KR101674705B1 - Method for generating power from exhaust heat and system for generating power from exhaust heat - Google Patents

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Abstract

소각로로부터 배출되는 열원을 유효하게 이용한 배열 발전 방법이다. 이 배열 발전 방법은, 하수 처리 시스템(S)이 구비하는 소각로(101)로부터의 배출 가스에 의해 가열된 고온 공기(2)를, 발전 시스템(G)에서의 터빈(10)보다 상류측이자 분리기(18)보다 하류측인 과열기(19)에 적용하여 작동 유체(L)와의 열교환을 행하는 제1 열교환 단계와, 그 후의 고온 공기(2)를, 분리기(18)보다 상류측인 가열기(17)에 적용하여 작동 유체(L)와의 열교환을 행하는 제2 열교환 단계와, 배출 가스를 세정한 후에 하수 처리 시스템(S)으로부터 배출되는 세연 배수(W)와 가열기(17)후의 고온 공기(2)의 열교환을 행하는 배수용 열교환 단계와, 그 후의 세연 배수(W)를, 가열기(17)보다 상류측인 증발기(16)에 적용하여 작동 유체(L)와의 열교환을 행하는 제3 열교환 단계와, 고온 공기(2)를 배출 가스와 접촉시키는 접촉 단계를 갖는다. This is an array power generation method that effectively utilizes a heat source discharged from an incinerator. This arrangement power generation method is characterized in that the hot air 2 heated by the exhaust gas from the incinerator 101 of the sewage treatment system S is supplied to the upstream side of the turbine 10 in the power generation system G, The first heat exchanging step of applying heat to the superheater 19 downstream of the separator 18 to perform heat exchange with the working fluid L and the subsequent high temperature air 2 to the heater 17 upstream of the separator 18, And a second heat exchanging step of performing heat exchange with the working fluid L after the exhaust gas has been cleaned and the flue water W discharged from the sewage treatment system S and the hot air 2 after the heater 17 A third heat exchange step of applying heat to the evaporator (16) upstream of the heater (17) to perform heat exchange with the working fluid (L), and a second heat exchange step (2) with the exhaust gas.
Figure R1020127024894

Description

배열 발전 방법 및 배열 발전 시스템{METHOD FOR GENERATING POWER FROM EXHAUST HEAT AND SYSTEM FOR GENERATING POWER FROM EXHAUST HEAT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an array power generation system and an array power generation system,
본 발명은, 배열 발전 방법 및 배열 발전 시스템에 관한 것으로, 특히, 하수 오니 소각로나 쓰레기 소각로 등의 소각로로부터 배출되는 고온의 배출 가스의 보유열을 이용한 배열 발전 방법 및 배열 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an array power generation method and an array power generation system, and more particularly, to an array power generation method and an array power generation system using retention heat of a high temperature exhaust gas discharged from an incinerator such as a sewage sludge incinerator or a garbage incinerator.
최근, 지구 온난화나 환경 문제에 대한 대책이 중요시되어, 에너지 절약 기술에 대한 기대가 해마다 늘어나고 있다. 그 환경 문제 등에 대한 대책으로서, 신에너지나 미이용 에너지의 유효 이용이 주목을 받고 있고, 예컨대, 종래 유효 이용되지 않고 폐기되었던 에너지를 이용하여, 새로운 에너지를 산출하는 시도도 이루어지고 있다.In recent years, measures against global warming and environmental problems have become important, and expectations for energy saving technology are increasing year by year. Effective use of new energy or unused energy has attracted attention as a countermeasure for environmental problems, and for example, attempts have been made to calculate new energy using energy which has been discarded without conventionally being effectively used.
예컨대, 특허문헌 1에는, 하수 오니 소각로로부터 발생한 배출 가스의 보유열을 이용하여 증기를 발생시켜, 그 증기에 의해 발전을 행하는 구성이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2에는, 쓰레기 소각에서 발생한 연소 가스를 이용하여 증기를 과열하여, 그 증기를 증기 터빈으로 유도함으로써 발전을 행하는 구성이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 오수 정화 처리 시스템의 배연 처리 장치로부터 얻어지는 세연 배수의 보유열에 의해 발전 시스템의 작동 액화 매체를 증발시키고, 그 작동 매체 증기에 의해 터빈을 구동하여 발전을 행하는 구성이 개시되어 있다.For example, Patent Document 1 discloses a configuration in which steam is generated using the heat retained in the exhaust gas generated from the sewage sludge incinerator, and the steam is used to generate electricity. Patent Document 2 discloses a configuration in which power is generated by superheating steam by using combustion gas generated in trash incineration and guiding the steam to a steam turbine. Patent Document 3 discloses a configuration in which a working liquefied medium of a power generation system is evaporated by holding heat of sewage water obtained from a flue gas treating apparatus of a sewage purifying treatment system and the turbine is driven by the working medium vapor to generate electricity have.
이와 같이, 오니나 쓰레기를 소각할 때에는 고온의 가스나 배수가 발생하지만, 종래 폐기되었던 이들 열에너지를 발전에 이용하여, 전기 에너지의 형태로 그 일부를 회수하는 제안이 많이 존재한다. As described above, when incinerating the sludge or refuse, gas or drainage of high temperature is generated. However, there are many proposals for recovering a part of the heat energy that has been discarded in the form of electric energy by using it for power generation.
하수 오니 소각로를 예로 들면, 그 소각로로부터의 배출 가스의 온도는 대략 800℃∼850℃ 정도이다. 그리고, 일반적인 소각 플랜트에서, 소각로로부터의 고온의 배출 가스를, 백연 방지 공기 예열기나 그 밖의 열교환기에 통과시켜 배열의 일부를 회수한 다음, 집진 장치에서 더스트를 분리 제거하고, 또한 배연 세정탑에 통과시켜 물로 세정하여, 배출 가스중의 NOX, SOX 등의 성분을 제거하고 있다. Taking the sewage sludge incinerator as an example, the temperature of the exhaust gas from the incinerator is about 800 ° C to 850 ° C. Then, in a general incineration plant, a high temperature exhaust gas from an incinerator is passed through an anti-whitening air preheater or other heat exchanger to recover a part of the arrangement, then dust is removed from the dust collector, And then cleaned with water to remove components such as NOx and SOx in the exhaust gas.
소각로가 유동 소각로인 경우에는, 백연 방지 공기 예열기의 전단에 유동 공기 예열기가 설치되는 경우가 있다. 또 집집 장치가 세라믹 필터인 경우에는 고온 집진이 가능하지만, 버그 필터인 경우에는 냉각탑에서 300℃ 이하까지 온도를 낮춘 다음 집진을 행하고 있다. If the incinerator is a flow incinerator, a flow air preheater may be installed upstream of the anti-whitening air preheater. When the collector is a ceramic filter, high-temperature dust collection is possible. In the case of a bug filter, however, the temperature is lowered to 300 ° C or lower in a cooling tower, and dust collection is performed.
이러한 통상의 소각 플랜트에서의 배출 가스 처리 시스템에서는, 배연 세정탑에서 200℃∼400℃ 정도의 배출 가스가 40℃ 정도까지 냉각되는 한편, 세연 배수는 60℃∼70℃ 정도로 배출된다. 이 세연 배수는 비교적 저온이기는 하지만 물의 비열이 크기 때문에 열량은 커, 배출 가스가 갖는 열량의 50%를 넘는 경우가 많다.In the exhaust gas treatment system in such a conventional incineration plant, the exhaust gas of about 200 ° C to 400 ° C is cooled to about 40 ° C in the flue gas scrubbing tower while the flue gas is discharged at about 60 ° C to 70 ° C. Although this sintering drainage is comparatively low temperature, since the specific heat of water is large, the amount of heat is large and often exceeds 50% of the heat quantity of the exhaust gas.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2005-321131호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-321131 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 평9-310606호 공보Patent Document 2: JP-A-9-310606 특허문헌 3 : 일본 특허 공개 평9-32513호 공보Patent Document 3: JP-A-9-32513
그러나, 상기 각 특허문헌 1∼3에 기재된 것은, 단순히 폐기물 등의 소각시에 배출되는 열원을 발전 시스템에 적용하는 것에 그쳐, 에너지 이용의 효율이 충분히 높다고는 할 수 없다. 열에너지의 회수 효율은, 그 열원을 발전 시스템에 적용하는 위치나 적용 방법에 따라 크게 변화하지만, 상기 각 특허문헌에는 그와 같은 에너지 회수의 효율 향상을 위한 충분한 제안이 되어 있지 않다. However, what is described in the above Patent Documents 1 to 3 is merely to apply a heat source, which is discharged at the time of incineration of waste or the like, to a power generation system, so that the efficiency of energy utilization is not sufficiently high. The recovery efficiency of heat energy largely changes according to the position and application method of applying the heat source to the power generation system, but the above-mentioned Patent Documents do not provide enough suggestions for improving the efficiency of such energy recovery.
또, 소각로로부터 배출되는 열원도 항상 일정하다고는 할 수 없어, 그 열량이 변화하는 경우가 있다. 그와 같은 경우에, 배출 열원을 그대로 발전 시스템에 적용하면, 배출 열원의 열량의 변화에 발전 효율이 영향을 받게 되어, 안정적이고 효율적인 발전을 행할 수 없다고 하는 문제도 있다. In addition, the heat source discharged from the incinerator is not always constant, and the calorific value thereof may change. In such a case, if the exhaust heat source is directly applied to the power generation system, the power generation efficiency is affected by the change in the heat amount of the exhaust heat source, and stable and efficient power generation can not be performed.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 소각로로부터 배출되는 열원을 유효하게 이용하고, 그 에너지 회수 효율을 향상시켜 안정적ㆍ효율적으로 발전을 행할 수 있는 배열 발전 방법 및 배열 발전 시스템을 제공하는 것을 예시적 과제로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an array power generation method and an array power generation system that can effectively utilize a heat source discharged from an incinerator, improve energy recovery efficiency, and stably and efficiently generate electricity This is an exemplary task.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 예시적 측면으로서의 배열 발전 방법은, 소각 처리 시스템이 구비하는 소각로로부터 배출되는 배출 가스에 의해 가열된 고온 공기를, 작동 유체에 의해 터빈을 회전시켜 발전을 행하는 배열 발전 시스템에서의 작동 유체 경로상에서의 터빈보다 상류측이자 분리기보다 하류측인 제1 위치에 적용함으로써, 제1 위치에서의 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 행하는 제1 열교환 단계와, 제1 위치에서의 열교환후의 고온 공기를, 작동 유체 경로상에서의 분리기보다 상류측인 제2 위치에 적용함으로써, 제2 위치에서의 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 행하는 제2 열교환 단계와, 배출 가스를 세정한 후에 소각 처리 시스템으로부터 배출되는 세연 배수와, 제2 위치에서의 열교환후의 고온 공기의 열교환을 행하는 배수용 열교환 단계와, 고온 공기와의 열교환후의 세연 배수를, 작동 유체 경로상에서의 제2 위치보다 상류측인 제3 위치에 적용함으로써, 제3 위치에서의 세연 배수와 작동 유체의 열교환을 행하는 제3 열교환 단계와, 세연 배수와의 열교환후의 고온 공기를, 백연 방지 공기로 하여 배출 가스와 접촉시키는 접촉 단계를 갖는다. In order to solve the above problems, an arrangement power generation method as an exemplary aspect of the present invention is a method for generating high-temperature air heated by an exhaust gas discharged from an incinerator included in an incineration system, A first heat exchange step of performing heat exchange between the hot air at the first position and the working fluid by applying the first heat exchanger to the first position which is upstream of the turbine and downstream of the separator on the working fluid path in the array power generation system, A second heat exchange step of performing heat exchange between the hot air and the working fluid at the second position by applying the hot air after heat exchange at the second position to the second position that is upstream of the separator on the working fluid path, The flue drainage discharged from the incineration processing system and the drainage for performing the heat exchange between the hot air after the heat exchange at the second location A third heat exchanging step for performing heat exchange between the flue drain at the third position and the working fluid by applying the flue drainage after heat exchange with the hot air to a third position upstream of the second position on the working fluid path, A heat exchange step and a contacting step of bringing the hot air after heat exchange with the flue drainage into an anti-whitening air and bringing the flue gas into contact with the exhaust gas.
소각 처리 시스템으로부터의 고온 공기를 배열 발전 시스템에 적용하여, 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 행하고 있기 때문에, 폐열을 이용하여 효율적인 발전을 행할 수 있다. 또, 그 고온 공기를, 터빈보다 상류측이자 분리기보다 하류측인 제1 위치, 분리기보다 상류측인 제2 위치의 복수 개소에 걸쳐 배열 발전 시스템에 적용하고 있기 때문에, 작동 유체와의 열교환량을 크게 할 수 있어, 충분한 열을 작동 유체에 부여할 수 있다. Since the hot air from the incineration processing system is applied to the arrangement power generation system and heat exchange is performed between the hot air and the working fluid, efficient power generation can be performed using waste heat. Moreover, since the hot air is applied to the array power generation system at a first position that is upstream of the turbine and downstream of the separator, and at a second location that is upstream of the separator, the heat exchange rate with the working fluid is So that sufficient heat can be given to the working fluid.
작동 유체가 기체 상태인 분리기후의 제1 위치에서 우선 열교환을 행하여, 기체 상태의 작동 유체를 과열하고 있다. 그리고, 그 후에 작동 유체가 기액 2상 상태인 분리기전의 제2 위치에서 열교환을 행하여, 작동 유체의 기화를 촉진하고 있다. 고온 공기는, 열용량이 작은 기체 상태에서의 작동 유체에 열을 부여한 후에, 열용량이 큰 기액 2상 상태에서의 작동 유체에 잉여열을 부여하게 된다. 그 때문에, 효율적인 열교환을 행할 수 있고, 나아가서는 발전 효율의 저하의 억제, 발전량의 저하의 억제에 기여할 수 있다. The working fluid is first subjected to heat exchange at the first position of the separation climate in which the working fluid is in a gaseous state to overheat the gaseous working fluid. Thereafter, heat exchange is performed at a second position of the separating mechanism in which the working fluid is in a vapor-liquid two-phase state to promote vaporization of the working fluid. The high temperature air imparts heat to the working fluid in a gaseous state with a small heat capacity and then to the working fluid in a gas-liquid two-phase state with a large heat capacity. Therefore, efficient heat exchange can be performed, and further, it is possible to suppress the decrease of the power generation efficiency and to suppress the decrease of the power generation amount.
또한, 제2 위치에서의 열교환후에 고온 공기와 세연 배수의 열교환을 행하고, 그 고온 공기와의 열교환후의 세연 배수와 작동 유체의 열교환을 제2 위치보다 상류측인 제3 위치에서 행하고 있다. 그 때문에, 소각 처리 시스템으로부터 고온 공기나 세연 배수라는 형태로 배출되는 폐열을 남기지 않고 충분히 재이용하여, 배열 발전에 이용할 수 있다. Further, heat exchange is performed between the hot air and the sewage drainage after the heat exchange at the second location, and the heat exchange between the sewage drainage after the heat exchange with the hot air and the working fluid is performed at a third location upstream of the second location. Therefore, the waste heat discharged from the incineration processing system in the form of high-temperature air or sewage drainage can be fully reused without leaving, and can be used for the array power generation.
일반적인 예를 나타내면, 소각 처리 시스템에서 배출 가스에 의해 가열된 고온 공기의 온도는 300℃ 정도이고, 제1 위치에서의 열교환후의 고온 공기의 온도는 170℃∼200℃ 정도이다. 또한, 제2 위치에서의 열교환후의 고온 공기의 온도는 100℃∼150℃ 정도이다. 또, 소각 처리 시스템으로부터의 세연 배수의 온도는 60℃∼70℃ 정도이고, 고온 공기와의 열교환후의 세연 배수의 온도는 70℃∼73℃ 정도이다. As a general example, the temperature of the hot air heated by the exhaust gas in the incineration system is about 300 ° C, and the temperature of the hot air after heat exchange in the first position is about 170 ° C to 200 ° C. The temperature of the hot air after heat exchange at the second position is about 100 ° C to 150 ° C. The temperature of the flue drainage from the incineration treatment system is about 60 ° C to 70 ° C, and the temperature of the flue drainage after heat exchange with the hot air is about 70 ° C to 73 ° C.
세연 배수와의 열교환후의 고온 공기의 온도는, 아직 90℃∼100℃ 정도의 고온 상태이며, 이 고온 공기를 소각로로부터의 배출 가스와 접촉시키면 충분히 백연 방지 공기로서 이용할 수 있다. 따라서, 이 배열 발전 방법에서는, 백연 방지 공기로서의 기능을 손상하지 않고, 고온 공기를 백연 방지 공기로서 이용하기까지의 동안에 많은 열교환을 행하여 효율적인 에너지 회수를 실현하고 있다. The temperature of the hot air after the heat exchange with the sewage drainage is still high at about 90 ° C to 100 ° C and the hot air can be sufficiently used as anti-whitening air if it is brought into contact with the exhaust gas from the incinerator. Thus, in this array power generation method, efficient heat recovery is achieved by performing a large amount of heat exchange while the high temperature air is used as the anti-whitening air without damaging the function as the anti-whitening air.
고온 공기와의 열교환후의 세연 배수는 70℃∼73℃ 정도까지 온도 상승하기 때문에, 이 세연 배수를 제3 위치에 적용하여 작동 유체와의 열교환을 행함으로써, 에너지 회수를 한층 더 효율화하는 것을 도모할 수 있다. Since the temperature of the flue wastewater after heat exchange with the high temperature air rises to about 70 to 73 DEG C, the flue wastewater is applied to the third position to perform heat exchange with the working fluid, thereby further improving the energy recovery .
복수의 소각 처리 시스템으로부터의 각 고온 공기를, 제1 위치에서의 열교환전에 복수의 소각 처리 시스템에 걸쳐 집약하는 단계와, 복수의 소각 처리 시스템으로부터의 각 세연 배수를, 고온 공기와의 열교환전에 복수의 소각 처리 시스템에 걸쳐 집약하는 단계를 더 가져도 좋다. Collecting each hot air from a plurality of incineration processing systems over a plurality of incineration processing systems prior to heat exchange at a first location; Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > incineration system.
1개의 소각 처리 시스템에서의 하수 오니나 쓰레기 등의 폐기물 처리의 상황은, 일정하지는 않다. 따라서, 1개의 소각 처리 시스템으로부터의 고온 공기나 세연 배수의 배출량ㆍ온도(열량) 등도 안정적이라고는 할 수 없다. The situation of waste disposal such as sewage sludge and garbage in one incineration treatment system is not constant. Therefore, the discharge amount and temperature (heat amount) of the high-temperature air and the sewage drainage from one incineration treatment system are not stable.
그러나, 복수의 소각 처리 시스템으로부터의 각 고온 공기나 세연 배수를 각각 집약한 다음, 배열 발전 시스템에 적용함으로써, 에너지 회수의 안정화를 도모할 수 있어, 배열 발전 시스템의 스케일의 장점을 살릴 수 있다. However, by concentrating each of the high-temperature air and the sewage drainage from the plurality of incineration processing systems, and then applying it to the array power generation system, it is possible to stabilize the energy recovery and to take advantage of the scale of the array power generation system.
예컨대, 소각 능력이 대형인(예컨대, 통상 능력의 5대분인) 소각 처리 시스템에서는, 대형화의 한계가 있거나, 정기 메인터넌스나 고장시에 소각 처리 시스템이 정지할 리스크가 있다. 그 때문에, 5대분의 능력이 필요한 경우에는, 대형의 소각 처리 시스템으로 하지 않고, 통상 능력의 소각 처리 시스템을 5대 접속하여 사용한다. For example, in an incineration processing system in which the incineration capacity is large (for example, five incineration capacity), there is a limitation in increasing the size, or there is a risk that the incineration processing system will stop at the time of regular maintenance or failure. Therefore, when five capabilities are required, five incineration treatment systems of normal capacity are used instead of a large incineration treatment system.
이 때, 5대의 통상 능력의 소각 처리 시스템에 대하여, 각각 통상 능력의 배열 발전 시스템을 5대 접속하면, 5대분의 배열 발전 시스템의 설비 비용이 필요하여 비용이 높아진다. 또, 소각 처리 시스템의 가동시에는 각 배열 발전 시스템은 통상 능력의 최대한에 가깝게 가동하기 때문에, 제1 위치에서의 열교환기의 금속 온도가 한계 근처까지 상승하여(온도차가 작아져 열교환이 그다지 행해지지 않게 되어), 장치 수명의 관점에서 바람직하지 않다. At this time, if five array power generation systems having normal capability are connected to five incineration processing systems with normal power capability, the facility cost of the five array power generation systems is required and the cost is increased. Further, at the time of operation of the incineration system, each of the array power generation systems operates close to the maximum capacity, so that the metal temperature of the heat exchanger at the first position rises to near the limit (the temperature difference becomes small and heat exchange is performed ), Which is undesirable in terms of device life.
그러나, 통상 능력의 소각 처리 시스템 5대에 대하여, 대형(예컨대, 통상 능력의 5대분의) 배열 발전 시스템을 집약적으로 접속하면, 우선, 배열 발전 시스템의 설비 비용이 1대분이면 되기 때문에, 비용적인 장점이 있다. 게다가, 5대의 소각 처리 시스템이 항상 가동하고 있는 것이 아니라, 평균적으로 3대 정도의 소각 처리 시스템이 가동하고 있는 경우에는, 대형 배열 발전 시스템의 제1 위치에서의 열교환기의 용량을 (5대분의 대형으로 하지 않고)3대분의 용량으로 할 수 있다. 따라서, 그 점에서도 열교환기의 비용 장점이 있다. However, when intensive connection of a large-scale array power generation system (for example, five generations of capacity) to five incineration treatment systems with normal capability results in the facility cost of the array power generation system being at least one, There are advantages. In addition, in the case where the incineration processing system of about three units is operated on the average, rather than the five incineration processing systems always operating, the capacity of the heat exchanger in the first position of the large- It is possible to make the capacity of three units without making a large size. Therefore, there is also a cost advantage of the heat exchanger in that respect.
또, 배열 발전 시스템 자체가 대형이고 용량에 여유가 있어, 제1 위치에서의 열교환기의 금속 온도가 그다지 상승하지 않은 경우에는, 열교환기의 수명 향상에도 기여할 수 있다. 여기서, "복수의 소각 처리 시스템에 걸쳐 집약"이란, 소각 처리 시스템 전체가 복수 존재하고, 이들을 집약하는 경우에 한정되지 않고, "소각 처리 시스템 내에 복수의 소각로가 존재하고 있고, 이들 복수의 소각로에 걸쳐 집약"하는 경우를 포함한다. 이하의 본문에서, "복수의 소각 처리 시스템에 걸쳐 집약"이 "소각 처리 시스템 내에 복수의 소각로가 존재하고 있고, 이들 복수의 소각로에 걸쳐 집약"하는 경우를 포함하는 점에 관해서는 동일하다.Further, when the array power generation system itself is large and there is room for capacity, and the metal temperature of the heat exchanger at the first position does not rise so much, the lifetime of the heat exchanger can be improved. Here, the term "aggregated throughout a plurality of incineration processing systems" means that there are a plurality of incineration processing systems as a whole, and the present invention is not limited to the case where these are concentrated, and a plurality of incineration systems exist in the incineration system, Quot; aggregate " In the following text, the term "aggregated throughout a plurality of incineration processing systems" is the same as the case where "a plurality of incineration furnaces are present in the incineration processing system and they are concentrated in the plurality of incinerators ".
각 고온 공기의 집약에서는, 각 소각 처리 시스템으로부터의 배출량을 조정하는 조정 수단(조정 밸브 등)이 배출 경로내에 설치되어, 컴퓨터 제어에 의해 이들 조정 수단이 조정되도록 되어 있어도 물론 좋고, 그것은 각 소각 처리 시스템으로부터의 세연 배수에 관해서도 동일하다.It is needless to say that, in the concentration of each high-temperature air, adjustment means (adjustment valve or the like) for adjusting the amount of discharge from each incineration treatment system may be provided in the discharge path so that these adjustment means are adjusted by computer control. The same is true for the drainage drainage from the system.
고온 공기를, 제1 위치에 적용하지 않고 제1 위치에서의 열교환후의 고온 공기와 합류시키는 제1 열교환 회피 단계와, 합류후의 고온 공기를, 제2 위치에 적용하지 않고 제2 위치에서의 열교환후의 고온 공기와 합류시키는 제2 열교환 회피 단계를 더 가져도 좋다. A first heat exchange avoiding step in which the hot air is merged with the hot air after the heat exchange at the first position without being applied to the first position and a second heat exchange avoiding step in which the hot air after the joining is subjected to the heat exchange after the heat exchange at the second position And a second heat exchange avoiding step of joining with the hot air.
고온 공기와 작동 유체의 제1 위치 또는 제2 위치에서의 열교환을, 필요에 따라서 회피시킬 수 있다. 따라서, 소각 처리 시스템으로부터의 고온 공기나 세연 배수의 배출량ㆍ온도(열량) 등에 따라서, 또는, 배열 발전 시스템에서 필요로 되는 발전량에 따라서, 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 실행하거나 정지하거나 할 수 있다. The heat exchange at the first position or the second position of the hot air and the working fluid can be avoided if necessary. Therefore, the heat exchange between the high-temperature air and the working fluid can be performed or stopped depending on the amount of discharged high-temperature air from the incineration processing system, the discharge amount and temperature (heat amount) of the sewage drainage, .
게다가, 제1 위치에서만 열교환을 행하게 하고 제2 위치에서는 열교환을 회피하거나, 제1 위치에서만 열교환을 회피하고 제2 위치에서는 열교환을 행하게 하거나, 또 제1 위치와 제2 위치의 양쪽에서 열교환을 행하게 하거나 할 수 있기 때문에, 상황에 따라서 열교환 실행 위치를 선택할 수 있다. Furthermore, heat exchange is performed only at the first position, heat exchange is avoided at the second position, heat exchange is avoided only at the first position, heat exchange is performed at the second position, and heat exchange is performed both at the first position and the second position It is possible to select the heat exchange execution position according to the situation.
예컨대, 제1 위치에서의 열교환기의 전열 면적이 비교적 크고, 제2 위치에서의 열교환기의 전열 면적이 비교적 작은 것에 의해, 제1 위치에서의 열교환 효율이 제2 위치에서의 열교환 효율보다 고효율인 경우에, 제1 위치에 모든 고온 공기를 적용하면, 필요 이상으로 열교환이 행해져 버리는 경우가 있다. For example, since the heat transfer area of the heat exchanger at the first position is relatively large and the heat transfer area of the heat exchanger at the second position is relatively small, the heat exchange efficiency at the first position is higher than the heat exchange efficiency at the second position In this case, if all the hot air is applied to the first position, the heat exchange may be performed more than necessary.
그러나, 제1 열교환 회피 단계에 의해 제1 위치에서의 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 회피할 수 있다면, 발전 필요량에 따른 적정한 열회수를 행할 수 있다. 그 때문에, 예컨대 부하측(전력 소비측)에서의 필요 전력 이상으로 과대한 발전 전력이 생성되는 것에 의한, 소위 역조 등을 예방할 수 있다. However, if heat exchange between the hot air at the first position and the working fluid can be avoided by the first heat exchange avoiding step, appropriate heat recovery according to the required power generation amount can be performed. For this reason, it is possible to prevent, for example, so-called reverse power generation due to generation of excessive generated power more than necessary power on the load side (power consumption side).
물론, 제1 위치나 제2 위치에서의 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 회피할지의 여부를 선택할 뿐만 아니라, 그 회피량을 조정할 수 있다면, 한층 더 필요에 따른 적정량의 발전을 행할 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 열교환 회피 단계에 더하여, 후술하는 제1 및 제2 조정 단계(예컨대, 유량 조정 밸브 등에 의한 유량 조정 단계)를 가짐으로써, 각 열교환 위치에의 고온 공기의 적용량과 회피량을 조정할 수 있다면, 필요 발전량에 따라서 세밀하게 열교환량(즉, 고온 가스의 적용량)을 조정할 수 있다. Of course, if it is possible to adjust not only the selection of whether or not to avoid heat exchange between the hot air and the working fluid at the first position or the second position, but also the amount of avoidance, it is possible to further generate the appropriate amount of electricity. For example, in addition to the first and second heat exchange avoiding steps, by having the first and second adjusting steps (to be described later, for example, a flow adjusting step using a flow adjusting valve or the like), the application amount of the hot air to each heat exchange position, The amount of heat exchange (that is, the application amount of the high temperature gas) can be adjusted finely according to the required power generation amount.
고온 공기의 적용량/회피량의 조정에 의한 발전량(발전 전력)의 조정 효과는, 제1 위치에서의 열교환기의 전열 면적이 크면 그 효과가 높고, 전열 면적이 작으면 그 효과가 낮다. 바꾸어 말하면, 제1 위치에서의 열교환기의 전열 면적이 작은 경우는, 고온 공기의 적용량을 감소(회피량을 증가)시켰을 때의 발전량 저하가 적고, 소각로가 복수인 경우의 출열측의 변동을 생각하면 투자 효과도 높다. The effect of adjusting the power generation amount (generation power) by adjusting the application amount / avoidance amount of the high temperature air is high when the heat transfer area of the heat exchanger at the first position is large and its effect is low when the heat transfer area is small. In other words, when the heat transfer area of the heat exchanger at the first position is small, the decrease in the amount of power generation when the applied amount of the high-temperature air is reduced (the escape amount is increased) is small, The investment effect is high.
이 성질을 이용하면, 제1 위치 및 제2 위치 중 어느 한쪽의 열교환기의 전열 면적을 크게, 다른 쪽을 작게 설정하면, 전열 면적이 큰 쪽의 열교환기에의 고온 공기의 적용량 및 회피량을 조정함으로써, 필요에 따른 발전량의 조정을 정밀하고 또한 효과적으로 행할 수 있다. 전열 면적이 작은 쪽의 열교환기에서는, 고온 공기에 의한 유입 열량이 다소 변동하더라도, 발전량에 미치는 영향이 적기 때문이다. By using this property, it is possible to adjust the application amount and the avoidance amount of the hot air to the heat exchanger having the larger heat transfer area by setting the heat transfer area of the heat exchanger of either the first position or the second position large and the other small , It is possible to precisely and effectively adjust the amount of generated electricity as needed. This is because, in a heat exchanger having a smaller heat transfer area, even if the amount of heat input by the high temperature air fluctuates somewhat, the influence on the power generation amount is small.
또, 제1 위치에서의 열교환기의 전열 면적이 작은 경우에는, 적용 고온 공기량의 변화에 의한 발전량의 변화의 정도가 작기 때문에, 고온 공기량이 변동하더라도 안정적으로 정해진 양의 발전량을 확보할 수 있다. 예컨대, 복수의 소각 처리 시스템으로부터의 고온 공기를 집약하여 배열 발전 시스템에 이용하는 경우에 있어서, 모든 소각 처리 시스템이 항상 가동하고 있지는 않고, 일부의 소각 처리 시스템이 비가동이 되는 경우가 있다. Further, when the heat transfer area of the heat exchanger at the first position is small, since the degree of change of the power generation amount due to the change of the applied high temperature air amount is small, it is possible to secure a stably determined amount of power generation even if the high temperature air amount fluctuates. For example, in the case of collecting high-temperature air from a plurality of incineration processing systems and using the same in an array power generation system, not all of the incineration processing systems are always operating, and some of the incineration processing systems may be inoperative.
그와 같은 경우에도, 제1 위치에서의 열교환기의 전열 면적을 비교적 작게 설정해 두면, 일부 비가동에 의해 고온 공기량이 감소하더라도, 그것에 의한 발전량의 저하를 최대한 억제할 수 있다. 열교환기의 전열 면적을 작게 설정함으로써, 열교환기의 비용도 저감할 수 있다. Even in such a case, if the heat transfer area of the heat exchanger at the first position is set to be relatively small, even if the amount of high-temperature air is reduced due to partial unavailability, the decrease in the amount of generated electricity can be suppressed as much as possible. By setting the heat transfer area of the heat exchanger to be small, the cost of the heat exchanger can be reduced.
제1 위치에서의 열교환후의 작동 유체의 제1 작동 유체 온도를 계측하는 단계와, 제1 위치에서의 열교환전의 고온 공기의 제1 고온 공기 온도를 계측하는 단계와, 제1 고온 공기 온도와 제1 작동 유체 온도의 차분에 기초하여 제1 위치에 적용하는 고온 공기량과, 제1 위치에의 적용을 회피하는 고온 공기량의 배분을 조정하는 제1 조정 단계와, 제2 위치에서의 열교환후의 작동 유체의 제2 작동 유체 온도를 계측하는 단계와, 제2 위치에서의 열교환전의 고온 공기의 제2 고온 공기 온도를 계측하는 단계와, 제2 고온 공기 온도와 제2 작동 유체 온도의 차분에 기초하여 제2 위치에 적용하는 고온 공기량과, 제2 위치에의 적용을 회피하는 고온 공기량의 배분을 조정하는 제2 조정 단계를 더 가져도 좋다. Measuring the first working fluid temperature of the working fluid after heat exchange at the first location; measuring the first hot air temperature of the hot air before heat exchange at the first location; A first adjusting step of adjusting the distribution of the amount of the high temperature air applied to the first position and the amount of the high temperature air avoiding the application to the first position based on the difference of the working fluid temperature, Measuring the second working fluid temperature; measuring a second hot air temperature of the hot air prior to heat exchange at the second location; measuring a second hot air temperature of the second hot air before the heat exchange at the second location based on the difference between the second hot air temperature and the second working fluid temperature; And a second adjusting step of adjusting the distribution of the amount of the high-temperature air applied to the position and the amount of the high-temperature air avoiding the application to the second position.
제1 작동 유체 온도와 제1 고온 공기 온도의 온도 차분에 기초하여, 제1 위치에의 적용/비적용의 고온 공기량 배분을 조정하기 때문에, 제1 위치에서 온도 차분에 기초한 적절한 열교환을 실현할 수 있다. 예컨대, 이 온도 차분이 작은 경우, 제1 위치에 고온 공기를 적용하더라도 그다지 열교환이 행해지지 않는다. 그와 같은 경우에는, 제1 위치에 적용하는 고온 공기량을 저감하고, 제1 위치를 회피하는(비적용으로 하는) 고온 공기량을 증대시키는 것이 바람직하다. It is possible to realize appropriate heat exchange based on the temperature difference at the first position since the high temperature air distribution for application / non-application to the first position is adjusted based on the temperature difference between the first working fluid temperature and the first hot air temperature. For example, when the temperature difference is small, heat exchange is not performed so much even if high temperature air is applied to the first position. In such a case, it is preferable to reduce the amount of the high-temperature air applied to the first position and increase the amount of the high-temperature air to avoid (not use) the first position.
또, 제2 작동 유체 온도와 제2 고온 공기 온도의 온도 차분에 기초하여, 제2 위치에의 적용/비적용의 고온 공기량 배분을 조정하기 때문에, 제2 위치에서도 온도 차분에 기초한 적절한 열교환을 실현할 수 있다. 예컨대, 이 온도 차분이 작은 경우, 제2 위치에 고온 공기를 적용하더라도 그다지 열교환이 행해지지 않는다. 그와 같은 경우에는, 제2 위치에 적용하는 고온 공기량을 저감하고, 제2 위치를 회피하는(비적용으로 하는) 고온 공기량을 증대시키는 것이 바람직하다. In addition, since the high-temperature air amount distribution for application / non-application to the second position is adjusted based on the temperature difference between the second working fluid temperature and the second high-temperature air temperature, appropriate heat exchange based on the temperature difference can be realized even in the second position have. For example, when the temperature difference is small, even if the high temperature air is applied to the second position, heat exchange is not performed so much. In such a case, it is preferable to reduce the amount of the high-temperature air applied to the second position and to increase the amount of the high-temperature air that avoids (does not use) the second position.
제1 위치에서의 열교환 직전의 작동 유체의 제1 작동 유체 온도를 계측하는 단계와, 제1 위치에서의 열교환전의 고온 공기의 제1 고온 공기 온도를 계측하는 단계와, 제1 고온 공기 온도와 제1 작동 유체 온도의 차분에 기초하여 제1 위치에 적용하는 고온 공기량과, 제1 위치에의 적용을 회피하는 고온 공기량의 배분을 조정하는 제1 조정 단계와, 제2 위치에서의 열교환 직전의 작동 유체의 제2 작동 유체 온도를 계측하는 단계와, 제2 위치에서의 열교환전의 고온 공기의 제2 고온 공기 온도를 계측하는 단계와, 제2 고온 공기 온도와 제2 작동 유체 온도의 차분에 기초하여 제2 위치에 적용하는 고온 공기량과, 제2 위치에의 적용을 회피하는 고온 공기량의 배분을 조정하는 제2 조정 단계를 가져도 물론 좋다. Measuring the first working fluid temperature of the working fluid just before heat exchange at the first location, measuring the first hot air temperature of the hot air before heat exchange at the first location, A first adjustment step of adjusting the distribution of the amount of the high temperature air applied to the first position and the amount of the high temperature air avoiding the application to the first position based on the difference of the working fluid temperature, Measuring the second working fluid temperature of the fluid, measuring the second hot air temperature of the hot air prior to heat exchange at the second location, and determining the second hot air temperature of the fluid based on the difference of the second hot air temperature and the second working fluid temperature It is of course also possible to have a second adjusting step of adjusting the distribution of the amount of the high temperature air applied to the second position and the amount of the high temperature air avoiding the application to the second position.
본 발명의 다른 예시적 측면으로서의 배열 발전 방법은, 복수의 소각 처리 시스템이 구비하는 복수의 소각로로부터 각각 배출되는 배출 가스에 의해 가열된 각 고온 공기를 복수의 소각 처리 시스템에 걸쳐 집약하는 단계와, 집약후의 고온 공기를, 작동 유체에 의해 터빈을 회전시켜 발전을 행하는 배열 발전 시스템에서의 작동 유체 경로상에서의 터빈보다 상류측인 제1 위치에 적용함으로써, 제1 위치에서의 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 행하는 제1 열교환 단계와, 제1 위치에서의 열교환후의 고온 공기를, 백연 방지 공기로 하여 배출 가스와 접촉시키는 접촉 단계를 갖는다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for generating an array, the method comprising: aggregating each hot air heated by an exhaust gas discharged from each of a plurality of incinerators included in a plurality of incineration processing systems over a plurality of incineration processing systems; By applying the hot air after agglomeration to a first position upstream of the turbine on the working fluid path in an array power generation system for generating power by rotating the turbine by the working fluid, the hot air at the first position and the working fluid And a contact step of bringing hot air after heat exchange at the first position into anti-whitening air and bringing the hot air into contact with the exhaust gas.
소각 처리 시스템으로부터의 고온 공기를 배열 발전 시스템에 적용하여, 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 행하고 있기 때문에, 폐열을 이용하여 효율적인 발전을 행할 수 있다. 다만, 1개의 소각 처리 시스템에서의 하수 오니나 쓰레기 등의 폐기물 처리의 상황은, 일정하지는 않다. 따라서, 1개의 소각 처리 시스템으로부터의 고온 공기나 세연 배수의 배출량ㆍ온도(열량) 등도 안정적이라고는 할 수 없다. Since the hot air from the incineration processing system is applied to the arrangement power generation system and heat exchange is performed between the hot air and the working fluid, efficient power generation can be performed using waste heat. However, the situation of waste disposal such as sewage sludge and garbage in one incineration treatment system is not constant. Therefore, the discharge amount and temperature (heat amount) of the high-temperature air and the sewage drainage from one incineration treatment system are not stable.
그러나, 복수의 소각 처리 시스템으로부터의 각 고온 공기를 각각 집약한 다음, 배열 발전 시스템에 적용함으로써, 전술한 바와 같이 에너지 회수의 안정화를 도모할 수 있어, 배열 발전 시스템의 스케일의 장점을 살릴 수 있다. 예컨대, 복수의 소각 처리 시스템으로부터의 고온 공기나 세연 배수를 각각 집약하여, 1개의 대형 배열 발전 시스템에 적용함으로써, 배열 발전 시스템을 복수대 나누어 설치하는 것에 비해 그 장치 비용을 저감할 수 있다. 또, 배열 발전 시스템의 수명 향상에도 기여할 수 있다. However, by concentrating each of the high-temperature air from the plurality of incineration processing systems, and then applying the high-temperature air to the array power generation system, it is possible to stabilize the energy recovery as described above and to take advantage of the scale of the array power generation system . For example, high-temperature air and sewage drainage from a plurality of incineration processing systems are respectively collected and applied to one large-sized array power generation system, whereby the cost of the apparatus can be reduced compared with a case where a plurality of array power generation systems are divided. In addition, it can contribute to improvement of the life of the array power generation system.
각 고온 공기의 집약에서는, 각 소각 처리 시스템으로부터의 배출량을 조정하는 조정 수단(조정 밸브 등)이 배출 경로내에 설치되어, 컴퓨터 제어에 의해 이들 조정 수단이 조정되도록 되어 있어도 물론 좋다. In the high-temperature air intensive operation, it is needless to say that the adjustment means (adjustment valve or the like) for adjusting the discharge amount from each incineration processing system may be provided in the discharge passage so that these adjustment means are adjusted by computer control.
작동 유체와의 열교환후의 고온 공기의 온도는 일반적으로 아직 충분히 고온이며, 이 고온 공기를 소각로로부터의 배출 가스와 접촉시키면 충분히 백연 방지 공기로서 이용할 수 있다. 따라서, 이 배열 발전 방법에서는, 백연 방지 공기로서의 기능을 손상하지 않고, 고온 공기를 백연 방지 공기로서 이용하기까지의 동안에 작동 유체와의 열교환을 행하여, 효율적인 에너지 회수를 실현하고 있다. The temperature of the hot air after heat exchange with the working fluid is generally still sufficiently high and it can be used sufficiently as anti-whitening air by bringing this hot air into contact with the exhaust gas from the incinerator. Therefore, in this array power generation method, heat exchange with the working fluid is performed while high-temperature air is used as anti-whitening air without damaging the function as the anti-whitening air, and efficient energy recovery is realized.
제1 위치가 배열 발전 시스템에서의 분리기보다 하류측인 경우에, 제1 열교환 단계후이자 접촉 단계전의 고온 공기를, 작동 유체 경로상에서의 분리기보다 상류측인 제2 위치에 적용함으로써, 제2 위치에서의 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 행하는 제2 열교환 단계를 더 가져도 좋다. By applying the hot air prior to the contact phase after the first heat exchange step to a second position upstream of the separator on the working fluid path, when the first position is downstream of the separator in the array power generation system, And a second heat exchange step of performing heat exchange between the hot air and the working fluid in the second heat exchanging step.
작동 유체가 기체 상태인 분리기후의 제1 위치에서 우선 열교환을 행하여, 기체 상태의 작동 유체를 과열하고 있다. 그리고, 그 후에 작동 유체가 기액 2상 상태인 분리기전의 제2 위치에서 열교환을 행하여, 작동 유체의 기화를 촉진하고 있다. 고온 공기는, 열용량이 작은 기체 상태에서의 작동 유체에 열을 부여한 후에, 열용량이 큰 기액 2상 상태에서의 작동 유체에 잉여열을 부여하게 된다. 그 때문에, 효율적인 열교환을 행할 수 있고, 나아가서는 발전 효율의 저하의 억제, 발전량의 저하의 억제에 기여할 수 있다. The working fluid is first subjected to heat exchange at the first position of the separation climate in which the working fluid is in a gaseous state to overheat the gaseous working fluid. Thereafter, heat exchange is performed at a second position of the separating mechanism in which the working fluid is in a vapor-liquid two-phase state to promote vaporization of the working fluid. The high temperature air imparts heat to the working fluid in a gaseous state with a small heat capacity and then to the working fluid in a gas-liquid two-phase state with a large heat capacity. Therefore, efficient heat exchange can be performed, and further, it is possible to suppress the decrease of the power generation efficiency and to suppress the decrease of the power generation amount.
터빈을 회전시킨 후의 작동 유체를 냉각시키기 위해, 작동 유체 경로상에서의 터빈보다 하류측의 위치에 냉각수를 적용하는 단계와, 작동 유체 냉각후의 냉각수를, 세연수로 하여 배출 가스와 접촉시키는 단계를 더 가져도 좋다. Applying cooling water to a position on the downstream side of the turbine on the working fluid path to cool the working fluid after rotating the turbine and contacting the cooling water after the working fluid has cooled with the exhaust gas It is good to have.
작동 유체의 냉각수를 세연수로 하여 배출 가스와 접촉시키기 때문에, 소각 처리 시스템 및 배열 발전 시스템 전체적으로 사용하는 수량의 절약에 기여할 수 있다. 또, 냉각수는, 작동 유체의 냉각(즉, 작동 유체와의 열교환)후에 승온하고 있기 때문에, 소각 처리 시스템의 배연 세정탑에의 급수에 이용하면 탑내 온도의 상승에 기여하여, 세연 배수의 온도를 높이는 효과가 있다. Since the cooling water of the working fluid is brought into contact with the exhaust gas by using the clean water as the clean water, it can contribute to the reduction of the volume of the incineration treatment system and the array power generation system as a whole. Further, since the cooling water is heated after cooling the working fluid (that is, heat exchange with the working fluid), when used for water supply to the flue gas scrubbing tower of the incineration treatment system, the cooling water contributes to the rise of the temperature in the tower, Height is effective.
작동 유체는, 암모니아, 프론 또는 암모니아/물 혼합 유체 중의 어느 것이어도 좋다. The working fluid may be any of ammonia, furon or ammonia / water mixed fluid.
이들 유체는 비점이 비교적 저온에서 기화하기 쉽다. 따라서, 이들 유체를 작동 유체로서 이용함으로써, 온도는 낮지만 대량으로 존재한 폐열(저온 열원)로부터의 열을 유효하게 이용하여, 온도차를 이용한 배열 발전을 실현할 수 있다. These fluids are susceptible to vaporization at relatively low boiling points. Therefore, by using these fluids as the working fluid, it is possible to effectively utilize the heat from the waste heat (low-temperature heat source) in a large amount although the temperature is low, thereby realizing the array power generation using the temperature difference.
본 발명의 또 다른 예시적 측면으로서의 배열 발전 시스템은, 작동 유체에 의해 터빈을 회전시켜 발전을 행하는 배열 발전 시스템으로서, 소각 처리 시스템이 구비하는 소각로로부터 배출되는 배출 가스에 의해 가열된 고온 공기를, 작동 유체 경로상에서의 터빈보다 상류측이자 분리기보다 하류측인 제1 위치에 적용함으로써, 제1 위치에서의 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 행하는 제1 열교환 기능과, 제1 위치에서의 열교환후의 고온 공기를, 작동 유체 경로상에서의 분리기보다 상류측인 제2 위치에 적용함으로써, 제2 위치에서의 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 행하는 제2 열교환 기능과, 배출 가스를 세정한 후에 소각 처리 시스템으로부터 배출되는 세연 배수와 제2 위치에서의 열교환후의 고온 공기의 열교환을 행하는 배수용 열교환 기능과, 고온 공기와의 열교환후의 세연 배수를, 작동 유체 경로상에서의 제2 위치보다 상류측인 제3 위치에 적용함으로써, 제3 위치에서의 세연 배수와 작동 유체의 열교환을 행하는 제3 열교환 기능과, 세연 배수와의 열교환후의 고온 공기를, 백연 방지 공기로 하여 배출 가스와 접촉시키는 접촉 기능을 갖는다.An array power generation system as another exemplary aspect of the present invention is an array power generation system for generating electricity by rotating a turbine by a working fluid. The array power generation system includes a high-temperature air heating apparatus for heating hot air heated by an exhaust gas discharged from an incinerator, A first heat exchange function for performing heat exchange between the hot air and the working fluid at the first position by applying the first heat exchange function to the first position which is upstream of the turbine on the working fluid path and downstream of the separator, A second heat exchange function for applying heat to the second location upstream of the separator on the working fluid path to effect heat exchange between the hot air and the working fluid at the second location, A drainage heat exchange function for performing heat exchange between the flue drainage discharged and the hot air after heat exchange at the second location, A third heat exchange function for applying heat to the third position upstream of the second position on the working fluid path for heat exchange with the working fluid and heat exchange with the working fluid at the third position, And has a contact function of bringing hot air after heat exchange with drain water into white smoke preventing air and bringing it into contact with exhaust gas.
소각 처리 시스템으로부터의 고온 공기를 배열 발전 시스템에 적용하여, 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 행하고 있기 때문에, 폐열을 이용하여 효율적인 발전을 행할 수 있다. 또, 그 고온 공기를, 터빈보다 상류측이자 분리기보다 하류측인 제1 위치, 분리기보다 상류측인 제2 위치의 복수 개소에 걸쳐 배열 발전 시스템에 적용하고 있기 때문에, 작동 유체와의 열교환량을 크게 할 수 있어, 충분한 열을 작동 유체에 부여할 수 있다. Since the hot air from the incineration processing system is applied to the arrangement power generation system and heat exchange is performed between the hot air and the working fluid, efficient power generation can be performed using waste heat. Moreover, since the hot air is applied to the array power generation system at a first position that is upstream of the turbine and downstream of the separator, and at a second location that is upstream of the separator, the heat exchange rate with the working fluid is So that sufficient heat can be given to the working fluid.
작동 유체가 기체 상태인 분리기후의 제1 위치에서 우선 열교환을 행하여, 기체 상태의 작동 유체를 과열하고 있다. 그리고, 그 후에 작동 유체가 기액 2상 상태인 분리기전의 제2 위치에서 열교환을 행하여, 작동 유체의 기화를 촉진하고 있다. 고온 공기는, 열용량이 작은 기체 상태에서의 작동 유체에 열을 부여한 후에, 열용량이 큰 기액 2상 상태에서의 작동 유체에 잉여열을 부여하게 된다. 그 때문에, 효율적인 열교환을 행할 수 있고, 나아가서는 발전 효율의 저하의 억제, 발전량의 저하의 억제에 기여할 수 있다. The working fluid is first subjected to heat exchange at the first position of the separation climate in which the working fluid is in a gaseous state to overheat the gaseous working fluid. Thereafter, heat exchange is performed at a second position of the separating mechanism in which the working fluid is in a vapor-liquid two-phase state to promote vaporization of the working fluid. The high temperature air imparts heat to the working fluid in a gaseous state with a small heat capacity and then to the working fluid in a gas-liquid two-phase state with a large heat capacity. Therefore, efficient heat exchange can be performed, and further, it is possible to suppress the decrease of the power generation efficiency and to suppress the decrease of the power generation amount.
또한, 제2 위치에서의 열교환후에, 고온 공기와 세연 배수의 열교환을 행하고, 그 고온 공기와의 열교환후의 세연 배수와 작동 유체의 열교환을 제2 위치보다 상류측인 제3 위치에서 행하고 있다. 그 때문에, 소각 처리 시스템으로부터 고온 공기나 세연 배수라는 형태로 배출되는 폐열을 남기지 않고 충분히 재이용하여, 배열 발전에 이용할 수 있다. After heat exchange at the second position, heat exchange is performed between the hot air and the flue drainage, and heat exchange between the flue drainage after the heat exchange with the hot air and the working fluid is performed at a third position upstream of the second position. Therefore, the waste heat discharged from the incineration processing system in the form of high-temperature air or sewage drainage can be fully reused without leaving, and can be used for the array power generation.
본 발명의 또 다른 예시적 측면으로서의 배열 발전 시스템은, 작동 유체에 의해 터빈을 회전시켜 발전을 행하는 배열 발전 시스템으로서, 복수의 소각 처리 시스템이 구비하는 복수의 소각로로부터 각각 배출되는 배출 가스에 의해 가열된 각 고온 공기를 복수의 소각 처리 시스템에 걸쳐 집약하는 기능과, 집약후의 고온 공기를, 작동 유체 경로상에서의 터빈보다 상류측인 제1 위치에 적용함으로써, 제1 위치에서의 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 행하는 제1 열교환 기능과, 제1 위치에서의 열교환후의 고온 공기를, 백연 방지 공기로 하여 배출 가스와 접촉시키는 접촉 기능을 갖는다. An array power generation system according to another exemplary aspect of the present invention is an array power generation system for generating power by rotating a turbine by a working fluid. The array power generation system includes a plurality of incinerator systems Temperature air in the first position and the working fluid in the first position by applying the hot air after the aggregation to the first position which is on the upstream side of the turbine on the working fluid path, And a contact function of bringing hot air after heat exchange at the first position into anti-whitening air and bringing the hot air into contact with the exhaust gas.
소각 처리 시스템으로부터의 고온 공기를 배열 발전 시스템에 적용하여, 고온 공기와 작동 유체의 열교환을 행하고 있기 때문에, 폐열을 이용하여 효율적인 발전을 행할 수 있다. 다만, 1개의 소각 처리 시스템에서의 하수 오니나 쓰레기 등의 폐기물 처리의 상황은, 일정하지는 않다. 따라서, 1개의 소각 처리 시스템으로부터의 고온 공기나 세연 배수의 배출량ㆍ온도(열량) 등도 안정적이라고는 할 수 없다. Since the hot air from the incineration processing system is applied to the arrangement power generation system and heat exchange is performed between the hot air and the working fluid, efficient power generation can be performed using waste heat. However, the situation of waste disposal such as sewage sludge and garbage in one incineration treatment system is not constant. Therefore, the discharge amount and temperature (heat amount) of the high-temperature air and the sewage drainage from one incineration treatment system are not stable.
그러나, 복수의 소각 처리 시스템으로부터의 각 고온 공기를 각각 집약한 다음, 배열 발전 시스템에 적용함으로써, 전술한 바와 같이 에너지 회수의 안정화를 도모할 수 있어, 배열 발전 시스템의 스케일의 장점을 살릴 수 있다. 예컨대, 복수의 소각 처리 시스템으로부터의 고온 공기나 세연 배수를 각각 집약하여, 1개의 대형 배열 발전 시스템에 적용함으로써, 배열 발전 시스템을 복수대 나누어 설치하는 것에 비해 그 장치 비용을 저감할 수 있다. 또, 배열 발전 시스템의 수명 향상에도 기여할 수 있다. However, by concentrating each of the high-temperature air from the plurality of incineration processing systems, and then applying the high-temperature air to the array power generation system, it is possible to stabilize the energy recovery as described above and to take advantage of the scale of the array power generation system . For example, high-temperature air and sewage drainage from a plurality of incineration processing systems are respectively collected and applied to one large-sized array power generation system, whereby the cost of the apparatus can be reduced compared with a case where a plurality of array power generation systems are divided. In addition, it can contribute to improvement of the life of the array power generation system.
각 고온 공기의 집약에서는, 각 소각 처리 시스템으로부터의 배출량을 조정하는 조정 수단(조정 밸브 등)이 배출 경로내에 설치되어, 컴퓨터 제어에 의해 이들 조정 수단이 조정되도록 되어 있어도 물론 좋다. In the high-temperature air intensive operation, it is needless to say that the adjustment means (adjustment valve or the like) for adjusting the discharge amount from each incineration processing system may be provided in the discharge passage so that these adjustment means are adjusted by computer control.
작동 유체와의 열교환후의 고온 공기의 온도는 일반적으로 아직 충분히 고온이며, 이 고온 공기를 소각로로부터의 배출 가스와 접촉시키면 충분히 백연 방지 공기로서 이용할 수 있다. 따라서, 이 배열 발전 방법에서는, 백연 방지 공기로서의 기능을 손상하지 않고, 고온 공기를 백연 방지 공기로서 이용하기까지의 동안에 작동 유체와의 열교환을 행하여 효율적인 에너지 회수를 실현하고 있다. The temperature of the hot air after heat exchange with the working fluid is generally still sufficiently high and it can be used sufficiently as anti-whitening air by bringing this hot air into contact with the exhaust gas from the incinerator. Therefore, in this array power generation method, efficient heat recovery is achieved by performing heat exchange with the working fluid until high temperature air is used as anti-whitening air without damaging the function of the anti-whitening air.
본 발명의 또 다른 과제 또는그 밖의 특징은, 이하 첨부 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예에 의해 명확해질 것이다.Other objects and further features of the present invention will become apparent from the following preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 의하면, 소각로로부터 배출되는 열원을 유효하게 이용하고, 그 에너지 회수 효율을 향상시켜 안정적ㆍ효율적으로 발전을 행할 수 있다. 예컨대, 그 소각로를 구비한 소각 처리 시스템으로부터의 고온 공기를 배열 발전 시스템에 복수 개소에서 적용한 후에 백연 방지 공기로서 이용함으로써, 종래 폐기되었던 열에너지의 효율적인 에너지 회수를 실현하고, 백연 방지 기능도 충분히 달성시킬 수 있다. According to the present invention, the heat source discharged from the incinerator can be effectively used, and the energy recovery efficiency can be improved, so that the power generation can be performed stably and efficiently. For example, by using the hot air from the incineration processing system provided with the incinerator at a plurality of places in the array power generation system, and then using the high temperature air as anti-whitening air, efficient energy recovery of the previously discarded thermal energy is achieved and the anti- .
복수의 소각 처리 시스템으로부터의 고온 공기나 세연 배수를 집약하여 배열 발전 시스템에 적용함으로써, 소각 처리 시스템마다의 가동 상황의 변화의 영향을 저감하여, 안정적인 에너지 회수를 실현하고 있다. 또, 배열 발전 시스템에 적용하는 고온 공기량과 적용하지 않는 고온 공기량의 조정을 가능하게 함으로써, 소각 처리 시스템으로부터의 폐열량의 변화나 필요 발전량에 대응하여 배열 발전 시스템에 적용하는 고온 공기량을 변화시킬 수 있어, 안정적으로 필요량의 발전을 적절히 행할 수 있다. Temperature air and sewage drainage from a plurality of incineration processing systems are collected and applied to an array power generation system to reduce the influence of a change in the operating condition of each incineration processing system to realize stable energy recovery. In addition, by making it possible to adjust the amount of high-temperature air applied to the array power generation system and the amount of high-temperature air not applied, it is possible to change the amount of hot air applied to the array power generation system in accordance with a change in the amount of waste heat from the incineration processing system, Therefore, the necessary amount of power generation can be performed stably.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 배열 발전 방법을 실현하는 발전 시스템을 포함하는 하수 처리 플랜트의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 처리 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 발전 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 발전 시스템의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 비교예 1에 따른 발전 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 비교예 2에 따른 발전 시스템의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 비교예 3에 따른 발전 시스템의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 비교예 4에 따른 발전 시스템의 구성도이다.
1 is a block diagram showing a schematic configuration of a sewage treatment plant including a power generation system for realizing an array power generation method according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a block diagram schematically showing the internal structure of the processing system shown in Fig. 1. Fig.
3 is a block diagram schematically showing the internal configuration of the power generation system shown in Fig.
4 is a configuration diagram of a power generation system according to Embodiment 1 of the present invention.
5 is a configuration diagram of a power generation system according to Comparative Example 1 of the present invention.
6 is a configuration diagram of a power generation system according to Comparative Example 2 of the present invention.
7 is a configuration diagram of a power generation system according to Comparative Example 3 of the present invention.
8 is a configuration diagram of a power generation system according to Comparative Example 4 of the present invention.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 배열 발전 방법을 실현하는 배열 발전 시스템에 관해, 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 하수 처리 플랜트(이하, 플랜트로 약칭)(P)의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 플랜트(P)는, 복수의 소각 처리 시스템으로서의 하수 처리 시스템(이하, 처리 시스템으로 약칭)(S)과 발전 시스템(배열 발전 시스템)(G)을 갖고 구성되어 있다. 이 플랜트(P) 에서는, 처리 시스템(S)으로부터의 고온 공기(백연 방지 공기)(2)와 세연 배수(W)가 발전 시스템(G)에 적용되도록 되어 있다. 복수의 처리 시스템(S)으로부터의 각각의 고온 공기(2)와 각각의 세연 배수(W)는, 각각 집약되어 발전 시스템(G)에 적용되도록 되어 있다. Hereinafter, an array power generation system for realizing the array power generation method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a sewage treatment plant (hereinafter abbreviated as a plant) P according to an embodiment of the present invention. The plant P has a sewage treatment system (hereinafter abbreviated as a treatment system) S and a power generation system (an array power generation system) G as a plurality of incineration treatment systems. In this plant P, hot air (anti-smelt air) 2 and sewage drainage W from the treatment system S are adapted to be applied to the power generation system G. Each of the hot air 2 and each of the flue wastes W from the plurality of treatment systems S are respectively concentrated and applied to the power generation system G. [
또, 발전 시스템(G) 내에서의 열교환을 행한 후의 고온 공기(2)가, 발전 시스템(G)으로부터 백연 방지 공기(2)로서 각 처리 시스템(S)의 배연 세정탑(105)(도 2 참조)으로 보내어지도록 되어 있다. 또한, 발전 시스템(G) 내에서 작동 유체의 냉각에 이용한 냉각수(C)가, 세연수의 일부로서 각 처리 시스템(S)의 배연 세정탑(105)으로 보내어지도록 되어 있다. The high temperature air 2 after heat exchange in the power generation system G is discharged from the power generation system G to the flue gas cleaning tower 105 of each treatment system S (See FIG. The cooling water C used for cooling the working fluid in the power generation system G is sent to the flue gas cleaning tower 105 of each treatment system S as part of the clean water.
도 2는, 처리 시스템(S)의 내부 구성의 개략을 나타내는 블럭도이다. 복수의 처리 시스템(S)은, 모두 대략 동일한 구성을 갖고 있기 때문에, 1개의 처리 시스템(S)의 구성에 관해 설명하고, 그 밖의 처리 시스템(S)의 구성에 관한 설명은 생략한다. 이 처리 시스템(S)은, 소각로(101), 유동 공기 예열기(102), 백연 방지 공기 예열기(103), 집진기(104), 배연 세정탑(105)을 갖고 대략 구성되어 있다. Fig. 2 is a block diagram showing an outline of the internal structure of the processing system S. Fig. Since the plurality of processing systems S all have substantially the same configuration, the configuration of one processing system S will be described, and the description of the other configuration of the processing system S will be omitted. The treatment system S is roughly composed of an incinerator 101, a flow air preheater 102, an anti-white smoke preheater 103, a dust collector 104 and a flue gas scrubber 105.
도 2에서 101은 소각로이고, 이 실시형태에서는 하수 오니 탈수 케이크를 소각하기 위한 유동 소각로이다. 그러나 본 발명에서 소각로(101)는 이것에 한정되지 않고, 쓰레기 소각로이어도 좋다. 그 배출 가스는 통상은 800℃∼850℃ 정도의 고온 배출 가스이다. 102는 이 고온 배출 가스가 도입되는 유동 공기 예열기이며, 유동 공기를, 예컨대 650℃에서 예열하여 노의 바닥부의 분산관에 공급하고 있다. 소각로(101)가 유동 소각로가 아닌 경우에는 유동 공기 예열기(102)는 생략된다. In Fig. 2, reference numeral 101 denotes an incinerator, which in this embodiment is a fluidized incinerator for incinerating a sewage sludge dewatering cake. However, in the present invention, the incinerator 101 is not limited to this, and may be a refuse incinerator. The exhaust gas is usually a high-temperature exhaust gas at about 800 ° C to 850 ° C. Reference numeral 102 denotes a fluidized-air preheater into which the high-temperature exhaust gas is introduced, and preheats the flowing air at, for example, 650 DEG C and supplies it to the dispersion pipe at the bottom of the furnace. If the incinerator 101 is not a flow incinerator, the flow air preheater 102 is omitted.
유동 공기 예열기(102)의 후단에는 백연 방지 공기 예열기(103)가 설치되어 있다. 이 백연 방지 공기 예열기(103)는 굴뚝으로부터 방출되는 배출 가스중의 수증기가 백연으로서 보이는 것을 방지하기 위한 고온 공기(백연 방지 공기)(2)를 얻기 위한 열교환기이며, 약 300℃의 가열 가스(백연 방지 공기)를 얻을 수 있다. 한편, 배출 가스는 백연 방지 공기 예열기(103)를 통과하면 250℃∼400℃로까지 온도가 저하되고, 다음 집진기(104)로 유도되어 더스트가 제거된다. At the rear end of the flow air preheater 102, an anti-white smoke preheater 103 is installed. The anti-whitening air pre-heater 103 is a heat exchanger for obtaining hot air (anti-whitening air) 2 for preventing water vapor in the exhaust gas emitted from the chimney from appearing as white smoke, Anti-whitening air) can be obtained. On the other hand, when the exhaust gas passes through the anti-whitening air preheater 103, the temperature is lowered to 250 ° C to 400 ° C, and then the dust is guided to the dust collector 104 to remove dust.
여기서, 고온 공기(백연 방지 공기)(2)의 전형예로는, 일반적으로 공기를 생각할 수 있지만, 물론 그 밖의 여러가지 기체를 적용해도 좋다. 또, 백연 방지 공기 예열기(103)에 의해 가열되어, 후술하는 굴뚝(108)으로 보내어지기 전의 것을 고온 공기라고 부르고, 굴뚝(108)으로 보내어져 백연 방지 기능을 발휘하는 것을 백연 방지 공기라고 부르지만, 양자는 실질적으로 동일한 것이기 때문에, 동일한 인용부호 2를 붙여 설명한다. As a typical example of the hot air (anti-whitening air) 2, air can be generally considered, but various other gases may also be applied. Also, the one which is heated by the anti-whitening air preheater 103 and is not sent to the chimney 108, which will be described later, is referred to as hot air, and the one which is sent to the chimney 108 to exhibit anti- , Since they are substantially the same, they are denoted by the same reference numeral 2.
집진기(104)는 이 실시형태에서는 내열성이 우수한 세라믹 집진기이며, 백연 방지 공기 예열기(103)를 통과한 250℃∼400℃의 배출 가스를 그대로 집진할 수 있다. 그러나 집진기(104)로는 버그 필터를 사용할 수도 있고, 그 경우에는 그 전단에 냉각탑을 배치하여 버그 필터의 내열 온도까지 온도를 낮추는 것이 필요하다. 집진기(104)에서의 배출 가스의 온도 강하는 작고, 배출 가스는 200℃∼400℃에서 다음 배연 세정탑(105)에 들어간다. The dust collector 104 is a ceramic dust collector having excellent heat resistance in this embodiment, and the exhaust gas having passed through the anti-whitening air preheater 103 at 250 ° C to 400 ° C can be collected as it is. However, as the dust collector 104, a bug filter may be used. In this case, it is necessary to arrange a cooling tower at the front end thereof to lower the temperature to the heat-resistant temperature of the bug filter. The temperature drop of the exhaust gas in the dust collector 104 is small and the exhaust gas enters the next flue gas cleaning tower 105 at 200 ° C to 400 ° C.
배연 세정탑(105)은 탑의 하부로부터 배출 가스를 도입하여, 상부의 노즐(106)로부터 살수되는 물(세연수)(W)과 접촉시킴으로써 배출 가스중의 NOX, SOX 등의 성분을 제거하는 장치이다. 종래와 같이, 탑 내의 물은 펌프(107)에 의해 노즐(106)로 송수되어 순환 사용된다. 이 실시형태의 배연 세정탑(105)은 탑의 상부에 굴뚝(108)이 접속되어 있어, 탑 내에서 세정된 배출 가스는 굴뚝(108)으로부터 방출된다. 배연 세정탑(105)과 굴뚝(108)의 중간 부분에는 복수단의 선반 판부(109)가 형성되어 있고, 그 상부로부터 급수된 청정수와 배출 가스를 충분히 접촉시킴으로써, 수세가 충분히 행해지도록 연구되어 있다. The flue gas cleaning tower 105 introduces exhaust gas from the lower portion of the tower and contacts the water (clean water) W sprinkled from the upper nozzle 106 to remove components such as NOx and SOx in the exhaust gas Device. As in the prior art, the water in the tower is sent to the nozzle 106 by the pump 107 and circulated. The flue gas scrubbing column 105 of this embodiment has a chimney 108 connected to the top of the column, so that the exhaust gas that has been cleaned in the column is discharged from the chimney 108. A plurality of stages of shelf plates 109 are formed in the middle of the flue gas scrubbing tower 105 and the chimney 108 and the flushing water is sufficiently washed by bringing the clean water supplied from above into contact with the exhaust gas .
이 배연 세정탑(105)에서는 배출 가스가 물과 접촉하기 때문에, 200℃∼400℃의 배출 가스의 보유열의 대부분은 물측으로 이동하고, 상기와 같이 배연 세정탑(105)으로부터 배출되는 세연 배수(W)는 60℃∼70℃의 온수가 된다. 본 발명에서는 약 300℃의 고온 공기(2)의 보유열을 이용하여 배열 발전을 행하지만, 이것과 함께 세연 배수(W)의 보유열도 이용한다. In this flue gas cleaning column 105, since the exhaust gas is in contact with water, most of the heat retained in the exhaust gas at 200 ° C to 400 ° C moves to the water side and the flue gas discharged from the flue gas cleaning column 105 W) becomes hot water of 60 ° C to 70 ° C. In the present invention, the arrangement heat generation is performed using the heat of the high-temperature air (2) at about 300 DEG C, but also the heat of the waste heat (W) is used.
이 때문에 본 실시형태에서는, 후술하는 바와 같이 배연 세정탑(105)으로부터 나오는 세연 배수(W)를 고온 공기(2)와의 열교환(배수용 열교환 단계, 배수용 열교환 기능)에 의해 승온시킨 후에, 배열 발전 시스템(G)에 공급하고 있다. 그 승온폭은 설비나 운전 방법에 따라 다양하지만, 통상은 5℃∼15℃의 범위이다. 세연 배수(W)와의 열교환후의 고온 공기(2)는 90℃∼100℃ 정도의 온도를 유지하고 있기 때문에, 굴뚝(108)으로 보내어져 백연 방지 공기(2)로서의 원래의 기능을 발휘할 수 있다. For this reason, in the present embodiment, as described later, the wastewater W discharged from the flue gas cleaning column 105 is heated by heat exchange with the hot air 2 (drain heat exchange step, drain heat exchange function) To the power generation system (G). The temperature rise width varies depending on equipment and operation method, but is usually in the range of 5 ° C to 15 ° C. Since the hot air 2 after heat exchange with the wastewater drainage W maintains a temperature of about 90 DEG C to 100 DEG C, it is sent to the chimney 108, and the original function of the anti-whitening air 2 can be exhibited.
세연 배수(W)의 승온량을 증가시키고자 하면, 세연 배수(W)와의 열교환(배수용 열교환 단계, 배수용 열교환 기능)후의 고온 공기(2)의 온도가 저하되지만, 100℃ 정도까지 저하되더라도, 대기 온도 20℃, 습도 100%의 기후 조건에서는 백연은 생기지 않지만, 겨울철의 조건인 대기 온도 0℃, 습도 100%에서는 백연이 생긴다. 다만, 백연의 발생에 관해 법적 규제는 없고, 겨울철이라도 이 조건이 되는 것은 수일 정도이다. 또, 이와 같이 하여 고온 공기(2)와의 열교환에 의해 승온된 세연 배수(W)는 70℃∼73℃ 정도의 온수가 되어, 배열 발전 시스템(G)에 공급된다. The temperature of the hot air 2 after the heat exchange with the wastewater drainage W (the drainage heat exchange step and the drainage heat exchange function) is lowered. However, if the temperature is lowered to about 100 ° C , Atmospheric temperature of 20 ° C and humidity of 100% does not cause white smoke. However, at the atmospheric temperature of 0 ° C and humidity of 100%, which is a winter condition, white smoke occurs. However, there is no legal restriction on the occurrence of white smoke, and it may take several days to reach this condition even in winter. The sewage water W heated by the heat exchange with the hot air 2 in this way is heated to about 70 to 73 캜 and supplied to the array power generation system G. [
도 3은, 발전 시스템(G)의 내부 구성의 개략을 나타내는 블럭도이다. 발전 시스템(G)으로는, 암모니아, 프론 또는 암모니아/물 혼합 유체와 같은 저비점 유체를 작동 유체(L)로 하는 온도차 발전 시스템을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 온도차 발전 시스템 자체는, 예컨대 사가대학의 출원에 관한 일본 특허 공개 평7-91361호 공보에 기재된 바와 같이 이미 알려진 것이며, 예컨대 비교적 온도가 높은 표층 해수와 심층의 냉해수의 온도차를 이용한 온도차 발전을 행할 수 있는 시스템이다. 3 is a block diagram schematically showing the internal configuration of the power generation system G. As shown in Fig. As the power generation system G, it is preferable to use a temperature difference power generation system that uses a low boiling point fluid such as ammonia, furon or ammonia / water mixed fluid as the working fluid L. [ Such a temperature difference power generation system itself is already known, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-91361, filed by Saga University. For example, the temperature difference power generation system using the temperature difference between the surface- It is a system that can do.
이 발전 시스템(G)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 터빈(10), 발전기(11), 흡수기(12), 응축기(13), 순환 펌프(14), 재생기(15), 증발기(16), 가열기(17), 분리기(18), 과열기(증기 가열기)(19), 감압 밸브(20)를 갖고 대략 구성되어 있다. 또, 이 발전 시스템(G)은, 온도 센서(21∼24), 제1 제어 수단(25), 제2 제어 수단(26), 제1 조정 밸브(27), 제2 조정 밸브(28)도 갖고 있다. 작동 유체(L)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 가열 냉각을 반복하면서 작동 유체 경로(R) 내를 순환하고 있기 때문에, 이하, 순환 펌프(14)로부터 순서대로, 하류(작동 유체가 흐르는 방향) 방향으로 상기 각 구성을 설명한다. 3, the power generation system G includes a turbine 10, a generator 11, an absorber 12, a condenser 13, a circulation pump 14, a regenerator 15, an evaporator 16, A heater 17, a separator 18, a superheater (steam heater) 19, and a pressure reducing valve 20. The power generation system G is also provided with the temperature sensors 21 to 24, the first control means 25, the second control means 26, the first control valve 27 and the second control valve 28 I have. Since the working fluid L circulates in the working fluid path R while repeating the heating and cooling as shown in Fig. 3, the working fluid L is circulated in the order from the circulating pump 14 in the downstream direction ) Will be described.
순환 펌프(14)에서 송출된 액상의 작동 유체(L)는, 재생기(15)에 의해 예열되어, 그 후에 증발기(16)로 보내어진다. 이 증발기(16)가 설치되어 있는 위치는, 작동 유체 경로(R) 내에서의 제3 위치이다. 이 증발기(16)에서, 작동 유체(L)와 세연 배수(W)의 열교환이 행해져(제3 열교환 단계, 제3 열교환 기능), 세연 배수(W)로부터 작동 유체(L)로의 열이동이 행해진다. 그 결과, 작동 유체(L)는 내부 열에너지 상태를 높인 기액 2상 상태가 되어, 다음 가열기(17)로 보내어진다. The liquid working fluid L sent out from the circulation pump 14 is preheated by the regenerator 15 and then sent to the evaporator 16. The position where the evaporator 16 is installed is the third position in the working fluid path R. In this evaporator 16, heat exchange is performed between the working fluid L and the sewage drainage W (the third heat exchange step and the third heat exchange function), and the heat transfer from the sewage drainage W to the working fluid L is performed All. As a result, the working fluid L becomes a vapor-liquid two-phase state in which the internal heat energy state is raised, and is sent to the next heater 17.
이 가열기(17)가 설치되어 있는 위치는, 작동 유체 경로(R) 내에서의 제2 위치이다. 이 가열기(17)에서, 작동 유체(L)와 고온 공기(2)의 열교환이 행해져(제2 열교환 단계, 제2 열교환 기능), 고온 공기(2)로부터 작동 유체(L)로의 열이동이 행해진다. 그 결과, 작동 유체(L)는 더욱 내부 열에너지 상태를 높인 기액 2상 상태가 되어, 분리기(18)로 보내어진다. The position where this heater 17 is installed is the second position in the working fluid path R. [ In this heater 17, heat exchange is performed between the working fluid L and the hot air 2 (the second heat exchanging step and the second heat exchanging function), and the heat transfer from the hot air 2 to the working fluid L is performed All. As a result, the working fluid L becomes a vapor-liquid two-phase state in which the internal heat energy state is further increased, and is sent to the separator 18.
분리기(18)는, 기액 2상 상태의 작동 유체(L)를 기상과 액상으로 분리하는 것이다. 액상 부분의 작동 유체(L)는, 다시 재생기(15)로 보내어져 열을 뺏긴 후, 또한 감압 밸브(20)를 통해 흡수기(12)로 보내어지도록 되어 있다. 한편, 기상 상태의 작동 유체(L)는, 분리기(18)로부터 과열기(19)로 보내어진다. 그 과열기(19)가 설치되어 있는 위치는, 작동 유체 경로(R) 내에서의 제1 위치이다. 이 과열기(19)에서, 작동 유체(L)와 고온 공기(2)의 열교환이 행해져(제1 열교환 단계, 제1 열교환 기능), 고온 공기(2)로부터 작동 유체(L)로의 열이동이 행해진다. 그 결과, 작동 유체(L)는 더욱 내부 열에너지 상태를 높인 과열 증기가 되어, 터빈(10)으로 보내어진다. The separator 18 separates the working fluid L in the vapor-liquid two-phase state into a gas phase and a liquid phase. The working fluid L in the liquid phase portion is sent to the regenerator 15 again to remove the heat and then to the absorber 12 through the pressure reducing valve 20. On the other hand, the working fluid L in the gaseous state is sent from the separator 18 to the superheater 19. The position where the superheater 19 is installed is the first position in the working fluid path R. [ In this superheater 19, heat exchange is performed between the working fluid L and the hot air 2 (the first heat exchanging step and the first heat exchanging function), and the heat transfer from the hot air 2 to the working fluid L is performed All. As a result, the working fluid L becomes the superheated steam further increasing the internal heat energy state, and is sent to the turbine 10. [
과열 증기 상태의 작동 유체(L)는, 터빈(10)을 회전시켜, 터빈(10)에 연결된 발전기에 의해 발전을 행한다. 그리고, 발전 작업을 끝낸 작동 유체(L)는, 흡수기(12)로 보내어져 감압 밸브(20)를 통해 보내어져 온 작동 유체(L)와 합류한다. 이 흡수기(12)는, 예컨대 노즐 분무식의 것이 채택되어 있고, 감압 밸브(20)로부터의 작동 유체(L)(액상)가 발전을 끝낸 작동 유체(L)(기상) 방향으로 분무되어, 기상의 작동 유체(L)로부터 열을 빼앗아 냉각시키도록 되어 있다. The working fluid L in the superheated steam state rotates the turbine 10 and generates electricity by the generator connected to the turbine 10. [ The working fluid L that has completed the power generation operation is joined to the working fluid L sent to the absorber 12 and sent through the pressure reducing valve 20. The absorber 12 employs, for example, a nozzle atomizer, and the working fluid L (liquid phase) from the pressure reducing valve 20 is atomized in the direction of the working fluid L (vapor phase) So as to cool it.
그 후, 응축기(13)로 보내어진 작동 유체(L)는, 냉각수(C)에 의해 냉각되어 액상으로 되돌아가고, 다시 순환 펌프(14)에 도달한다. 이와 같이, 순환 펌프(14)에 의해 보내어지면서 세연 배수(W) 및 고온 공기(2)에 의해 가열되고, 터빈(10)을 회전시킨 후에 냉각수(C)에 의해 냉각되어 경로(R) 내를 순환함으로써, 작동 유체(L)는 발전을 행한다. 과열기(19)는, 터빈(10)보다 상류측이자 분리기(18)보다 하류측인 제1 위치에 설치되고, 가열기(17)는 분리기(18)보다 상류측인 제2 위치에 설치되고, 증발기(16)는 가열기(17)보다 상류측인 제3 위치에 설치되어 있다. Thereafter, the working fluid L sent to the condenser 13 is cooled by the cooling water C, returned to the liquid phase, and reaches the circulation pump 14 again. As described above, the air is sent by the circulation pump 14 and is heated by the sewage water W and the hot air 2, cooled by the cooling water C after rotating the turbine 10, By circulation, the working fluid L performs power generation. The superheater 19 is installed at a first position upstream of the turbine 10 and downstream of the separator 18 and the heater 17 is installed at a second position upstream of the separator 18, (16) is provided at a third position upstream of the heater (17).
처리 시스템(S)으로부터의 고온 공기(2)는, 복수의 처리 시스템(S)으로부터의 것이 집약되어(고온 공기 집약 단계, 고온 공기 집약 기능), 하나로 통합된 상태로 발전 시스템(G)으로 보내어진다. 이에 따라, 처리 시스템(S)마다의 처리 상황의 변동의 영향을 저감하여, 안정된 고온 공기(2)의 제공을 가능하게 하고 있다. The hot air 2 from the treatment system S is concentrated in a plurality of treatment systems S (hot air intensive step, hot air intensive function) Loses. Thus, the influence of the fluctuation of the processing state for each processing system S is reduced, and the stable high-temperature air 2 can be provided.
집약된 고온 공기(2)는, 우선 제1 위치의 과열기(19)에 적용되도록 되어 있다. 그리고, 그 후에 제2 위치의 가열기(17)에 적용되고, 그리고 그 후에 배수 가열기(29)에 적용되어 세연 배수(W)와의 열교환이 행해지도록(배수용 열교환 단계, 배수용 열교환 기능) 되어 있다. 그리고, 배수용 열교환 단계 완료후의 고온 공기(2)는 다시 처리 시스템(S)으로 보내어지고, 각 처리 시스템(S)의 배연 세정탑(105)에 적용되어 백연 방지 공기(2)로서 이용되도록 되어 있다. 백연 방지 공기(2)는 배출 가스와 접촉하여(접촉 단계, 접촉 기능), 배출 가스의 백연 발생을 방지한다. The concentrated hot air 2 is first applied to the superheater 19 at the first position. Then, it is applied to the heater 17 at the second position and thereafter applied to the drainage heater 29 so as to perform heat exchange with the sewage drainage W (drainage heat exchange step, drain heat exchange function) . The hot air 2 after completion of the drainage heat exchange step is sent again to the treatment system S and applied to the flue gas cleaning tower 105 of each treatment system S to be used as the anti- have. The anti-whitening air 2 is in contact with the exhaust gas (contact step, contact function) to prevent the generation of white smoke of the exhaust gas.
발전 시스템(G)에는, 고온 공기(2)의 과열기(19)에의 적용을 회피하기(제1 열교환 회피 단계, 제1 열교환 회피 기능) 위한 과열기 회피 경로(30)가 배치되고, 그 경로(30) 상에는 제1 조정 밸브(27)가 설치되어 있다. 이 제1 조정 밸브(27)는, 제1 제어 수단(25)으로부터의 제어 신호에 기초하여 밸브를 개방하거나 폐쇄하거나 하여, 고온 공기(2)를 과열기(19)에 적용시키거나, 과열기 회피 경로(30)로 유도하여 과열기(19)에의 적용을 회피시키거나 하는 것이다. The power generation system G is provided with a superheater avoidance path 30 for avoiding the application of the high temperature air 2 to the superheater 19 (the first heat exchange avoiding step, the first heat exchange avoiding function) A first adjustment valve 27 is provided. The first regulating valve 27 opens or closes the valve based on the control signal from the first control means 25 to apply the hot air 2 to the superheater 19, (30) to avoid application to the superheater (19).
제1 제어 수단(25)은, 예컨대, 컴퓨터, 시퀀서, 릴레이 스위치 등으로 구성되며, 온도 센서(21, 22)의 센서 출력을 수취하여, 이들 센서 출력에 기초하여 제1 조정 밸브(27)를 개폐 제어한다. 온도 센서(21)는, 과열기(19)보다 작동 유체 경로(R) 상에서의 하류측에서의 작동 유체(L)의 온도 t1을 계측하기(제1 작동 유체 온도 계측 단계, 제1 작동 유체 온도 계측 기능) 위한 센서이다. 또한, 온도 센서(22)는, 과열기(19)보다 고온 공기(2) 경로상에서의 상류측에서의 고온 공기(2)의 온도 T1을 계측하기(제1 고온 공기 온도 계측 단계, 제1 고온 공기 온도 계측 기능) 위한 센서이다. The first control means 25 is constituted by, for example, a computer, a sequencer, a relay switch or the like and receives the sensor outputs of the temperature sensors 21 and 22 and controls the first control valve 27 Open / close control. The temperature sensor 21 measures the temperature t1 of the working fluid L on the downstream side of the superheater 19 on the working fluid path R (the first working fluid temperature measuring step and the first working fluid temperature measuring function) . The temperature sensor 22 measures the temperature T1 of the hot air 2 on the upstream side on the path of the hot air 2 from the superheater 19 (the first hot air temperature measuring step, the first hot air temperature measurement Function).
보다 구체적으로는, 제1 제어 수단(25)은, 온도 센서(22)에 의한 계측 온도 T1과 온도 센서(21)에 의한 계측 온도 t1의 온도 차분에 기초하여, 과열기(19)에 적용하는 고온 공기(2)의 가스량과 과열기(19)에의 적용을 회피하는 고온 공기(2)의 가스량의 배분을, 제1 조정 밸브(27)의 개폐 제어에 의해 조정한다. 이 때, 온도 T1과 온도 t1의 온도 차분(T1-t1)이 작을 때에는, 제1 조정 밸브(27)를 개방하여, 가능한 한 많은 고온 공기(2)가 과열기 회피 경로(30)를 통과하도록 하고, 온도 T1과 온도 t1의 온도 차분(T1-t1)이 클 때에는 제1 조정 밸브(27)를 폐쇄하여, 가능한 한 많은 고온 공기(2)가 과열기(19)를 통과하도록 제어한다. More specifically, based on the temperature difference between the measurement temperature T1 by the temperature sensor 22 and the measurement temperature t1 by the temperature sensor 21, the first control means 25 controls the temperature of the superheater 19 The distribution of the gas amount of the air 2 and the gas amount of the hot air 2 avoiding the application to the superheater 19 is adjusted by the opening and closing control of the first adjustment valve 27. [ At this time, when the temperature difference (T1 - t1) between the temperature T1 and the temperature t1 is small, the first regulating valve 27 is opened so that as much hot air 2 as possible passes through the superheater avoiding path 30 When the temperature difference T1-t1 between the temperature T1 and the temperature t1 is large, the first regulating valve 27 is closed so that as much hot air 2 as possible passes through the superheater 19.
발전 시스템(G)에는, 고온 공기(2)의 가열기(17)에의 적용을 회피하기(제2 열교환 회피 단계, 제2 열교환 회피 기능) 위한 가열기 회피 경로(31)가 배치되고, 그 경로(31) 상에는 제2 조정 밸브(28)가 설치되어 있다. 이 제2 조정 밸브(28)는, 제2 제어 수단(26)으로부터의 제어 신호에 기초하여 밸브를 개방하거나 폐쇄하거나 하여, 고온 공기(2)를 가열기(17)에의 적용시키거나, 가열기 회피 경로(31)로 유도하여 가열기(17)에 대한 적용을 회피시키거나 하는 것이다. The generator system G is provided with a heater avoiding path 31 for avoiding the application of the hot air 2 to the heater 17 (the second heat exchanging avoiding step and the second heat exchanging avoiding function) A second adjusting valve 28 is provided. The second adjusting valve 28 opens or closes the valve based on the control signal from the second control means 26 to apply the hot air 2 to the heater 17, (31) so as to avoid application to the heater (17).
제2 제어 수단(26)은, 예컨대, 컴퓨터, 시퀀서, 릴레이 스위치 등으로 구성되며, 온도 센서(23, 24)의 센서 출력을 수취하여, 이들 센서 출력에 기초하여 제2 조정 밸브(28)를 개폐 제어한다. 온도 센서(23)는, 가열기(17)보다 작동 유체 경로(R) 상에서의 하류측에서의 작동 유체(L)의 온도 t2를 계측하기(제2 작동 유체 온도 계측 단계, 제2 작동 유체 온도 계측 기능) 위한 센서이다. 또, 온도 센서(24)는, 가열기(17)보다 고온 공기(2) 경로상에서의 상류측(이자, 과열기(19)보다 하류측)에서의 고온 공기(2)의 온도 T2를 계측하기(제2 고온 공기 온도 계측 단계, 제2 고온 공기 온도 계측 기능) 위한 센서이다. The second control means 26 is constituted by, for example, a computer, a sequencer, a relay switch or the like and receives the sensor outputs of the temperature sensors 23 and 24 and outputs the second control valve 28 Open / close control. The temperature sensor 23 measures the temperature t2 of the working fluid L on the downstream side on the working fluid path R from the heater 17 (the second working fluid temperature measuring step and the second working fluid temperature measuring function) . The temperature sensor 24 measures the temperature T2 of the hot air 2 on the upstream side (on the downstream side of the superheater 19) on the path of the hot air 2 from the heater 17 2 high temperature air temperature measurement step, second high temperature air temperature measurement function).
보다 구체적으로는, 제2 제어 수단(26)은, 온도 센서(24)에 의한 계측 온도 T2와 온도 센서(23)에 의한 계측 온도 t2의 온도 차분에 기초하여, 가열기(17)에 적용하는 고온 공기(2)의 가스량과, 가열기(17)에의 적용을 회피하는 고온 공기(2)의 가스량의 배분을, 제2 조정 밸브(28)의 개폐 제어에 의해 조정한다. 이 때, 온도 T2와 온도 t2의 온도 차분(T2-t2)이 작을 때에는 제2 조정 밸브(28)를 개방하여, 가능한 한 많은 고온 공기(2)가 가열기 회피 경로(31)를 통과하도록 하고, 온도 T2와 온도 t2의 온도 차분(T2-t2)이 클 때에는 제2 조정 밸브(28)를 폐쇄하여, 가능한 한 많은 고온 공기(2)가 가열기(17)를 통과하도록 제어한다. More specifically, based on the temperature difference between the measurement temperature T2 by the temperature sensor 24 and the measurement temperature t2 by the temperature sensor 23, the second control means 26 controls the temperature of the high temperature The distribution of the gas amount of the air 2 and the gas amount of the hot air 2 avoiding application to the heater 17 is adjusted by the opening and closing control of the second adjusting valve 28. [ At this time, when the temperature difference (T2-t2) between the temperature T2 and the temperature t2 is small, the second adjusting valve 28 is opened so that as much hot air 2 as possible passes through the heater avoiding path 31, When the temperature difference (T2-t2) between the temperature T2 and the temperature t2 is large, the second control valve 28 is closed so that as much hot air 2 as possible passes through the heater 17.
처리 시스템(S)으로부터의 세연 배수(W)는, 복수의 처리 시스템(S)으로부터의 것이 집약되어(세연 배수 집약 단계, 세연 배수 집약 기능), 하나로 통합된 상태로 발전 시스템(G)으로 보내어진다. 이에 따라, 처리 시스템(S)마다의 처리 상황의 변동의 영향을 저감하여, 안정된 세연 배수(W)의 제공을 가능하게 하고 있다. The sludge drainage W from the treatment system S is sent to the power generation system G in a state where the sludge from the plurality of treatment systems S is concentrated (sludge drainage concentration stage, sludge drainage concentration function) Loses. Thus, the influence of the fluctuation of the processing state for each processing system S is reduced, and stable wastewater drainage W can be provided.
집약된 세연 배수(W)는, 배수 가열기(29)에서 제2 열교환 단계 또는 제2 열교환 회피 단계후의 고온 공기(2)와 열교환이 행해지도록(배수용 열교환 단계, 배수용 열교환 기능) 되어 있다. 그리고, 그 후에 세연 배수(W)가 제3 위치의 증발기(16)에 적용되어, 작동 유체(L)와의 열교환이 행해지도록(제3 열교환 단계, 제3 열교환 기능) 되어 있다. The concentrated sewage draining water W is subjected to heat exchange with the hot air 2 after the second heat exchange step or the second heat exchange avoiding step in the drainage heater 29 (drainage heat exchange step, draining heat exchange function). Thereafter, the wastewater drainage W is applied to the evaporator 16 at the third position so that heat exchange with the working fluid L is performed (the third heat exchange step and the third heat exchange function).
저온 열원인 냉각수(C)로는 상온의 물을 이용할 수 있다. 응축기(13)에 적용하는 냉각수(C)는 청정수이며, 응축기(13)후에 처리 시스템(S)의 배연 세정탑(105)의 상부에 급수함으로써, 그 사용수량을 억제할 수 있다. 냉각수(C)를 세연 배수(W)로서 재이용하고 있기 때문에, 시스템 전체적인 절수에 기여하여, 환경 적성의 향상에 공헌하고 있다. 냉각수(C)도 응축기(13)에 의해 가온되게 되므로, 배연 세정탑(105)으로의 급수에 이용하면 탑내 온도의 상승에 기여하여, 세연 배수(W)의 온도를 높이는 효과가 있다. As the cooling water (C) which is a low-temperature heat source, water at room temperature can be used. The cooling water C applied to the condenser 13 is clean water and is supplied to the upper part of the flue gas cleaning tower 105 of the treatment system S after the condenser 13 so that the use amount thereof can be suppressed. Since the cooling water C is reused as the sewage drainage water W, it contributes to the saving of the entire system and contributes to the improvement of environmental aptitude. Since the cooling water C is also heated by the condenser 13, the cooling water C is used for supplying water to the flue gas cleaning tower 105, which contributes to an increase in the temperature in the tower, thereby increasing the temperature of the sewage water W.
실시예Example
[실시예 1][Example 1]
도 4에 나타내는 구성의 발전 시스템(G)에서의 발전량(터빈 출력)을, 시뮬레이션 계산에 의해 견적했다. 계산 조건은 이하와 같다. 본 실시예 1에서는, 도 4에 나타내는 작동 유체 경로(R) 상에서의 각 위치 r1∼r10에서, 작동 유체(L)의 온도 T, 압력 p, 밀도 지표치 ρ, 암모니아/물 비율 Y, 엔트로피 s 및 엔탈피 H를 견적했다. 연산 결과를 표 1에 나타낸다. 여기서, 밀도 지표치란, 밀도(kg/㎥)의 역수를 의미한다. The amount of power generation (turbine output) in the power generation system G having the configuration shown in Fig. 4 is estimated by simulation calculation. The calculation conditions are as follows. In the first embodiment, the temperature T, the pressure p, the density index value r, the ammonia / water ratio Y, the entropy s (r) of the working fluid L at each position r1 to r10 on the working fluid path R shown in Fig. And enthalpy H. Table 1 shows the calculation results. Here, the density index value means the reciprocal of the density (kg / m 3).
<계산 조건><Calculation condition>
ㆍ고온 공기(2) : ㆍ High temperature air (2):
-유량 : 9300 ㎥/h- Flow rate: 9300 ㎥ / h
-위치 g1에서의 온도 : 300℃- Temperature at position g1: 300 DEG C
-위치 g2에서의 온도 : 170℃- Temperature at position g2: 170 DEG C
-위치 g3에서의 온도 : 150℃- Temperature at position g3: 150 DEG C
-위치 g4에서의 온도 : 100℃- Temperature at position g4: 100 DEG C
ㆍ세연 배수(W) : ㆍ Sewing drainage (W):
-유량 : 53 ㎥/h- Flow rate: 53 ㎥ / h
-위치 w1에서의 온도 : 70℃- Temperature at position w1: 70 DEG C
-위치 w2에서의 온도 : 60℃- Temperature at position w2: 60 DEG C
-위치 w3에서의 온도 : 73℃- Temperature at position w3: 73 DEG C
ㆍ냉각수(C) : Cooling water (C):
-위치 c1에서의 온도 : 20℃- Temperature at position c1: 20 DEG C
-위치 c2에서의 온도 : 25℃- Temperature at position c2: 25 DEG C
ㆍ작동 유체(L): ㆍ Operating fluid (L):
-성분 : 암모니아/물 비율=0.95- Component: Ammonia / water ratio = 0.95
[표 1][Table 1]
Figure 112012077185443-pct00001
Figure 112012077185443-pct00001
[비교예 1][Comparative Example 1]
도 5에 나타내는 구성의 발전 시스템(G)에서의 발전량(터빈 출력)을, 시뮬레이션 계산에 의해 견적했다. 본 비교예 1에서는 고온 공기(2)를 발전 시스템(G)에 적용하지 않지만, 세연 배수(W)(위치 w1, w2에서의 온도), 냉각수(C)(위치 c1, c2에서의 온도) 및 작동 유체(L)에 관한 계산 조건은 실시예 1과 동일하다. 본 비교예 1에서는, 도 5에 나타내는 작동 유체 경로(R) 상에서의 각 위치 r1∼r10에서, 작동 유체(L)의 온도, 압력 및 밀도를 견적했다. 연산 결과를 표 2에 나타낸다. 여기서, 밀도 지표치란, 밀도(kg/㎥)의 역수를 의미한다. The amount of power generation (turbine output) in the power generation system G having the configuration shown in Fig. 5 is estimated by simulation calculation. In the present comparative example 1, the hot air 2 is not applied to the power generation system G, but the wastewater drainage W (temperature at positions w1 and w2), cooling water C (temperature at positions c1 and c2) The calculation conditions for the working fluid L are the same as those in the first embodiment. In Comparative Example 1, the temperature, the pressure and the density of the working fluid L were estimated at the respective positions r1 to r10 on the working fluid path R shown in Fig. Table 2 shows the calculation results. Here, the density index value means the reciprocal of the density (kg / m 3).
[표 2][Table 2]
Figure 112012077185443-pct00002
Figure 112012077185443-pct00002
[비교예 2][Comparative Example 2]
도 6에 나타내는 구성의 발전 시스템(G)에서의 발전량(터빈 출력)을, 시뮬레이션 계산에 의해 견적했다. 고온 공기(2)에 관한 계산 조건은 이하와 같다. 세연 배수(W)(위치 w1, w2에서의 온도), 냉각수(C)(위치 c1, c2에서의 온도) 및 작동 유체(L)에 관한 계산 조건은 실시예 1과 동일하다. 본 비교예 2에서는, 도 6에 나타내는 작동 유체 경로(R) 상에서의 각 위치 r1∼r10에서, 작동 유체(L)의 온도, 압력 및 밀도를 견적했다. 연산 결과를 표 3에 나타낸다. 여기서, 밀도 지표치란, 밀도(kg/㎥)의 역수를 의미한다. The amount of power generation (turbine output) in the power generation system G having the configuration shown in Fig. 6 is estimated by simulation calculation. The calculation conditions for the hot air (2) are as follows. The calculation conditions for the flue W (the temperatures at the positions w1 and w2), the cooling water C (the temperature at the positions c1 and c2), and the working fluid L are the same as those in the first embodiment. In Comparative Example 2, the temperature, pressure and density of the working fluid L were estimated at the respective positions r1 to r10 on the working fluid path R shown in Fig. Table 3 shows the calculation results. Here, the density index value means the reciprocal of the density (kg / m 3).
<계산 조건><Calculation condition>
ㆍ고온 공기(2) : ㆍ High temperature air (2):
-유량 : 9300 ㎥/h- Flow rate: 9300 ㎥ / h
-위치 g1에서의 온도 : 300℃- Temperature at position g1: 300 DEG C
-위치 g2에서의 온도 : 100℃- Temperature at position g2: 100 DEG C
[표 3][Table 3]
Figure 112012077185443-pct00003
Figure 112012077185443-pct00003
[비교예 3][Comparative Example 3]
도 7에 나타내는 구성의 발전 시스템(G)에서의 발전량(터빈 출력)을, 시뮬레이션 계산에 의해 견적했다. 고온 공기(2)에 관한 계산 조건은 이하와 같다. 세연 배수(W)(위치 w1, w2에서의 온도), 냉각수(C)(위치 c1, c2에서의 온도) 및 작동 유체(L)에 관한 계산 조건은 실시예 1과 동일하다. 본 비교예 3에서는, 도 7에 나타내는 작동 유체 경로(R) 상에서의 각 위치 r1∼r10에서, 작동 유체(L)의 온도, 압력 및 밀도를 견적했다. 연산 결과를 표 4에 나타낸다. 여기서, 밀도 지표치란, 밀도(kg/㎥)의 역수를 의미한다. The amount of power generation (turbine output) in the power generation system G having the configuration shown in Fig. 7 is estimated by simulation calculation. The calculation conditions for the hot air (2) are as follows. The calculation conditions for the flue W (the temperatures at the positions w1 and w2), the cooling water C (the temperature at the positions c1 and c2), and the working fluid L are the same as those in the first embodiment. In Comparative Example 3, the temperature, pressure and density of the working fluid L were estimated at the respective positions r1 to r10 on the working fluid path R shown in Fig. Table 4 shows the calculation results. Here, the density index value means the reciprocal of the density (kg / m 3).
<계산 조건><Calculation condition>
ㆍ고온 공기(2) : ㆍ High temperature air (2):
-유량 : 9300 ㎥/h- Flow rate: 9300 ㎥ / h
-위치 g1에서의 온도 : 300℃- Temperature at position g1: 300 DEG C
-위치 g2에서의 온도 : 100℃- Temperature at position g2: 100 DEG C
[표 4][Table 4]
Figure 112012077185443-pct00004
Figure 112012077185443-pct00004
[비교예 4][Comparative Example 4]
도 8에 나타내는 구성의 발전 시스템(G)에서의 발전량(터빈 출력)을, 시뮬레이션 계산에 의해 견적했다. 고온 공기(2)에 관한 계산 조건은 이하와 같다. 세연 배수(W)(위치 w1, w2에서의 온도), 냉각수(C)(위치 c1, c2에서의 온도) 및 작동 유체(L)에 관한 계산 조건은 실시예 1과 동일하다. 본 비교예 4에서는, 도 8에 나타내는 작동 유체 경로(R) 상에서의 각 위치 r1∼r10에서, 작동 유체(L)의 온도, 압력 및 밀도를 견적했다. 연산 결과를 표 5에 나타낸다. 여기서, 밀도 지표치란, 밀도(kg/㎥)의 역수를 의미한다. The amount of power generation (turbine output) in the power generation system G having the configuration shown in Fig. 8 is estimated by simulation calculation. The calculation conditions for the hot air (2) are as follows. The calculation conditions for the flue W (the temperatures at the positions w1 and w2), the cooling water C (the temperature at the positions c1 and c2), and the working fluid L are the same as those in the first embodiment. In Comparative Example 4, the temperature, the pressure and the density of the working fluid L were estimated at the positions r1 to r10 on the working fluid path R shown in Fig. Table 5 shows the calculation results. Here, the density index value means the reciprocal of the density (kg / m 3).
<계산 조건><Calculation condition>
ㆍ고온 공기(2) : ㆍ High temperature air (2):
-유량 : 9300 ㎥/h - Flow rate: 9300 ㎥ / h
-위치 g1에서의 온도 : 300℃- Temperature at position g1: 300 DEG C
-위치 g2에서의 온도 : 170℃- Temperature at position g2: 170 DEG C
-위치 g3에서의 온도 : 100℃- Temperature at position g3: 100 DEG C
[표 5][Table 5]
Figure 112012077185443-pct00005
Figure 112012077185443-pct00005
상기에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 발전 시스템(G)(고온 공기(2)를 분리기(18) 하류의 제1 위치, 분리기(18) 상류의 제2 위치에 적용하여 작동 유체(L)와 열교환하고, 그 후의 고온 공기(2)를 세연 배수(W)에 적용하여 세연 배수(W)와 열교환하고, 다시 그 후의 세연 배수(W)를 제2 위치보다 상류의 제3 위치에 적용하여 작동 유체(L)와 열교환하는 구성의 것)에 의하면, 발전 효율을 현저하게 향상시킬 수 있다. 그 터빈 출력(발전량)은, 비교예 1에 대하여 181% 향상, 비교예 2에 대하여 29% 향상, 비교예 3에 대하여 26% 향상, 비교예 4에 대하여 0.6% 향상되었다.As indicated above, the power generation system G according to the first embodiment of the present invention (hot air 2) is applied to a first position downstream of the separator 18, to a second position upstream of the separator 18, Heat exchange is carried out with the high temperature air 2 to the flue drainage W and the heat exchange with the flue drainage W. The subsequent flue drainage W is returned to the third position upstream of the second position And the heat exchange with the working fluid L), it is possible to remarkably improve the power generation efficiency. The turbine output (power generation amount) was improved by 181% for Comparative Example 1, by 29% for Comparative Example 2, by 26% for Comparative Example 3, and by 0.6% for Comparative Example 4.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않고, 그 요지의 범위내에서 여러가지 변형이나 변경이 가능하다. 예컨대, 발전에 이용하는 보유열로서, 소각로로부터 배출되는 배출 가스 보유열 대신, 공장 배열이나 온천열 등도 이용 가능하다. While the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes are possible within the scope of the present invention. For example, as a holding heat used for power generation, a factory arrangement, a hot spring column, and the like can be used in place of the exhaust gas holding column discharged from the incinerator.
C : 냉각수 G : 발전 시스템(배열 발전 시스템)
L : 작동 유체 P : 플랜트(하수 처리 플랜트)
R : 작동 유체 경로
S : 처리 시스템(하수 처리 시스템, 소각 처리 시스템)
W : 물(세연수, 세연 배수) 2 : 고온 공기(백연 방지 공기)
10 : 터빈 11 : 발전기
12 : 흡수기 13 : 응축기
14 : 순환 펌프 15 : 재생기
16 : 증발기 17 : 가열기
18 : 분리기 19 : 과열기(증기 가열기)
20 : 감압 밸브 21∼24 : 온도 센서
25 : 제1 제어 수단 26 : 제2 제어 수단
27 : 제1 조정 밸브 28 : 제2 조정 밸브
29 : 배수 가열기 30 : 과열기 회피 경로
31 : 가열기 회피 경로 101 : 소각로
102 : 유동 공기 예열기 103 : 백연 방지 공기 예열기
104 : 집진기 105 : 배연 세정탑
106 : 노즐 107 : 펌프
108 : 굴뚝 109 : 선반 판부
C: Cooling water G: Power generation system (Array power generation system)
L: working fluid P: plant (sewage treatment plant)
R: Working fluid path
S: Treatment system (sewage treatment system, incineration treatment system)
W: Water (three years water, sewage drainage) 2: High temperature air (anti-whitening air)
10: turbine 11: generator
12: absorber 13: condenser
14: circulation pump 15: regenerator
16: evaporator 17: heater
18: Separator 19: superheater (steam heater)
20: Pressure reducing valve 21 to 24: Temperature sensor
25: first control means 26: second control means
27: first adjustment valve 28: second adjustment valve
29: drainage heater 30: superheater avoidance path
31: Heater avoidance path 101: Incinerator
102: Fluidized air preheater 103: Preheated air preheater
104: dust collector 105: flue gas cleaning tower
106: nozzle 107: pump
108: chimney 109: shelf plate

Claims (10)

  1. 소각 처리 시스템이 구비하는 소각로로부터 배출되는 배출 가스에 의해 가열된 고온 공기를, 작동 유체에 의해 터빈을 회전시켜 발전을 행하는 배열 발전 시스템에서의 작동 유체 경로상에서의 상기 터빈보다 상류측이자 상기 작동 유체를 기상과 액상으로 분리하는 분리기보다 하류측인 제1 위치에 적용함으로써, 상기 제1 위치에서의 고온 공기와 상기 작동 유체의 열교환을 행하는 제1 열교환 단계와,
    상기 제1 위치에서의 열교환후의 상기 고온 공기를, 상기 작동 유체 경로상에서의 상기 분리기보다 상류측인 제2 위치에 적용함으로써, 상기 제2 위치에서의 상기 고온 공기와 상기 작동 유체의 열교환을 행하는 제2 열교환 단계와,
    상기 배출 가스를 세정한 후에 상기 소각 처리 시스템으로부터 배출되는 세연 배수와 상기 제2 위치에서의 열교환후의 상기 고온 공기의 열교환을 행하는 배수용 열교환 단계와,
    상기 고온 공기와의 열교환후의 상기 세연 배수를, 상기 작동 유체 경로상에서의 상기 제2 위치보다 상류측인 제3 위치에 적용함으로써, 상기 제3 위치에서의 상기 세연 배수와 상기 작동 유체의 열교환을 행하는 제3 열교환 단계와,
    상기 세연 배수와의 열교환후의 상기 고온 공기를, 백연 방지 공기로 하여 상기 배출 가스와 접촉시키는 접촉 단계
    를 포함하는 배열 발전 방법.
    The high-temperature air heated by the exhaust gas discharged from the incinerator of the incineration system is supplied to the upstream side of the turbine on the working fluid path in the arrangement power generation system for generating power by rotating the turbine by the working fluid, A first heat exchange step of performing heat exchange between the hot air at the first position and the working fluid by applying the first heat exchanger to a first position downstream of the separator separating the gas and the liquid,
    Wherein the high-temperature air after heat exchange at the first position is applied to a second position on the working fluid path that is upstream of the separator, thereby performing heat exchange between the hot air and the working fluid at the second position 2 heat exchange step,
    Exchanging heat between the flue drain water discharged from the incineration treatment system after cleaning the exhaust gas and the hot air after heat exchange at the second position,
    And the flue drainage after heat exchange with the hot air is applied to a third position on the working fluid path that is upstream of the second position to perform heat exchange between the flue drainage in the third position and the working fluid A third heat exchange step,
    The hot air after the heat exchange with the flue drainage is contacted with the exhaust gas as anti-
    &Lt; / RTI &gt;
  2. 제1항에 있어서, 복수의 상기 소각 처리 시스템으로부터의 상기 각 고온 공기를, 상기 제1 위치에서의 열교환전에 상기 복수의 소각 처리 시스템에 걸쳐 집약하는 단계와,
    상기 복수의 소각 처리 시스템으로부터의 상기 각 세연 배수를, 상기 고온 공기와의 열교환전에 상기 복수의 소각 처리 시스템에 걸쳐 집약하는 단계
    를 더 포함하는 배열 발전 방법.
    2. The method of claim 1, further comprising: aggregating each of the hot air from a plurality of the incineration processing systems over the plurality of incineration processing systems prior to heat exchange at the first location;
    Collecting the respective flue drainage from the plurality of incineration treatment systems over the plurality of incineration treatment systems prior to heat exchange with the hot air
    &Lt; / RTI &gt;
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고온 공기를, 상기 제1 위치에 적용하지 않고 상기 제1 위치에서의 열교환후의 상기 고온 공기와 합류시키는 제1 열교환 회피 단계와,
    상기 합류후의 고온 공기를, 상기 제2 위치에 적용하지 않고 상기 제2 위치에서의 열교환후의 상기 고온 공기와 합류시키는 제2 열교환 회피 단계
    를 더 포함하는 배열 발전 방법.
    3. The method of claim 1 or 2, further comprising: a first heat exchange avoiding step of joining the hot air to the hot air after heat exchange at the first location without applying the hot air to the first location;
    A second heat exchange avoiding step of joining the hot air after joining to the hot air after heat exchange at the second position without applying the second hot air to the second position
    &Lt; / RTI &gt;
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 위치에서의 열교환후의 상기 작동 유체의 제1 작동 유체 온도를 계측하는 단계와,
    상기 제1 위치에서의 열교환전의 상기 고온 공기의 제1 고온 공기 온도를 계측하는 단계와,
    상기 제1 고온 공기 온도와 상기 제1 작동 유체 온도의 차분에 기초하여, 상기 제1 위치에 적용하는 고온 공기량과, 상기 제1 위치에의 적용을 회피하는 상기 고온 공기량의 배분을 조정하는 제1 조정 단계와,
    상기 제2 위치에서의 열교환후의 상기 작동 유체의 제2 작동 유체 온도를 계측하는 단계와,
    상기 제2 위치에서의 열교환전의 상기 고온 공기의 제2 고온 공기 온도를 계측하는 단계와,
    상기 제2 고온 공기 온도와 상기 제2 작동 유체 온도의 차분에 기초하여, 상기 제2 위치에 적용하는 고온 공기량과, 상기 제2 위치에의 적용을 회피하는 상기 고온 공기량의 배분을 조정하는 제2 조정 단계
    를 더 포함하는 배열 발전 방법.
    3. The method according to claim 1 or 2, further comprising: measuring a first working fluid temperature of the working fluid after heat exchange at the first position;
    Measuring the temperature of the first hot air of the hot air before heat exchange at the first location;
    And a control unit for controlling the amount of the high temperature air applied to the first position and the amount of the high temperature air to avoid application to the first position based on the difference between the first high temperature air temperature and the first working fluid temperature, An adjusting step,
    Measuring a second working fluid temperature of the working fluid after heat exchange at the second position;
    Measuring the temperature of the second hot air of the hot air before heat exchange at the second location;
    And a second operating fluid temperature adjusting unit that adjusts an amount of the high temperature air applied to the second position and an amount of the high temperature air to avoid application to the second position based on a difference between the second hot air temperature and the second working fluid temperature, Adjustment step
    &Lt; / RTI &gt;
  5. 삭제delete
  6. 삭제delete
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 터빈을 회전시킨 후의 상기 작동 유체를 냉각시키기 위해, 상기 작동 유체 경로상에서의 상기 터빈보다 하류측의 위치에 냉각수를 적용하는 단계와,
    이 작동 유체의 냉각후의 냉각수를 세연수로 하여 상기 배출 가스와 접촉시키는 단계
    를 더 포함하는 배열 발전 방법.
    3. The method according to claim 1 or 2, further comprising: applying cooling water to a position downstream of the turbine on the working fluid path to cool the working fluid after rotating the turbine;
    Contacting the cooling water after the cooling of the working fluid with the exhaust gas with clean water as clean water
    &Lt; / RTI &gt;
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작동 유체는, 암모니아, 프론 또는 암모니아/물 혼합 유체 중 어느 것인 것인 배열 발전 방법.3. The method according to claim 1 or 2, wherein the working fluid is any one of ammonia, furon or ammonia / water mixed fluid.
  9. 작동 유체에 의해 터빈을 회전시켜 발전을 행하는 배열 발전 시스템으로서,
    소각 처리 시스템이 구비하는 소각로로부터 배출되는 배출 가스에 의해 가열된 고온 공기를, 작동 유체 경로상에서의 상기 터빈보다 상류측이자 상기 작동 유체를 기상과 액상으로 분리하는 분리기보다 하류측인 제1 위치에 적용함으로써, 상기 제1 위치에서의 고온 공기와 상기 작동 유체의 열교환을 행하는 제1 열교환 기능과,
    상기 제1 위치에서의 열교환후의 상기 고온 공기를, 상기 작동 유체 경로상에서의 상기 분리기보다 상류측인 제2 위치에 적용함으로써, 상기 제2 위치에서의 상기 고온 공기와 상기 작동 유체의 열교환을 행하는 제2 열교환 기능과,
    상기 배출 가스를 세정한 후에 상기 소각 처리 시스템으로부터 배출되는 세연 배수와 상기 제2 위치에서의 열교환후의 상기 고온 공기의 열교환을 행하는 배수용 열교환 기능과,
    상기 고온 공기와의 열교환후의 상기 세연 배수를, 상기 작동 유체 경로상에서의 상기 제2 위치보다 상류측인 제3 위치에 적용함으로써, 상기 제3 위치에서의 상기 세연 배수와 상기 작동 유체의 열교환을 행하는 제3 열교환 기능과,
    상기 세연 배수와의 열교환후의 상기 고온 공기를, 백연 방지 공기로 하여 상기 배출 가스와 접촉시키는 접촉 기능
    을 포함하는 배열 발전 시스템.
    An arrangement power generation system for generating power by rotating a turbine by a working fluid,
    The high temperature air heated by the exhaust gas discharged from the incinerator included in the incineration processing system is supplied to the first position which is on the upstream side of the turbine on the working fluid path and downstream of the separator for separating the working fluid from the gas phase and the liquid phase A first heat exchange function for performing heat exchange between the hot air at the first position and the working fluid,
    Wherein the high-temperature air after heat exchange at the first position is applied to a second position on the working fluid path that is upstream of the separator, thereby performing heat exchange between the hot air and the working fluid at the second position 2 heat exchange function,
    A drain heat exchange function for performing heat exchange between the flue water discharged from the incineration treatment system after cleaning the exhaust gas and the hot air after heat exchange at the second location,
    And the flue drainage after heat exchange with the hot air is applied to a third position on the working fluid path that is upstream of the second position to perform heat exchange between the flue drainage in the third position and the working fluid A third heat exchange function,
    And the hot air after heat exchange with the sewage drainage water is contacted with the exhaust gas as anti-
    &Lt; / RTI &gt;
  10. 삭제delete
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