 사이에 냉각기를 적용하거나, 상기 기액분리기와 응축기 사이에 냉각기를 적용함으로써, 기존의 해양 온도차 발전시스템보다 효율이 증대되는 효과가 있다.
또한, 상기 기액분리기와 응축기 사이에 팽창밸브를 적용하여 기존의 응축기보다 응축기의 크기(용량)가 줄어드는 효과가 있다.
또한, 상기 기액분리기와 응축기 사이에 저단 터빈(터빈 3)을 채용함으로써, 터빈 출력이 향상되는 효과가 있다.
또한, 상기 기액분리기를 채용한 재생기 재열과정이 포함됨으로써, 고단 터빈(터빈 1)의 팽창 중에 습증기 발생시 중단 터빈의 효율 감소가 방지되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기액분리 전 냉각기와 저단 터빈을 포함한 고효율 해양 온도차 발전 사이클을 나타낸 공정도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압력-엔탈피 선도상에 나타낸 저단 터빈을 포함한 고효율 해양 온도차 발전 사이클을 나타낸 그래프도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기액분리 후 냉각기와 저단 터빈을 포함한 고효율 해양 온도차 발전 사이클을 나타낸 공정도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압력-엔탈피 선도상에 나타낸 저단 터빈을 포함한 고효율 해양 온도차 발전 사이클을 나타낸 그래프도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고단 터빈 출구 기액분리기, 기액분리 전 냉각기와 저단 터빈을 포함한 고효율 해양 온도차 발전 사이클을 나타낸 공정도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고단 터빈 출구 기액분리기, 기액분리 전 냉각기와 저단 터빈을 포함한 고효율 해양 온도차 발전 사이클을 나타낸 그래프도이다.
본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 기액분리 전 냉각기와 저단 터빈을 포함한 고효율 해양 온도차 발전 사이클을 나타낸 공정도이고, 도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 압력-엔탈피 선도상에 나타낸 저단 터빈을 포함한 고효율 해양 온도차 발전 사이클을 나타낸 그래프도이다.
도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클은 고온고압의 냉매를 발생시키는 터빈 1(10)과; 상기 터빈 1(10)로부터 유출된 고온의 냉매와 펌프(80)로부터 유출된 응축기(60)의 저온 냉매가 상호 열교환되는 재생기(20)와; 상기 재생기(20)에서 열교환된 고온의 냉매와 팽창밸브(50)로부터 유출된 저온,저압의 냉매액이 상호 열교환되는 냉각기(30)와; 상기 냉각기(30)에서 열교환된 냉매가 유입되어 냉매액과 냉매증기로 분리하는 기액분리기(90)와; 상기 기액분리기(90)에서 유출된 냉매증기를 고온고압으로 변환하는 터빈 2(40)와; 상기 기액분리기(90)에서 유출된 냉매액을 저온저압으로 팽창시키는 팽창밸브(50)와; 상기 냉각기(30)에서 열교환된 냉매액과 터빈 2(40)에서 유출된 냉매가 상호 혼합되어 유입되고, 상기 혼합된 냉매와 외부에서 유입된 심층수(120)가 상호 열교환되어 냉매가 응축되는 응축기(60)와; 상기 재생기(20)에서 열교환된 저온의 냉매와 외부에서 유입된 표층수(130)가 상호 열교환되어 냉매를 증발시키는 증발기(70)로 구성된다.
여기서, 상기 터빈 1(10)의 출구에 재생기(20)를 설치하여 터빈 1(10)에서 나온 고온의 냉매와 펌프(80)에서 나온 저온의 냉매를 서로 열교환시킨다. 이로 인해 상기 터빈 1(10)에서 나온 냉매는 재생기(20)를 통과하면서 온도가 떨어지기 때문에 응축기(60)에서의 열량을 줄일 수 있고, 그 결과, 응축기(60)의 크기를 줄일 수 있다.
그리고 상기 펌프(80)에서 나온 저온의 냉매는 재생기(20)를 통과하면서 온도가 상승하기 때문에, 증발기(70)에서의 열량을 줄일 수 있다. 그 결과, 증발기(70)의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 터빈 1(10)은 2개의 터빈(고단과 중단 터빈)으로 직렬로 구성할 수 있다.
또한, 상기 재생기(20)와 응축기(60) 사이에 냉각기(30), 기액분리기(90), 팽창밸브(50), 터빈 2(40)가 설치되는데, 우선, 냉각기(30)를 나온 습증기의 냉매는 일단 기액분리기(90)에서 냉매액과 냉매증기로 분리되고, 분리된 냉매 증기는 터빈 2(40)로 들어가서 터빈을 구동시킨 후, 응축기(60)로 들어가게 된다.
그리고 분리된 냉매액은 팽창밸브(50)에서 온도와 압력이 떨어진 후, 냉각기(30)로 들어가서 재생기(20)를 나온 냉매와 열교환하여 냉매 온도를 더욱더 떨어뜨린다. 한편, 상기 냉각기(30)를 나온 냉매는 터빈 2(40)의 출구 측으로 들어가서 터빈 2(40)에서 나온 냉매 증기와 혼합되어 응축기(60)로 들어간다.
그러므로, 상기 증발기(70)의 표층수(130) 대신에 화력발전소나 원자력 발전소의 온배수를 이용하여 열교환시켜 터빈 1(10) 입구의 작동유체 온도를 높일 수 있고, 또한 태양열로부터 얻을 수 있는 온열의 열원수를 이용하여 열교환시킴으로서 터빈 1(10)의 입구 작동유체 온도를 높일 수 있다.
이로 인해 터빈 1(10)에서의 출력 동력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 터빈 2(40)에서의 출력 동력을 높일 수 있다. 따라서 이 해양온도차 발전 사이클의 전체 효율도 향상시킬 수 있다.
(제 2 실시예)
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 기액분리 후 냉각기와 저단 터빈을 포함한 고효율 해양 온도차 발전 사이클을 나타낸 공정도이고, 도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 압력-엔탈피 선도상에 나타낸 저단 터빈을 포함한 고효율 해양 온도차 발전 사이클을 나타낸 그래프도이다.
도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클은 고온고압의 냉매를 발생시키는 터빈 1(10)과; 상기 터빈 1(10)로부터 유출된 고온의 냉매와 펌프(80)로부터 유출된 응축기의 저온 냉매가 상호 열교환되는 재생기(20)와; 상기 재생기(20)에서 열교환된 냉매가 유입되어 냉매액과 냉매증기로 분리하는 기액분리기(90)와; 상기 기액분리기(90)에서 유출된 냉매증기와 팽창밸브(50)로부터 유출된 저온,저압의 냉매액이 상호 열교환되는 냉각기(30)와; 상기 냉각기에서 열교환된 냉매증기를 고온고압으로 변환하는 터빈 2(40)와; 상기 기액분리기(90)에서 유출된 냉매액을 저온저압으로 팽창시키는 팽창밸브(50)와; 상기 냉각기(30)에서 열교환된 냉매액과 터빈 2(40)에서 유출된 냉매가 상호 혼합되어 유입되고, 상기 혼합된 냉매와 외부에서 유입된 심층수(120)가 상호 열교환되어 냉매가 응축되는 응축기(60)와; 상기 재생기(20)에서 열교환된 저온의 냉매와 외부에서 유입된 표층수(130)가 상호 열교환되어 냉매를 증발시키는 증발기(70)로 구성된다.
여기서, 상기 기액분리기(90)와 응축기(60) 사이에 냉각기(30), 팽창밸브(50), 터빈 2(40)를 설치한다.
우선, 상기 재생기(20)를 나온 습증기의 냉매는 일단 기액분리기(90)에서 냉매액과 냉매증기로 분리되고, 분리된 냉매 증기는 우선 냉각기(30)를 거쳐 터빈 2(40)로 들어가서 터빈을 구동시킨 후, 응축기(60)로 들어가게 된다.
그리고 분리된 냉매액은 팽창밸브(50)에서 온도와 압력이 떨어진 후, 냉각기(30)로 들어가서 기액분리기(90)에서 분리된 냉매 증기와 열교환하여 냉매 온도를 더욱더 떨어뜨린다. 또한, 냉각기(30)를 나온 냉매는 터빈 2(40)의 출구측으로 들어가서 터빈 2(40)에서 나온 냉매 증기와 혼합되어 응축기(60)로 들어간다.
그러므로, 상기 증발기(70)의 표층수(130) 대신에 화력발전소나 원자력 발전소의 온배수를 이용하여 열교환시켜 터빈 1(10) 입구의 작동유체 온도를 높일 수 있고, 또한 태양열로부터 얻을 수 있는 온열의 열원수를 이용하여 열교환시킴으로서 터빈 1(10)의 입구 작동유체 온도를 높일 수 있다.
이로 인해 터빈 1(10)에서의 출력 동력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 터빈 2(40)에서의 출력 동력을 높일 수 있다. 따라서 이 해양온도차 발전 사이클의 전체 효율도 향상시킬 수 있다.
(제 3 실시예)
도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 고단 터빈 출구 기액분리기, 기액분리 전 냉각기와 저단 터빈을 포함한 고효율 해양 온도차 발전 사이클을 나타낸 공정도이고, 도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 고단 터빈 출구 기액분리기, 기액분리 전 냉각기와 저단 터빈을 포함한 고효율 해양 온도차 발전 사이클을 나타낸 그래프도이다.
도 5 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클은 고온고압의 냉매를 발생시키는 터빈 1(10)과; 상기 터빈 1(10)로부터 유출된 고온의 냉매가 유입되어 냉매액과 냉매증기로 분리하는 보조 기액분리기(140)와; 상기 보조 기액분리기(140)에서 유출된 냉매증기를 고온고압으로 변환하는 터빈 2(40)와; 상기 터빈 2(40)에서 유출된 냉매와 펌프(80)로부터 유출된 응축기(60)의 저온 냉매가 상호 열교환되는 재생기(20)와; 상기 재생기(20)에서 열교환된 냉매가 유입되어 냉매액과 냉매증기로 분리하는 기액분리기(90)와; 상기 기액분리기(90)에서 유출된 냉매증기와 팽창밸브(50)로부터 유출된 저온,저압의 냉매액이 상호 열교환되는 냉각기(30)와; 상기 냉각기(30)에서 열교환된 냉매증기를 고온고압으로 변환하는 터빈 3(110)과; 상기 기액분리기(90)에서 유출된 냉매액을 저온저압으로 팽창시키는 팽창밸브(50)와; 상기 냉각기(30)에서 열교환된 냉매액과 터빈 2(40)에서 유출된 냉매가 상호 혼합되어 유입되고, 상기 혼합된 냉매와 외부에서 유입된 심층수(120)가 상호 열교환되어 냉매가 응축되는 응축기(60)와; 상기 재생기(20)에서 열교환된 저온의 냉매와 외부에서 유입된 표층수(130)가 상호 열교환되어 냉매를 증발시키는 증발기(70)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 재생기(20)에서 열교환된 저온의 냉매와 보조 기액분리기(140)에서 유출된 냉매액이 상호 혼합되어 보조 펌프(100)를 통해 증발기(70)에 이송된다.
여기서, 고단 터빈(터빈 1, 10)의 팽창 중에 습증기가 발생할 경우, 고단 터빈을 2개의 고단(터빈 1, 10)과 중단 터빈(터빈 2, 40)으로 구성하고, 그 가운데에 보조 기액분리기(140)를 설치하여 냉매 증기는 중단 터빈(터빈 2, 40)으로 보내고, 냉매액은 재생기에서 나온 냉매액과 혼합하여 고단 펌프(보조 펌프, 100)로 보낸다. 이렇게 함으로서 1개의 고단 터빈 팽창 중에 발생하는 습증기로 인해 터빈의 부식과 효율 저하를 막을 수 있다.
그리고, 터빈 출력을 향상시키기 위해 기액분리기(90)와 응축기(60) 사이에 저단 터빈 3(110)을 채용하였다.
한편, 상기 냉매는 열역학적으로 아임계 사이클 또는 초임계 사이클을 이루는 냉매이다.
이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 터빈 1 20 : 재생기
30 : 냉각기 40 : 터빈 2
50 : 팽창밸브 60 : 응축기
70 : 증발기 80 : 펌프
90 : 기액분리기 100 : 보조 펌프
110 : 터빈 3 120 : 심층수
130 : 표층수 140 : 보조 기액분리기

Claims (6)

  1. 고온고압의 냉매를 발생시키는 터빈 1(10)과;
    상기 터빈 1(10)로부터 유출된 고온의 냉매와 펌프(80)로부터 유출된 응축기(60)의 저온 냉매가 상호 열교환되는 재생기(20)와;
    상기 재생기(20)에서 열교환된 고온의 냉매와 팽창밸브(50)로부터 유출된 저온,저압의 냉매액이 상호 열교환되는 냉각기(30)와;
    상기 냉각기(30)에서 열교환된 냉매가 유입되어 냉매액과 냉매증기로 분리하는 기액분리기(90)와;
    상기 기액분리기(90)에서 유출된 냉매증기를 고온고압으로 변환하는 터빈 2(40)와;
    상기 기액분리기(90)에서 유출된 냉매액을 저온저압으로 팽창시키는 팽창밸브(50)와;
    상기 냉각기(30)에서 열교환된 냉매액과 터빈 2(40)에서 유출된 냉매가 상호 혼합되어 유입되고, 상기 혼합된 냉매와 외부에서 유입된 심층수(120)가 상호 열교환되어 냉매가 응축되는 응축기(60)와;
    상기 재생기(20)에서 열교환된 저온의 냉매와 외부에서 유입된 표층수(130)가 상호 열교환되어 냉매를 증발시키는 증발기(70);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클.
  2. 고온고압의 냉매를 발생시키는 터빈 1(10)과;
    상기 터빈 1(10)로부터 유출된 고온의 냉매와 펌프(80)로부터 유출된 응축기(60)의 저온 냉매가 상호 열교환되는 재생기(20)와;
    상기 재생기(20)에서 열교환된 냉매가 유입되어 냉매액과 냉매증기로 분리하는 기액분리기(90)와;
    상기 기액분리기(90)에서 유출된 냉매증기와 팽창밸브(50)로부터 유출된 저온,저압의 냉매액이 상호 열교환되는 냉각기(30)와;
    상기 냉각기(30)에서 열교환된 냉매증기를 고온고압으로 변환하는 터빈 2(40)와;
    상기 기액분리기(90)에서 유출된 냉매액을 저온저압으로 팽창시키는 팽창밸브(50)와;
    상기 냉각기(30)에서 열교환된 냉매액과 터빈 2(40)에서 유출된 냉매가 상호 혼합되어 유입되고, 상기 혼합된 냉매와 외부에서 유입된 심층수(120)가 상호 열교환되어 냉매가 응축되는 응축기(60)와;
    상기 재생기(20)에서 열교환된 저온의 냉매와 외부에서 유입된 표층수(130)가 상호 열교환되어 냉매를 증발시키는 증발기(70);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클.
  3. 고온고압의 냉매를 발생시키는 터빈 1(10)과;
    상기 터빈 1(10)로부터 유출된 고온의 냉매가 유입되어 냉매액과 냉매증기로 분리하는 보조 기액분리기(140)와;
    상기 보조 기액분리기(140)에서 유출된 냉매증기를 고온고압으로 변환하는 터빈 2(40)와;
    상기 터빈 2(40)에서 유출된 냉매와 펌프(80)로부터 유출된 응축기(60)의 저온 냉매가 상호 열교환되는 재생기(20)와;
    상기 재생기(20)에서 열교환된 냉매가 유입되어 냉매액과 냉매증기로 분리하는 기액분리기(90)와;
    상기 기액분리기(90)에서 유출된 냉매증기와 팽창밸브(50)로부터 유출된 저온,저압의 냉매액이 상호 열교환되는 냉각기(30)와;
    상기 냉각기(30)에서 열교환된 냉매증기를 고온고압으로 변환하는 터빈 3(110)과;
    상기 기액분리기(90)에서 유출된 냉매액을 저온저압으로 팽창시키는 팽창밸브(50)와;
    상기 냉각기(30)에서 열교환된 냉매액과 터빈 2에서 유출된 냉매가 상호 혼합되어 유입되고, 상기 혼합된 냉매와 외부에서 유입된 심층수(120)가 상호 열교환되어 냉매가 응축되는 응축기(60)와;
    상기 재생기(20)에서 열교환된 저온의 냉매와 외부에서 유입된 표층수(130)가 상호 열교환되어 냉매를 증발시키는 증발기(70);
    를 포함하여 구성되고, 상기 재생기(20)에서 열교환된 저온의 냉매와 보조 기액분리기(140)에서 유출된 냉매액이 상호 혼합되어 보조 펌프(100)를 통해 증발기(70)에 이송되는 것을 특징으로 하는 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 증발기(70)의 표층수(130)는 화력발전소 또는 원자력 발전소의 폐수로 대신할 수 있어 터빈 1(10)의 냉매 온도가 증가할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 증발기(70)의 표층수(130)는 태양열로부터 얻을 수 있는 온열의 열원수로 대신할 수 있어 터빈 1(10)의 냉매 온도가 증가할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉각기와 저단터빈을 적용한 해양 온도차 발전사이클.
  6. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110101754A (ko) * 2010-03-09 2011-09-16 한국해양연구원 해양심층수와 발전소 배출수 혹은 표층수를 이용한 다단 사이클형 해양 온도차 발전시스템
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KR20110115196A (ko) * 2010-04-15 2011-10-21 한국해양연구원 재열과정을 포함한 해양 온도차 발전시스템

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