KR101487829B1 - High efficiency power generation cycle - Google Patents

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KR101487829B1 KR20140095894A KR20140095894A KR101487829B1 KR 101487829 B1 KR101487829 B1 KR 101487829B1 KR 20140095894 A KR20140095894 A KR 20140095894A KR 20140095894 A KR20140095894 A KR 20140095894A KR 101487829 B1 KR101487829 B1 KR 101487829B1
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Abstract

A high efficiency power generation cycle is disclosed. The high efficiency power generation cycle of the present invention comprises: a power generator which generates electricity by operating a turbine with a refrigerant or water as a thermal medium and includes the turbine and a generator; a condenser to absorb the heat of the thermal medium and condense the heat; an evaporator to supply the heat to the thermal medium and evaporate the thermal medium; a compressor to compress and transfer the thermal medium; and a heat exchanger to heat the thermal medium by gas of high pressure with an outer heat source in order to operate the turbine. The thermal medium is heated in the heat exchanger after being evaporated in the evaporator. According to the present invention, the provided high efficiency power generation cycle is configured to minimize a heat loss due to the vaporization latent heat with a second cycle line.

Description

고효율 발전사이클{HIGH EFFICIENCY POWER GENERATION CYCLE}HIGH EFFICIENCY POWER GENERATION CYCLE

본 발명은 고효율 발전 사이클에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 냉매 또는 물을 열매체로 하여 저온저압 상태에서 증발되게 하고 외부로부터 집열 및 축열한 열을 열교환시켜 고온고압 상태에서 터빈을 구동하여 발전하도록 이루어지는 간접가열 열교환 방식의 신재생 에너지의 이용 기술로서 열에너지로 전기를 생성 발전할 수 있는 고효율 발전 사이클에 관한 것이다.The present invention relates to a high-efficiency power generation cycle, and more particularly, to a high-efficiency power generation cycle in which a coolant or water is used as a heat medium to be evaporated at a low temperature and a low pressure and heat is heat- The present invention relates to a high-efficiency power generation cycle in which electricity can be generated and generated by thermal energy as a technology of using renewable energy of an indirect heating heat exchange type.

신에너지 및 재생 에너지의 이용 기술로서 현존하는 발전 사이클에는 증기 터빈을 이용한 랭킨 사이클을 응용한 '유기랭킨 사이클'과 가스터빈을 이용한 브레이턴 사이클을 응용한 '재생 브레이턴 사이클'로 대분되며, 최근 들어 신재생 에너지의 활용 방안으로 활발히 연구되고 있는 저온 열원을 이용하는 사이클로는 '칼리나 사이클'과 '바이너리 사이클'이 있다. 보다 세분화하면 유기랭킨 사이클의 효율을 향상시킨 '저온열원 복합 사이클'로 나눌 수 있으나 이들은 모두 유기 랭킨 사이클에 속한다.As a new energy and renewable energy utilization technology, existing cycle is divided into 'organic Rankine cycle' using Rankine cycle using steam turbine and 'regenerative brake cycle' applying brake cycle using gas turbine. There are 'Kalina Cycle' and 'Binary Cycle' which utilize low-temperature heat sources that are being actively studied as a way to utilize renewable energy. It can be divided into 'low-temperature heat source combined cycle' which improves the efficiency of the organic Rankine cycle, but all belong to the organic Rankine cycle.

물을 직접 가열하여 증기를 생성 발전하는 증기터빈 발전은 스코틀랜드의 월리엄 존매퀸 랭킨 박사에 의하여 이름 붙여진 기본적인 열역학 기초 사이클인 '랭킨 사이클'을 말하며, 이는 화력 및 원자력 발전으로 대변되며 전체 전기 에너지 생산양의 80% 이상을 차지하고 있다. 이 랭킨 사이클은 압축(급수펌프), 증발(보일러 등 증기발생기), 팽창(발전기), 응축(복수기)의 순환 사이클을 이룬다.Steam turbine power generation, which generates steam by heating water directly, is called the Rankine cycle, a basic thermodynamic fundamental cycle named by Dr. Walrim John Matthew Rankin of Scotland, which is represented by thermal and nuclear power generation, Of the total population. This Rankine cycle forms a cycle cycle of compression (feed pump), evaporation (steam generator such as boiler), expansion (generator), and condensation (condenser).

가스를 고압의 공기로 연소시켜 가스터빈으로 발전하는 '브레이턴 사이클'은 미국의 브레이턴 박사가 고안한 것으로 재생 브레이턴 사이클은 압축, 가열(증발), 팽창(발전), 응축(방열)의 단계로 이루어진다.The 'Braaten cycle', which is the combustion of gas into high pressure air to generate gas turbine, was developed by Dr. Brayton of the United States. The regenerative brake cycle consists of compression, heating (evaporation), expansion (power generation) .

1980년 미국의 kalina 박사에 의하여 고안된 '칼리나 사이클'은 압축, 제1열교환(1차저온), 제2열교환(2차고온), 증발(외부열원공급), 팽창(발전부), 응축 단계를 가지는 시스템을 말하는 것이고, 유기랭킨 사이클은 압축, 증발(외부열원 공급), 팽창(발전), 응축의 단계로 순환하는 사이클의 통칭을 말한다.The 'Kalina Cycle' was designed by Dr. Kalina in the US in 1980. It can be used for compressing, first heat exchange (first low temperature), second heat exchange (second high temperature), evaporation (external heat source supply), expansion And the organic Rankine cycle refers to a cycle that cycles through compression, evaporation (external heat source supply), expansion (power generation), and condensation.

또한 '저온열원 복합 사이클'은 압축, 증발, 팽창, 응축을 병열로 연결한 유기 랭킨 사이클이며, 지열 등에 주로 사용되는 바이너리 사이클은 끓는점이 높은 액체와 낮은 액체 두 가지를 상호 호완시켜 발전하는 사이클로 역시 유기랭킨 사이클로 구성되어 있다.In addition, the 'low-temperature heat source combined cycle' is an organic Rankine cycle in which compression, evaporation, expansion, and condensation are connected to each other, and the binary cycle, which is mainly used for geothermal heat, is a cycle in which the two boiling high and low- Organic Rankine cycle.

상술한 모든 사이클은 압축, 증발, 팽창, 응축의 4단계로 구성되는 특징이 있다. 이와 관련된 특허문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제1236070호, 제766101호, 제1249188호, 제1188335호가 있다.All of the above-mentioned cycles are characterized by compression, evaporation, expansion and condensation. Patent documents related to this are Korean Patent Registration Nos. 1236070, 766101, 1249188 and 1188335.

신재생 에너지의 이용기술로서 열로 전기 에너지를 생성하는 사이클로는 열기관의 이상 사이클인 카로노 사이클로서 압축, 증발, 팽창, 응축의 4단계로 구성되어져 있으며, 냉동사이클은 역 카로노 사이클은 압축, 응축, 팽창, 증발의 단계를 가진다.As a technology of using renewable energy, a cycle that generates electric energy by heat is a four-step Karono cycle, which is an abnormal cycle of a heat engine. The refrigeration cycle consists of compression, evaporation, expansion and condensation. , Expansion, and evaporation.

증발기는 외부로부터 열원을 공급받아 액체에서 기체로 상태 변화하면서 증발하는 단계이므로 증발 잠열을 소화할 수 있는 고온의 열원을 필요로 하게 된다. Since the evaporator is supplied with a heat source from outside and evaporates while changing from liquid to gas, it requires a high-temperature heat source capable of digesting the latent heat of evaporation.

즉, 증발기는 증발과 동시에 증발 잠열에 의하여 그만큼의 열양 공급이 없으면 주위로부터 열을 흡수하여 증발해야하므로 밀폐된 증발기 내에서 증발과 동시에 열을 빼앗겨서 냉각이 일어나 차가워지려는 성질이 서로 충돌하게 된다.In other words, when the evaporator evaporates and there is no such supply of heat due to the latent heat of evaporation, the evaporator must absorb heat and evaporate from the surroundings. Therefore, the evaporator is deprived of heat simultaneously with evaporation, .

또한 응축기는 응축 잠열에 의하여 열을 발산하므로 고온으로 인하여 응축에 장애가 발생하고, 높은 부압에 의하여 발전 효율이 현저히 떨어지게 된다.Also, since the condenser radiates heat due to the latent heat of condensation, the condensation is obstructed due to the high temperature, and the power generation efficiency is significantly lowered due to the high negative pressure.

냉동사이클에서는 응축기에 압력을 올려 약간의 냉각으로도 충분한 응축이 일어나지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 발전 사이클에서는 증발기와 응축기의 압력차가 커야 효율이 향상되므로 압력차를 최대한으로 가져야하며, 증발기에서 별도의 외부 열원으로 고온고압으로 팽창한 상태이므로 응축을 용이하게 하기 위해서는 그만큼 더 많은 냉각이 일어나야하고, 이에 따라 응축기에 별도의 냉각 장치가 요구된다.1, the pressure difference between the evaporator and the condenser must be large in order to improve the efficiency, so that the pressure difference must be maximized. In addition, The refrigerant is expanded to a high temperature and a high pressure as a separate external heat source. Therefore, in order to facilitate the condensation, more cooling must be performed. Accordingly, a separate cooling device is required for the condenser.

보다 구체적으로는, 응축의 조건은 온도가 일정하면 압력을 올려야하고 압력이 일정하면 온도를 내려야만 기체에서 액체로 상태 변화가 일어나고, 반대로 증발의 조건은 온도가 일정하면 압력을 내려야하고 압력이 일정하면 온도를 올려야 증발이 일어나는 것이다.More specifically, the condition of condensation is to raise the pressure when the temperature is constant, and when the pressure is constant, the temperature changes from gas to liquid only if the temperature is lowered. Conversely, if the temperature is constant, If you raise the temperature, evaporation will occur.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 발전 사이클에서는 응축이 가능한 어느 정도 높은 온도와 압력에서 응축된 냉매가 높은 온도의 압력과 온도로 증발을 하여야하므로 더 많은 에너지를 필요로 하며, 압력이 올라가면 증발 온도도 올라가기 때문에 압력이 올라 액화하려는 성질과 온도를 올려 증발하려는 성질이 충돌하여 그만큼 더 높은 온도의 에너지가 필요로 하는 것이다.As shown in FIG. 1, in a conventional power generation cycle, a refrigerant condensed at a certain high temperature and pressure capable of being condensed needs to be evaporated at a high temperature and a high temperature, so that more energy is required. As the temperature rises, the pressure is increased and the property to be liquefied and the temperature are increased, so that the property of evaporation collides with, so that a higher temperature energy is required.

또한 응축 단계와 증발 단계의 압력 및 온도 차이가 획득 에너지가 되기 때문에 응축 단계에서 급격한 압력저하가 일어나면 그만큼 더 온도를 내려야 응축되고, 따라서 냉각에 필요한 에너지의 소모양도 증가하게 되므로 신/재생 에너지의 이용 기술로서의 발전에 한계가 있는 것이다.In addition, since the difference in pressure and temperature between the condensing stage and the evaporating stage is the acquired energy, if a sudden pressure drop occurs in the condensing stage, the temperature is lowered so that the condensation is condensed. Therefore, the consumption amount of energy required for cooling also increases. There is a limit to the development as technology.

랭킨 사이클에서는 직접 고온의 열(1300℃ 이상)로 가열하기 때문에 증발에 필요한 최소 가열온도는 별도로 검토할 필요없이 연료의 발열량과 발전열량으로만 계산하면 된다. 그러나 신재생 에너지의 이용 기술로서 저온의 열로 발전하는 사이클에서 발전용 열매체의 증발에 필요한 최소한의 가열 온도를 분석해보면 아래와 같다. Since the Rankine cycle directly heats at high temperature (1300 ℃ or more), the minimum heating temperature required for evaporation can be calculated only by the calorific value of the fuel and the calorific value of the power without any special consideration. However, as a technology of using renewable energy, the minimum heating temperature necessary for evaporation of a heat medium for power generation in a cycle of low temperature heat generation can be analyzed as follows.

냉매를 증발시킬 수 있는 최소 가열 온도는 냉매(R-134a 기준) 1kg을 포화온도 0℃에서 포화압력 2.9kgf/cm2으로 증발시킬 때 필요한 열양과 (냉매 포화증기표에 의한 전열양은 95kcal/kg) 전열양을 충족시킬 수 있는 최소 가열 온도는 Q=G*C*T에서 T=Q/G*C이므로 95/1*0.5(비열)*0.9(효율)=211℃가 되며, 냉매 1kg을 15kgf/cm2의 포화증기압으로 올릴 때 필요한 열양과 (포화 증기표에 의한 냉매의 전열양은 101.7kcal/kg) 전열양을 충족시킬 최소 가열 온도는 101.7/1*0.5*0.9=226℃가 되어야 함을 알 수 있다.The minimum heating temperature for evaporating the refrigerant is the heat required for evaporating 1 kg of refrigerant (based on R-134a) at a saturation temperature of 0 ° C to a saturation pressure of 2.9 kgf / cm 2 (95 kcal / kg for refrigerant saturation steam table) The minimum heating temperature that can satisfy the amount of heat is 95/1 * 0.5 (specific heat) * 0.9 (efficiency) = 211 ° C because Q = G * C * T and T = Q / G * C. / cm < 2 >, the minimum heating temperature to meet the required heat transfer amount (101.7 kcal / kg) is required to be 101.7 / 1 * 0.5 * 0.9 = 226 ° C .

즉, 간접가열 열교환 방식에서 냉매를 작동 유체로 하여 발전하는 저온열 발전에서는 최소 가열 온도가 211℃ 이상이라야 연속적인 증발을 할 수 있다. That is, in the case of the low-temperature power generation using the refrigerant as the working fluid in the indirect heating heat exchange system, continuous evaporation can be performed only when the minimum heating temperature is 211 ° C or more.

따라서 저온의 열을 활용하는 저온열 발전의 주된 온도가 100℃ 미만임을 감안하면 간접 가열하는 방식의 신재생 에너지 이용 기술에 있어 종래의 사이클 방식으로는 온도 상승에 의한 냉매의 증발로 압력을 올려 발전하는 것은 사실상 불가능하며 경제적인 효율이 나올 수 없는 것이다.Therefore, considering that the main temperature of low-temperature power generation utilizing low-temperature heat is less than 100 ° C, in the conventional technology of using renewable energy by indirect heating, evaporation of refrigerant due to temperature rise causes pressure It is virtually impossible and economically inefficient.

폐쇄형 순환 사이클에서 증발기에서 증발이 일어나려면 증발 잠열을 흡수할 수 있는 열양만큼의 가열온도가 필요하며, 저온 발전 사이클에 있어서 작동 유체인 냉매는 특성상 증발기로 이송되는 순간 자동 증발이 일어난다. In a closed circulation cycle, evaporation takes place in the evaporator, which requires a heating temperature equal to the open heat of the evaporator to absorb the latent heat of vaporization. In the low-temperature power generation cycle, the refrigerant as a working fluid is automatically evaporated as soon as it is transferred to the evaporator.

그런데 증발에 필요한 최소한의 가열온도인 211℃ 이하의 열이 증발기로 공급된다면, 냉매의 증발 잠열에 의하여 온도가 상승하지 못하고 잠열만큼 열을 빼았기게 되고, 증발기 자체의 온도가 하강하여 밀폐된 용기 속에서 심각한 충돌이 일어나게 된다. However, if heat of 211 ° C or less, which is the minimum heating temperature necessary for evaporation, is supplied to the evaporator, the temperature is not increased due to the latent heat of evaporation of the refrigerant, the heat is removed by latent heat and the temperature of the evaporator itself falls, Serious conflicts will occur within.

상술한 바와 같이, 열을 전기 에너지로 변환 생성에 있어 증발에 필요한 열양은 온도와 밀접한 관계가 있으며 반드시 증발 잠열을 흡수할 수 있는 온도 이상의 열양을 확보하지 않으면 증발은 가능하나 온도는 상관없이 열양만 확보한 상태에서는 연속적인 증발을 기대할 수 없으므로, 반드시 잠열을 소화할 수 있는 온도이상의 최소 가열 온도를 기초로 하여 열양을 확보해야만 연속적인 증발로 압력을 올려 터빈을 통하여 발전할 수 있다. As described above, in the conversion of heat into electric energy, the heat required for evaporation is closely related to the temperature, and evaporation is possible without securing the temperature above the temperature at which the latent heat of evaporation can be absorbed. However, Since the continuous evaporation can not be expected in the secured state, it is necessary to ensure the open heat based on the minimum heating temperature above the temperature at which the latent heat can be extinguished, so that it is possible to generate electricity through the turbine by increasing the pressure by continuous evaporation.

상기와 같은 이유로 종래의 발전 사이클은 증발 잠열을 소화할 수 있는 높은 온도가 필요하지만 현실적인 측면에서나 경제적인 측면에서 볼 때 필요로 하는 온도를 확보하기 어렵기 때문에 발전 효율을 기대할 수 없으며 신재생 에너지의 이용기술로서의 발전은 경제적인 가치가 떨어지게 된다.For the above reasons, the conventional power generation cycle requires a high temperature capable of digesting the latent heat of evaporation. However, since it is difficult to obtain the required temperature in terms of realistic and economical aspects, it is difficult to expect the power generation efficiency. Advancement as a technology of use becomes less economical value.

한편, 종래의 증기발전 사이클은 증기보일러에서 직접 열을 가열하여 증기를 발생시켜 고온 고압의 증기로 터빈을 가동시키고 응축기를 통하여 증기 발생기로 순환하며, 급수펌프(압축), 증기발생기(보일러), 발전부, 응축기의 순환사이클을 이루고 있으나, 이는 증기 발생기에서 물이 증기로 상태 변화할 때 증발 잠열에 의하여 엄청난 열을 추가로 소비하여 버려지게 된다. Meanwhile, in the conventional steam power generation cycle, the steam is directly generated from the steam boiler to generate steam, the turbine is operated with high-temperature and high-pressure steam, the steam is circulated through the condenser, and the water pump (steam) The power generation unit, and the condenser, but this consumes a great amount of heat due to the latent heat of evaporation when water is changed into steam in the steam generator.

최근 들어 신재생 에너지의 이용기술 중에서 태양열, 공장 폐열 등 비교적 고온의 열로 발전하는 고온수 발전 장치의 개발이 활발히 연구중에 있으나, 아직까지는 폭넓게 활용되지 못하고 있으며, 간접가열 열교환 방식에서 물을 증발시킬 수 있는 가열 온도에 대한 구체적인 분석이 요구된다.In recent years, development of high temperature water power generation devices which generate heat at relatively high temperature, such as solar heat and factory waste heat, has been actively studied among the utilization technologies of new and renewable energy, but it has not been widely used so far and water can be evaporated A specific analysis of the heating temperature is required.

신재생 에너지의 이용기술 중에 열을 전기 에너지로 변환 생성하는 기술로는 집광형 태양열 발전, 공장 폐열 등 비교적 고온의 열로 전기를 생성하는 증기 발전 사이클과 일상 생활 속에서의 열로 전기에너지로 변환 발전하는 저온수 발전 사이클로 대분된다.Among technologies that utilize renewable energy, technologies that convert heat into electrical energy include condensing solar power generation, steam generation cycles that produce electricity at relatively high temperatures, such as factory waste heat, and electricity generated from heat in everyday life. Low temperature water power generation cycle.

집광형 태양열 이용기술은 1000℃에 가까운 열을 집열하고 그 열을 모아 축열 하는 기술은 보편화 단계에 접어들 만큼 발전해 있으나, 그 열을 이용하는 기술인 태양열 발전과 폐열 등을 이용하여 발전하는 비교적 고온의 열을 이용하는 발전 기술은 아직 연구 단계에 머물고 있는 실정이다.The use of condensing type solar heating technology has developed a technology that collects heat close to 1000 ° C and collects the heat to accumulate it. However, the technology that utilizes that heat, such as solar power generation and waste heat, Is still in the research stage.

신재생 에너지의 이용기술 중 열로 전기에너지로 변환 생성하는 발전 기술은 랭킨 사이클로 발전하는 직접 가열 방식이 아니라 열을 모아 간접 가열하는 방식인 유기랭킨 사이클이나 칼리나 사이클, 바이너리 사이클 등으로 발전할 수밖에 없다. 이러한 방식은 모두 열 교환기를 통하여 열을 교환하여 증발시켜 필요한 압력을 얻어서 발전하는 시스템이다. The use of new and renewable energy technologies is not a direct heating method that generates electricity by the Rankine cycle but the organic Rankine cycle, the Kalina cycle, and the binary cycle, which indirectly heat the heat by collecting heat. All of these systems are systems that generate heat by exchanging heat through a heat exchanger to evaporate and obtain the required pressure.

신재생 에너지의 이용기술에서 열교환기로 교환할 수 있는 열의 종류는 온수 아니면 공기열 또는 어떤 유체로 열을 모은 것을 열교환기를 통하여 열교환 시켜 증발시킬 수밖에 없다. In the technology of using renewable energy, the type of heat that can be exchanged with the heat exchanger is that the heat is collected through the heat exchanger through the heat exchanger, and the heat is collected by the air heat or some fluid.

증기로 열교환할 수 있다면 증기의 잠열을 이용하기 때문에 금방 열을 교환시켜 증발시킬 수 있겠지만 신재생 에너지의 이용 기술에서는 증기로 열교환시킬 수 없다. 이는 증기가 있다면 열 교환 시킬 이유 없이 바로 발전 가능하기 때문이다. 몇 도의 열을 교환시켜 가열하면 물이 증발할 수 있는지 살펴보면 아래와 같다. If steam can be exchanged by heat, it will be able to evaporate by exchanging heat because it uses latent heat of steam, but it can not be heat-exchanged with steam in the technology of using renewable energy. This is because if there is steam, it can be developed without any reason for heat exchange. If you heat a few degrees of heat and see if it can evaporate, you can see below.

물 1 kg을 포화온도 100℃에 포화압력 1kgf/cm2으로 증발시킬 때 필요한 열양과 연속적인 증발을 할 수 있는 최소 가열온도는, 포화 증기표에 의한 전열양은 639 kcal/kg이고, 총열양을 충족시킬 수 있는 가열 온도는 T=639/1*1=639 ℃이며, 간접 가열 방식에서 열교환기의 효율을 90%라고 가정하면 연속적인 증발에 필요한 최소 가열 온도는 39*1.1=703 ℃가 된다.The minimum heating temperature required for the evaporation of 1 kg of water at a saturation temperature of 100 ° C at a saturation pressure of 1 kgf / cm 2 and continuous evaporation is 639 kcal / kg by the saturated steam table, Assuming that the heating temperature is T = 639/1 * 1 = 639 ° C and the efficiency of the heat exchanger is 90% in the indirect heating system, the minimum heating temperature required for continuous evaporation is 39 * 1.1 = 703 ° C.

즉 상술한 바와 같은 조건에서 물이 연속적인 증발을 할 수 있는 최소 가열온도는 703℃이며, 만약 가열 온도가 모자라면 열양 부족으로 인하여 증발은 계속 진행되고 있지만 발전에 필요한 열양만큼의 연속적인 증발이 이루어지지 않아 압력이 오르기 않는 것이다.That is, the minimum heating temperature at which water can continuously evaporate under the above-described conditions is 703 ° C. If the heating temperature is insufficient, evaporation continues due to lack of heat, but continuous evaporation as much as the heat required for power generation It is not done and pressure does not rise.

그리고 1kg의 물을 포화온도 180℃에 포화증기압 10kgf/cm2에서 증발에 필요한 열양과 최소 온도를 계산해보면, 포화 증기표에 의한 전열양은 663kcal/kg이므로 전열양을 충족시킬 수 있는 가열 온도는 663/1*1*0.9=729℃이다. 따라서 180℃의 포화증기로 증발시의 최소 가열 온도는 729℃ 이상이라야만 연속적인 증발을 할 수 있는 것이다.The heating temperature and the minimum temperature required for the evaporation at a saturation temperature of 180 ° C and a saturated vapor pressure of 10 kgf / cm 2 are 663 kcal / kg by the saturated steam table, and the heating temperature is 663 / 1 * 1 * 0.9 = 729 ° C. Therefore, the minimum heating temperature at the time of evaporation with saturated steam at 180 ° C is not less than 729 ° C so that continuous evaporation can be performed.

이와 같이, 신재생 에너지의 이용기술로서 열로 전기에너지로의 전환 생성에 있어서 물을 증발시켜 발전하는 고온수 발전에서는 증발에 필요한 간접가열 최소 온도가 703℃ 이상이어야만 연속적인 증발을 기대할 수 있다. 그러나 이처럼 고온의 열을 어렵게 집열 및 축열 하더라도 이용하기에는 사실상 많은 장애 요소가 있다. 고온의 열을 이용한다는 것은 그만큼 많은 열양이 소모된다고 할 것임으로 경제적인 측면이나 효율적인 측면에서 축열을 이용 발전하기에는 상당한 어려움이 예상된다. As described above, in the high temperature water power generation by evaporation of water in the generation of conversion into electric energy by heat as the utilization technology of renewable energy, continuous evaporation can be expected only when the indirect heating minimum temperature necessary for evaporation is 703 ° C or more. However, even if such heat is difficult to collect and store, there are actually many obstacles to using it. The use of high-temperature heat will be said to consume as much heat as possible, and it is expected that there will be a considerable difficulty in developing heat using heat storage in terms of economy and efficiency.

상기와 같은 이유로 신재생 에너지의 이용기술 중 열을 전기에너지로 변환 생성시키는 발전 사이클에서 현존하는 종래의 사이클에서 증발 잠열을 소화할 수 있는 높은 온도가 필요하지만 현실적인 측면에서나 경제적인 측면에서 볼 때 원하는 온도를 확보하기 어려우며, 이에 따라 발전 효율이 낮을 수밖에 없으므로 보다 고효율의 발전 사이클이 요구된다.For the above-mentioned reasons, in the power generation cycle in which heat is converted into electric energy in the utilization technology of new and renewable energy, a high temperature capable of digesting the latent heat of evaporation is required in the existing conventional cycle. However, It is difficult to secure the temperature, and accordingly, the power generation efficiency is low. Therefore, a more efficient power generation cycle is required.

(0001) 대한민국 등록특허공보 제1236070호 (등록일:2013.02.15)(0001) Korean Patent Publication No. 1236070 (Registered on Feb. 23, 2013) (0002) 대한민국 등록특허공보 제0766101호 (등록일:2007.10.04)(0002) Korean Patent Publication No. 0766101 (Registered on October 4, 2007) (0003) 대한민국 등록특허공보 제1249188호 (등록일:2013.03.25)(0003) Korean Patent Registration No. 1249188 (Registered on March 31, 2013) (0003) 대한민국 등록특허공보 제1188335호 (등록일:2012.09.27)(0003) Korean Patent Publication No. 1188335 (registered on September 27, 2012)

본 발명의 목적은, 액체에서 기체로 상변화하는 과정에서 증발 잠열에 의한 열 손실이 감소(또는 최소화)되도록 이루어지는 고효율 발전사이클을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a high-efficiency power generation cycle in which heat loss due to the latent heat of evaporation is reduced (or minimized) in the course of a phase change from liquid to gas.

또한, 저온 증발하는 각종 유체를 열매체로 발전하고 압축, 열교환, 팽창, 응축, 팽창, 증발의 전 단계에 걸쳐 40℃ 이상의 열로 발전 가능하도록 이루어지고, 태양열, 공장폐열, 지하수열, 지열, 해수온도차발전 및 기타의 저온열원을 이용하여 발전할 수 있는 고효율 발전사이클을 제공하는 것이다.In addition, the various fluids that evaporate at low temperature are generated by heat medium and are able to generate heat at a temperature of 40 ° C or more over all stages of compression, heat exchange, expansion, condensation, expansion and evaporation. And to provide a high-efficiency power generation cycle that can be developed using low-temperature heat sources such as power generation and the like.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 냉매 또는 물을 열매체로 하여 터빈을 구동시켜 발전하는 사이클로서 압축, 열교환, 팽창(발전), 응축, 팽창, 증발의 6단계로 순환되며, 상기 터빈과 발전기를 포함하는 동력발생기; 상기 열매체의 열을 흡수하여 응축시키는 응축기; 상기 열매체에 열을 공급하여 증발시키는 증발기; 상기 열매체를 압축하여 이송시키는 압축기; 및 상기 터빈을 구동하도록 상기 열매체를 외부열원에 의해 고온고압의 기체로 가열하는 열교환기를 포함하고, 상기 열매체는, 증발 잠열에 의한 에너지손실이 감소되도록 상기 증발기에서 제2 가열 및 냉각 순환라인에 의하여 증발에 필요한 열량을 공급받아 증발된 후 상기 열교환기에서 가열되는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클에 의하여 달성된다.The above object is achieved according to the present invention by providing a turbine and a generator which are circulated in six stages of compression, heat exchange, expansion (power generation), condensation, expansion and evaporation as a cycle of generating electricity by driving a turbine with a refrigerant or water as a heat medium, A power generator including; A condenser for absorbing and condensing the heat of the heating medium; An evaporator for supplying heat to the heat medium to evaporate; A compressor for compressing and transferring the heating medium; And a heat exchanger for heating the heating medium to a high temperature and high pressure gas by an external heat source to drive the turbine, wherein the heating medium is heated by a second heating and cooling circulation line in the evaporator so as to reduce energy loss due to latent heat of evaporation And is heated by the heat exchanger after being evaporated after being supplied with heat required for evaporation.

태양열, 폐열, 지열 또는 공기열의 상기 외부열원을 축열하는 축열탱크를 포함하고, 상기 축열탱크와 열교환기를 제1 유체가 순환하여 열을 교환하는 제1 순환라인이 형성될 수 있다.And a heat storage tank for storing the external heat source of solar heat, waste heat, geothermal heat or air heat, and a first circulation line for exchanging heat by circulating the first fluid through the heat storage tank and the heat exchanger may be formed.

상기 제1 순환라인은 상기 증발기로 연장되고, 상기 제1 유체는 상기 축열탱크, 열교환기 및 증발기를 순환하여 열을 교환하도록 이루어질 수 있다.The first circulation line extends to the evaporator, and the first fluid circulates through the heat storage tank, the heat exchanger and the evaporator to exchange heat.

상기 응축기에서 흡수되는 상기 열매체의 열을 상기 증발기에서 상기 열매체에 공급하도록, 상기 응축기와 증발기를 제2 유체가 순환하여 열을 교환하는 제2 가열 및 냉각 순환라인이 형성될 수 있다.A second heating and cooling circulation line may be formed in which the second fluid circulates through the condenser and the evaporator to exchange heat so that heat of the heating medium absorbed in the condenser is supplied to the heating medium in the evaporator.

상기 응축기와 증발기 사이에는, 상기 증발기에서 상기 열매체의 저온증발이 용이하도록 상기 열매체에 열을 공급하는 온수기가 설치되고, 상기 제2 순환라인은 상기 응축기, 온수기 및 증발기를 순환하여 열을 교환하도록 이루어질 수 있다.A water heater is provided between the condenser and the evaporator to supply heat to the heat medium to facilitate evaporation of the heat medium in the evaporator, and the second circulation line circulates the condenser, the water heater and the evaporator to exchange heat .

상기 제1 순환라인과 제2 순환라인은 삼방 밸브에 의하여 설정 온도로 서로 병렬 연결될 수 있다.The first circulation line and the second circulation line may be connected in parallel to each other at a set temperature by a three-way valve.

상기 응축기와 증발기 사이에, 상기 열매체를 교축작용(wire drawing effect)에 의해 감압시키는 팽창밸브가 설치될 수 있다.An expansion valve may be provided between the condenser and the evaporator to depressurize the heating medium by a wire drawing effect.

상기 열매체가 상기 증발기로 일정하게 공급되도록, 상기 응축기와 증발기의 사이에 상기 열매체를 저장하고 공급하는 서브탱크가 설치될 수 있다.A sub tank for storing and supplying the heat medium may be installed between the condenser and the evaporator so that the heat medium is uniformly supplied to the evaporator.

상기 제2 순환라인의 냉각효율이 향상되고 열매체가 저온저압 증발이 용이하도록, 상기 동력발생장치와 응축기의 사이에 보조응축기가 설치될 수 있다.An auxiliary condenser may be installed between the power generator and the condenser so that the cooling efficiency of the second circulation line is improved and the heating medium is easily evaporated at low temperature and low pressure.

상기 열교환기와 동력발생기 사이에는, 고온고압의 상기 열매체가 상기 터빈에서 일정한 압력으로 분출되도록, 설정압력 이상의 압력에서 개방되는 압력조절밸브가 설치될 수 있다.A pressure control valve may be provided between the heat exchanger and the power generator to open at a pressure higher than a set pressure so that the heating medium having a high temperature and a high pressure is sprayed at a constant pressure from the turbine.

상기 응축기와 증발기 사이에는, 상기 열매체를 가압하는 순환펌프가 설치될 수 있다.Between the condenser and the evaporator, a circulation pump for pressurizing the heating medium may be installed.

상기 열교환기에서 액화된 상기 열매체가 상기 압축기로 회수되도록, 상기 열교환기와 압축기를 연결하는 기수회수관이 형성될 수 있다.And a water recovery pipe connecting the heat exchanger and the compressor may be formed so that the heating medium liquefied in the heat exchanger is recovered to the compressor.

상기 압축기의 전후에는, 상기 압축기에서 과압축된 상기 열매체를 회수하는 바이패스관이 형성되고, 상기 압축기와 증발기 사이에는, 상기 바이패스관을 통해 과압축된 상기 열매체가 회수되는 축압탱크가 설치될 수 있다.A bypass pipe for collecting the heat medium compressed by the compressor is formed on the front and rear sides of the compressor, and a pressure accumulating tank through which the over-compressed heat medium is recovered through the bypass pipe is installed between the compressor and the evaporator .

본 발명에 의하면, 냉매 또는 물을 열매체로 하여 터빈을 구동시켜 발전하고, 터빈과 발전기를 포함하는 동력발생기; 열매체의 열을 흡수하여 응축시키는 응축기; 열매체에 열을 공급하여 증발시키는 증발기; 열매체를 압축하여 이송시키는 압축기; 및 터빈을 구동하도록 열매체를 외부열원에 의해 고온고압의 기체로 가열하는 열교환기를 포함하고, 열매체는 증발기에서 증발된 후 열교환기에서 가열됨에 따라, 증발 잠열에 의한 열 손실이 감소(또는 최소화)되도록 이루어지는 고효율 발전사이클을 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, there is provided a power generator comprising: a power generator including a turbine and a generator; A condenser for absorbing and condensing the heat of the heating medium; An evaporator for supplying heat to the heat medium to evaporate; A compressor for compressing and transporting the heating medium; And a heat exchanger for heating the heating medium to a high temperature and high pressure gas by an external heat source to drive the turbine, wherein the heating medium is reduced in (or minimized) heat loss due to the latent heat of evaporation as it is evaporated in the evaporator and then heated in the heat exchanger It is possible to provide a highly efficient power generation cycle.

또한, 저온 증발하는 각종 유체를 열매체로 발전하고 압축, 열교환, 팽창, 응축, 팽창, 증발의 전 단계에 걸쳐 40℃ 이상의 열로 발전 가능하도록 이루어지며, 태양열, 공장폐열, 지하수열, 지열, 해수온도차발전 및 기타의 저온열원을 이용하여 발전할 수 있는 고효율 발전사이클을 제공할 수 있게 된다.Also, the various fluids that evaporate at low temperatures are generated by heat medium and are able to generate heat at temperatures over 40 ° C over all stages of compression, heat exchange, expansion, condensation, expansion and evaporation. It is possible to provide a high-efficiency power generation cycle that can be generated using power generation and other low-temperature heat sources.

도 1은 종래의 발전사이클을 나타내는 도면.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 발전사이클을 나타내는 도면.
도 5 및 도 6은 도 2의 고효율 발전사이클의 선도 및 성능을 나타내는 도면.
도 7 내지 도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 발전사이클을 나타내는 도면.
도 10 및 도 11은 물을 열매체로 하는 도 7의 고효율 발전사이클의 선도 및 성능을 나타내는 도면.
도 12는 고온 및 저온열을 활용한 고효율 발전사이클의 복합 발전 시스템을 나타내는 도면.
1 shows a conventional power generation cycle.
Figures 2 to 4 show a high efficiency power generation cycle according to an embodiment of the present invention.
Figures 5 and 6 are diagrams illustrating the performance and performance of the high efficiency power generation cycle of Figure 2;
7 to 9 are diagrams showing a high-efficiency power generation cycle according to another embodiment of the present invention.
Figs. 10 and 11 are diagrams showing the performance and the performance of the high-efficiency power generation cycle of Fig. 7 with water as a heating medium; Fig.
12 is a view showing a combined power generation system of high efficiency power generation cycle utilizing high temperature and low temperature heat.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, the well-known functions or constructions are not described in order to simplify the gist of the present invention.

본 발명의 고효율 발전사이클은, 액체에서 기체로 상변화하는 과정에서 증발 잠열에 의한 열 손실이 감소(또는 최소화)되고, 저온 증발하는 각종 유체를 열매체로 발전하고 압축, 열교환, 팽창, 응축, 팽창, 증발의 전 단계에 걸쳐 40℃ 이상의 열로 발전 가능하며, 태양열, 공장폐열, 지하수열, 지열, 해수온도차발전 및 기타의 저온열원을 이용하여 발전할 수 있도록 이루어진다.The high-efficiency power generation cycle of the present invention is a cycle in which the heat loss due to the latent heat of vaporization is reduced (or minimized) during the phase change from liquid to gas, and various fluids that evaporate at low temperature are generated as heat medium, and are compressed, heat exchanged, expanded, , And can be generated at a temperature of 40 ° C or more over the entire stage of evaporation and can be generated using solar heat, factory waste heat, ground water heat, geothermal heat, seawater temperature difference power generation, and other low temperature heat sources.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 발전사이클을 나타내는 도면, 도 5 및 도 6은 도 2의 고효율 발전사이클의 선도 및 성능을 나타내는 도면, 도 7 내지 도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 발전사이클을 나타내는 도면, 도 10 및 도 11은 물을 열매체로 하는 도 7의 고효율 발전사이클의 선도 및 성능을 나타내는 도면, 도 12는 고온열을 이용 1차 발전하고 응축기의 열을 이용 2차 저온 발전하는 시스템을 나타내는 도면.FIGS. 2 to 4 are diagrams showing a high efficiency power generation cycle according to an embodiment of the present invention, FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the performance and performance of the high efficiency power generation cycle of FIG. 2, and FIGS. Fig. 10 is a view showing a high efficiency power generation cycle according to another embodiment. Fig. 10 and Fig. 11 are diagrams showing the performance and performance of the high efficiency power generation cycle of Fig. 7 using water as a heat medium. A second low temperature power generation system using heat.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 발전사이클(1)은, 비등점이 낮은 냉매가스를 발전용 열매체로 저온저압에서 증발되게 한 후 각종 열원에서 얻은 열을 교환시켜 고온고압의 발전용 열매체 가스를 이용하여 열에너지를 전기에너지로 변환시키도록 이루어지며, 응축기(10), 증발기(20), 압축기(30), 열교환기(40), 압력조절밸브(V1) 및 동력발생기(50)를 포함하여 구성된다. 본 발명의 일 실시예에서 냉매가스는 R-134a로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the high-efficiency power generation cycle 1 according to the embodiment of the present invention allows the refrigerant gas having a low boiling point to be evaporated at a low temperature and a low pressure with a heating medium for power generation, A heat exchanger 40, a pressure regulating valve V1, and a power generator 30, which are configured to convert thermal energy to electric energy by using a high-pressure heating medium gas for power generation. The condenser 10, the evaporator 20, the compressor 30, (50). In one embodiment of the present invention, the refrigerant gas comprises R-134a.

도 2에 도시된 바와 같이, 증발기(20)는 열매체에 열을 공급하여 증발시키는 구성으로서, 저온 저압으로 액화된 발전용 열매체는 증발기(20)에서 제2 순환라인(L2)의 냉각 사이클에 의하여 자연 진공되어 저온 저압의 기체 가스로 상태변화하면서 등온증발이 이루어진다. As shown in FIG. 2, the evaporator 20 is configured to supply heat to the heat medium to evaporate. The heat medium for power generation, which is liquefied at a low temperature and a low pressure, is cooled by the cooling cycle of the second circulation line L2 in the evaporator 20 Isothermal evaporation takes place while the state is changed to gas gas of low temperature and low pressure by natural vacuum.

제2 순환라인(L2)은 증발 잠열을 소화하기 위하여 열을 전달하고 냉각된다. 따라서 외부 열원의 공급 없이 증발 잠열을 흡수하여 증발함으로써 그만큼의 에너지의 소비를 줄이게 된다.The second circulation line (L2) conveys heat and is cooled to extinguish latent heat of evaporation. Therefore, the evaporation latent heat is absorbed and evaporated without supplying the external heat source, thereby reducing the energy consumption.

압축기(30)는 증발기(20)에서 연속적으로 열매체가 증발할 수 있도록 열교환기(40)로 열매체를 이송시키는 역할을 한다. 응축기(10)와 증발기(20) 사이에 팽창밸브(V2)가 없이도 증발은 일어날 수 있다. 도 4는 응축기(10)와 증발기(20) 사이에 팽창밸브(V2)는 생략된 발전사이클을 도시하고 있다. The compressor (30) serves to transfer the heating medium to the heat exchanger (40) so that the heating medium can be continuously evaporated in the evaporator (20). Evaporation can occur without the use of the expansion valve V2 between the condenser 10 and the evaporator 20. Fig. 4 shows a power generation cycle in which the expansion valve V2 is omitted between the condenser 10 and the evaporator 20. Fig.

도 2에 도시된 바와 같이, 열교환기(40)에서는, 압축기(30)로부터 이송된 저온저압의 열매체 가스가 태양열, 폐열및 기타의 열원으로부터 열을 얻어 가열되어 상태변화 없이 온도와 압력의 상승으로 압축 가열 변환하여 고온 고압의 기체 가스로 열팽창한다.2, in the heat exchanger 40, the low-temperature, low-pressure heat medium gas transferred from the compressor 30 is heated by heat from solar heat, waste heat and other heat sources, and is heated And is thermally expanded by a high-temperature and high-pressure gas.

압력조절밸브(V1)는 고온 고압으로 팽창한 열매체를 일정한 압력으로 동력발생기(50)에 공급하며, 냉매터빈을 구동시켜 발전기를 가동 발전하는 단열팽창이 이루어진다. The pressure regulating valve (V1) supplies the heating medium expanded at a high temperature and a high pressure to the power generator (50) at a constant pressure, and the refrigerant turbine is driven to perform a monotonic expansion in which the generator is activated.

응축기(10)에서는 팽창된 고온 저압의 열매체 가스가 제2 순화라인에 의하여 정압방열 하면서 저온 저압으로 응축되고 기수회수관(L3)은 열교환기(40)에서 가열,압축 될 때 발생할 수 있는 응축액을 압축기(30)로 회수하게 된다. In the condenser 10, the expanded high-temperature and low-pressure heat medium gas is condensed at a low temperature and a low pressure while being discharged by static pressure by the second purifying line, and the condensate can be generated when the condensate water recovery pipe L3 is heated and compressed by the heat exchanger 40 And is returned to the compressor (30).

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고효율 발전사이클에는 바이패스관(L4)이 설치될 수 있다. 바이패스관(L4)은 압축기(30)의 압축성능을 조절하여 설정된 양의 열매체를 이송되게 하는 역할을 하며, 과압축된 열매체는 축압탱크(T2)로 회수된다. 축압탱크(T2)는 압축기(30)의 성능을 보장할 수 있도록 증발하는 열매체를 일정하게 압력조절하며 압축기(30)의 성능을 보장한다. 3 and 4, a bypass pipe L4 may be installed in the high-efficiency power generation cycle of the present invention. The bypass pipe L4 serves to regulate the compression performance of the compressor 30 to transfer a predetermined amount of the heat medium, and the overheated heat medium is recovered to the accumulation tank T2. The pressure accumulating tank (T2) regulates the pressure of the heating medium to be evaporated so as to ensure the performance of the compressor (30) and assures the performance of the compressor (30).

또한, 본 발명의 고효율 발전사이클에는 서브탱크(T1)가 설치될 수 있다. 서브탱크(T1)는 응축기(10)에서 응축된 열매체가 일정하게 증발기(20)에서 증발할 수 있도록 응축된 열매체를 확보하여 공급될 수 있도록 하고, 누수 및 자연 감소되는 열매체를 보충하는 역할을 하며, 교체 및 수리시 열매체를 회수할 수 있는 장치가 구비된다. In addition, the sub-tank T1 may be installed in the high-efficiency power generation cycle of the present invention. The sub tank T1 serves to secure a condensed heat medium so that the condensed heat medium can be evaporated in the evaporator 20 in a constant manner and to supply the condensed heat medium, , And a device capable of recovering the heat medium at the time of replacement and repair.

또한, 본 발명의 고효율 발전사이클에는 보조응축기(80)가 설치될 수 있다. 응축기(10)와 별개로 열교환기(40)에서 얻은 열양의 열에 의하여 고온팽창한 열매체를 1차 냉각시키는 보조응축기(80)는 건식 및 습식으로 별도로 설치하여 운용되며 2차 냉각 사이클의 효능을 향상시키고 열매체가 저온 증발이 용이하게 하는 역할을 한다.The auxiliary condenser 80 may be installed in the high-efficiency power generation cycle of the present invention. The auxiliary condenser (80) for first cooling the heat medium expanded by the heat of the heat obtained from the heat exchanger (40) separately from the condenser (10) is installed separately by dry and wet operation and improves the efficiency of the second cooling cycle And the heat medium facilitates low temperature evaporation.

도 2에 도시된 바와 같이, 응축기(10)와 증발기(20)를 순환하는 제2 가열 및 냉각 순환라인(L2)은 순환펌프(P)에 의하여 순환되며 상태변화 없이 온도 변화를 교차함으로써, 응축기(10)에서는 증발 잠열만큼의 열을 공급하고 차가워진 냉각수로 응축을 용이하게 하고, 증발기(20)에서는 응축 잠열만큼 열을 흡수하여 뜨거워진 냉각수로 증발을 용이하게 하는 순환사이클로 기능하여 증발 잠열과 응축열을 소화하는 역할을 한다. 2, the second heating and cooling circulation line L2 circulating the condenser 10 and the evaporator 20 is circulated by the circulation pump P and crosses the temperature change without changing the state, In the evaporator 20, heat is absorbed as much as the latent heat of condensation, and the evaporator 20 functions as a circulation cycle for facilitating the evaporation of the heat by the cooling water heated by the latent heat of evaporation. It serves to extinguish condensation heat.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 팽창밸브(V2)는 증발기(20)에서 증발을 용이하게 하는 역할을 하는 구성으로서, 응축기(10)와 증발기(20) 사이에 설치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고효율 발전사이클(1)은 팽창 밸브를 설치하지 않아도 자연적으로 팽창이 일어나 숨겨진 팽창을 할 수 있으며, 단열 교축 팽창을 이룬다.2 and 3, the expansion valve V2 is provided between the condenser 10 and the evaporator 20 as a structure that facilitates evaporation in the evaporator 20. [ As shown in FIG. 4, the high-efficiency power generation cycle 1 according to the present invention can naturally expand and conceal expansion without providing an expansion valve, resulting in thermal expansion and contraction expansion.

도 3을 참조하면, 보충수탱크(T3)는 급수공급관에 설치되어 보충수를 저장한다. 그리고 외부열을 저장하는 축열탱크(60)와 축열된 열을 열교환기(40)로 공급하는 제1 순환라인(L1)과 순환펌프(P)가 도시되고 있다. Referring to FIG. 3, the makeup water tank T3 is installed in the water supply pipe to store the makeup water. A heat storage tank 60 for storing external heat, a first circulation line L1 for supplying the heat accumulated in the heat exchanger 40, and a circulation pump P are shown.

본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 발전사이클(1)의 성능을 분석해보면 다음과 같다.The performance of the high-efficiency power generation cycle 1 according to an embodiment of the present invention is analyzed as follows.

설계 발전용량은 50kw, 발전효율은 30%, 고효율 발전사이클(1)의 효율은 70%, 열교환기(40)의 효율은 85%, R-134a 냉매의 비열은 0.5kcal/kg℃, 냉매의 잠열은 42.32 kcal/kg로 설정하고, 냉매의 특성상 증발기(20)에 이송되는 순간 자연 증발되므로 현열은 무시하고 비열과 잠열만으로 계산하기로 한다. The efficiency of the high-efficiency power generation cycle (1) is 70%, the efficiency of the heat exchanger (40) is 85%, the specific heat of R-134a refrigerant is 0.5 kcal / kg ° C, The latent heat is set at 42.32 kcal / kg, and since it is naturally evaporated as it is transferred to the evaporator 20 due to the characteristics of the refrigerant, the sensible heat is ignored and only the specific heat and latent heat are calculated.

필요로 하는 환산 열량은 50kw*860/0.3(효율)=143,300 kcal/hr이고, 환산 증발량은 환산열량/잠열이므로 143,300/42.32=3,386 kg/hr이다. 냉매 1kg을 증발시키는데 필요한 열량 Q는 1*0.5+0/0.85=0.5=1 kcal/kg이고, 증발기(20) 용량은 3,386*1/0.85=3,990 kcal/hr이며, 증발기(20) 용량과 증발량을 충족시킬 수 있는 온도는 3℃, T=3,990/3,386*0.5=2.36이다. The required calorific value is 143 kcal / hr (143 kcal / hr) and 143 kcal / hr (143 kcal / hr). The amount of heat Q necessary for evaporating 1 kg of refrigerant is 1 * 0.5 + 0 / 0.85 = 0.5 = 1 kcal / kg, the capacity of the evaporator 20 is 3,386 * 1 / 0.85 = 3,990 kcal / hr, 3 < 0 > C, T = 3,990 / 3,386 * 0.5 = 2.36.

따라서 본 발명이 제시하는 사이클은 0℃ 이하에서 자연 증발됨에 따라 가열 온도는 곧바로 발전으로 이어지게 된다.Therefore, the cycle of the present invention is spontaneously evaporated at a temperature of 0 ° C or lower, and the heating temperature immediately leads to power generation.

이와 같은 표준 성능을 기초로 아래와 같이 외부 열원을 대입하여 발전 가능한 전력량을 계산해 보면 다음과 같다. Based on this standard performance, the amount of power that can be generated by substituting external heat source as follows is calculated as follows.

200 ℃의 외부열 교환시 증발기(20)의 용량을 계산해보면, 증발기(20) 용량은 3,990 kcal/hr, 냉매 3,386kg을 200℃로 증발시 열량은 Q=3,386*200*0.5=338,600 kcal/hr이다. 희망 온도 이상임으로 증발기(20) 용량을 제외한 열량으로 발전이 가능하므로 338,600-3,990=334,610 kcal/hr=334,610/860*0.7(사이클효율)=272 kw가 발전 가능하다. The capacity of the evaporator 20 is 3,990 kcal / hr. When the refrigerant 3,386 kg is evaporated to 200 ° C, the heat capacity is Q = 3,386 * 200 * 0.5 = 338,600 kcal / hr. It is possible to generate heat of 338,600-3,990 = 334,610 kcal / hr = 334,610 / 860 * 0.7 (cycle efficiency) = 272 kw because the power can be generated by the amount of heat excluding the capacity of the evaporator 20 because it is higher than the desired temperature.

80℃로 외부열 가열시 증발기(20) 용량을 계산해보면 다음과 같다. The evaporator 20 capacity at the time of external heat heating at 80 ° C is as follows.

냉매 3,386 kg을 80℃로 가열시 열량 Q=3,386*80*0.5=135,440 kcal/hr이며, 발전 용량은 135,440-3,990=131,450/860*0.7=106 kw가 발전 가능하다.When 3,386 kg of refrigerant is heated to 80 ℃, the heat capacity Q = 3,386 * 80 * 0.5 = 135,440 kcal / hr and the power generation capacity is 135,440-3,990 = 131,450 / 860 * 0.7 = 106 kw.

40℃로 가열시 증발기(20) 용량을 계산해보면 다음과 같다. When the evaporator 20 is heated to 40 ° C, the capacity of the evaporator 20 is calculated as follows.

냉매 3,386 kg을 40℃로 가열시 열량은 Q=3,386*40*0.5=67,720 kcak/hr이고, 발전용량은 67,720-3,990=63,730/860*0.7=51 KW 발전이 가능하다. When 3,386 kg of refrigerant is heated to 40 ℃, the heat capacity is Q = 3,386 * 40 * 0.5 = 67,720 kcak / hr and the power generation capacity is 67,720-3,990 = 63,730 / 860 * 0.7 = 51 KW.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 발전사이클(1)은 40℃ 이상이면 증발기(20) 용량의 증가로 원하는 열량을 확보하여 희망하는 전력량을 생성시킬 수 있으며, 40℃ 이상의 온도라면 원하는 전력 생산량에 따라 증발기(20) 용량을 가감시킬 수 있다.Therefore, in the high-efficiency power generation cycle 1 according to the embodiment of the present invention, the desired amount of power can be generated by increasing the capacity of the evaporator 20 when the temperature is 40 ° C or higher, The capacity of the evaporator 20 can be increased or decreased.

결론적으로 신재생 에너지의 이용기술로서 종래의 발전 사이클은 발전이 비경제적이고 비효율적이라 효율이 낮은 사이클임이 성능분석으로서 증명되고 있다. 특히 저온의 열을 이용하는 신재생 에너지 분야에서의 발전은 간접 가열 방식이기 때문에 성능자료상의 희망 온도 이하에서는 증발이 원활하게 일어나지 않는다고 할 것이다.In conclusion, the conventional power generation cycle as a technology for using renewable energy has been proved as a performance analysis because the power generation is uneconomical and inefficient and the efficiency is low. In particular, since the development in the renewable energy field using low temperature heat is an indirect heating method, the evaporation does not occur smoothly below the desired temperature in the performance data.

이는 압축기(30)로 통하여 증발기(20)로 작동 유체가 이송되는데 잠열을 소화할 수 있는 온도 이상의 고온이 아니면 증발을 하려고해도 열량이 부족하며, 압축기(30)에 의하여 압력이 올라가 증발을 방해하는 심각한 충돌이 생기는 것이다.This is because the working fluid is conveyed to the evaporator 20 through the compressor 30, and if it is not higher than the temperature at which the latent heat can be extinguished, even if the evaporator attempts to evaporate, the heat is insufficient and the pressure is increased by the compressor 30, Serious conflicts will occur.

반면에 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 발전사이클(1)은 40℃ 이상이면 계획 발전용량을 만족시킬 수 있는 온도로 발전이 가능하다.On the other hand, the high-efficiency power generation cycle 1 according to an embodiment of the present invention can generate power at a temperature that can satisfy the planned generation capacity when the temperature is 40 ° C or higher.

도 5는 본 발명의 고효율 발전사이클(1)의 P-h 선도로서 압력과 엔탈피의 관계를 나타내고 있다. 압력이 높은 경우에는 온도도 높으며, 압력이 낮은 경우에는 낮은 온도가 형성된다. 또한 온도를 올리면 압력과 체적이 증가하고 엔탈피도 증가된다.5 is a P-h diagram of the high-efficiency power generation cycle 1 of the present invention, showing the relationship between pressure and enthalpy. When the pressure is high, the temperature is high. When the pressure is low, the temperature is low. Increasing the temperature also increases the pressure and volume and increases the enthalpy.

'ㄱ'은 압축기(30)에 의한 압축 변화 구간으로 외부와 열을 주고받지 않는 상태에서의 변화로서 압축기(30)가 행한 손실 에너지를 나타낸다.'A' represents the loss energy of the compressor 30 as a change in a state where the compressor 30 does not exchange heat with the outside as a compression change section.

'ㄴ'은 압축기(30)에 의하여 열매체의 운송에 의한 압축과 외부 열원의 공급으로 인한 가열에 의한 온도와 압력의 변환 구간으로서, 압력과 온도가 동반 상승하고 그만큼 엔탈피의 양도 증가하며, 압력도 온도에 비례하여 동반상승함을 나타낸다.'B' is a section in which the temperature and the pressure are converted by the compression due to the transport of the heating medium by the compressor 30 and the heating due to the supply of the external heat source. The pressure and the temperature increase together with the increase of the enthalpy, Indicating a relative increase in proportion to temperature.

'ㄷ'은 압축기(30)에 의하여 압력과 온도가 상승하기 전에 설정 압력에 필요한 온도 이상의 외부 열원이 미리 공급되어 있는 부분으로서 획득한 에너지의 양을 표시한다.'Represents the amount of energy obtained as a portion in which an external heat source equal to or higher than the temperature required for the set pressure is supplied in advance before the pressure and temperature rise by the compressor (30).

'D'는 정압가열 변환 구역으로 기준 온도인 40℃이상의 외부 열원의 공급시 온도 증가에 따라 획득하는 에너지 양이 늘어남을 표시하고 있다.'D' indicates that the amount of energy to be obtained increases with an increase in the temperature when the external heat source is supplied at a reference temperature of 40 ° C or more.

'ㄹ'은 고압 기체상태의 냉매가 터빈을 작동하고 저압 기체 냉매로 변화하는 구간으로 외부열원에서 얻은 엔탈피를 소모하여 발전하고 단열팽창하는 것을 표시한다.'D' indicates that the refrigerant in the high-pressure gas state is a section where the turbine is operated and the low-pressure gas refrigerant is changed, consuming the enthalpy obtained from the external heat source, and generating a thermal expansion.

'ㅁ'은 저압의 기체 냉매가 정압 방열하여 기체 상태에서 액체 상태로 상변화하고 응축되는 구간을 나타내고 있다.'ㅁ' indicates a section in which the low-pressure gas refrigerant undergoes a constant pressure heat release and is phase-changed and condensed from the gas state to the liquid state.

'ㅂ'은 단열변화구간으로 저온 저압의 액체가 교축 팽창하는 구간으로서, 압력이 하강함을 나타내고 있다.'P' is the interval of the adiabatic change, which is the section where the low-temperature and low-pressure liquid expands and the pressure is lowered.

'ㅅ'은 저온 저압의 액체 냉매가 저압 저온의 기체 냉매로 상변화하여 등온증발하는 과정을 나타내고 있다.'G' indicates a process in which a low-temperature low-pressure liquid refrigerant is phase-changed into a low-pressure low-temperature gaseous refrigerant and is isothermal evaporated.

'가'는 본 발명이 제시하는 최저 온도인 40℃ 열원에서의 에너지의 양을 도시하고 있다. '나'는 본 발명에 의하여 외부 열원의 온도가 50℃에서의 압력과 에너지의 양을 나타내고 있다. '다'는 본 발명에 의하여 외부 열원의 온도가 60℃에서의 압력과 에너지의 양을 나타낸다. '라'는 임계점을 나타내며, '마'는 포화액선을 도시하며, '바'는 포화증기선을 나타내고 있다 '사'는 기체상태와 액체상태가 혼합된 습증기 구역을 나타낸다.'A' shows the amount of energy in the heat source of 40 ° C which is the minimum temperature suggested by the present invention. &Quot; I " indicates the amount of energy and the pressure of the external heat source at 50 DEG C according to the present invention. 'Da' indicates the amount of pressure and energy at an external heat source temperature of 60 ° C according to the present invention. 'R' represents the critical point, 'E' represents the saturated liquid line, and 'Bar' represents the saturated steam line. 'SAR' represents the wet steam region where the gas state and the liquid state are mixed.

도 6은 엔탈피에 따른 본 발명의 성능을 나타내는 선도로서 'A' 구역은 엔탈피 변화에 따른 순수 획득 에너지의 크기를 보여주며, 'B'의 구역은 압축기(30)와 순수 획득 에너지의 혼합된 공용 에너지를 도시하고 있으며, 'C' 구역은 압축기(30)가 행한 소모 에너지를 나타내고 있으며, 'D'구역은 최소온도 40℃ 이상으로 외부열 교환시의 획득 에너지의 양을 도시하고 있다.FIG. 6 is a graph showing the performance of the present invention according to the enthalpy. The 'A' zone shows the magnitude of pure acquisition energy according to the change of enthalpy, and the zone of 'B' The 'C' zone represents the consumed energy of the compressor 30, and the 'D' zone represents the amount of energy acquired during the external heat exchange at a minimum temperature of 40 ° C. or higher.

도 6에 도시된 바와 같이, 'B' 구역의 에너지는 소모된 만큼의 에너지가 획득되어 엔탈피의 변화양은 일정하며 획득 에너지 'A'에서 소모 에너지'C'를 제외한 에너지가 순수 발전용 에너지가 됨을 나타낸다. 또한 'D' 부분은 열교환기(40)에 가열되는 외부 열원의 온도가 높으면 높을수록 획득 에너지의 양이 정비례하여 증가함을 도시하고 있다. 따라서 외부열원의 온도가 높으면 그만큼 획득하는 에너지 양이 증가함에 따라 높은 효율의 발전을 할 수 있게 된다.As shown in FIG. 6, the amount of energy consumed in the 'B' zone is obtained so that the amount of change in enthalpy is constant and the energy excluding the consumed energy 'C' from the acquired energy 'A' . The 'D' portion shows that the amount of the acquired energy increases in direct proportion as the temperature of the external heat source heated in the heat exchanger 40 increases. Therefore, if the temperature of the external heat source is high, the amount of energy to be obtained increases, so that the high efficiency can be developed.

또한 열매체인 냉매의 온도가 증가하면 압력도 상승하게 되고 온도가 감소하면 압력도 하강하여 본 발명의 고효율 발전사이클(1)은 온도와 직접적인 관계가 있음을 알 수 있다.Also, when the temperature of the refrigerant as the heating medium increases, the pressure rises, and when the temperature decreases, the pressure also falls, indicating that the high-efficiency power generation cycle 1 of the present invention is directly related to the temperature.

반면에 응축 온도와 증발 온도의 차이를 작게 하면 그만큼 손실되는 에너지의 양은 감소함을 알 수 있으며, 증발 온도를 낮게 하면 할수록 획득되는 에너지의 양도 증가되고 발전에 필요한 외부 열원의 온도도 낮아질 수 있음을 확인할 수 있다.
On the other hand, if the difference between the condensation temperature and the evaporation temperature is decreased, the amount of energy lost is decreased. If the evaporation temperature is lowered, the amount of energy to be obtained increases and the temperature of the external heat source Can be confirmed.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 발전사이클(2)은, 증기발전 사이클로서 액체에서 기체로 상변화하는 과정에서 증발 잠열에 의한 에너지 소비를 감소(또는 최소화)하기 위한 것이며, 온수기(70), 증발기(20), 압축기(30), 열교환기(40), 압력조절밸브(V1), 동력발생기(50), 응축기(10), 순환펌프(P) 및 축열탱크(60)를 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 7, the high-efficiency power generation cycle 2 according to another embodiment of the present invention reduces (or minimizes) the energy consumption due to the latent heat of vaporization in the course of a phase change from liquid to gas as a steam power generation cycle And includes a water heater 70, an evaporator 20, a compressor 30, a heat exchanger 40, a pressure regulating valve V1, a power generator 50, a condenser 10, a circulation pump P, (60).

온수기(70)는 응축기(10)에서 순환펌프(P)에 의하여 이송되는 작동유체 환원수를 가열하여 설정온도에서 저온 증발이 가능하도록 온도 조정이 이루어지는 온수저장 시설의 일련의 장치이다.The water heater 70 is a series of hot water storage facilities in which the temperature of the working fluid reduced water conveyed by the circulation pump P in the condenser 10 is heated to enable low temperature evaporation at a set temperature.

증발기(20)는 온수기(70)에서 95℃ 정도로 흡열된 작동유체를 제2 순환라인(L2)에 의하여 증발 잠열에 해당하는 열량을 공급받아 저온 증발하면서 잠열은 응축기(10)로 순환된다. 증발기(20)는 진공압 355mmHg 정도로 80℃의 물을 증발시키며, 제2 순환라인(L2)의 순환수는 저온 증발 온도인 80℃보다 반드시 높아야 열매체의 증발 잠열을 흡수하여 열매체가 증발할 수 있도록 하고 80℃ 가까이 냉각된 순환수는 응축기(10)로 순환하게 된다.The evaporator 20 is supplied with the heat corresponding to the latent heat of evaporation by the second circulation line L2 and evaporates at low temperature while circulating the latent heat to the condenser 10. The evaporator 20 evaporates water at 80 ° C at a vacuum pressure of about 355 mmHg and the circulating water of the second circulation line L2 must be higher than the low temperature evaporation temperature of 80 ° C to absorb the latent heat of evaporation of the heating medium, And the circulating water cooled to about 80 ° C is circulated to the condenser 10.

증발기(20)에서 진공을 유지하는 방법은 저온 증발 온도보다 높은 열매체가 증발되면서 저온 증발 온도까지 차가워져 체적의 감소로 진공이 유지되며, 또한 열매체는 증발되는 즉시 연속해서 압축기(30)에 의해 열교환기(40)로 이송되어 연속적인 저온 증발이 일어나도록 유지된다. In the method of maintaining the vacuum in the evaporator 20, the heating medium having a temperature higher than the low temperature evaporation temperature is cooled to the low temperature evaporation temperature, the vacuum is maintained by the decrease of the volume, and the heating medium is continuously heated by the compressor 30 Is transferred to the evaporator (40) so that continuous low temperature evaporation is maintained.

압축기(30)는 100도 이하에서 저온 증발된 증기를 열교환기(40)로 이송한다.The compressor (30) conveys the steam evaporated at low temperature below 100 degrees to the heat exchanger (40).

열교환기(40)에서 저온 저압의 습포화증기는 286℃ 이상의 외부 열원으로 가열되어 고온고압의 건포화 증기로 압력 팽창한다.In the heat exchanger (40), the low-temperature low-pressure humidified vapor is heated to an external heat source of 286 DEG C or higher and pressure expanded by the high-temperature high-pressure dry saturated vapor.

압력조절밸브(V1)에서 고온 고압의 증기는 일정한 압력으로 동력발생기(50)의 터빈으로 이송된다. In the pressure regulating valve V1, the high-temperature high-pressure steam is delivered to the turbine of the power generator 50 at a constant pressure.

동력발생기(50)는, 고온 고압의 증기가 압력조절밸브(V1)에서 일정한 압력으로 조절되어 증기 터빈을 가동시키고 발전기로 발전하는 엔진부이다.The power generator 50 is an engine part in which high-temperature, high-pressure steam is regulated to a constant pressure in the pressure regulating valve V1 to operate the steam turbine and generate electricity to the generator.

응축기(10)는 터빈을 지난 고온의 습증기를 응축하여 액화시키고 부족한 물은 보충되어 외부열원으로 방열되거나 제2 순환라인(L2)에서 열을 흡수하여 응축되는 작동 유체의 순환수를 저장하는 개방형의 장치이다. The condenser 10 is an open type condenser for storing the circulating water of the working fluid which condenses and liquefies the high-temperature wet steam passing through the turbine, the deficient water is replenished to be discharged to the external heat source or the heat is absorbed in the second circulation line L2 Device.

순환펌프(P)는 응축기(10)에서 응축된 물을 온수기(70)로 이송시키는 장치로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 진공 증발할 경우 생략될 수 있다.The circulation pump P is a device for transferring the condensed water from the condenser 10 to the water heater 70, and may be omitted in case of vacuum evaporation as shown in FIG.

도 7에 도시된 바와 같이, 축열탱크(60)는 태양열이나 폐열 등을 집열하여 축열하는 탱크로서, 외부 열원의 순환라인으로 열원이 있는 집열부(미도시)와 연결되며, 제1 순환라인(L1)으로 열교환기(40), 증발기(20)와 연결되어 온수를 공급한다.7, the heat storage tank 60 is a tank that collects heat by collecting solar heat or waste heat, and is connected to a heat collecting unit (not shown) having a heat source as a circulating line of an external heat source, L1 to the heat exchanger 40 and the evaporator 20 to supply hot water.

도 9에 도시된 바와 같이, 축열탱크(60)는 제1 순환라인(L1)으로 열교환기(40), 증발기(20) 및 응축기(10)와 연결되어 온수를 공급할 수도 있다. 제1 순환라인(L1)에는 순환펌프(P)가 설치된다. 9, the heat storage tank 60 may be connected to the heat exchanger 40, the evaporator 20, and the condenser 10 through a first circulation line L1 to supply hot water. A circulation pump P is installed in the first circulation line L1.

도 7에 도시된 바와 같이, 제2 순환라인(L2)은 응축기(10)에서 열을 흡수하여 가열된 순환수는 순환펌프(P)에 의해 증발기(20)로 순환하며 반드시 작동유체인 물의 증발 온도 80℃보다 높은 95℃ 정도의 온도로 증발기(20)에서 열교환함으로써 작동 유체인 물이 제2 순환라인(L2)으로부터 열을 흡수하여 저온 증발할 수 있다. 7, the second circulation line L2 absorbs heat in the condenser 10, and the circulating water heated is circulated by the circulation pump P to the evaporator 20, and the evaporation temperature Water that is a working fluid absorbs heat from the second circulation line L2 and can be evaporated at a low temperature by exchanging heat with the evaporator 20 at a temperature of about 95 deg. C higher than 80 deg.

또한, 제2 순환라인(L2)은 증발기(20)에서 열을 방열하여 증발을 용이하게 함으로서 95℃에서 저온 증발 온도에 가깝게 차가워지며 잠열을 흡수하게 된다. 80℃ 정도로 냉각된 순환수는 응축기(10)에서 열을 흡수하여 95℃로 흡열되어 순환사이클을 형성한다. 아울러, 제2 순환라인(L2)은 온수기(70)의 온도를 저온 증발 온도보다 높게 유지되도록 95℃ 정도의 임의 설정된 온도로 유지한다. In addition, the second circulation line L2 dissipates heat in the evaporator 20 to facilitate evaporation, so that the second circulation line L2 cools to a low temperature evaporation temperature at 95 DEG C and absorbs the latent heat. The circulating water cooled to about 80 캜 absorbs heat in the condenser 10 and absorbs heat at 95 캜 to form a circulation cycle. In addition, the second circulation line L2 maintains the temperature of the water heater 70 at an arbitrarily set temperature of about 95 캜 so as to be kept higher than the low temperature evaporation temperature.

동력발생기(50)와 응축기(10) 사이에는 고온의 열을 직접 흡열할 수 있도록 바이패스 배관을 설치할 수 있으며, 물을 보충하는 물보충관을 더 설치할 수 있다. Between the power generator (50) and the condenser (10), a bypass pipe can be installed to directly absorb heat at a high temperature, and a water replenishment pipe for supplementing water can be further provided.

도 8에 도시된 바와 같이, 제2 순환라인(L2), 온수기(70) 및 순환펌프(P)는 생략될 수 있으며 응축기(10)에는 별도의 건식 또는 습식 냉각 장치가 연결될 수 있다. 8, the second circulation line L2, the water heater 70, and the circulation pump P may be omitted, and a separate dry or wet cooling device may be connected to the condenser 10.

종래의 사이클과 본 발명의 고효율 발전사이클(1)의 성능을 분석해보면 다음과 같다. The performance of the conventional cycle and the high-efficiency power generation cycle 1 of the present invention is analyzed as follows.

우선, 설계 발전용량은 200kw/hr로 설정하고, 발전 효율은 30 %, 증발기(20)(열교환기(40)) 효율은 85%, 응축기(10)로부터 환원되는 응축수의 온도는 80℃(작동유체는 물)로 가정하고, 100℃의 증기로 증발하는 포화증기까지만 계산하기로 한다.The efficiency of the evaporator 20 (heat exchanger 40) is 85%, the temperature of the condensed water reduced from the condenser 10 is 80 ° C (operation The fluid is assumed to be water), and only saturated steam evaporating at 100 ° C vapor is assumed to be calculated.

첫째, 종래 사이클(랭킨, 브레이턴, 칼리나 사이클 등)의 성능을 계산해보면, 필요로 하는 환산 열량은 1kw는 860kcal로 적용하면 Q=200*860/0.3=573,000 kcal/hr이고, 환산 증발량은 환산 열량/증발 잠열이므로 573,000/539=1,063 kg/hr이고, 물 1kg을 증발시키는데 필요한 열량은 (간접 가열인 열교환 방식) Q={1*(100-80)*1+539*1}/0.85=658kcal/kg이며, 증발기(20)(열교환기(40))용량은 증발량*증발 필요 열량이므로 Q=1,063*658=699,000 kcal/hr이다. 따라서, 열교환기(40) 용량과 증발량을 충족시킬 수 있는 경제적인 희망 최소 온도는 T=Q/G*C에서 699,000/1,063 *1=658 ℃이다.First, when calculating the performance of the conventional cycle (Rankine, Brayton, Calina cycle, etc.), the required converted calorie is Q = 200 * 860 / 0.3 = 573,000 kcal / hr when 1 kw is applied at 860 kcal, Q = {1 * (100-80) * 1 + 539 * 1} /0.85= (1) The amount of heat required to evaporate 1 kg of water is 573,000 / 539 = 1,063 kg / The capacity of the evaporator 20 (heat exchanger 40) is Q = 1,063 * 658 = 699,000 kcal / hr since it is evaporation amount * heat required for evaporation. Therefore, the economical desired minimum temperature that can satisfy the capacity of the heat exchanger 40 and the evaporation amount is 699,000 / 1,063 * 1 = 658 ° C at T = Q / G * C.

한편, 820℃로 열교환 증발시 열교환기(40)의 용량을 계산해보면, 물 1,063 kg을 820℃로 열교환시 열량은 Q= 1,063 * 820 = 871,660 kcal /hr이고, 증발기(20)(열교환기(40)) 용량은 699,000 kcal/hr이므로, 871,660 - 699,000 = 172,660 kcal/hr이며, 172,660 / 860 = 200 kw 발전이 가능하다. On the other hand, when the heat exchanger 40 is evaporated at 820 占 폚, the heat capacity of the heat exchanger 40 is Q = 1,063 * 820 = 871,660 kcal / hr when 1,063 kg of water is exchanged at 820 占 폚. 40)) capacity is 699,000 kcal / hr, so it is 871,660 - 699,000 = 172,660 kcal / hr and it is possible to develop 172,660 / 860 = 200 kw.

즉 설계 표준 성능의 희망 최저 온도인 658℃에서는 증발이 시작되지만 발전에 필요한 연속적인 증발을 위한 최소 가열 온도는 820℃ 이상이어야 함을 알 수 있다. That is, evaporation starts at 658 ° C, which is the desired minimum temperature of the design standard performance, but minimum heating temperature for continuous evaporation required for power generation is at least 820 ° C.

결과적으로 희망온도 이상이 아니면 잠열을 소화하기 어려우며 증발은 계속되지만 발전을 위한 설계증발량을 충족시키지 못하여 연속적인 증발은 불가하며 반드시 증발에 필요한 희망온도 이상으로 추가적인 열을 가열해야만 압력을 올려 발전으로 이어질 수 있다.As a result, unless the temperature is above the desired temperature, it is difficult to digest the latent heat and the evaporation continues but the designed evaporation amount for the power generation can not be met, so continuous evaporation is impossible and the additional heat must be heated above the desired temperature required for evaporation, .

한편, 본 발명의 고효율 발전사이클(2)의 성능을 계산해보면 다음과 같다.Meanwhile, the performance of the high-efficiency power generation cycle (2) of the present invention can be calculated as follows.

필요로 하는 환산 열량은 랭킨 사이클에서 1,063 kg/hr 의 증발량이므로 Q = 1,063 * 545 = 579,335 kcal/hr( 90℃에서의 증발 잠열 )/ 0.85 = 681,570kcal/hr로 나타난다. 이 값은 증발기(20)에서의 잠열에 의한 열량으로 외기온도 또는 축열에 의하여 저온의 열을 교환시켜 온도와 상관없이 열량만 공급하는 냉각 순환 사이클로 충족시키는 열량이고, 직접 축열한 열량을 공급하더라도 온도는 논할 필요 없이 열량만 계산하면 되므로 설계 발전 열량에서는 생략할 수 있다. Q = 1,063 * 545 = 579,335 kcal / hr (latent heat of evaporation at 90 ° C) / 0.85 = 681,570 kcal / hr since the required calorific value is the evaporation amount of 1,063 kg / hr in the Rankine cycle. This value is the amount of heat generated by the latent heat in the evaporator 20, which is the amount of heat to be met by a cooling circulation cycle in which low temperature heat is exchanged by ambient temperature or heat storage to supply only heat regardless of temperature. It is necessary to calculate the calorific value without needing to discuss it, so it can be omitted from the design calorific value.

온수기(70)에서의 열량은 Q=1,063*(95-60)*1/0.85=43,770 kcal/hr이며( 95℃에서 진공 증발시키고 응축기(10) 환원 온도 60℃로 계산), 열교환기(40)에서 1kg의 포화증기를 1℃ 올리는데 필요한 열량은 Q=1*0.5*1=0.5 kcal/kg이고, 증발량 1,063 kg을 1℃ 올리는데 필요열량은 1,063*0.5/0.86=626 kcal/hr이다. 증발에 필요한 희망 온도는 증발 온도이면 되므로 비등증발 온도인 95℃ 이상으로 나타난다.The heat amount in the water heater 70 is Q = 1,063 * (95-60) * 1 / 0.85 = 43,770 kcal / hr (calculated by vacuum evaporation at 95 ° C and reduction temperature of the condenser 10 at 60 ° C) ), The amount of heat required to raise 1 kg of saturated steam by 1 ° C is Q = 1 * 0.5 * 1 = 0.5 kcal / kg, and the amount of heat required to raise the evaporation amount of 1,063 kg by 1 ° C is 1,063 * 0.5 / 0.86 = 626 kcal / hr. The desired temperature required for evaporation is the boiling temperature, which is higher than the boiling evaporation temperature of 95 ° C.

500℃로 열 교환 시 열교환기(40) 용량을 계산해보면, 열교환기(40) 열량은 1,063*0.5/0.85=626kcal/hr이고, 포화증기 1,063 kg을 500℃로 열 교환 시 열량은 Q= 1,063 * (500-95) * 0.85 = 365,937 kcal/hr로 나타나며, 열교환기(40) 열량 626kcal/hr이면 되므로 365,93-626 = 365,311 kcal/hr은 과열증기 엔탈피로 발전 열량으로 사용 가능하며, 발전용량은 365,311/860 = 425 kw로 발전 가능하다.Calculation of the capacity of the heat exchanger 40 during heat exchange at 500 ° C results in a calorific value of 1,063 * 0.5 / 0.85 = 626 kcal / hr in the heat exchanger 40 and a calorific value Q = 1,063 (365,93-626 = 365,311 kcal / hr) can be used as the enthalpy of superheated steam and can be used as the calorific value of power generation. The capacity can be increased to 365,311 / 860 = 425 kw.

따라서 증발량 1,063kg으로 200 kw 발전가능한 희망 온도는 t=(200*860) /0.85+532=202,885/1,063 =190.9 = 191℃이다. 따라서 증발 온도 95℃를 더하면 286℃가 희망 발전 가능 온도로 계산된다.Therefore, the desired temperature of 200 kilowatts at an evaporation amount of 1,063 kg is t = (200 * 860) /0.85+532=202,885/1,063 = 190.9 = 191 ° C. Therefore, when the evaporation temperature of 95 ° C is added, 286 ° C is calculated as the desired power generation temperature.

한편, 286℃로 열교환시 열교환기(40) 용량을 계산해보면, 포화증기 1,063 kg을 286℃로 가열시 열량은 1,063 * (286- 95) = 203,033 kcal/hr이고, 열교환기(40) 열량 532 를 제외하면 202,501 kcal/hr는 과열증기 엔탈피로 발전 열량으로 사용 가능하며, 발전 용량은 202,501 / 860 * 0.85 = 200 kw로 발전 가능하다.On the other hand, when calculating the capacity of the heat exchanger 40 during the heat exchange at 286 ° C, the heating amount of 1,063 kg of saturated steam at 286 ° C is 1,063 * (286-95) = 203,033 kcal / hr, It is possible to use 202,501 kcal / hr as the enthalpy of superheated steam, and the power generation capacity can be generated as 202,501 / 860 * 0.85 = 200 kw.

즉, 희망온도 95℃ 이상은 증발이 가능하며 경제적인 발전을 위한 희망 최소 가열온도는 286℃ 임을 알 수 있다. 그러나 기존 방식은 희망 온도가 658℃에서 증발이 일어나고 820℃ 이상이어야만 희망 최소 가열 온도임을 알 수 있다 That is, it is possible to evaporate at a desired temperature of 95 ° C or higher, and the desired minimum heating temperature for economic development is 286 ° C. However, in the conventional method, it is evident that the desired minimum heating temperature is achieved only when the desired temperature is evaporated at 658 ° C and is higher than 820 ° C

기존 방식의 열교환기(40) 표준 용량은 820℃ 이상의 열로 699,000 kcal/hr 이며, 본 발명의 고효율 발전사이클(1)에서의 열교환기(40)(증발기(20))의 표준용량은 90℃의 저온의 열로 1,063 * 545 = 579,335 / 0.85 = 681,570 kcal/hr이며, 온수기(70) 열량이 37,205 / 0.85 = 43,770 kcal/hr이고, 열교환기(40) 열량이 532 / 0.85 = 626 kca/hr 이므로, 전체열량은 725,966 kcal/hr로 저온증발에 의한 잠열의 증가로 725,966 - 699,000 = 26,966 kcal/hr의 열량이 랭킨 사이클보다 더 소요되나 증발기(20) 열량은 본 발명의 발전사이클에서는 잠열로 별도의 냉각 열량으로 대치가능하므로 전체적인 열량의 차이와 발전가능한 온도의 차이는 비교가 되지 않는다. 신재생 에너지의 이용기술로서는 고온을 집열하거나 축열하기 어려우므로, 따라서 기존의 방식으로의 발전은 효율이 낮을 수밖에 없다.The standard capacity of the conventional heat exchanger 40 is 699,000 kcal / hr at 820 DEG C or higher and the standard capacity of the heat exchanger 40 (evaporator 20) in the high efficiency power generation cycle 1 of the present invention is 90 DEG C 0.85 = 43,770 kcal / hr, and the heat amount of the heat exchanger 40 is 532 / 0.85 = 626 kcal / hr. As a result, The total calories were 725,966 kcal / hr, and the heat of 725,966 - 699,000 = 26,966 kcal / hr was more than the Rankine cycle due to the increase of latent heat by low temperature evaporation. However, the heat of the evaporator (20) Because it is possible to substitute with calories, the difference between the total calorific value and the possible temperature difference is not compared. As the utilization technology of new and renewable energy, it is difficult to collect or store heat at high temperature, and therefore, the efficiency of the conventional method is inevitably low.

도 5및 도10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 발전사이클의 선도는 3개의 정압과정과 2개의 단열팽창과정 및 2개의 증압과정으로 이루어진다. As shown in FIGS. 5 and 10, the high-efficiency power generation cycle according to another embodiment of the present invention includes three constant-pressure processes, two thermal expansion processes, and two booster processes.

3개의 정압과정은, ① 도 5에서 ㅁ 구간이고, 도 10에서 e 구간으로 응축기(10)에서 정압 방열하여 습증기가 포화수로 바뀌는 과정과 동일선상에서 순환펌프(P)에 의하여 단열 정압과정이 이루어지고 온수기(70)에 의해 정압 흡열 과정이 형성되는 동일 선상에서의 응축과정과, ② 도 5에서 ㅅ 구간이고, 도 10에서 g 구간으로 증발기(20)에서 저압 진공 증발하는 정압 흡열 증발이 일어나는 과정으로 상태변화하며 외부 열원에 의하여 잠열을 흡수 증발하는 과정과, ③ 도 5에서 ㄷ 구간이고 도 10에서 c 구간으로 열교환기(40)에서 고온의 외부 열원에 의하여 등온 정압 변환구간으로 압축기(30)에 의해 이상기체가 압력과 온도가 상승하기 전부터 과열 온도가 미리 공급되는 과정이 있다. The three positive pressure processes are as follows. (1) In FIG. 5, the circulation pump P performs the adiabatic constant pressure process on the same line as the process of changing the wet steam into the saturated water by the static pressure heat radiation in the condenser 10 in the section e in FIG. The condensation process on the same line in which the constant pressure endothermic process is formed by the hot water heater 70 and the process of the constant pressure endothermic evaporation in which the low pressure vacuum evaporation is performed in the evaporator 20 in the g section in FIG. (C) in FIG. 5, and the heat exchanger (40) in the section (c) in FIG. 10, the compressor (30) is converted into the isothermal constant pressure conversion section by a high temperature external heat source, There is a process in which the superheated temperature is supplied in advance before the ideal gas rises in pressure and temperature.

이에 따라, 반드시 설정 압력 이상의 온도가 공급되어야 압력이 올라 응축하려는 성질과 충돌하지 않게 되며, 건포화 증기 및 과열 증기가 형성되는 정압 가열의 단계가 이루어져 보일-샤를의 법칙에 의해 PV/T는 일정하게 유지됨에 따라 온도가 상승하면 압력과 체적도 상승하여 엔탈피가 증가되고 체적이 일정하면 온도가 상승하는 만큼 압력도 비례하여 증가하여 압력상승에 의한 열량의 증가로 에너지를 축열하는 과정이며, 도 6에서 성능이 도시되고 있다. Accordingly, when a temperature higher than the set pressure is necessarily supplied, the pressure does not collide with the property to be condensed and the step of the constant pressure heating in which the dry saturated steam and the superheated steam are formed is carried out. According to the Boyle- As the temperature rises, the pressure and the volume increase and the enthalpy increases. When the volume is constant, the pressure increases proportionally as the temperature increases. Thus, energy is stored by increasing the amount of heat due to the pressure increase. The performance is shown.

도 5에서 ㄹ, ㅂ, 도 10에서 d, f 구간에서는 도시된 바와 같이, 2개의 단열 팽창 과정으로 터빈에서 단열 팽창이 이루어지면서 기계적인 일을 행하는 과정과 진공에 의해 단열 교축 팽창이 이루어지는 과정을 의미한다. 5, in the sections d, f in FIG. 5, as shown in the sections d and f, the process of performing the mechanical work while performing the adiabatic expansion in the turbine by the two adiabatic expansion processes and the process of performing the adiabatic expansion by the vacuum it means.

2개의 증압과정으로는, 도 5에서 ㄱ, ㄴ, 도 10에서 a, b 구간에서 도시된 바와 같이, 압축기(30)에서 가열압축변환하여 압력과 온도가 동반하여 상승하는 구간으로서 이상기체의 압축에 의한 압력과 온도가 상승하며, 또한 외부 열원에 의해 압력과 온도가 동반하여 상승하는 것으로 가열 압축 증압 과정이며, 한편 증발기(20)와 열교환기(40) 사이에서는 압축기(30)에 의한 단열압축 증압과정이 이루어진다. As shown in FIG. 5, the two boosting processes are as shown in FIGS. 5A and 5B and FIG. 10A and FIG. 10B as a section where the compressor 30 undergoes heat compression and compression, The pressure and temperature of the evaporator 20 and the heat exchanger 40 increase and the pressure and the temperature rise together with the external heat source. The booster process takes place.

도 11에 도시된 바와 같이, 'A'는 압축기(30)가 행한 에너지의 양으로 획득 에너지량과 손실 에너지량이 같음을 나타내고, 'B'는 순수 획득 에너지의 크기를 나타내며, 'C'는 순환펌프(P) 및 압축기(30)의 손실 에너지량을 나타내는 것으로 순수 획득 에너지의 양은 'B-C'로 열교환기(가열)의 온도가 높을수록 더 높게 압력을 올려 획득하는 에너지의 양도 증가함을 알 수 있다.
As shown in FIG. 11, 'A' indicates that the amount of energy consumed by the compressor 30 is equal to the amount of energy lost, 'B' indicates the magnitude of the pure acquired energy, 'C' The amount of pure energy acquired is represented by 'B-C'. The higher the temperature of the heat exchanger (heating), the higher the pressure is increased to increase the amount of energy acquired. Able to know.

본 발명에 의하면, 냉매 또는 물을 열매체로 하여 터빈을 구동시켜 발전하고, 터빈과 발전기를 포함하는 동력발생기(50); 열매체의 열을 흡수하여 응축시키는 응축기(10); 열매체에 열을 공급하여 증발시키는 증발기(20); 열매체를 압축하여 이송시키는 압축기(30); 및 터빈을 구동하도록 열매체를 외부열원에 의해 고온고압의 기체로 가열하는 열교환기(40)를 포함하고, 열매체는 증발기(20)에서 증발된 후 열교환기(40)에서 가열됨에 따라, 증발 잠열에 의한 열 손실이 감소(또는 최소화)되도록 이루어지는 고효율 발전사이클(1)을 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, a power generator (50) comprising a turbine and a generator, which generates electricity by driving a turbine using a refrigerant or water as a heating medium; A condenser (10) for absorbing and condensing the heat of the heating medium; An evaporator (20) for supplying heat to the heat medium to evaporate; A compressor (30) for compressing and transferring the heating medium; And a heat exchanger (40) for heating the heating medium to a high temperature and high pressure gas by an external heat source to drive the turbine. The heating medium is evaporated in the evaporator (20) and heated in the heat exchanger (40) It is possible to provide a high-efficiency power generation cycle 1 in which the heat loss caused by the heat generated by the power generation is reduced (or minimized).

또한, 저온 증발하는 각종 유체를 열매체로 발전하고 압축, 열교환, 팽창, 응축, 팽창, 증발의 전 단계에 걸쳐 40℃ 이상의 열로 발전 가능하도록 이루어지며, 태양열, 공장폐열, 지하수열, 지열, 해수온도차발전 및 기타의 저온열원을 이용하여 발전할 수 있는 고효율 발전사이클(1)을 제공할 수 있게 된다.
Also, the various fluids that evaporate at low temperatures are generated by heat medium and are able to generate heat at temperatures over 40 ° C over all stages of compression, heat exchange, expansion, condensation, expansion and evaporation. It is possible to provide a high-efficiency power generation cycle (1) capable of generating electricity using power generation and other low-temperature heat sources.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is obvious to those who have. Accordingly, it should be understood that such modifications or alterations should not be understood individually from the technical spirit and viewpoint of the present invention, and that modified embodiments fall within the scope of the claims of the present invention.

1 : 고효율 발전사이클 10 : 응축기
20 : 증발기 30 : 압축기
40 : 열교환기 50 : 동력발생기
60 : 축열탱크 70 : 온수기
80 : 보조응축기 P : 순환펌프
L1 : 제1 순환라인 T1 : 서브탱크
L2 : 제2 순환라인 T2 : 축압탱크
L3 : 기수회수관 T3 : 보충수탱크
L4 : 바이패스관
V1 : 압력조절밸브
V2 : 팽창밸브
1: High-efficiency power generation cycle 10: Condenser
20: evaporator 30: compressor
40: heat exchanger 50: power generator
60: heat storage tank 70: water heater
80: auxiliary condenser P: circulation pump
L1: first circulation line T1: sub tank
L2: second circulation line T2: accumulator tank
L3: Nodule recovery pipe T3: Replenishment water tank
L4: Bypass tube
V1: Pressure regulating valve
V2: expansion valve

Claims (13)

냉매 또는 물을 열매체로 하여 터빈을 구동시켜 발전하는 사이클로서 압축, 열교환, 팽창(발전), 응축, 팽창, 증발의 6단계로 순환되며,
상기 터빈과 발전기를 포함하는 동력발생기;
상기 열매체의 열을 흡수하여 응축시키는 응축기;
상기 열매체에 열을 공급하여 증발시키는 증발기;
상기 열매체를 압축하여 이송시키는 압축기; 및
상기 터빈을 구동하도록 상기 열매체를 외부열원에 의해 고온고압의 기체로 가열하는 열교환기를 포함하고,
상기 열매체는, 증발 잠열에 의한 에너지손실이 감소되도록 상기 증발기에서 증발된 후 상기 열교환기에서 가열되는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클.
A cycle in which a turbine is driven by a refrigerant or water as a heat medium and is circulated in six stages of compression, heat exchange, expansion (power generation), condensation, expansion and evaporation,
A power generator including the turbine and a generator;
A condenser for absorbing and condensing the heat of the heating medium;
An evaporator for supplying heat to the heat medium to evaporate;
A compressor for compressing and transferring the heating medium; And
And a heat exchanger for heating the heating medium to a high temperature and high pressure gas by an external heat source to drive the turbine,
Wherein the heating medium is evaporated in the evaporator and then heated in the heat exchanger so that energy loss due to the latent heat of evaporation is reduced.
제1항에 있어서,
태양열, 폐열, 지열 또는 공기열의 상기 외부열원을 축열하는 축열탱크를 포함하고,
상기 축열탱크와 열교환기를 제1 유체가 순환하여 열을 교환하는 제1 순환라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클.
The method according to claim 1,
And a heat storage tank for storing the external heat source of solar heat, waste heat, geothermal heat or air heat,
And a first circulation line through which heat is exchanged between the heat storage tank and the heat exchanger by circulating the first fluid.
제2항에 있어서,
상기 제1 순환라인은 상기 증발기로 연장되고,
상기 제1 유체는 상기 축열탱크, 열교환기 및 증발기를 순환하여 열을 교환하는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클.
3. The method of claim 2,
Said first circulation line extending into said evaporator,
Wherein the first fluid circulates through the heat storage tank, the heat exchanger and the evaporator to exchange heat.
제2항에 있어서,
상기 응축기에서 흡수되는 상기 열매체의 열을 상기 증발기에서 상기 열매체에 공급하도록, 상기 응축기와 증발기를 제2 유체가 순환하여 열을 교환하는 제2 가열 및 냉각 순환라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클.
3. The method of claim 2,
And a second heating and cooling circulation line is formed in which the second fluid circulates through the condenser and the evaporator to exchange heat so that heat of the heating medium absorbed by the condenser is supplied to the heating medium in the evaporator. cycle.
제4항에 있어서,
상기 응축기와 증발기 사이에는, 상기 증발기에서 상기 열매체의 저온증발이 용이하도록 상기 열매체에 열을 공급하는 온수기가 설치되고,
상기 제2 순환라인은 상기 응축기, 온수기 및 증발기를 순환하여 열을 교환하는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클.
5. The method of claim 4,
A water heater is provided between the condenser and the evaporator to supply heat to the heat medium to facilitate evaporation of the heat medium at a low temperature in the evaporator,
And the second circulation line circulates the condenser, the water heater and the evaporator to exchange heat.
제4항에 있어서,
상기 제1 순환라인과 제2 순환라인은 서로 병렬연결되어 삼방 밸브에 의하여 설정 온도로 조절되는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클.
5. The method of claim 4,
Wherein the first circulation line and the second circulation line are connected in parallel to each other and controlled to a set temperature by a three-way valve.
제2항에 있어서,
상기 응축기와 증발기 사이에, 상기 열매체를 교축작용(wire drawing effect)에 의해 감압시키는 팽창밸브가 설치되고, 진공 저압 증발시에는 상기 팽창밸브를 생략해도 교축 팽창이 일어나는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클.
3. The method of claim 2,
Wherein an expansion valve is provided between the condenser and the evaporator to reduce the heating medium by a wire drawing effect, and when the vacuum low-pressure evaporation is omitted, throttling expansion occurs even if the expansion valve is omitted.
제2항에 있어서,
상기 열매체가 상기 증발기로 일정하게 공급되도록, 상기 응축기와 증발기의 사이에 상기 열매체를 저장하고 공급하는 서브탱크가 설치되는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클.
3. The method of claim 2,
Wherein a sub tank for storing and supplying the heat medium is installed between the condenser and the evaporator so that the heat medium is uniformly supplied to the evaporator.
제4항에 있어서,
상기 제2 순환라인의 냉각효율이 향상되도록, 상기 동력발생기와 응축기의 사이에 보조응축기가 설치되는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클.
5. The method of claim 4,
Characterized in that an auxiliary condenser is installed between the power generator and the condenser to improve the cooling efficiency of the second circulation line.
제1항에 있어서,
상기 열교환기와 동력발생기 사이에는, 고온고압의 상기 열매체가 상기 터빈에서 일정한 압력으로 분출되도록, 설정압력 이상의 압력에서 개방되는 압력조절밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클.
The method according to claim 1,
Wherein a pressure regulating valve is provided between the heat exchanger and the power generator so as to open at a pressure higher than a set pressure so that the heat medium having a high temperature and a high pressure is sprayed at a constant pressure from the turbine.
제1항에 있어서,
상기 응축기와 증발기 사이에는, 상기 열매체를 가압하는 순환펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클.
The method according to claim 1,
And a circulation pump for pressurizing the heating medium is installed between the condenser and the evaporator.
제1항에 있어서,
상기 열교환기에서 액화된 상기 열매체가 상기 압축기로 회수되도록, 상기 열교환기와 압축기를 연결하는 기수회수관이 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클.
The method according to claim 1,
And a water recovery pipe connecting the heat exchanger and the compressor is formed so that the heat medium liquefied in the heat exchanger is recovered to the compressor.
제1항에 있어서,
상기 압축기의 전후에는, 상기 압축기에서 과압축된 상기 열매체를 회수하는 바이패스관이 형성되고,
상기 압축기와 증발기 사이에는, 상기 바이패스관을 통해 과압축된 상기 열매체가 회수되는 축압탱크가 설치되는 것을 특징으로 하는 고효율 발전사이클.
The method according to claim 1,
A bypass pipe for collecting the heat medium compressed by the compressor is formed on the front and rear sides of the compressor,
And a compression tank in which the heat medium compressed and compressed through the bypass pipe is recovered is installed between the compressor and the evaporator.
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KR20160099441A (en) 2015-02-12 2016-08-22 에스에이치 에너지 주식회사 High efficiency cogeneration power generation system

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