KR101575511B1 - 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박 Download PDF

Info

Publication number
KR101575511B1
KR101575511B1 KR1020140099335A KR20140099335A KR101575511B1 KR 101575511 B1 KR101575511 B1 KR 101575511B1 KR 1020140099335 A KR1020140099335 A KR 1020140099335A KR 20140099335 A KR20140099335 A KR 20140099335A KR 101575511 B1 KR101575511 B1 KR 101575511B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon dioxide
unit
working fluid
supercritical carbon
power generation
Prior art date
Application number
KR1020140099335A
Other languages
English (en)
Inventor
박재훈
함진기
최문호
이준호
Original Assignee
현대중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대중공업 주식회사 filed Critical 현대중공업 주식회사
Priority to KR1020140099335A priority Critical patent/KR101575511B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101575511B1 publication Critical patent/KR101575511B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/32—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines using steam of critical or overcritical pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

본 발명은 엔진으로부터 배출되어 과급기를 통과한 배기(Exhaust gas)를 열원으로 하고, 이산화탄소인 제1작동유체가 초임계 상태로 제1발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제1작동유체를 순환시키는 제1초임계 이산화탄소 발전부; 및 상기 과급기로부터 배출되어 상기 엔진으로 공급되는 소기(Scavenge Air)를 열원으로 하고, 이산화탄소인 제2작동유체가 초임계 상태로 제2발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제2작동유체를 순환시키는 제2초임계 이산화탄소 발전부를 포함하는 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.

Description

초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박{Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System and Ship having the same}
본 발명은 이산화탄소를 이용하여 전기를 생산하는 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
연소로, 보일러 등은 소정의 연료를 연소시키면서 이산화탄소(Carbon Dioxide)가 포함된 배가스를 배출한다. 이산화탄소는 지구온난화 등과 같이 환경오염을 초래하는 물질로 알려져 있다. 이에 따라, 이산화탄소로 인한 환경오염을 줄이기 위한 방안으로, 이산화탄소에 대한 배출 규제를 강화하는 방안, 태양력, 풍력 등과 같은 친환경 에너지원으로 대체하는 방안 등이 시도되고 있다.
그러나, 이산화탄소에 대한 배출 규제를 강화하는 방안은 이산화탄소가 포함된 배가스를 정화하기 위한 설비를 필요로 하기 때문에 각 국가의 산업발전, 경제적 사정 등을 이유로 제대로 시행되지 못하고 있는 실정이다. 태양력, 풍력 등과 같은 친환경 에너지원으로 대체하는 방안은, 기존에 이산화탄소 배출을 통해 생산하는 에너지량을 대체하기에 개발이 부족한 상태이다.
최근에는 배가스로부터 이산화탄소를 포집하여 저장하는 CCS(Carbong Capture and Storage) 기술에 대한 개발이 활발하게 진행되면서, 포집한 이산화탄소를 에너지로 변환하는 기술에 대한 개발로 이어지고 있다.
예를 들어, 포집한 이산화탄소를 드라이아이스로 제조하여 기존의 냉각물질인 얼음을 대체하는 기술, 포집한 이산화탄소를 탄산가스로 제조하여 맥주, 탄산음료, 조선용접, 산화방지제 등으로 이용하는 기술 등에 대한 개발로 이어지고 있다.
이와 같이 이산화탄소를 다른 용도로 이용하는 기술이 활발하게 개발되면서, 환경오염물질인 이산화탄소에 대한 처리 기술이 새로운 전환점을 맞고 있다. 따라서, 발전시스템에 있어서도 이산화탄소를 이용하여 전기를 생산할 수 있는 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.
국제공개공보 WO2013/108867(2013.07.25. 공개) 일본 공개특허공보 특개2012-225228호(2012.11.15. 공개)
본 발명은 상술한 바와 같은 요구를 해소하고자 안출된 것으로, 이산화탄소를 이용하여 과급기가 설치된 엔진의 폐열로부터 전기를 생산할 수 있는 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템은 엔진으로부터 배출되어 과급기를 통과한 배기(Exhaust gas)를 열원으로 하고, 이산화탄소인 제1작동유체가 초임계 상태로 제1발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제1작동유체를 순환시키는 제1초임계 이산화탄소 발전부; 상기 과급기로부터 배출되어 상기 엔진으로 공급되는 소기(Scavenge Air)를 열원으로 하고, 이산화탄소인 제2작동유체가 초임계 상태로 제2발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제2작동유체를 순환시키는 제2초임계 이산화탄소 발전부; 및 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부를 통과한 배기가 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부로 이동하도록 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부를 통과한 배기의 이동경로를 전환하는 전환부를 포함하고; 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부는 소기 및 제2작동유체를 열교환시키는 제2열교환부, 및 상기 전환부를 통해 공급되는 배기 및 제2작동유체를 열교환시키는 보조열교환부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템에 있어서, 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부 및 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부는 각각 제1작동유체와 제2작동유체를 서로 독립적으로 순환시킬 수 있다.
본 발명에 따른 선박은 선체를 이동시키기 위한 추진력을 발생시키는 엔진; 상기 엔진으로부터 배출되는 배기(Exhaus Gas)를 이용하여 상기 엔진에 공급하기 위한 소기(Scavenge Air)를 압축하는 과급기; 상기 엔진으로부터 배출되어 과급기를 통과한 배기를 열원으로 하고, 이산화탄소인 제1작동유체가 초임계 상태로 제1발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제1작동유체를 순환시키는 제1초임계 이산화탄소 발전부; 상기 과급기로부터 배출되어 상기 엔진으로 공급되는 소기를 열원으로 하고, 이산화탄소인 제2작동유체가 초임계 상태로 제2발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제2작동유체를 순환시키는 제2초임계 이산화탄소 발전부; 및 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부를 통과한 배기가 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부로 이동하도록 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부를 통과한 배기의 이동경로를 전환하는 전환부를 포함하고; 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부는 소기 및 제2작동유체를 열교환시키는 제2열교환부, 및 상기 전환부를 통해 공급되는 배기 및 제2작동유체를 열교환시키는 보조열교환부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 초임계 이산화탄소를 작동유체로 이용하여 전기를 생산하도록 구현됨으로써 전체적인 크기가 소형화될 수 있으므로, 선박 등과 같이 설치공간이 협소한 곳에 용이하게 설치되어 공간 활용도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 이산화탄소가 엔진의 폐열로 가열되도록 구현됨으로써, 이산화탄소를 가열하기 위한 열원을 마련하기 위해 추가로 연소로 등을 이용하여 연료를 연소시킬 필요가 없으므로, 친환경 발전시스템을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 엔진의 폐열을 열원으로 이용함으로써 운영비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 환경오염물질인 이산화탄소를 이용하여 발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키므로, 환경오염물질인 이산화탄소를 정화하는데 필요한 설비 및 운영비용을 줄이는데 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템의 개략적인 블록도
도 2는 본 발명의 변형된 실시예에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템의 개략적인 블록도
도 3은 본 발명의 다른 변형된 실시예에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템의 개략적인 블록도
도 4는 본 발명에 따른 선박의 일례를 나타낸 개략도
이하에서는 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템의 개략적인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 변형된 실시예에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템의 개략적인 블록도이며, 도 3은 본 발명의 다른 변형된 실시예에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 초임계 이산화탄소(Supercritical Carbon Dioxide)를 작동유체로 이용하여 발전기를 동작시키기 위한 것이다. 이산화탄소는 임계 온도 및 임계 압력 이상의 조건에서 초임계 이산화탄소로 된다. 초임계 이산화탄소는 밀도가 높은 특성을 가짐과 동시에 점도가 낮은 특성을 갖는다. 즉, 초임계 이산화탄소는 밀도가 높은 기체 특성을 갖는다.
본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 엔진(100)의 폐열 중에서 배기(Exhaust Gas)를 열원으로 하여 이산화탄소인 제1작동유체가 초임계 상태로 제1발전기(310)를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제1작동유체를 순환시키는 제1초임계 이산화탄소 발전부(2), 및 엔진(100)의 폐열 중에서 소기(Scavenge Air)를 열원으로 하여 이산화탄소인 제2작동유체가 초임계 상태로 제2발전기(320)를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제2작동유체를 순환시키는 제2초임계 이산화탄소 발전부(3)를 포함한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 엔진(100)의 배기 및 소기를 열원으로, 초임계 이산화탄소를 이용하여 전기를 생산할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.
첫째, 소기는 상기 엔진(100)에 공급되는 연소용 공기로, 상기 엔진(100)의 효율을 향상시키기 위해 과급기(200)를 통과하면서 압축되어 상기 엔진(100)으로 공급된다. 그러나, 소기는 상기 과급기(200)를 통과하면서 온도가 함께 상승한다. 이와 같이 온도가 상승된 소기가 상기 엔진(100)에 공급되면, 상기 엔진(100)의 효율이 저하될 수 있고, 상기 엔진(100)의 수명이 단축될 수 있다.
이를 방지하기 위해, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 제2작동유체가 소기로부터 열을 흡수하므로, 상기 과급기(200)를 통과하여 상기 엔진(100)으로 공급되는 소기의 온도를 낮출 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 소기를 이용하여 제2작동유체를 가열함으로써 상기 제2발전기(320)를 통해 생산하는 전기에 대한 발전효율을 향상시킬 수 있음과 동시에, 상기 엔진(100)에 공급되는 소기의 온도를 낮춤으로써 상기 엔진(100)의 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 엔진(100)의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 상기 과급기(200)를 통과한 소기의 온도를 낮추기 위한 별도의 냉각 설비를 생략할 수 있으므로, 구축비용 및 운영비용을 절감할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 상기 엔진(100)에 대한 배기 및 소기 모두를 열원으로 이용하므로, 하나의 엔진(100)으로부터 이산화탄소가 열을 흡수하는 폐열 회수율을 더 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 발전효율을 더 향상시킬 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 초임계 이산화탄소를 작동유체로 이용하여 전기를 생산하도록 구현됨으로써, 물과 같은 다른 유체를 초임계 상태의 작동유체로 이용하는 것과 비교할 때, 전체적인 크기를 소형화할 수 있다. 초임계 이산화탄소는 물과 같은 다른 유체가 초임계 상태일 때와 비교할 때, 더 밀도가 높은 특성을 갖기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 전체적인 크기가 감소될 수 있으므로, 선박 등과 같이 설치공간이 협소한 곳에도 용이하게 설치될 수 있다.
넷째, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 이산화탄소가 엔진(100)의 폐열로 가열되도록 구현됨으로써, 이산화탄소를 가열하기 위한 열원을 마련하기 위해 추가로 연소로 등을 이용하여 연료를 연소시킬 필요가 없다. 이에 따라, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 연소로 등을 통해 추가로 이산화탄소를 발생시키지 않으면서 전기를 생산할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 친환경 발전시스템을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 엔진(100)의 폐열을 열원으로 이용함으로써 운영비용을 절감할 수 있다.
다섯째, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 환경오염물질인 이산화탄소를 이용하여 발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시킨다. 이에 따라, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 환경오염물질인 이산화탄소를 무해한 물질로 정화하지 않으면서 이산화탄소를 전기를 생산하기 위한 용도로 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 환경오염물질인 이산화탄소를 정화하는데 필요한 설비 및 운영비용을 줄이는데 기여할 수 있다.
이하에서는 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2), 및 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부(3)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1을 참고하면, 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)는 상기 엔진(100)으로부터 배출되어 상기 과급기(200)를 통과한 배기를 열원으로, 이산화탄소인 제1작동유체가 초임계 상태로 상기 제1발전기(310)를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제1작동유체를 순환시킨다. 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)는 제1열교환부(21), 제1터빈부(22), 및 제1순환부(23)를 포함할 수 있다.
상기 제1열교환부(21)는 상기 엔진(100)으로부터 배출되어 과급기(200)를 통과한 배기 및 제1작동유체를 열교환시킨다. 이에 따라, 제1작동유체는 상기 제1열교환부(21)를 통과하면서 상기 엔진(100)의 폐열 중에서 배기에 의해 가열된다. 이 경우, 상기 엔진(100)의 폐열 중에서 배기가 열원으로 기능한다. 상기 제1열교환부(21)를 통과한 배기는, 상기 제1작동유체가 가열되도록 열을 방출한 후에, 스택(미도시)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기는 파이프 등의 배관을 따라 이동하면서 상기 과급기(200), 상기 제1열교환부(21), 및 스택을 순차적으로 통과할 수 있다. 상기 제1열교환부(21)는 제1작동유체가 이동할 수 있는 파이프 등과 같은 제1순환배관을 통해 상기 제1터빈부(22) 및 상기 제1순환부(23)에 연결된다.
상기 제1터빈부(22)는 상기 제1발전기(310)에 연결된다. 상기 제1터빈부(22)는 상기 제1열교환부(21)로부터 배출되는 제1작동유체를 이용하여 동력을 발생시킨다. 상기 제1열교환부(21)로부터 배출되는 제1작동유체는, 상기 제1터빈부(22)를 통과하면서 상기 제1터빈부(22)가 갖는 임펠러를 회전시킴으로써 동력을 발생시킬 수 있다. 상기 제1발전기(310)는 상기 제1터빈부(22)로부터 제공되는 동력을 이용하여 전기를 생산한다. 상기 제1발전기(310)는 샤프트 등을 통해 상기 제1터빈부(22)에 연결될 수 있다.
상기 제1터빈부(22)는 초임계 이산화탄소를 이용하여 상기 제1발전기(310)를 동작시키기 위한 동력을 발생시킨다. 상기 제1열교환부(21)로부터 배출되는 제1작동유체는 초임계 상태로 상기 제1터빈부(22)를 통과하면서 동력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 초임계 이산화탄소를 이용하여 상기 제1터빈부(22)가 동력을 발생시키도록 구현됨으로써, 상기 제1터빈부(22)를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 상기 제1터빈부(22) 및 상기 제1발전기(310)를 통해 생산되는 전기에 대한 발전효율을 향상시킬 수 있다.
상기 제1순환부(23)는 상기 제1터빈부(22) 및 상기 제1열교환부(21) 사이에 위치되게 설치된다. 상기 제1순환부(23)는 상기 제1터빈부(22)로부터 배출되는 제1작동유체가 상기 제1열교환부(21)로 재공급되어 배기로부터 열을 흡수하도록 상기 제1터빈부(22)로부터 배출되는 제1작동유체의 온도 및 압력을 조절하여 순환시킬 수 있다. 상기 제1순환부(23)는 상기 제1터빈부(22)로부터 배출되는 제1작동유체의 온도를 낮추고, 상기 제1터빈부(22)로부터 배출되는 제1작동유체의 압력을 높인다. 이에 따라, 상기 제1터빈부(22)로부터 배출되는 제1작동유체는, 상기 제1순환부(23)를 통해 다시 상기 제1열교환부(21)에서 배기의 열을 흡수하여 상기 제1터빈부(22)를 작동시킬 수 있는 상태로 조절된다.
상기 제1순환부(23)는 제1냉각부(231) 및 제1압축부(232)를 포함할 수 있다.
상기 제1냉각부(231)는 상기 제1터빈부(22)로부터 배출되는 제1작동유체를 냉각함으로써, 상기 제1터빈부(22)로부터 배출되는 제1작동유체의 온도를 낮춘다. 상기 제1냉각부(231)는 전기 등에 의해 동작하는 쿨러(Cooler)를 이용하여 제1작동유체를 냉각할 수 있다. 상기 제1냉각부(231)는 제1작동유체를 냉각할 수 있는 냉각매체 및 제1작동유체를 열교환시킴으로써, 제1작동유체를 냉각할 수도 있다.
상기 제1압축부(232)는 상기 제1터빈부(22)로부터 배출되는 제1작동유체를 압축함으로써, 상기 제1터빈부(22)로부터 배출되는 제1작동유체의 압력을 높인다. 상기 제1압축부(232)는 상기 제1냉각부(231) 및 상기 제1열교환부(21) 사이에 위치되게 설치된다. 이 경우, 상기 제1압축부(232)는 상기 제1냉각부(231)에 의해 냉각된 제1작동유체를 압축한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 상기 제1터빈부(22)로부터 배출되는 제1작동유체를 냉각한 후에 압축함으로써, 상기 제1압축부(232)가 제1작동유체를 압축하는 압축률을 증대시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 제1작동유체가 상기 제1열교환부(21)에서 열을 흡수하는 폐열 회수율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제1작동유체를 이용하여 상기 제1터빈부(22) 및 상기 제1발전기(310)를 통해 생산하는 전기에 대한 발전효율을 향상시킬 수 있다.
상기 제1압축부(232)는 상기 제1터빈부(22)로부터 배출되는 제1작동유체가 액체 상태인 경우, 펌프(Pump)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)는 제1작동유체가 사이클 내에서 미임계 상태와 초임계 상태 간에 변화하는 트랜스 크리티컬 사이클(Transcritical Cycle)로 구현될 수 있다. 제1작동유체는 상기 제1터빈부(22)로부터 배출된 후에 미임계 상태로 변화되고, 상기 제1압축부(232)에서 초임계 상태로 변화될 수 있다. 제1작동유체는 상기 제1터빈부(22)로부터 배출된 후에 미임계 상태로 변화되고, 상기 제1압축부(232) 및 상기 제1열교환부(21)를 통과하면서 초임계 상태로 변화될 수도 있다.
상기 제1압축부(232)는 상기 제1터빈부(42)로부터 배출되는 제1작동유체가 초임계 상태인 경우, 컴프레서(Compressor)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)는 제1작동유체가 전체 사이클 내에서 초임계 상태로 유지되는 슈퍼 크리티컬 사이클(Supercritical Cycle)로 구현될 수 있다.
도 1을 참고하면, 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부(3)는 상기 과급기(200)로부터 배출되어 상기 엔진(100)으로 공급되는 소기를 열원으로, 이산화탄소인 제2작동유체가 초임계 상태로 상기 제2발전기(320)를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제2작동유체를 순환시킨다.
상기 제2초임계 이산화탄소 발전부(3) 및 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)는 각각 제2작동유체와 제1작동유체를 서로 독립적으로 순환시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부(3) 및 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2) 중에서 어느 하나가 정상적으로 작동하지 않는 경우에도, 정상적으로 작동하는 발전부를 이용하여 계속하여 전기를 생산할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 전기 공급에 대한 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 제2초임계 이산화탄소 발전부(3)는 제2열교환부(31), 제2터빈부(32), 및 제2순환부(33)를 포함할 수 있다.
상기 제2열교환부(31)는 상기 과급기(200)로부터 배출되어 상기 엔진(100)으로 공급되는 소기 및 제2작동유체를 열교환시킨다. 이에 따라, 제2작동유체는 상기 제2열교환부(31)를 통과하면서 상기 엔진(100)의 폐열 중에서 소기에 의해 가열된다. 이 경우, 상기 엔진(100)의 폐열 중에서 소기가 열원으로 기능한다. 상기 제2열교환부(31)를 통과한 소기는, 상기 제2작동유체가 가열되도록 열을 방출한 후에 상기 엔진(100)으로 공급된다. 소기는 파이프 등의 배관을 따라 이동하면서 상기 과급기(200), 상기 제2열교환부(31), 및 엔진을 순차적으로 통과할 수 있다. 상기 제2열교환부(31)는 제2작동유체가 이동할 수 있는 파이프 등과 같은 제2순환배관을 통해 상기 제2터빈부(32) 및 상기 제2순환부(33)에 연결된다.
상기 제2터빈부(32)는 상기 제2발전기(320)에 연결된다. 상기 제2터빈부(32)는 상기 제2열교환부(31)로부터 배출되는 제2작동유체를 이용하여 동력을 발생시킨다. 상기 제2열교환부(31)로부터 배출되는 제2작동유체는, 상기 제2터빈부(32)를 통과하면서 상기 제2터빈부(32)가 갖는 임펠러를 회전시킴으로써 동력을 발생시킬 수 있다. 상기 제2발전기(320)는 상기 제2터빈부(32)로부터 제공되는 동력을 이용하여 전기를 생산한다. 상기 제2발전기(320)는 샤프트 등을 통해 상기 제2터빈부(32)에 연결될 수 있다.
상기 제2터빈부(32)는 초임계 이산화탄소를 이용하여 상기 제2발전기(320)를 동작시키기 위한 동력을 발생시킨다. 상기 제2열교환부(31)로부터 배출되는 제2작동유체는 초임계 상태로 상기 제2터빈부(32)를 통과하면서 동력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 초임계 이산화탄소를 이용하여 상기 제2터빈부(32)가 동력을 발생시키도록 구현됨으로써, 상기 제2터빈부(32)를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 상기 제2터빈부(32) 및 상기 제2발전기(320)를 통해 생산되는 전기에 대한 발전효율을 향상시킬 수 있다.
상기 제2순환부(33)는 상기 제2터빈부(32) 및 상기 제2열교환부(31) 사이에 위치되게 설치된다. 상기 제2순환부(33)는 상기 제2터빈부(32)로부터 배출되는 제2작동유체가 상기 제2열교환부(31)로 재공급되어 소기로부터 열을 흡수하도록 상기 제2터빈부(32)로부터 배출되는 제2작동유체의 온도 및 압력을 조절하여 순환시킬 수 있다. 상기 제2순환부(33)는 상기 제2터빈부(32)로부터 배출되는 제2작동유체의 온도를 낮추고, 상기 제2터빈부(32)로부터 배출되는 제2작동유체의 압력을 높인다. 이에 따라, 상기 제2터빈부(32)로부터 배출되는 제2작동유체는, 상기 제2순환부(33)를 통해 다시 상기 제2열교환부(31)에서 소기의 열을 흡수하여 상기 제2터빈부(32)를 작동시킬 수 있는 상태로 조절된다.
상기 제2순환부(33)는 제2냉각부(331) 및 제2압축부(332)를 포함할 수 있다.
상기 제2냉각부(331)는 상기 제2터빈부(32)로부터 배출되는 제2작동유체를 냉각함으로써, 상기 제2터빈부(32)로부터 배출되는 제2작동유체의 온도를 낮춘다. 상기 제2냉각부(331)는 전기 등에 의해 동작하는 쿨러를 이용하여 제2작동유체를 냉각할 수 있다. 상기 제2냉각부(331)는 제2작동유체를 냉각할 수 있는 냉각매체 및 제2작동유체를 열교환시킴으로써, 제2작동유체를 냉각할 수도 있다.
상기 제2압축부(332)는 상기 제2터빈부(32)로부터 배출되는 제2작동유체를 압축함으로써, 상기 제2터빈부(32)로부터 배출되는 제2작동유체의 압력을 높인다. 상기 제2압축부(332)는 상기 제2냉각부(331) 및 상기 제2열교환부(31) 사이에 위치되게 설치된다. 이 경우, 상기 제2압축부(332)는 상기 제2냉각부(331)에 의해 냉각된 제2작동유체를 압축한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 상기 제2터빈부(32)로부터 배출되는 제2작동유체를 냉각한 후에 압축함으로써, 상기 제2압축부(332)가 제2작동유체를 압축하는 압축률을 증대시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 제2작동유체가 상기 제2열교환부(31)에서 열을 흡수하는 폐열 회수율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제2작동유체를 이용하여 상기 제2터빈부(32) 및 상기 제2발전기(320)를 통해 생산하는 전기에 대한 발전효율을 향상시킬 수 있다.
상기 제2압축부(332)는 상기 제2터빈부(32)로부터 배출되는 제2작동유체가 액체 상태인 경우, 펌프를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부(3)는 제2작동유체가 사이클 내에서 미임계 상태와 초임계 상태 간에 변화하는 트랜스 크리티컬 사이클로 구현될 수 있다. 제2작동유체는 상기 제2터빈부(32)로부터 배출된 후에 미임계 상태로 변화되고, 상기 제2압축부(332)에서 초임계 상태로 변화될 수 있다. 제2작동유체는 상기 제2터빈부(32)로부터 배출된 후에 미임계 상태로 변화되고, 상기 제2압축부(332) 및 상기 제2열교환부(31)를 통과하면서 초임계 상태로 변화될 수도 있다.
상기 제2압축부(332)는 상기 제1터빈부(42)로부터 배출되는 제2작동유체가 초임계 상태인 경우, 컴프레서를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부(3)는 제2작동유체가 전체 사이클 내에서 초임계 상태로 유지되는 슈퍼 크리티컬 사이클로 구현될 수 있다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 변형된 실시예에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 전환부(4)를 포함할 수 있다.
상기 전환부(4)는 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기의 이동경로를 전환한다. 상기 전환부(4)는 상기 제1열교환부(21)의 후단에 위치되게 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 전환부(4)는 상기 제1열교환부(21)를 통과한 배기의 이동경로를 전환할 수 있다.
상기 전환부(4)는 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기가 바로 스택으로 이동하는 제1이동경로, 및 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기가 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부(3)를 통과하여 스택으로 이동하는 제2이동경로 간에 이동경로를 전환할 수 있다.
상기 전환부(4)가 구비되는 경우, 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부(3)는 보조열교환부(34)를 포함할 수 있다. 상기 보조열교환부(34)는 상기 전환부(4)를 통해 공급되는 배기 및 제2작동유체를 열교환시킨다. 이에 따라, 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부(3)는 상기 엔진(100)의 폐열 중에서 배기 및 소기 모두를 이용하여 제2작동유체를 가열할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부(3)에 대한 발전효율을 더 향상시킬 수 있다.
상기 전환부(4)는 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)의 작동 여부에 따라 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기의 이동경로를 전환할 수 있다. 예컨대, 상기 전환부(4)는 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)가 정상적으로 작동하지 않는 경우, 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기가 상기 보조열교환부(34)를 거쳐 스택으로 이동하도록 배기의 이동경로를 전환할 수 있다. 상기 전환부(4)는 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)가 정상적으로 작동하는 경우, 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기가 상기 스택으로 바로 이동하도록 배기의 이동경로를 전환할 수 있다. 이 경우, 상기 전환부(4)는 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)로부터 작동 여부에 대한 작동정보를 수신할 수 있다.
상기 전환부(4)는 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기의 온도에 따라 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기의 이동경로를 전환할 수 있다. 예컨대, 상기 전환부(4)는 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기의 온도가 기설정된 기준온도를 초과하는 경우, 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기가 상기 보조열교환부(34)를 거쳐 스택으로 이동하도록 배기의 이동경로를 전환할 수 있다. 상기 전환부(4)는 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기의 온도가 기설정된 기준온도 이하인 경우, 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기가 상기 스택으로 바로 이동하도록 이동경로를 전환할 수 있다. 상기 기준온도는 상기 제2작동유체가 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기에 의해 가열되어 일정 수준의 발전효율을 얻을 수 있는 온도로, 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다. 이 경우, 상기 전환부(4)는 온도센서로부터 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부(2)를 통과한 배기의 온도에 대한 온도정보를 수신할 수 있다.
상기 전환부(4)는 전환기구(41)를 포함할 수 있다. 상기 전환기구(41)는 상기 제1열교환부(21)를 통과한 배기의 이동경로를 전환한다. 상기 전환기구(41)는 상기 제1열교환부(21)를 통과한 배기가 스택배관(20)을 따라 바로 스택으로 이동하는 제1이동경로, 및 상기 제1열교환부(21)를 통과한 배기가 상기 전환배관(42)을 따라 상기 보조열교환부(34)로 이동하는 제2이동경로 간에 배기의 이동경로를 전환할 수 있다. 상기 전환기구(41)는 유량전환밸브일 수 있다.
도 2를 참고하면, 상기 보조열교환부(34)는 상기 제2순환부(33) 및 상기 제2터빈부(32) 사이에 위치되게 설치된다. 상기 보조열교환부(34)는 상기 제2압축부(332) 및 상기 제2터빈부(32) 사이에 위치되게 설치될 수 있다. 상기 제2순환부(33)는 상기 제2터빈부(32)로부터 배출되는 이산화탄소가 상기 보조열교환부(34)로 재공급되어 상기 전환부(4)를 통해 공급되는 배기로부터 열을 흡수하도록 상기 제2터빈부(32)로부터 배출되는 제2작동유체의 온도 및 압력을 조절하여 순환시킬 수 있다.
상기 보조열교환부(34) 및 상기 제2열교환부(31)는 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2작동유체는 상기 보조열교환부(34) 및 상기 제2열교환부(31)에 의해 2회에 걸쳐 가열된다.
예컨대, 상기 보조열교환부(34)는 상기 제2압축부(332) 및 상기 제2열교환부(31) 사이에 설치될 수 있다. 이 경우, 제2작동유체는 상기 보조열교환부(34)를 통과하면서 1차로 가열된 후에, 상기 제2열교환부(31)를 통과하면서 2차로 가열될 수 있다.
예컨대, 상기 보조열교환부(34)는 상기 제2열교환부(31) 및 상기 제2터빈부(32) 사이에 설치될 수 있다. 이 경우, 제2작동유체는 상기 제2열교환부(31)를 통과하면서 1차로 가열된 후에, 상기 보조열교환부(31)를 통과하면서 2차로 가열될 수 있다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 다른 변형된 실시예에 따르면, 상기 보조열교환부(34) 및 상기 제2열교환부(31)는 서로 병렬로 연결될 수 있다.
이 경우, 상기 제2순환부(33)로부터 배출되는 제2작동유체는 분기된 후에 상기 제2열교환부(31) 및 상기 보조열교환부(34) 각각으로 공급된다. 상기 제2순환부(33)로부터 배출되는 제2작동유체의 일부는 상기 제2열교환부(31)로 공급되고, 나머지 일부는 상기 보조열교환부(34)로 공급된다. 상기 제2터빈부(32)는 상기 제2열교환부(31) 및 상기 보조열교환부(34) 각각으로부터 배출되어 합류한 초임계 이산화탄소를 이용하여 상기 제2발전기(320)를 동작시키기 위한 동력을 발생시킨다.
이에 따라, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 상기 제2터빈부(32) 및 상기 제2순환부(33)를 통과하는 이산화탄소의 유량에 비해 상기 제2열교환부(31) 및 상기 보조열교환부(34) 각각을 통과하는 이산화탄소의 유량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 상기 제2열교환부(31) 및 상기 보조열교환부(34)가 서로 직렬로 연결된 것과 비교할 때, 상기 제2열교환부(31) 및 상기 보조열교환부(34) 각각의 용량을 줄일 수 있으므로, 설치비용 및 운영비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 상기 제2열교환부(31) 및 상기 보조열교환부(34)가 서로 직렬로 연결된 것과 비교할 때, 상기 제2열교환부(31) 및 상기 보조열교환부(34) 각각에서 이산화탄소가 열을 흡수하는 폐열 회수율을 더 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 상기 제2터빈부(32) 및 상기 제2발전기(320)를 통해 생산하는 전기에 대한 발전효율을 더 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 선박의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 선박의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 선박(10)은 선체(11)에 설치되는 엔진(100), 및 상기 엔진(100)에 설치되는 과급기(200)를 포함한다. 본 발명에 따른 선박(10)은 상술한 발전시스템(1)을 더 포함한다. 본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)은 상술한 바와 같으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 본 발명에 따른 선박(10)은 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.
첫째, 본 발명에 따른 선박(10)은 초임계 이산화탄소를 작동유체로 이용하여 전기를 생산하도록 구현됨으로써, 물과 같은 다른 유체를 초임계 상태의 작동유체로 이용하는 것과 비교할 때, 상기 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)을 소형화할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박(10)은 상기 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)의 전체적인 크기가 감소될 수 있으므로, 선체(11) 내부에 대한 공간활용도를 향상시킬 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 선박(10)은 이산화탄소가 상기 선체(11)에 설치된 엔진(100)의 폐열로 가열되도록 구현됨으로써, 이산화탄소를 가열하기 위한 열원을 마련하기 위해 추가로 연소로 등을 이용하여 연료를 연소시킬 필요 없이 전기를 생산할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박(10)은 종래에 선체(11) 내부에 설치된 발전기의 대수를 줄일 수 있으므로, 건조비용 및 운영비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 친환경 선박을 구현할 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 선박(10)은 환경오염물질인 이산화탄소를 이용하여 전기를 생산하도록 구현됨으로써, 환경오염물질인 이산화탄소를 상기 선체(11) 내부에서 전기를 이용하여 동작하는 기기들에 전기를 공급하기 위한 용도로 활용할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 선체(11)는 본 발명에 따른 선박(10)의 전체적인 외관을 이룬다. 상기 선체(11)에는 상기 엔진(100), 상기 과급기(200), 상기 제1발전기(310), 및 제2발전기(320), 및 상기 초임계 이산화탄소 발전시스템(1)이 설치된다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 엔진(100)은 상기 선체(11)를 이동시키기 위한 추진력을 발생시킨다. 상기 엔진(100)은 상기 선체(11)의 외부에 설치된 추진장치(12, 도 4에 도시됨)를 회전시킴으로써, 추진력을 발생시킬 수 있다. 상기 엔진(100)은 경유 또는 중유를 연료로 사용하는 디젤엔진(Diesel Engine), 경유와 LNG를 연료로 사용하는 혼소엔진(Dual Feul Engine), 및 가스엔진(Gas Engine) 중 어느 하나일 수 있다. 상기 디젤엔진은 경유 또는 중유를 연료로 사용하는 것이다. 상기 혼소엔진은 경유와 액화천연가스(LNG)를 연료로 사용하는 것이다. 상기 가스엔진은 액화석유가스(LPG), 석탄가스, 목탄가스, 천연가스 등의 가스를 연료로 사용하는 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 선박(10)은 다양한 연료를 사용하는 엔진(100)의 폐열을 이용하여 전기를 생산할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 과급기(200)는 상기 엔진(100)으로부터 배출되는 배기를 이용하여 상기 엔진(100)에 공급하기 위한 소기를 압축한다. 본 발명에 따른 선박(10)은 상기 제2작동유체를 이용하여 소기를 냉각시킬 수 있으므로, 종래에 해수를 이용하여 소기를 냉각시키는 냉각설비를 생략할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박(10)은 건조비용 및 운영비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 엔진(100)의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 선박(10)은 상기 제1발전기(310)를 포함할 수 있다. 상기 제1발전기(310)는 상기 제1터빈부(22)가 발생시킨 동력을 이용하여 전기를 생산한다. 상기 제1발전기(310)는 상기 선체(11)에 설치된다. 상기 제1발전기(310)는 생산한 전기를 저장하거나, 생산한 전기를 상기 선체(11)에서 전기를 이용하여 동작하는 기기들에 공급할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 선박(10)은 상기 제2발전기(320)를 포함할 수 있다. 상기 제2발전기(320)는 상기 제2터빈부(32)가 발생시킨 동력을 이용하여 전기를 생산한다. 상기 제2발전기(320)는 상기 선체(11)에 설치된다. 상기 제2발전기(310)는 생산한 전기를 저장하거나, 생산한 전기를 상기 선체(11)에서 전기를 이용하여 동작하는 기기들에 공급할 수 있다.
2 : 제1초임계 이산화탄소 발전부 3 : 제2초임계 이산화탄소 발전부
100 : 엔진 200 : 과급기

Claims (8)

  1. 엔진으로부터 배출되어 과급기를 통과한 배기(Exhaust gas)를 열원으로 하고, 이산화탄소인 제1작동유체가 초임계 상태로 제1발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제1작동유체를 순환시키는 제1초임계 이산화탄소 발전부;
    상기 과급기로부터 배출되어 상기 엔진으로 공급되는 소기(Scavenge Air)를 열원으로 하고, 이산화탄소인 제2작동유체가 초임계 상태로 제2발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제2작동유체를 순환시키는 제2초임계 이산화탄소 발전부; 및
    상기 제1초임계 이산화탄소 발전부를 통과한 배기가 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부로 이동하도록 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부를 통과한 배기의 이동경로를 전환하는 전환부를 포함하고;
    상기 제2초임계 이산화탄소 발전부는 소기 및 제2작동유체를 열교환시키는 제2열교환부, 및 상기 전환부를 통해 공급되는 배기 및 제2작동유체를 열교환시키는 보조열교환부를 포함하고,
    상기 제1초임계 이산화탄소 발전부 및 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부는 각각 제1작동유체와 제2작동유체를 서로 독립적으로 순환시키는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부는,
    배기 및 제1작동유체를 열교환시키는 제1열교환부;
    상기 제1발전기가 전기를 생산하도록 상기 제1열교환부로부터 배출되는 초임계 상태의 제1작동유체를 이용하여 상기 제1발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키는 제1터빈부;
    상기 제1터빈부로부터 배출되는 제1작동유체를 냉각시키는 제1냉각부; 및
    상기 제1냉각부와 상기 제1열교환부 사이에 위치되게 설치되고, 상기 제1냉각부로부터 배출되는 제1작동유체를 압축시키는 제1압축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부는,
    상기 제2발전기가 전기를 생산하도록 상기 제2열교환부로부터 배출되는 초임계 상태의 제2작동유체를 이용하여 상기 제2발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키는 제2터빈부;
    상기 제2터빈부로부터 배출되는 제2작동유체를 냉각시키는 제2냉각부; 및
    상기 제2냉각부와 상기 제2열교환부 사이에 위치되게 설치되고, 상기 제2냉각부로부터 배출되는 제2작동유체를 압축시키는 제2압축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전환부는 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부의 작동 여부 또는 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부를 통과한 배기의 온도에 따라 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부를 통과한 배기의 이동경로를 전환하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2초임계 이산화탄소 발전부는 상기 제2열교환부 및 상기 보조열교환부 각각으로부터 배출되어 합류한 초임계 상태의 제2작동유체를 이용하여 상기 제2발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키는 제2터빈부를 포함하고;
    상기 제2열교환부 및 상기 보조열교환부는 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전시스템.
  7. 선체를 이동시키기 위한 추진력을 발생시키는 엔진;
    상기 엔진으로부터 배출되는 배기(Exhaus Gas)를 이용하여 상기 엔진에 공급하기 위한 소기(Scavenge Air)를 압축하는 과급기;
    상기 엔진으로부터 배출되어 과급기를 통과한 배기를 열원으로 하고, 이산화탄소인 제1작동유체가 초임계 상태로 제1발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제1작동유체를 순환시키는 제1초임계 이산화탄소 발전부;
    상기 과급기로부터 배출되어 상기 엔진으로 공급되는 소기를 열원으로 하고, 이산화탄소인 제2작동유체가 초임계 상태로 제2발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키도록 제2작동유체를 순환시키는 제2초임계 이산화탄소 발전부; 및
    상기 제1초임계 이산화탄소 발전부를 통과한 배기가 상기 제2초임계 이산화탄소 발전부로 이동하도록 상기 제1초임계 이산화탄소 발전부를 통과한 배기의 이동경로를 전환하는 전환부를 포함하고;
    상기 제2초임계 이산화탄소 발전부는 소기 및 제2작동유체를 열교환시키는 제2열교환부, 및 상기 전환부를 통해 공급되는 배기 및 제2작동유체를 열교환시키는 보조열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2초임계 이산화탄소 발전부는 상기 제2열교환부와 상기 보조열교환부 각각으로부터 배출되어 합류한 초임계 상태의 제2작동유체를 이용하여 상기 제2발전기를 동작시키기 위한 동력을 발생시키는 제2터빈부를 포함하고;
    상기 제2열교환부 및 상기 보조열교환부는 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 선박.
KR1020140099335A 2014-08-01 2014-08-01 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박 KR101575511B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140099335A KR101575511B1 (ko) 2014-08-01 2014-08-01 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140099335A KR101575511B1 (ko) 2014-08-01 2014-08-01 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101575511B1 true KR101575511B1 (ko) 2015-12-08

Family

ID=54873003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140099335A KR101575511B1 (ko) 2014-08-01 2014-08-01 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101575511B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017138677A1 (ko) * 2016-02-11 2017-08-17 두산중공업 주식회사 폐열 회수 발전 시스템 및 발전 시스템의 유량 제어 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011007101A (ja) 2009-06-25 2011-01-13 Hitachi Ltd 再生サイクルガスタービンシステム
JP2012225228A (ja) * 2011-04-19 2012-11-15 Institute Of Applied Energy 超臨界圧ｃｏ２ガスタービン複合発電システム
JP2013124666A (ja) 2011-12-14 2013-06-24 Nuovo Pignone Spa 廃熱を回収するための閉サイクルシステム
WO2013108867A1 (ja) * 2012-01-20 2013-07-25 日立造船株式会社 廃熱回収装置および原動機システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011007101A (ja) 2009-06-25 2011-01-13 Hitachi Ltd 再生サイクルガスタービンシステム
JP2012225228A (ja) * 2011-04-19 2012-11-15 Institute Of Applied Energy 超臨界圧ｃｏ２ガスタービン複合発電システム
JP2013124666A (ja) 2011-12-14 2013-06-24 Nuovo Pignone Spa 廃熱を回収するための閉サイクルシステム
WO2013108867A1 (ja) * 2012-01-20 2013-07-25 日立造船株式会社 廃熱回収装置および原動機システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017138677A1 (ko) * 2016-02-11 2017-08-17 두산중공업 주식회사 폐열 회수 발전 시스템 및 발전 시스템의 유량 제어 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101614605B1 (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20160073349A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20160017740A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR101575511B1 (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR102035891B1 (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR101839643B1 (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20160017741A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20160073356A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템
KR101575512B1 (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20160073352A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템
KR101928138B1 (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템이 설치된 선박
KR20160017730A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템
KR101970120B1 (ko) 복합 발전장치
KR20160073354A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20160088847A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20160017286A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템
KR20160066539A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템
KR20160017744A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20160017738A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20160017735A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20160017731A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템
KR20160073350A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20160017745A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템이 설치된 선박
KR20160017739A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR102492650B1 (ko) 복합 발전 시스템 및 이를 구비한 선박

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181126

Year of fee payment: 5