KR101567712B1 - 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템 및 하이브리드 발전방법 - Google Patents

초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템 및 하이브리드 발전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템에 관한 것으로, 보일러에서 발생된 열로 가열된 스팀에 의해 구동되어 전력을 생산하는 복수의 터빈이 구비된 스팀 발전 유닛과, 초임계 이산화탄소 유체를 가열하는 S-CO2 히터와, 상기 초임계 이산화탄소 유체에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈을 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체의 온도를 낮추는 프리 쿨러(precooler)와, 상기 초임계 이산화탄소 유체를 가압하는 주압축기가 구비되어 전력을 생산하는 초임계 이산화탄소 발전 유닛을 포함하며, 상기 스팀 발전 유닛과 상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은 상기 보일러를 공유하며, 상기 스팀 발전 유닛은, 상기 터빈을 작동시킨 상기 스팀을 재가열하는 복수의 급수 가열기와, 상기 보일러로 외부 공기를 공급하는 복수의 외기 유입기와, 상기 보일러에서 연소된 후 배출되는 연소 가스의 폐열을 회수하는 가스 에어 히터(GAH)와, 상기 가스 에어 히터를 통과한 배기 가스를 배출하는 배기가스 배출기를 더 포함하고, 상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은 상기 급수 가열기 중 하나에 연결되어 상기 급수 가열기로부터 회수한 열로 상기 제2 열교환기를 통과한 상기 초임계 이산화탄소 유체를 가열하는 S-CO2 급수 히터를 더 포함한다. 본 발명에 따르면, 스팀 사이클과 초임계 이산화탄소 사이클을 연계함으로써 스팀 사이클과 초임계 이산화탄소 사이클의 발전 효율을 모두 향상시키는 효과가 있다.

Description

초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템 및 하이브리드 발전방법{Hybrid power generation system and method using a supercritical CO2 cycle}
본 발명은 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바텀 사이클인 스팀 사이클에 초임계 이산화탄소 사이클을 적용함으로써 최적의 효율을 구현한 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템에 관한 것이다.
우리나라는 에너지원의 수입 의존도가 매우 높고 매년 여름과 겨울에 반복적인 전력난이 심각한 상황이기 때문에 효율적인 전력 생산에 대한 필요성이 점차 커지고 있다. 게다가 국제적으로 공해물질 발생을 줄이기 위한 움직임이 점차 활발해짐에 따라 공해물질의 발생을 줄이면서 전력 생산량을 높이기 위해 여러 가지 노력을 기울이고 있으며, 그 중 하나로 한국공개특허 제2013-0036180호에 개시된 바와 같이 초임계 이산화탄소를 작동 유체로 사용하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템(Power generation system using Supercritical CO2)에 대한 연구 개발이 활성화되고 있다.
초임계 상태의 이산화탄소는 액체 상태와 유사한 밀도에 기체와 비슷한 점성을 동시에 가지므로 기기의 소형화와 더불어, 유체의 압축 및 순환에 필요한 전력소모를 최소화할 수 있다. 동시에 임계점이 31.4℃, 72.8기압으로, 임계점이 373.95℃, 217.7기압인 물보다 매우 낮아서 다루기가 용이한 장점이 있다. 이러한 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 550℃에서 운전할 경우 약 45% 수준의 순발전효율을 보이며, 기존 스팀 사이클의 발전효율 대비 20% 이상의 발전효율 향상과 함께 터보기기를 수십 분의 1 수준으로 축소가 가능한 장점이 있다. 또한, 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 발전에 사용된 이산화탄소를 외부로 배출하지 않는 폐사이클(closed cycle)로 운영되는 경우가 대부분이기 때문에 국가별 공해물질 배출 감소에 큰 도움이 될 수 있다.
그러나 기존의 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 일정 규모 이상으로 대용량화하기가 어려워 필요 전력량의 일부만을 공급할 수 있는 한계가 있다. 또한, 석탄화력 발전의 경우 전력 생산 효율은 증가시키면서도 공해물질의 배출량은 줄여야하는 과제가 있다.
따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 초임계 이산화탄소 발전 시스템 및 석탄화력 발전 시스템을 개선하고 전력 생산 효율을 향상시켜야 할 방안을 개발할 필요가 있다.
한국공개특허 제2013-0036180호(공개일: 2013. 04. 11)
본 발명의 목적은 바텀 사이클인 스팀 사이클에 초임계 이산화탄소 사이클을 적용함으로써 최적의 효율을 구현한 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템은, 보일러에서 발생된 열로 가열된 스팀에 의해 구동되어 전력을 생산하는 복수의 터빈이 구비된 스팀 발전 유닛과, 초임계 이산화탄소 유체를 가열하는 S-CO2 히터와, 상기 초임계 이산화탄소 유체에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈을 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체의 온도를 낮추는 프리 쿨러(precooler)와, 상기 초임계 이산화탄소 유체를 가압하는 주압축기가 구비되어 전력을 생산하는 초임계 이산화탄소 발전 유닛을 포함하며, 상기 스팀 발전 유닛과 상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은 상기 보일러를 공유하며, 상기 스팀 발전 유닛은, 상기 터빈을 작동시킨 상기 스팀을 재가열하는 복수의 급수 가열기와, 상기 보일러로 외부 공기를 공급하는 복수의 외기 유입기와, 상기 보일러에서 연소된 후 배출되는 연소 가스의 폐열을 회수하는 가스 에어 히터(GAH)와, 상기 가스 에어 히터를 통과한 배기 가스를 배출하는 배기가스 배출기를 더 포함하고, 상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은 상기 급수 가열기 중 하나에 연결되어 상기 급수 가열기로부터 회수한 열로 제2 열교환기를 통과한 상기 초임계 이산화탄소 유체를 가열하는 S-CO2 급수 히터를 더 포함한다.
삭제
상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은, 상기 프리 쿨러로 유입되기 전 분기되어 상기 초임계 이산화탄소 유체에 의해 구동되는 재압축기와, 상기 터빈 및 재압축기의 사이에 설치되는 제1 열교환기와, 상기 재압축기 및 주압축기의 사이에 설치되는 제2 열교환기를 더 포함할 수 있다.
상기 S-CO2 히터는 상기 보일러 내에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 보일러는 상기 스팀을 과열하는 스팀 수퍼히터(steam superheater)와, 상기 터빈에서 이송된 스팀을 재가열하는 스팀 리히터(reheater)를 더 포함하며, 상기 스팀 수퍼히터 및 스팀 리히터는 상기 보일러의 고온부에 설치되는 것이 특징이다.
상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은 상기 가스 에어 히터와 상기 배기가스 배출기의 사이에 상기 배기가스의 폐열을 회수하는 S-CO2 가스 쿨러를 더 포함할 수 있다.
상기 S-CO2 가스 쿨러는 상기 제2 열교환기 및 상기 제1 열교환기에 연결되며, 상기 초임계 이산화탄소 유체는 상기 주압축기에서 압축되고 상기 제2 열교환기를 거쳐 상기 S-CO2 가스 쿨러에서 열교환된 후 상기 제1 열교환기로 유입되는 것을 특징으로 한다.
상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은 상기 프리 쿨러로부터 폐열을 회수하는 에어 프리 히터를 더 포함하며, 상기 에어 프리 히터는 상기 외기 유입기 및 상기 가스 에어 히터와 연결되는 것이 바람직하다.
상기 S-CO2 급수 히터는 배출단이 상기 프리 쿨러와 연결되어 상기 S-CO2 급수 히터를 통과한 상기 초임계 이산화탄소 유체는 상기 프리 쿨러로 유입되는 것이 특징이다.
삭제
상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은 상기 가스 에어 히터와 상기 에어 프리 히터의 사이에 구비되어 상기 가스 에어 히터 및 상기 에어 프리 히터와 연결되는 S-CO2 에어 히터를 더 포함할 수 있다.
상기 S-CO2 에어 히터는 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기와 연결되며, 상기 에어 프리 히터를 통과한 외부 공기를 가열하는 것이 특징이다.
또한, 본 발명의 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 방법 은, 스팀 발전 유닛에 의해 전력을 생산하는 스팀 사이클과, 초임계 이산화탄소 발전 유닛에 의해 전력을 생산하는 초임계 이산화탄소 사이클을 포함하며, 상기 초임계 이산화탄소 사이클은, 스팀 발전 유닛의 보일러에 구비된 초임계 이산화탄소 발전 유닛의 S-CO2 히터에서 초임계 이산화탄소 유체를 가열하는 유체 가열 단계와, 상기 가열된 초임계 이산화탄소 유체에 의해 터빈이 구동되는 터빈 구동 단계와, 상기 터빈을 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체를 제1 열교환기에서 열교환하는 제1 열교환 단계와, 상기 제1 열교환기에서 열교환한 초임계 이산화탄소 유체를 제2 열교환기에서 열교환하는 제2 열교환 단계와, 상기 제2 열교환 단계를 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체가 프리 쿨러에서 냉각되는 냉각 단계와, 상기 냉각 단계에서 냉각된 상기 초임계 이산화탄소 유체가 주압축기로 공급되어 압축되는 압축 단계와, 상기 압축된 초임계 이산화탄소 유체가 상기 제2 열교환기를 거쳐 가열되는 제3 가열 단계와, 상기 제2 열교환기를 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체가 상기 제1 열교환기를 거쳐 가열되는 제4 가열 단계와, 상기 제4 가열 단계를 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체가 상기 S-CO2 히터로 순환되는 순환 단계를 포함하며, 상기 제2 열교환 단계와 상기 냉각 단계의 사이에, 상기 제2 열교환 단계를 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체가 S-CO2 급수 히터로 유입되어 상기 스팀 발전 유닛의 급수 과열기가 상기 초임계 이산화탄소 유체로부터 열을 회수하고 상기 초임계 이산화탄소 유체가 냉각되는 회수 냉각 단계를 더 포함한다.
삭제
상기 제3 가열 단계 및 제4 가열 단계의 사이에, 상기 제3 가열 단계를 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체가 상기 보일러로부터 배출되는 배기 가스로부터 폐열을 회수하는 S-CO2 가스 쿨러를 거쳐 가열된 후 상기 제4 가열 단계로 진입하는 보조 가열 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 가열 단계 및 회수 냉각 단계의 사이에, 상기 S-CO2 급수 히터로 유입되는 상기 초임계 이산화탄소 유체의 일부를 분기하여 재압축기를 구동시키는 재압축기 구동 단계를 더 포함한다.
상기 스팀 사이클은, 상기 프리 쿨러에 설치된 에어프리 히터를 통해 상기 프리 쿨러의 폐열을 회수해 연료의 연소에 사용되는 외부 공기를 가열하는 프리 히팅 단계와, 연료를 주입하여 상기 보일러에서 연소하는 연소 단계와, 상기 연소 단계에서 발생된 열로 스팀을 가열해 복수의 터빈을 구동시키는 터빈 구동 단계와, 상기 보일러에서 발생된 연소 가스를 외부로 배출하는 배기가스 배출단계를 포함한다.
상기 배기가스 배출단계 이전에, 상기 S-CO2 가스 쿨러에서 상기 배기 가스의 폐열을 회수하는 열회수 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 프리 히팅 단계 및 연소 단계의 사이에, 상기 프리 히팅 단계를 거친 외부 공기를 상기 S-CO2 에어 히터에서 추가로 가열하는 추가 가열 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템은 스팀 사이클과 초임계 이산화탄소 사이클을 연계함으로써 스팀 사이클과 초임계 이산화탄소 사이클의 발전 효율을 모두 향상시키는 효과가 있다.
또한, 두 사이클이 보일러를 공유하므로 높은 온도의 초임계 이산화탄소 유체를 순환시킴으로써 초임계 이산화탄소 사이클의 고온 유체와 저온 유체간 온도차를 줄여 초임계 이산화탄소 사이클 및 주압축기의 손실을 개선하는 효과가 있다.
더 나아가 두 사이클이 보일러를 공유하고 초임계 이산화탄소 히터를 스팀 온도보다 높게 운영함으로써 스팀 사이클의 보일러 내에서 높은 온도의 연소 가스로부터 낮은 온도의 스팀 파이프로 열이 전달될 때 손실되는 엑서지(Exergy)의 손실을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템의 블록도,
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템의 블록도,
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템의 블록도,
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 TS 관계를 도시한 그래프이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다(편의상 실시 예들간 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 각 구성으로 유입되거나 각 구성에서 배출되는 입구단 및 출구단, 각 구성 사이를 연결하는 배관은 참조 번호를 사용하며, 본 발명의 실시 예를 설명하는데 필요한 각 포인트에 대해서만 참조 번호를 이용해 설명하기로 한다).
본 발명의 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템은 석탄화력 발전 시스템을 바텀 사이클(Bottom cycle)로 이용하고, 초임계 이산화탄소 발전 시스템을 토핑 사이클(Topping cycle)로 이용함으로써 두 가지 발전 시스템의 효율을 모두 향상시킬 수 있는 하이브리드 발전 시스템이다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 바텀 사이클에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 바텀 사이클은 석탄 등의 화석 연료를 보일러(110)로 공급하여 연소시키고, 보일러(110)에서 발생된 열에너지는 스팀 제너레이터(steam generator, 미도시)로 공급되어 물을 스팀(steam)으로 변환시키는 스팀 사이클(steam cycle)이다. 스팀은 스팀 파이프를 통해 제1 터빈(120) 및 제2 터빈(122)으로 공급된다. 제1 터빈(120) 및 제2 터빈(122)을 작동시킨 후 스팀은 복수의 급수 가열기(feed water heater, 130)에서 재가열되어 제3 터빈(124)으로 공급되고, 스팀 컨덴서(steam condenser, 복수기, 미도시)에서 냉각되어 다시 물로 회수된다. 화석 연료의 연소에 사용되는 공기는 스팀 사이클의 외부로부터 공급되며, 공급된 외기는 연료의 연소에 사용되고 폐열의 일부가 회수된 후 사이클의 외부로 배출된다.
이하에서는 전술한 스팀 사이클을 구성하는 각 구성 요소들을 포함하는 스팀 발전 유닛에 대해 설명한다.
보일러(110) 내에는 급수 가열기(130)로부터 이송된 스팀을 과열 스팀으로 만드는 스팀 수퍼히터(steam superheater, 과열기, 112)와, 제1 터빈(120)에서 이송된 스팀을 재가열하는 스팀 리히터(reheater, 재열기, 114)가 설치된다. 스팀 수퍼히터(112)와 스팀 리히터(114)는 보일러(110)의 상부 쪽인 고온부에 배치된다. 보일러(110)에서 연소된 연소 가스는 가스 에어 히터(Gas Air Heater, GAH, 140)를 통과해 폐열이 회수된 후 시스템 외부로 배출된다. 보일러(110)에서 연료를 연소시키기 위해 외부에서 공기가 유입될 때 외부 공기는 가스 에어 히터(140)를 통과하면서 예열되어 공급된다. 외부 공기의 유입 경로는 복수로 구비될 수 있다. 본 발명에서는 제1 외기 유입기(150) 및 제2 외기 유입기(152)가 스팀 사이클에 외부 공기를 공급하기 위해 사용된 예를 제시하고 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템은 전술한 스팀 사이클과 초임계 이산화탄소 사이클의 하이브리드 발전 시스템으로, 두 사이클은 보일러(110)를 공유한다.
즉, 스팀 발전 유닛의 보일러(110) 내에는 초임계 이산화탄소 유닛의 구성인 초임계 이산화탄소 히터(이하 S-CO2 히터, 210)가 설치되어 초임계 이산화탄소 유체가 보일러(110)를 거쳐 초임계 이산화탄소 사이클로 순환하도록 한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 유닛은 작동 유체인 고압의 초임계 이산화탄소 유체를 최적의 공정 온도까지 가열하는 S-CO2 히터(210)와, S-CO2 히터(210)를 거친 초임계 이산화탄소 유체에 의해 구동되는 터빈(220)과, 터빈(220)을 거친 고온저압의 초임계 이산화탄소 유체의 온도를 낮추는 프리 쿨러(precooler, 230)와, 저온저압의 초임계 이산화탄소 유체를 200기압 이상으로 가압하는 주압축기(240)로 구성된다. 또한, 초임계 이산화탄소 사이클은 프리 쿨러(230)로 유입되기 전 분기되어 저온저압의 초임계 이산화탄소 유체에 의해 구동되는 재압축기(222)과, 터빈(220) 및 재압축기(222)의 사이, 재압축기(222) 및 주압축기(240)의 사이에 각각 설치되는 제1 열교환기(High-recuperator, 250) 및 제2 열교환기(Low-recuperator, 252)를 더 구비할 수 있다(본 발명에서 고온, 저온의 의미는 사이클 내 다른 포인트에 대해 상대적으로 고온 또는 저온이라는 의미일 뿐, 절대적인 온도값을 의미하는 것이 아님). 이러한 구성들은 폐 사이클(closed cycle)을 구성하며, 이 폐 사이클을 초임계 이산화탄소 유체가 순환하므로 초임계 이산화탄소 사이클이라고 한다.
제1 열교환기(250)는 열교환을 통해 터빈(220)으로부터 배출되는 초임계 이산화탄소 유체의 온도는 낮춰주고 S-CO2 히터(210)로 유입되는 초임계 이산화탄소 유체의 온도는 높여준다. 마찬가지로 제2 열교환기(252) 역시 열교환을 통해 주압축기(240)로 유입되는 초임계 이산화탄소 유체의 온도는 낮춰주고 주압축기(240)로부터 배출되는 초임계 이산화탄소 유체의 온도는 높여준다.
따라서 S-CO2 히터(210)에서 제2 열교환기(252)의 입구단까지(1~3)의 초임계 이산화탄소 유체는 고온 상태이고(고온 유체), 제2 열교환기(252)의 출구단에서 주압축기(240)로 유입될 때까지(4~5)의 초임계 이산화탄소 유체는 상대적으로 저온 상태이다(저온 유체). 또한, 주압축기(240)의 출구단에서 제1 열교환기(250)의 입구단까지(6~9)의 초임계 이산화탄소 유체는 저온 상태이며(저온 유체), 제1 열교환기(250)의 출구단에서 S-CO2 히터(210)의 입구단까지(10)의 초임계 이산화탄소 유체는 상대적으로 고온 상태이다(고온 유체).
초임계 이산화탄소 사이클의 재압축 효율을 높이기 위해 프리 쿨러(230)로 유입되기 전 초임계 이산화탄소 유체의 일부를 재압축기(222) 쪽으로 분기시켜 재압축 효율을 향상시킬 수 있다.
S-CO2 히터(210)는 보일러(110) 내의 고온부에 설치되는 것이 바람직하다. S-CO2 히터(210)가 단독으로 사용되는 경우, 초임계 이산화탄소 유체가 사이클 내를 순환하면서 재압축되는 비율이 높아질수록 프리 쿨러(230)에서 버려지는 열이 줄어들어 시스템의 효율이 증가한다. 그러나 재압축 비율이 일정 비율을 넘어서는 경우, 터빈(220)의 입구단(10)의 온도가 터빈(220)의 출구단(2)의 온도보다 높아져 저온에서 고온으로 열이 전달되는 상태가 되므로 초임계 이산화탄소 유체의 정상적인 순환이 불가능해 시스템 유지에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 S-CO2 히터(210)를 보일러(110) 내의 고온부에 설치함으로써 터빈(220)의 출구단(2) 온도가 입구단(10)의 온도보다 항상 높게 유지되도록 함으로써 재압축 비율이 높아지더라도 초임계 이산화탄소 사이클이 정상적으로 유지되도록 구현할 수 있게 된다.
또한, 초임계 이산화탄소 사이클은 이산화탄소가 금속과 반응하여 탄소가 금속 내부로 침투하는 침탄 현상이 발생하기 때문에 배관용 재질로 니켈 등 고급 재질의 사용이 불가피하다. 그러나 이러한 단점이 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템에서는 초임계 이산화탄소 유체의 온도를 스팀 사이클의 스팀 온도보다 높게 설정할 수 있는 장점으로 작용한다.
좀더 상세히 설명하면, 보일러(110)에서의 열 전달은 외부의 열 전달에 의해 지배되는데, 열 전달에 의한 엔트로피의 증가는 유체의 온도와 유체가 흐르는 벽의 온도차이가 커질수록 증가한다. 따라서 유체의 온도와 유체가 흐르는 벽의 온도 차이를 줄임으로써 엔트로피를 감소시켜 발전 시스템의 효율을 높일 수 있다.
그런데 S-CO2 히터(210)를 보일러(110)의 스팀 수퍼히터(112)가 설치되는 고온부에 설치하게 되면, S-CO2 히터(210)를 순환하는 초임계 이산화탄소 유체의 온도가 보일러(110)의 고온부로 공급되는 스팀의 온도보다 높으므로 스팀 파이프 주변의 온도롤 증가시켜 스팀의 온도를 증가시킬 수 있다. 따라서 고온의 배기가스와 스팀 파이프를 순환하는 스팀의 온도 차이를 감소시킬 수 있으며, 결과적으로 제1 터빈(120)의 입구까지의 엔트로피 손실을 줄여 발전 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.
즉, S-CO2 히터(210)를 보일러(110) 내의 고온부에 설치하되 스팀 수퍼히터(112)의 위치보다 상대적으로 온도가 낮은 쪽에 설치함으로써 스팀 사이클 및 초임계 이산화탄소 사이클 모두의 효율을 향상시키는 효과가 있다.
한편, 프리 쿨러(230)에는 에어 프리 히터(air preheater, 공기 예열기, 160)가 장착될 수 있다. 프리 쿨러(230)는 주압축기(240)로 유입되는 초임계 이산화탄소 유체의 온도를 낮춤으로써 주압축기(240)의 부하를 감소시켜 압축 효율을 향상시키는 역할을 하므로, 초임계 이산화탄소 사이클이 단독으로 구성될 때에는 프리 쿨러(230)를 통해 버려지는 열량은 그대로 사이클 외부로 배출되었다. 그러나 본 발명에서는 에어 프리 히터(160)가 프리 쿨러(230)에 장착됨으로써 프리 쿨러(230)에서 폐열을 회수하여 스팀 사이클의 외기 예열 용도로 이용할 수 있다. 따라서 프리 쿨러(230)에서 버려지는 폐열을 이용해 스팀 사이클의 효율을 높일 수 있게 된다.
본 발명의 제1 실시 예에서는 에어 프리 히터가 프리 쿨러에 장착되는 예를 설명하였으나, 에어 프리 히터 없이 프리 쿨러가 스팀 사이클의 제1 급수가열기(132)에 장착될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템은 프리 쿨러(230)가 스팀 발전 유닛의 제1 급수 가열기(132)에 장착될 수 있다. 프리 쿨러(230)의 폐열은 제1 급수 가열기(132)에서 회수되어 스팀 사이클에 이용되고, 프리 쿨러(230)를 통과한 초임계 이산화탄소 유체는 냉각되어 주압축기(240)로 공급된다.
그러나 전술한 제1 실시 예의 에어 프리 히터(160)나 제2 실시 예의 제1 급수 가열기(132)에서 회수할 수 있는 프리 쿨러(230)의 폐열 용량에는 한계가 있으므로, 일정 용량 비율 이상이 되면 프리 쿨러(230)에서 남은 폐열을 모두 배출해야 한다. 프리 쿨러(230)에서 배출되는 폐열이 일정 용량 비율 이상일 때에는 스팀 컨덴서(steam condenser, 복수기, 미도시)에 별도의 전열면적을 추가하여야 한다. 이때 비용은 추가되지만 상대적으로 효율이 높은 초임계 이산화탄소 사이클 발전 비율이 증가되므로 전체 하이브리드 발전 시스템은 효율은 증가하게 된다.
본 발명의 제3 실시 예는 전술한 제1 및 제2 실시 예보다 스팀 사이클 및 초임계 이산화탄소 사이클의 효율을 극대화할 수 있는 최적의 실시 예로, 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템의 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스팀 발전 유닛의 제2 외기 유입기(152)에는 프리 쿨러(230)스팀 및 에어 프리 히터(160)가 구비되고, 스팀 발전 유닛의 제1 급수 가열기(132)에는 S-CO2 급수 히터(290)가 구비되어 초임계 이산화탄소 사이클의 제2 열교환기(252)의 배출단(4) 연결된다. 스팀 사이클의 가스 에어 히터(140)의 배출단(71)에는 S-CO2 가스 쿨러(270)가 구비되고, 에어 프리 히터(160)와 가스 에어 히터(140) 사이에는 S-CO2 에어 히터(280)가 구비된다.
스팀 사이클의 보일러(110)에 설치된 S-CO2 히터(210)를 순환해 터빈(220)을 구동하고 배출된 고온의 초임계 이산화탄소 유체는 제1 열교환기(250)를 거쳐 S-CO2 에어 히터(280)를 통과하면서 에어 프리 히터(160)를 통해 유입된 외부 공기와 열교환하고 제2 열교환기(252)로 유입된다. 제2 열교환기(252)를 통과한 저온저압의 초임계 이산화탄소 유체는 S-CO2 급수 히터(290)로 유입되어 재가열되고, 프리 쿨러(230)를 통과하면서 냉각되어 주압축기(240)로 공급된다. 주압축기(240)에서 고압으로 압축된 초임계 이산화탄소 유체는 제2 열교환기(252) 및 제1 열교환기(250)를 거쳐 다시 가열되고, S-CO2 히터(210)로 유입되어 고온으로 가열된다.
프리 쿨러(230)에서 버려지는 열은 온도가 낮고 스팀 사이클은 쿨링 사이클이 적기 때문에 회수할 수 있는 용량 비율이 적어 스팀 사이클의 약15% 용량 비율 이상에서는 스팀 컨덴서(steam condenser, 복수기, 300)에 별도의 전열면적을 추가하여야 한다. 따라서, 경제성을 고려하여 S-CO2 용량비율을 산정해야 하고, 별도의 전열면적을 추가하지 않을 경우 S-CO2 급수 히터(290)와 프리 쿨러(230)의 상대 유체 조건을 고려하여 최대한 열이 회수될 수 있도록 배치하여야 한다. 도 3은 프리 쿨러(230) 입구 공기온도가 S-CO2 급수 히터(290) 입구 급수 온도보다 낮은 경우에 대한 배치 예로, S-CO2 급수 히터(290)를 통해 1차 냉각된 초임계 이산화탄소 유체를 프리 쿨러(230)로 공급하면 좀더 효율적으로 온도를 낮출 수 있다. 공기온도가 높은 경우 S-CO2 반대로 프리 쿨러(230)를 먼저 통과하는 것이 유리하다.
주압축기(240)에서 저온고압으로 압축된 초임계 이산화탄소 유체는 제2 열교환기(252)를 거쳐 S-CO2 가스 쿨러(270)로 유입된다.
보일러(110)에 고수분탄이 사용되어 연소될 경우, 보일러(110) 내의 가스 온도가 감소하면서 열흡수율이 감소되어 보일러(110)의 배출단(59)의 배기가스는 현열이 증가된다. 그러나 전열면적이 제한적이므로 현열을 충분히 흡수하지 못해 보일러(110) 내부의 온도가 낮아졌음에도 불구하고 배출되는 배기가스의 온도는 오히려 높아져 보일러(110)의 효율이 감소되는 현상이 발생한다. 배출되는 배기가스의 현열을 S-CO2 가스 쿨러(270)를 통해 회수함으로써 초임계 이산화탄소 유체를 고온으로 가열하는 과정에서 초임계 이산화탄소 유체가 미리 가열된다. 따라서 제1 열교환기(250)의 부하를 줄일 수 있고, 고수분탄을 연소하는 보일러(110)에서 배출되는 배기가스의 온도 상승을 방지하는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 TS 관계를 도시한 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 초임계 이산화탄소 유체의 온도(T)와 비열용량(S)의 관계를 살펴보면, 본 발명의 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 시스템은 제1 열교환기(250)와 제2 열교환기(252)에서 저온 유체와 고온 유체의 온도가 5~10℃로 적절한 온도 차이를 유지(포인트 2와 10)함을 알 수 있다. 이에 따라, 제1 열교환기(250)와 제2 열교환기(252)의 효율을 극대화하고, 과도한 전열면적 상승을 방지할 수 있다.
또한, 기존에 고온 유체의 온도가 낮아 가열이 불가능했던 구간(포인트 73에서 7)을 보일러(110)에서 배출되는 배기 가스를 이용해 가열(S-CO2 가스 쿨러(270)에서 배기 가스의 열을 회수)할 수 있게 하였다. 따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 배기 가스의 온도는 200℃에서 143℃로 낮아져 적절한 온도차를 유지하게 됨을 알 수 있다. 배기 가스의 온도가 산노점 이상으로 유지되므로 저온 부식의 위험성도 배제할 수 있다.
도 4의 프리 쿨러(230)에서 버려지는 폐열은 에어 프리 히터(160)를 통해 보일러(110)로 공급되도록 함으로써 연료의 연소에 사용됨을 알 수 있다(포인트 44에서 70).
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 시스템은 스팀 사이클과 초임계 이산화탄소 사이클을 연계함에 있어 최적의 시스템을 구성함으로써 스팀 사이클 및 초임계 이산화탄소 사이클 모두의 효율을 향상시키는 효과가 있다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템에 있어서, 도 3 및 도 4를 참조하여 유체의 흐름에 따른 하이브리드 발전 방법에 대해 설명하면 다음과 같다(편의상 모든 실시 예의 개념을 포괄하는 제3 실시 예를 기준으로 설명하기로 하고, 각 단계에 해당하는 유체 흐름의 포인트를 참조 번호로 하여 설명하기로 한다).
먼저 초임계 이산화탄소 사이클을 기준으로 설명하기로 한다(각 포인트 별 온도는 도 4 참조).
초임계 이산화탄소 사이클은 스팀 발전 유닛의 보일러(110)에 구비된 초임계 이산화탄소 발전 유닛의 S-CO2 히터(210)에서 고압의 초임계 이산화탄소 유체를 가열한다(유체 가열 단계, 1). 가열된 초임계 이산화탄소 유체는 터빈(220)으로 공급되어 터빈(220)을 구동시킨다(터빈 구동 단계, 2).
터빈(220)을 거친 초임계 이산화탄소 유체는 제1 열교환기(250)에서 열교환되어 냉각되는데(제1 열교환 단계, 2→74), 약 500℃에 달하던 초임계 이산화탄소 유체의 온도가 제1 열교환단계에서 약 200℃ 정도로 낮아진다.
제1 열교환기(250)에서 열교환된 초임계 이산화탄소 유체는 제2 열교환기(252)에서 열교환되어 약 70℃ 정도로 낮아지며(제2 열교환 단계, 3→4), 제2 열교환 단계를 거친 초임계 이산화탄소 유체는 S-CO2 급수 히터(290)로 유입된다. 스팀 발전 유닛의 제1 급수 과열기(132)가 S-CO2 급수 히터(290)로 유입된 초임계 이산화탄소 유체로부터 열을 회수하여 초임계 이산화탄소 유체를 냉각시킨다(회수 냉각 단계, 4→72). 이후 초임계 이산화탄소 유체는 프리 쿨러(230)에서 50℃ 이하로 냉각된다(냉각 단계, 72→5).
냉각 단계에서 냉각된 초임계 이산화탄소 유체는 주압축기(240)로 공급되어 고압으로 압축되고(압축 단계, 5→6), 압축된 초임계 이산화탄소 유체는 제2 열교환기(252)를 거쳐 약 140℃ 정도로 가열된다(제3 가열 단계, 6→73). 제2 열교환기(252)를 거친 초임계 이산화탄소 유체는 제1 열교환기(250)를 거쳐 550℃ 정도로 가열되고(제4 가열 단계, 9→10), 제4 가열 단계를 거친 초임계 이산화탄소 유체는 S-CO2 히터(210)로 다시 순환되어 약 700℃까지 가열된다(순환 단계, 10→1).
한편, 제3 가열 단계 및 제4 가열 단계의 사이에, 제3 가열 단계를 거친 초임계 이산화탄소 유체가 보일러(110)로부터 배출되는 배기 가스로부터 폐열을 회수하는 S-CO2 가스 쿨러(270)를 거쳐 가열된 후 제4 가열 단계로 진입할 수 있다(보조 가열 단계, 73→7). 또한, 제2 열교환 단계를 거친 초임계 이산화탄소 유체는 S-CO2 급수 히터(290)로 유입되기 전에, 유입되는 초임계 이산화탄소 유체의 일부를 분기하여 재압축기(222)를 구동(재압축 단계, 4-1→8)시킴으로써 재생(Regeneration) 효과를 통해 초임계 이산화탄소 사이클의 효율을 향상시킬 수 있다. 재압축기를 통과하는 유량비율을 증가시킬수록 별도로 S-CO2 컨덴서 전열면적을 설치하지 않을 수 있는 S-CO2 용량비율을 증가시키는 효과도 얻을 수 있다.
다음으로 스팀 사이클을 기준으로 설명하기로 한다(각 포인트 별 온도는 도 4를 참조하여 설명하며, 전술한 실시 예에서 이미 설명된 보일러 내의 세부 구성 및 스팀 사이클의 전반적인 유체의 흐름에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 함).
스팀 사이클은 초임계 이산화탄소 사이클의 프리 쿨러(230)에 설치된 에어프리 히터(160)를 통해 프리 쿨러(230)의 폐열을 회수해 연료의 연소에 사용되는 외부 공기를 가열한다(프리 히팅 단계, 43→44). 가열된 외부 공기와 함께 연료를 주입하여 보일러(110)에서 연소시키고(연소 단계, 52), 연소 단계에서 발생된 열로 스팀을 가열해 복수의 터빈(120, 122, 124)을 구동시켜 전력을 생산한다(터빈 구동 단계, 11→17). 보일러(110)에서 발생된 연소 가스는 외부로 배출된다(배기가스 배출단계, 42).
그러나 배기가스 배출단계 이전에, S-CO2 가스 쿨러(270)에서 배기 가스의 폐열을 회수할 수 있다(열회수 단계, 71→42). 또한, 프리 히팅 단계 및 연소 단계의 사이에, 프리 히팅 단계를 거친 외부 공기를 S-CO2 에어 히터(280)에서 추가로 가열해 보일러(110)로 공급할 수 있다(추가 가열 단계, 44→70).
이러한 방법에 의해 스팀 사이클 및 초임계 이산화탄소 사이클을 연계한 하이브리드 발전 시스템을 효과적으로 운영할 수 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 권리범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경이 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 권리범위에 속하게 될 것이다.
(스팀 사이클)
110: 보일러 132: 제1 급수 가열기
140: 가스 에어 히터 152: 제2 외기 유입기
154: 배기가스 배출기 160: 에어 프리 히터
170: 제1 가스 쿨러
(초임계 이산화탄소 사이클)
210: S-CO2 히터 230: 프리 쿨러
240: 주압축기 250: 제1 열교환기
252: 제2 열교환기 260: 제2 가스 쿨러
270: S-CO2 가스 쿨러 280: S-CO2 에어 히터
290: S-CO2 급수 히터

Claims (19)

  1. 보일러에서 발생된 열로 가열된 스팀에 의해 구동되어 전력을 생산하는 복수의 터빈이 구비된 스팀 발전 유닛과,
    초임계 이산화탄소 유체를 가열하는 S-CO2 히터와, 상기 초임계 이산화탄소 유체에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈을 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체의 온도를 낮추는 프리 쿨러(precooler)와, 상기 초임계 이산화탄소 유체를 가압하는 주압축기가 구비되어 전력을 생산하는 초임계 이산화탄소 발전 유닛을 포함하며,
    상기 스팀 발전 유닛과 상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은 상기 보일러를 공유하며,
    상기 스팀 발전 유닛은, 상기 터빈을 작동시킨 상기 스팀을 재가열하는 복수의 급수 가열기와, 상기 보일러로 외부 공기를 공급하는 복수의 외기 유입기와, 상기 보일러에서 연소된 후 배출되는 연소 가스의 폐열을 회수하는 가스 에어 히터(GAH)와, 상기 가스 에어 히터를 통과한 배기 가스를 배출하는 배기가스 배출기를 더 포함하고, 상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은 상기 급수 가열기 중 하나에 연결되어 상기 급수 가열기로부터 회수한 열로 제2 열교환기를 통과한 상기 초임계 이산화탄소 유체를 가열하는 S-CO2 급수 히터를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은,
    상기 프리 쿨러로 유입되기 전 분기되어 상기 초임계 이산화탄소 유체에 의해 구동되는 재압축기와, 상기 터빈 및 재압축기의 사이에 설치되는 제1 열교환기와, 상기 재압축기 및 주압축기의 사이에 설치되는 제2 열교환기를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 S-CO2 히터는 상기 보일러 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보일러는 상기 스팀을 과열하는 스팀 수퍼히터(steam superheater)와, 상기 터빈에서 이송된 스팀을 재가열하는 스팀 리히터(reheater)를 더 포함하며, 상기 스팀 수퍼히터 및 스팀 리히터는 상기 보일러의 고온부에 설치되는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은 상기 가스 에어 히터와 상기 배기가스 배출기의 사이에 상기 배기가스의 폐열을 회수하는 S-CO2 가스 쿨러를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 S-CO2 가스 쿨러는 상기 제2 열교환기 및 상기 제1 열교환기에 연결되며, 상기 초임계 이산화탄소 유체는 상기 주압축기에서 압축되고 상기 제2 열교환기를 거쳐 상기 S-CO2 가스 쿨러에서 열교환된 후 상기 제1 열교환기로 유입되는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은 상기 프리 쿨러로부터 폐열을 회수하는 에어 프리 히터를 더 포함하며, 상기 에어 프리 히터는 상기 외기 유입기 및 상기 가스 에어 히터와 연결되는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 S-CO2 급수 히터는 배출단이 상기 프리 쿨러와 연결되어 상기 S-CO2 급수 히터를 통과한 상기 초임계 이산화탄소 유체는 상기 프리 쿨러로 유입되는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 초임계 이산화탄소 발전 유닛은 상기 가스 에어 히터와 상기 에어 프리 히터의 사이에 구비되어 상기 가스 에어 히터 및 상기 에어 프리 히터와 연결되는 S-CO2 에어 히터를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 S-CO2 에어 히터는 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기와 연결되며, 상기 에어 프리 히터를 통과한 외부 공기를 가열하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 시스템.
  13. 스팀 발전 유닛에 의해 전력을 생산하는 스팀 사이클과, 초임계 이산화탄소 발전 유닛에 의해 전력을 생산하는 초임계 이산화탄소 사이클을 포함하며,
    상기 초임계 이산화탄소 사이클은,
    스팀 발전 유닛의 보일러에 구비된 초임계 이산화탄소 발전 유닛의 S-CO2 히터에서 초임계 이산화탄소 유체를 가열하는 유체 가열 단계와,
    상기 가열된 초임계 이산화탄소 유체에 의해 터빈이 구동되는 터빈 구동 단계와,
    상기 터빈을 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체를 제1 열교환기에서 열교환하는 제1 열교환 단계와,
    상기 제1 열교환기에서 열교환한 초임계 이산화탄소 유체를 제2 열교환기에서 열교환하는 제2 열교환 단계와,
    상기 제2 열교환 단계를 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체가 프리 쿨러에서 냉각되는 냉각 단계와,
    상기 냉각 단계에서 냉각된 상기 초임계 이산화탄소 유체가 주압축기로 공급되어 압축되는 압축 단계와,
    상기 압축된 초임계 이산화탄소 유체가 상기 제2 열교환기를 거쳐 가열되는 제3 가열 단계와,
    상기 제2 열교환기를 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체가 상기 제1 열교환기를 거쳐 가열되는 제4 가열 단계와,
    상기 제4 가열 단계를 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체가 상기 S-CO2 히터로 순환되는 순환 단계를 포함하며,
    상기 제2 열교환 단계와 상기 냉각 단계의 사이에, 상기 제2 열교환 단계를 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체가 S-CO2 급수 히터로 유입되어 상기 스팀 발전 유닛의 급수 과열기가 상기 초임계 이산화탄소 유체로부터 열을 회수하고 상기 초임계 이산화탄소 유체가 냉각되는 회수 냉각 단계를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 방법.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제3 가열 단계 및 제4 가열 단계의 사이에, 상기 제3 가열 단계를 거친 상기 초임계 이산화탄소 유체가 상기 보일러로부터 배출되는 배기 가스로부터 폐열을 회수하는 S-CO2 가스 쿨러를 거쳐 가열된 후 상기 제4 가열 단계로 진입하는 보조 가열 단계를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제2 가열 단계 및 회수 냉각 단계의 사이에, 상기 S-CO2 급수 히터로 유입되는 상기 초임계 이산화탄소 유체의 일부를 분기하여 재압축기를 구동시키는 재압축기 구동 단계를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 스팀 사이클은
    상기 프리 쿨러에 설치된 에어프리 히터를 통해 상기 프리 쿨러의 폐열을 회수해 연료의 연소에 사용되는 외부 공기를 가열하는 프리 히팅 단계와,
    연료를 주입하여 상기 보일러에서 연소하는 연소 단계와,
    상기 연소 단계에서 발생된 열로 스팀을 가열해 복수의 터빈을 구동시키는 터빈 구동 단계와,
    상기 보일러에서 발생된 연소 가스를 외부로 배출하는 배기가스 배출단계를 포함하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 배기가스 배출단계 이전에, 상기 S-CO2 가스 쿨러에서 상기 배기 가스의 폐열을 회수하는 열회수 단계를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 프리 히팅 단계 및 연소 단계의 사이에,
    상기 프리 히팅 단계를 거친 외부 공기를 상기 S-CO2 에어 히터에서 추가로 가열하는 추가 가열 단계를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 하이브리드 발전 방법.
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