KR101880975B1 - 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클 - Google Patents

연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 연료전지, 랭킨 사이클 발전기 및 흡수식 냉방기가 에너지를 최대 이용가능하도록 연결됨으로써, 연료전지에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료에 외부 공기와 외부 연료를 추가로 공급한 후 연소시켜, 고온의 배기가스를 생성하여, 랭킨 사이클 발전기의 열회수 증기발생기의 열원으로 사용하고, 열회수 증기발생기에서 나온 배기가스는 흡수식 냉방기의 재생기의 열원으로 사용함으로써, 에너지 효율이 최대화될 수 있는 효과가 있다. 또한, 배기가스의 온도나 유량에 따라 외부 공기와 외부 연료의 공급량을 제어하고, 연소기, 열회수 증기발생기 중 적어도 하나에 선택적으로 공급되도록 제어함으로써, 효율이 최대화될 수 있다.

Description

연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클{Combined Cycle Combining Fuel Cell, Rankine Cycle, and Absorption Chiller}
본 발명은 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지에서 배출되는 미사용 공기와 연료를 이용하여 고온의 배기가스를 생성한 후, 이를 랭킨 사이클의 열회수 증기발생기에 공급하여 스팀 터빈에서 전기를 발생시키고, 열회수 증기발생기에서 배출되는 배기가스는 흡수식 냉방기의 열원으로 사용하여, 에너지 효율을 최대화시킬 수 있는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 자동차용 연료전지 뿐만 아니라 소형 건물용 연료전지, 대형 발전용 연료전지까지 다양한 분야에 활용되도록 기술 개발되고 있다.
그러나, 연료전지의 스택을 냉각시킨 냉각수는 난방용 탱크에 저장한 후 활용되고 있으나 이용 효율이 매우 낮으며, 연료전지에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료는 상당한 온도를 가지는데도 불구하고 활용되지 못하고 외부로 배기되기 때문에 에너지 손실에 문제가 있었다.
최근에는 연료전지의 효율을 향상시키기 위하여 연료전지 자체의 성능을 향상시키는 방법 이외에도 타 사이클과의 결합을 수행하여 전체 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
한국등록특허 10-0910429
본 발명의 목적은, 에너지의 이용 효율을 향상시킬 수 있는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클은, 연료전지에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료를 포함한 연료전지 배출가스와, 외부로부터 추가로 공급되는 외부 가스를 함께 연소시켜, 미리 설정된 설정 온도 이상의 배기가스를 생성하는 연소기와; 상기 연소기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받아 증기를 발생시키는 열회수 증기발생기와, 상기 열회수 증기발생기에서 생성된 증기에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에서 나온 증기를 응축시키는 발전기용 응축기와, 상기 발전기용 응축기에서 응축된 작동유체를 펌핑하는 펌프를 포함하는 랭킨 사이클 발전기와; 상기 열회수 증기 발생기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받는 재생기와, 상기 재생기에서 증발되어 나온 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 냉방기용 응축기와, 상기 냉방기용 응축기에서 나온 냉매를 증발시키는 냉방기용 증발기와, 상기 냉방기용 증발기에서 나온 냉매를 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨 후 상기 재생기로 배출하는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉방기와; 상기 연료전지 배출가스의 온도를 측정하는 온도센서와; 상기 연료전지 배출가스의 유량을 측정하는 유량센서와; 상기 연료전지 배출가스의 온도, 유량, 상기 랭킨 사이클 발전기의 부하, 상기 흡수식 냉방기의 부하 중 적어도 하나에 따라 상기 외부 가스의 공급량, 상기 연소기, 상기 랭킨 사이클 발전기 및 상기 흡수식 냉방기의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클은, 연료전지에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료를 포함한 연료전지 배출가스와, 외부로부터 추가로 공급되는 외부 가스를 함께 연소시켜, 미리 설정된 설정 온도 이상의 배기가스를 생성하는 연소기와; 상기 연소기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받아 증기를 발생시키는 열회수 증기발생기와, 상기 열회수 증기발생기에서 생성된 증기에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에서 나온 증기를 응축시키는 발전기용 응축기와, 상기 발전기용 응축기에서 응축된 작동유체를 펌핑하는 펌프를 포함하는 랭킨 사이클 발전기와; 상기 열회수 증기 발생기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받는 재생기와, 상기 재생기에서 증발되어 나온 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 냉방기용 응축기와, 상기 냉방기용 응축기에서 나온 냉매를 증발시키는 냉방기용 증발기와, 상기 냉방기용 증발기에서 나온 냉매를 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨 후 상기 재생기로 배출하는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉방기와; 상기 연료전지 배출가스의 온도를 측정하는 온도센서와; 상기 연료전지 배출가스의 유량을 측정하는 유량센서와; 상기 연료전지와 상기 연소기를 연결하는 연료전지 배출유로와; 상기 연소기와 상기 열회수 증기발생기를 연결하는 연소기 배출유로와; 상기 연료전지 배출유로에서 분기되어 상기 연소기 배출유로에 연결되어, 상기 연료전지 배출가스가 상기 연소기를 바이패스하여 상기 열회수 증기발생기로 유입되도록 안내하는 제1바이패스 유로와; 상기 연료전지 배출유로에서 상기 제1바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 연료전지 배출가스 중에서 상기 연소기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제1바이패스 밸브와; 상기 연소기 배출유로에서 분기되어, 상기 연소기 배출유로 상의 배기가스 가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 유입되도록 안내하는 제2바이패스 유로와; 상기 연소기 배출유로에서 상기 제2바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제2바이패스 밸브와; 상기 냉방기용 응축기와 상기 발전기용 응축기를 연결하고, 상기 냉방기용 응축기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 발전기용 응축기로 안내하여, 상기 냉각수가 상기 냉방기용 응축기와 상기 발전기용 응축기를 차례로 통과하면서 열을 흡수한 후 열수요처에 온수로 공급되도록 하는 온수유로와; 상기 외부 가스의 공급유량을 제어하는 외부가스 공급밸브와; 상기 연료전지 배출가스의 온도, 유량, 상기 랭킨 사이클 발전기의 부하, 상기 흡수식 냉방기의 부하 중 적어도 하나에 따라 상기 외부 가스의 공급량, 상기 연소기, 상기 랭킨 사이클 발전기 및 상기 흡수식 냉방기의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클은, 연료전지에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료를 포함한 연료전지 배출가스와, 외부로부터 추가로 공급되는 외부 가스를 함께 연소시켜, 미리 설정된 설정 온도 이상의 배기가스를 생성하는 연소기와; 상기 연소기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받아 증기를 발생시키는 열회수 증기발생기와, 상기 열회수 증기발생기에서 생성된 증기에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에서 나온 증기를 응축시키는 발전기용 응축기와, 상기 발전기용 응축기에서 응축된 작동유체를 펌핑하는 펌프를 포함하는 랭킨 사이클 발전기와; 상기 열회수 증기 발생기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받는 재생기와, 상기 재생기에서 증발되어 나온 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 냉방기용 응축기와, 상기 냉방기용 응축기에서 나온 냉매를 증발시키는 냉방기용 증발기와, 상기 냉방기용 증발기에서 나온 냉매를 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨 후 상기 재생기로 배출하는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉방기와; 상기 연료전지 배출가스의 온도를 측정하는 온도센서와; 상기 연료전지 배출가스의 유량을 측정하는 유량센서와; 상기 연료전지와 상기 연소기를 연결하는 연료전지 배출유로와; 상기 연소기와 상기 열회수 증기발생기를 연결하는 연소기 배출유로와; 상기 연료전지 배출유로에서 분기되어 상기 연소기 배출유로에 연결되어, 상기 연료전지 배출가스가 상기 연소기를 바이패스하여 상기 열회수 증기발생기로 유입되도록 안내하는 제1바이패스 유로와; 상기 연료전지 배출유로에서 상기 제1바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 연료전지 배출가스 중에서 상기 연소기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제1바이패스 밸브와; 상기 연소기 배출유로에서 분기되어, 상기 연소기 배출유로 상의 배기가스 가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 유입되도록 안내하는 제2바이패스 유로와; 상기 연소기 배출유로에서 상기 제2바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제2바이패스 밸브와; 상기 펌프와 상기 열회수 증기발생기 사이에 설치된 예열기와; 상기 예열기와 상기 냉방기용 응축기를 연결하고, 상기 냉방기용 응축기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 예열기로 안내하여, 상기 냉각수의 열원을 상기 예열기에 공급하는 예열유로와; 상기 외부 가스의 공급유량을 제어하는 외부가스 공급밸브와; 상기 연료전지 배출가스의 온도, 유량, 상기 랭킨 사이클 발전기의 부하, 상기 흡수식 냉방기의 부하 중 적어도 하나에 따라 상기 외부 가스의 공급량, 상기 연소기, 상기 랭킨 사이클 발전기 및 상기 흡수식 냉방기의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클은, 연료전지에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료를 포함한 연료전지 배출가스와, 외부로부터 추가로 공급되는 외부 가스를 함께 연소시켜, 미리 설정된 설정 온도 이상의 배기가스를 생성하는 연소기와; 상기 연소기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받아 증기를 발생시키는 열회수 증기발생기와, 상기 열회수 증기발생기에서 생성된 증기에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에서 나온 증기를 응축시키는 발전기용 응축기와, 상기 발전기용 응축기에서 응축된 작동유체를 펌핑하는 펌프를 포함하는 랭킨 사이클 발전기와; 상기 열회수 증기 발생기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받는 재생기와, 상기 재생기에서 증발되어 나온 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 냉방기용 응축기와, 상기 냉방기용 응축기에서 나온 냉매를 증발시키는 냉방기용 증발기와, 상기 냉방기용 증발기에서 나온 냉매를 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨 후 상기 재생기로 배출하는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉방기와; 상기 연료전지 배출가스의 온도를 측정하는 온도센서와; 상기 연료전지 배출가스의 유량을 측정하는 유량센서와; 상기 연료전지와 상기 연소기를 연결하는 연료전지 배출유로와; 상기 연소기와 상기 열회수 증기발생기를 연결하는 연소기 배출유로와; 상기 연료전지 배출유로에서 분기되어 상기 연소기 배출유로에 연결되어, 상기 연료전지 배출가스가 상기 연소기를 바이패스하여 상기 열회수 증기발생기로 유입되도록 안내하는 제1바이패스 유로와; 상기 연료전지 배출유로에서 상기 제1바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 연료전지 배출가스 중에서 상기 연소기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제1바이패스 밸브와; 상기 연소기 배출유로에서 분기되어, 상기 연소기 배출유로 상의 배기가스 가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 유입되도록 안내하는 제2바이패스 유로와; 상기 연소기 배출유로에서 상기 제2바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제2바이패스 밸브와; 상기 펌프와 상기 열회수 증기발생기 사이에 설치된 예열기와; 상기 재생기와 상기 예열기를 연결하고, 상기 재생기에서 나온 상기 배기가스를 상기 예열기로 안내하여, 상기 배기가스의 열원을 상기 예열기에 공급하는 예열유로와; 상기 외부 가스의 공급유량을 제어하는 외부가스 공급밸브와; 상기 연료전지 배출가스의 온도, 유량, 상기 랭킨 사이클 발전기의 부하, 상기 흡수식 냉방기의 부하 중 적어도 하나에 따라 상기 외부 가스의 공급량, 상기 연소기, 상기 랭킨 사이클 발전기 및 상기 흡수식 냉방기의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명은, 연료전지, 랭킨 사이클 발전기 및 흡수식 냉방기가 에너지를 최대 이용 가능하도록 연결됨으로써, 연료전지에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료에 외부 공기와 외부 연료를 추가로 공급한 후 연소시켜, 고온의 배기가스를 생성하여, 랭킨 사이클 발전기의 열회수 증기발생기의 열원으로 사용하고, 열회수 증기발생기에서 나온 배기가스는 흡수식 냉방기의 재생기의 열원으로 사용함으로써, 에너지 효율이 최대화될 수 있는 효과가 있다.
또한, 배기가스의 온도나 유량에 따라 외부 공기와 외부 연료의 공급량을 제어하고, 연소기, 열회수 증기발생기 중 적어도 하나에 선택적으로 공급되도록 제어함으로써, 효율이 최대화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 사이클이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 복합 사이클의 제어 구성이 도시된 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 연료전지 배출가스의 온도가 설정온도 미만이고, 유량이 설정유량 미만이며, 전력 수요처의 요구 부하가 설정 부하 이상인 경우 작동상태가 도시된 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 복합 사이클의 제어 구성이 도시된 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 연료전지 배출가스의 온도가 설정온도 미만이고, 유량이 설정유량 미만이며, 전력 수요처의 요구 부하가 설정 부하 미만인 경우 작동상태가 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 연료전지 배출가스의 온도가 설정온도 이상이고, 유량이 설정유량 이상이며, 전력 수요처의 요구 부하가 설정 부하 이상인 경우 작동상태가 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 연료전지 배출가스의 온도가 설정온도 미만이고, 유량이 설정유량 미만이며, 전력 수요처의 요구 부하가 설정 부하 미만인 경우 작동상태가 도시된 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 복합 사이클에서 흡수식 냉방기가 도시된 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 복합 사이클에서 흡수식 냉방기에서 온수를 생성하는 작동 상태가 도시된 도면이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 복합 사이클이 도시된 도면이다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 복합 사이클이 도시된 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 사이클이 도시된 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 복합 사이클의 제어 구성이 도시된 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 사이클은, 연료전지(Fuel cell)(10), 연소기(Burner)(20), 랭킨 사이클 발전기(30), 흡수식 냉방기(40) 및 제어부(50)를 포함한다.
상기 연료전지(10)는, 공기와 연료를 공급받아서 내부 반응에 의해 전기와 열을 발생시킨다. 상기 연료전지(10)에는 연료전지 배출유로(11)가 연결된다.
상기 연료전지 배출유로(11)는, 상기 연료전지(10)에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료가 혼합된 연료전지 배출가스가 배출되는 유로이다.
상기 연료전지 배출유로(11)에는, 상기 연료전지 배출가스의 온도를 측정하는 온도센서(12)와, 상기 연료전지 배출가스의 유량을 측정하는 유량센서(13)가 설치된다.
상기 연소기(20)는, 상기 연료전지 배출유로(11)를 통해 상기 연료전지 배출가스를 공급받고, 외부로부터 공기와 연료를 포함하는 외부 가스를 공급받아서, 함께 연소시킨다. 상기 연소기(20)는, 상기 연료전지 배출가스와 상기 외부 가스를 연소시켜, 미리 설정된 설정 온도 이상의 배기가스를 생성한다.
상기 연소기(20)에는 외부로부터 상기 외부 가스를 공급받는 외부 가스 공급유로와, 상기 외부 가스 공급유로에 설치되어 상기 외부 가스의 공급 유량을 제어하는 외부 가스 공급밸브가 설치된다.
상기 외부 가스 공급유로는, 외부로부터 연료를 공급하는 외부 연료 공급유로(21)와, 외부로부터 공기를 공급하는 외부 공기 공급유로(22)를 포함한다. 다
상기 외부 가스 공급밸브는, 상기 외부 연료 공급유로(21)에 설치된 외부 연료 공급밸브(23)와, 상기 외부 공기 공급유로(22)에 설치된 외부 공기 공급밸브(24)를 포함한다.
본 실시예에서는, 외부 연료와 외부 공기가 각각 별도의 유로를 통해 추가로 공급되기 때문에, 외부 연료와 외부 공기의 공급 유량을 서로 다르게 제어가 가능하다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 연료와 상기 공기가 미리 혼합된 후 하나의 유로와 하나의 밸브를 통해 상기 연소기(20)로 공급되는 것도 물론 가능하다.
상기 연소기(20)의 토출 측에는 연소기 배출유로(25)가 연결된다.
상기 연소기 배출유로(25)에는 상기 연소기(20)에서 배출되는 배기가스의 온도를 측정하는 온도센서(미도시)와 상기 연소기(20)에서 배출되는 배기가스의 유량을 측정하는 유량센서(미도시)가 설치되어, 상기 연소기(20)에서 배출되는 배기가스의 온도나 유량에 따라 상기 연소기(20)의 작동과 상기 외부 연료와 상기 외부 공기의 추가 공급을 제어할 수 있다.
상기 연소기 배출유로(25)에는 상기 배기가스의 배출을 제어하는 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.
상기 연소기 배출유로(25)는 후술하는 열회수 증기 발생기(31)에 연결된다.
상기 랭킨 사이클 발전기(30)는, 열회수 증기발생기(HRSG)(31), 터빈(32), 발전기용 응축기(33) 및 펌프(34)를 포함하고, 작동유체가 순환한다.
상기 열회수 증기발생기(31)는, 상기 연소기 배출유로(25)에 연결되어, 상기 연소기(20)에서 배출되는 배기가스로부터 열원을 공급받아 증기를 발생시킨다. 상기 열회수 증기발생기(31)와 상기 연소기(20)는 상기 연소기 배출유로(25)로 연결된다. 상기 열회수 증기발생기(31)는 상기 배기가스와 상기 펌프(34)에서 펌핑된 작동유체를 열교환시켜, 상기 배기가스의 열원을 상기 작동유체에 공급하는 열교환기이다. 상기 열회수 증기발생기(31)에는 상기 작동유체에 열원을 제공하고 나온 배기가스를 배출하는 증기발생기 배출유로(35)가 연결된다.
상기 터빈(32)은, 상기 열회수 증기발생기(31)에서 생성된 증기에 의해 구동되는 스팀 터빈이다.
상기 발전기용 응축기(33)는, 상기 터빈(32)에서 나온 증기를 응축시키는 열교환기이다. 상기 발전기용 응축기(33)는 상기 증기와 제1열매체를 열교환시키는 열교환기이다. 상기 제1열매체는 냉각수가 사용될 수 있다.
상기 펌프(34)는, 상기 발전기용 응축기(33)에서 응축된 작동유체를 펌핑한다.
상기 흡수식 냉방기(40)는, 재생기(Desorber)(41), 냉방기용 응축기(42), 냉방기용 증발기(43) 및 흡수기(Absorber)(44)를 포함하고, 냉매가 순환한다.
상기 재생기(41)는, 상기 증기발생기 배출유로(35)에 연결되어, 상기 열회수 증기발생기(31)로부터 배출되는 배기가스의 열원을 제공받아서, 냉매와 흡수제를 분리시킨다.
상기 재생기(41)에는, 상기 배기가스를 배출하는 재생기 배출유로(45)가 연결된다.
상기 냉방기용 응축기(42)는, 상기 재생기(41)에서 재생된 냉매를 응축시킨다.
상기 냉방기용 증발기(43)는, 상기 냉방기용 응축기(42)에서 응축된 냉매를 증발시킨다. 상기 냉방기용 증발기(43)는 상기 냉매와 제2열매체를 열교환시켜, 상기 제2열매체를 냉각시키는 열교환기이다.
상기 냉방기용 증발기(43)에는, 상기 제2열매체가 통과하는 냉수 유로(46)가 연결된다.
상기 흡수기(44)는, 상기 냉방기용 증발기(43)에서 증발된 냉매증기를 흡수제에 흡수시켜 흡수열을 발생시킨다.
상기 제어부(50)는, 상기 온도센서(12)에서 측정한 상기 배기가스의 온도, 상기 유량센서(13)에서 측정한 상기 배기가스의 유량, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)의 전력 부하, 상기 흡수식 냉방기(40)의 냉,난방 부하 중 적어도 하나에 따라 상기 외부 연료 공급밸브(23)의 개도, 상기 외부 공기 공급밸브(24)의 개도, 상기 연소기(20)의 작동, 상기 터빈(32)의 작동, 상기 흡수식 냉방기(40)의 작동을 제어한다.
한편, 상기 발전기용 응축기(33)와 상기 냉방기용 응축기(42)는 온수 유로(60)로 연결된다.
상기 온수유로(60)는, 상기 제1열매체가 상기 냉방기용 응축기(42)와 상기 발전기용 응축기(33)를 차례로 통과하도록 안내하는 유로이다. 상기 제1열매체는 냉각수가 사용되며, 상기 냉방기용 응축기(42)와 상기 발전기용 응축기(33)에서 열을 흡수한 후 가열되어, 열수요처에 온수로 공급된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 사이클의 작동을 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 상기 연료전지(10)로부터 상기 연료전지 배출가스가 배출되면, 상기 온도센서(12)에서 온도를 측정하고, 상기 유량 센서(13)에서 유량을 측정한다.
상기 제어부(50)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 이상이고, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량이 미리 설정된 설정 유량 이상이면, 상기 연소기(20)의 작동이 필요하지 않고 외부 연료와 외부 공기의 추가 공급이 필요하지 않다고 판단한다.
따라서, 상기 제어부(50)는, 상기 연소기(20)를 작동시키지 않고, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)도 차폐한다.
상기 연료전지(10)에서 나온 연료전지 배출가스는 상기 연소기(20)를 통과한 후, 상기 열회수 증기발생기(31)에 1차로 열원을 제공하고 상기 재생기(41)에 2차로 열원을 제공한다.
상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 상기 설정온도 이상이므로, 상기 연료전지 배출가스는 상기 연소기(20)의 작동없이도 상기 열회수 증기발생기(31)에 충분한 열원을 제공할 수 있다.
상기 열회수 증기발생기(31)를 통과한 배기가스는 상기 재생기(41)의 열원으로 공급된다. 상기 열회수 증기발생기(31)에서 배출되는 배기가스도 온도가 높은 수준이기 때문에, 상기 재생기(41)의 열원으로 사용될 수 있다.
상기 흡수식 냉방기(40)는, 상기 배기가스로부터 상기 재생기(41)의 열원을 공급받아서, 상기 냉방기용 응축기(42)에서는 온수를 생성하고, 상기 냉방기용 증발기(46)에서는 냉수를 생성할 수 있다.
상기 온수유로(60)를 통과하는 냉각수는 상기 냉방기용 응축기(42)를 통과하면서 1차로 열을 흡수한 후, 상기 발전기용 응축기(33)를 통과하면서 2차로 열을 흡수하여, 보다 고온의 온수 제조가 가능하다.
한편, 상기 제어부(50)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 이상이나, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량이 상기 설정 유량 미만이면, 외부 공기와 외부 연료의 추가 공급이 필요하다고 판단한다.
따라서, 상기 제어부(50)는, 상기 연소기(20)를 작동시키고, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)를 개방시킨다. 상기 외부 연료와 상기 외부 공기가 추가로 공급되면, 상기 배기가스의 온도가 낮아지기 때문에 상기 연소기(20)를 작동시켜야 한다.
상기 연소기(20)를 작동시키고, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)를 개방시킨다.
이 때, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량에 따라 상기 외부 연료 공급밸브(24)의 개도량과 상기 외부 공기 공급밸브(24)의 개도량을 제어한다. 예를 들어, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량에 따른 상기 외부 연료 공급밸브(24)의 개도량과 상기 외부 공기 공급밸브(24)의 개도량은 미리 설정될 수 있다.
상기 연소기(20)를 작동시키면, 상기 연료전지 배출가스와 외부로부터 추가로 공급되는 외부 연료와 외부 공기가 모두 함께 연소되어, 상기 설정온도 이상의 배기가스를 생성할 수 있다.
상기 연소기(20)에서 연소되어 나오는 배기가스의 온도가 상기 설정온도 이상이 되고, 유량도 상기 설정 유량 이상이 될 때까지 상기 연소기(20)를 작동시키고, 상기 외부 연료와 상기 외부 공기를 공급할 수 있다.
상기 연소기(20)에서 나온 배기가스는 상기 열회수 증기발생기(31)에 1차로 열원을 제공한 후, 상기 재생기(41)에 2차로 열원을 제공한다.
상기 랭킨 사이클 발전기(30)는, 상기 배기가스가 상기 열회수 증기발생기(31)에 제공한 열원을 이용하여 상기 터빈(32)을 작동시킬 수 있다.
상기 흡수식 냉방기(40)는, 상기 배기가스가 상기 재생기(41)에 제공한 열원을 이용하여 상기 냉방기용 응축기(42)에서 온수를 생성하고, 상기 냉방기용 증발기(43)에서 냉수를 생성할 수 있다.
한편, 상기 제어부(50)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 상기 설정온도 미만이고, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량이 미리 설정된 설정 유량 이상이면, 상기 연소기(20)의 작동은 필요하나 외부 공기와 외부 연료의 추가 공급은 필요하지 않다고 판단한다. 따라서, 상기 제어부(50)는, 상기 연소기(20)는 작동시키되, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)는 차폐한다.
또한, 상기 제어부(50)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 상기 설정온도 미만이고, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량이 미리 설정된 설정 유량 미만이면, 상기 연소기(20)의 작동이 필요하고, 외부 공기와 외부 연료의 추가 공급이 필요하다고 판단한다. 따라서, 상기 제어부(50)는, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)를 개방시키고, 상기 연소기(20)를 작동시킨다.
한편, 상기 제어부(50)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 상기 설정온도 미만일 때, 전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정부하 미만이면, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도를 미리 설정된 최저온도와 비교할 수 있다. 상기 전력 수요처는 상기 랭킨 사이클 발전기(30)로부터 전력을 공급받는 곳이다. 상기 최저온도는 상기 설정온도보다 낮게 설정된다. 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도를 미리 설정된 최저온도 이상이면, 상기 연소기(20)의 작동을 정지시킨다. 즉, 상기 전력 수요처의 요구 부하가 상기 설정부하 미만이므로, 상기 배기가스의 열원을 이용하되 상기 연소기(20)의 작동은 최소화시켜서 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 제어부(50)는, 상기 전력 수요처의 요구 부하가 상기 설정부하 미만이고, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 미리 설정된 최저온도 미만이면, 상기 연소기(20)는 작동시킨다.
한편, 상기 연료전지(10)의 작동이 중지되면, 상기 연소기(20)만을 이용하여 상기 배기가스를 생성하고, 상기 배기가스의 열을 상기 열회수 증기발생기(31)와 상기 재생기(41)에 이용할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 연료전지(10), 상기 연소기(20), 상기 랭킨 사이클 발전기(30) 및 상기 흡수식 냉방기(40)를 모두 연결하여, 에너지의 이용 효율을 최대화시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클이 도시된 도면이다. 도 4는 도 1에 도시된 복합 사이클의 제어 구성이 도시된 블록도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클은, 제1바이패스 유로(210), 제1바이패스 밸브(211) 제2바이패스 유로(220), 제2바이패스 밸브(221)를 더 포함하고, 제어부(250)가 상기 배기가스의 온도, 유량, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)의 부하, 상기 흡수식 냉방기의 부하 중 적어도 하나에 따라 상기 제1,2바이패스 밸브(211)(221)의 작동을 제어하는 것이 상기 제1실시예와 상이하고 그외 나머지 구성은 유사하므로, 유사구성에 대해 동일 부호를 사용하고 유사구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 제1바이패스 유로(210)는, 상기 연료전지 배출유로(11)에서 분기되어 상기 연소기 배출유로(25)로 연결되는 유로이다. 상기 제1바이패스 유로(210)는, 상기 연료전지 배출가스가 상기 연소기(20)를 바이패스하여 상기 열회수 증기발생기(31)로 유입되도록 안내한다.
상기 제1바이패스 밸브(211)는, 상기 연료전지 배출유로(11)에서 상기 제1바이패스 유로(210)가 분기되는 지점에 설치된 삼방 밸브이다. 상기 제1바이패스 밸브(211)는, 상기 연료전지 배출가스 중에서 상기 연소기(20)를 바이패스하는 유량을 조절하는 유량조절밸브이다.
상기 제2바이패스 유로(220)는, 상기 연소기 배출유로(25)에서 분기되어 상기 증기발생기 배출유로(35)로 연결되는 유로이다. 상기 제2바이패스 유로(220)는, 상기 연소기 배출유로(25)상의 배기가스 중 적어도 일부가 상기 열회수 증기발생기(31)를 바이패스하여 상기 재생기(41)로 유입되도록 안내한다.
상기 제2바이패스 밸브(221)는, 상기 연소기 배출유로(25)에서 상기 제2바이패스 유로(220)가 분기되는 지점에 설치된 삼방 밸브이다. 상기 제2바이패스 밸브(221)는, 상기 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기(31)를 바이패스하는 유량을 조절하는 유량조절밸브이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클의 작동을 설명하면, 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 연료전지 배출가스의 온도가 설정온도 미만이고, 유량이 설정유량 미만이며, 전력 수요처의 요구 부하가 설정 부하 이상인 경우 작동상태가 도시된 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 연소기(20)가 작동되고 상기 제1,2바이패스 유로(210)(220)가 사용되지 않는 상태를 설명한다.
상기 제어부(250)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 미만이고, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량이 상기 설정 유량 미만이면, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)로부터 전력을 공급받는 전력 수요처의 요구부하를 미리 설정된 설정부하와 비교한다.
상기 제어부(250)는, 상기 요구부하가 상기 설정부하 이상이면, 상기 연소기(20)를 작동시킨다.
또한, 상기 제어부(250)는, 상기 제1바이패스 밸브(211)가 상기 제1바이패스 유로(210)를 차폐시키도록 제어한다.
또한, 상기 제어부(250)는, 상기 제2바이패스 밸브(221)가 상기 제2바이패스 유로(220)를 차폐시키도록 제어한다.
또한, 상기 제어부(250)는, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)를 개방시킨다.
상기 연소기(20)에서는 상기 연료전지(10)에서 배출된 연료전지 배출가스와 외부로부터 공급된 외부 가스가 혼합되어 연소된다.
따라서, 상기 외부 가스가 상기 연소기(20)로 추가로 공급되기 때문에, 상기 열회수 증기발생기(31)로 공급되는 배기가스의 유량이 충분히 확보될 수 있다. 또한, 상기 연소기(20)에서 상기 연료전지 배출가스와 상기 외부 가스가 연소됨으로써, 상기 배기가스의 온도도 충분히 높게 확보될 수 있다.
상기 연소기(20)에서 나오는 배기가스의 온도는 상기 설정온도 이상이 되고, 유량도 상기 설정 유량 이상이 될 수 있다.
상기 연소기(20)에서 나온 배기가스는 상기 열회수 증기발생기(31)에 1차로 열원을 제공한 후, 상기 재생기(41)에 2차로 열원을 제공한다.
상기 랭킨 사이클 발전기(30)는, 상기 배기가스가 상기 열회수 증기발생기(31)에 제공한 열원을 이용하여 상기 터빈(32)을 작동시킬 수 있다.
상기 흡수식 냉방기(40)는, 상기 배기가스가 상기 재생기(41)에 제공한 열원을 이용하여 상기 냉방기용 응축기(42)에서 온수를 생성하고, 상기 냉방기용 증발기(43)에서 냉수를 생성할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 연료전지 배출가스의 온도가 설정온도 미만이고, 유량이 설정유량 미만이며, 전력 수요처의 요구 부하가 설정 부하 미만인 경우 작동상태가 도시된 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 제어부(250)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 미만이고, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량이 상기 설정 유량 미만이면, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)로부터 전력을 공급받는 전력 수요처의 요구부하를 미리 설정된 설정부하와 비교한다.
상기 제어부(250)는, 상기 요구부하가 상기 설정부하 미만이면, 상기 연소기(20)를 작동시키고, 상기 제1바이패스 유로(210)를 차폐시킨다.
또한, 상기 제어부(250)는, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)를 개방시킨다.
또한, 상기 제어부(250)는, 상기 제2바이패스 밸브(221)가 상기 제2바이패스 유로(220)만을 개방시키도록 제어한다.
상기 연소기(20)에서는 상기 연료전지(10)에서 배출된 연료전지 배출가스와 외부로부터 공급된 외부 가스가 혼합되어 연소된다.
상기 외부 가스가 상기 연소기(20)로 추가로 공급되기 때문에, 상기 열회수 증기발생기(31)로 공급되는 배기가스의 유량이 충분히 확보될 수 있다. 또한, 상기 연소기(20)에서 상기 연료전지 배출가스와 상기 외부 가스가 연소됨으로써, 상기 배기가스의 온도도 충분히 높게 확보될 수 있다.
따라서, 상기 연소기(20)에서 나오는 배기가스의 온도는 상기 설정온도 이상이 되고, 유량도 상기 설정 유량 이상이 될 수 있다.
상기 연소기(20)에서 나온 배기가스는 상기 제2바이패스 유로(220)로 바이패스되어, 상기 열회수 증기발생기(31)를 통과하지 않는다.
즉, 상기 전력 수요처의 요구 부하가 상기 설정 부하 미만이므로, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)를 사용하지 않는다.
따라서, 상기 배기가스의 열원은 모두 상기 재생기(41)에 공급한다.
상기 흡수식 냉방기(40)는, 상기 배기가스가 상기 재생기(41)에 제공한 열원을 이용하여 상기 냉방기용 응축기(42)에서 온수를 생성하고, 상기 냉방기용 증발기(43)에서 냉수를 생성할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 연료전지 배출가스의 온도가 설정온도 이상이고, 유량이 설정유량 이상이며, 전력 수요처의 요구 부하가 설정 부하 이상인 경우 작동상태가 도시된 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 제어부(250)는, 상기 제어부(250)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 이상이고, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량이 상기 설정 유량 이상이면, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)로부터 전력을 공급받는 전력 수요처의 요구부하를 미리 설정된 설정부하와 비교한다.
상기 제어부(250)는, 상기 요구부하가 상기 설정부하 이상이면, 상기 연소기(20)의 작동을 중지시키고, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)는 작동시킨다.
또한, 상기 제어부(250)는, 상기 연소기(20)의 작동이 중지되었으므로, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)를 모두 차폐시킨다.
즉, 상기 연료전지 배출가스의 온도가 상기 설정온도 이상이고, 유량이 상기 설정 유량 이상이므로, 상기 연소기(20)의 작동이 불필요하므로 상기 연소기(20)의 작동을 중지시켜 에너지 낭비를 줄일 수 있다.
또한, 상기 제어부(250)는, 상기 제1바이패스 밸브(211)가 상기 제1바이패스 유로(210)만을 개방시키도록 제어한다.
따라서, 상기 연료전지(10)에서 배출된 연료전지 배출가스는 상기 제1바이패스 유로(210)를 통해 상기 연소기(20)를 바이패스하여, 상기 열회수 증기발생기(31)로 공급된다.
상기 연료전지 배출가스는 상기 열회수 증기발생기(31)에 1차로 열원을 제공한 후, 상기 재생기(41)에 2차로 열원을 제공한다.
상기 랭킨 사이클 발전기(30)는, 상기 연소가스가 상기 열회수 증기발생기(31)에 제공한 열원을 이용하여 상기 터빈(32)을 작동시킬 수 있다.
상기 흡수식 냉방기(40)는, 상기 연소가스가 상기 재생기(41)에 제공한 열원을 이용하여 상기 냉방기용 응축기(42)에서 온수를 생성하고, 상기 냉방기용 증발기(43)에서 냉수를 생성할 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합 사이클에서 연료전지 배출가스의 온도가 설정온도 미만이고, 유량이 설정유량 미만이며, 전력 수요처의 요구 부하가 설정 부하 미만인 경우 작동상태가 도시된 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 제어부(250)는, 상기 온도센서(12)에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 미만이고, 상기 유량센서(13)에서 감지된 유량이 상기 설정 유량 이상이면, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)로부터 전력을 공급받는 전력 수요처의 요구부하를 미리 설정된 설정부하와 비교한다.
상기 제어부(250)는, 상기 요구부하가 상기 설정부하 미만이면, 상기 연소기(20)의 작동을 중지시키고, 상기 외부 연료 공급밸브(23)와 상기 외부 공기 공급밸브(24)를 모두 차폐시킨다.
또한, 상기 제어부(250)는, 상기 제1바이패스 밸브(211)가 상기 제1바이패스 유로(210)만을 개방하도록 제어한다.
또한, 상기 제어부(250)는, 상기 제2바이패스 밸브(221)가 상기 제2바이패스유로(220)만을 개방하도록 제어한다.
따라서, 상기 연료전지(10)에서 배출된 연료전지 배출가스는 상기 제1바이패스 유로(210)를 통해 상기 연소기(20)를 바이패스하고, 상기 제2바이패스 유로(220)를 통해 상기 열회수 증기발생기(31)를 바이패스한 후, 상기 재생기(41)로 공급된다.
즉, 상기 연료전지 배출가스는 상기 연소기(20)와 상기 열회수 증기발생기(31)를 모두 통과하지 않는다.
또한, 상기 전력 수요처의 요구 부하가 상기 설정 부하 미만이므로, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)를 사용하지 않는다.
따라서, 상기 연료전지 배출가스의 열원은 모두 상기 재생기(41)에 공급한다. 상기 연료전지 배출가스의 온도가 상기 설정온도 미만이더라도, 유량이 상기 설정유량 미상이므로 상기 재생기(41)로 공급되기엔 충분하다.
상기 흡수식 냉방기(40)는, 상기 배기가스가 상기 재생기(41)에 제공한 열원을 이용하여 상기 냉방기용 응축기(42)에서 온수를 생성하고, 상기 냉방기용 증발기(43)에서 냉수를 생성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 복합 사이클에서 흡수식 냉방기가 도시된 도면이다. 도 9는 도 8에 도시된 복합 사이클에서 흡수식 냉방기에서 온수를 생성하는 작동 상태가 도시된 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 복합 사이클은, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)가 예열기(300)를 더 포함하고, 상기 예열기(300)와 상기 냉방용 응축기(42)가 예열유로(301)로 연결된 것이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성은 유사하므로, 유사 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.
상기 예열기(300)는, 상기 펌프(34)와 상기 열회수 증기발생기(31)사이에 설치되어, 상기 열회수 증기발생기(31)로 유입되는 작동유체를 예열한다.
상기 예열유로(301)는, 상기 냉방기용 응축기(42)에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 예열기(300)로 안내하여, 상기 냉각수의 열원을 상기 예열기(300)로 공급한다.
또한, 본 발명의 제3실시예에 따른 복합 사이클은, 상기 예열유로(301)에는 제1온수유로(311)와, 제2온수유로(312)가 연결된다. 상기 제1온수유로(311)는, 상기 예열유로(301)상에 연결되고 상기 냉방기용 응축기(42)의 토출 측에서 분기되어 상기 냉방기용 응축기(42)에서 열을 흡수한 온수를 열수요처로 안내하는 유로이다. 상기 제2온수유로(312)는, 상기 예열유로(301)상에 연결되고, 상기 냉방기용 응축기(42)의 흡입 측에 연결되어 상기 열수요처에 열을 제공하고 나온 온수를 상기 냉방기용 응축기(42)로 안내하는 유로이다.
상기 제1온수유로(311)가 분기되는 지점에는 제1온수공급밸브(321)가 설치되고, 상기 제2온수유로(312)가 연결되는 지점에는 제2온수공급밸브(322)가 설치된다. 상기 제1,2온수공급밸브(322)는 삼방밸브이고, 유량을 제어하는 유량제어밸브가 사용될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 흡수식 냉방기(40)에서 냉수만을 공급하는 경우, 상기 제어부는, 상기 제1,2온수공급밸브(322)는 각각 상기 제1,2온수유로(311)(312)를 차폐하도록 제어한다.
따라서, 상기 냉방용 응축기(42)에서 열을 흡수한 온수는 상기 예열유로(301)를 따라 상기 예열기(300)로 공급되어, 상기 예열기(300)에 열원을 제공할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 흡수식 냉방기(40)에서 냉수와 온수를 모두 생성하여 공급하고자 할 경우, 상기 제어부는 상기 제1,2온수공급밸브(322)는 각각 상기 제1,2온수유로(311)(312)를 개방하고, 상기 예열유로(301)를 차폐하도록 제어할 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 요구 부하나 상기 온수 공급 유량에 따라 상기 제1,2온수공급밸브(322)의 개도를 조절하여, 상기 예열기(300)로 공급되는 온수 유량과 상기 열수요처로 공급되는 온수 유량을 조절할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 복합 사이클이 도시된 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 복합 사이클은, 상기 랭킨 사이클 발전기(30)가 예열기(400)를 더 포함하고, 상기 예열기(400)와 상기 재생기(41)가 예열유로(410)로 연결된 것이 상기 제3실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성은 유사하므로, 유사 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.
상기 예열기(400)는, 상기 펌프(34)와 상기 열회수 증기발생기(31)사이에 설치되어, 상기 열회수 증기발생기(31)로 유입되는 작동유체를 예열한다.
상기 예열유로(410)는, 상기 재생기(41)를 통과한 배기가스를 상기 예열기(400)로 안내하여, 상기 배기가스의 열원을 상기 예열기(400)로 공급한다. 즉, 상기 재생기(41)를 통과한 배기가스의 온도도 상당히 높기 때문에, 이를 다시 상기 예열기(400)로 공급하여 열원을 사용할 수 있다.
상기 예열유로(410)는, 상기 재생기(41)와 상기 예열기(400)를 연결하는 배기가스 공급유로(411)와, 상기 예열기(400)로부터 상기 배기가스를 외부로 토출하는 배기가스 토출유로(412)를 포함한다.
상기 배기가스 공급유로(411)와 상기 배기가스 토출유로(412)사이에는 연결유로(413)가 형성된다.
상기 배기가스 공급유로(411)에서 상기 연결유로(413)가 연결된 지점에는 삼방밸브(420)가 설치된다.
따라서, 상기 제어부는 상기 재생기(41)에서 나온 배기가스를 상기 예열기(400)로 공급하여, 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 재생기(41)에서 나온 배기가스의 온도나 유량을 측정하고, 그에 따라 상기 삼방밸브(420)가 유로를 전환하도록 제어할 수 있다. 즉, 상기 재생기(41)에서 나온 배기가스의 온도가 미리 설정된 예열온도 미만일 경우, 상기 배기가스를 상기 예열기(400)로 공급하지 않고, 상기 연결유로(413)를 통해 외부로 바로 배출하는 것도 물론 가능하다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 복합 사이클이 도시된 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 복합 사이클은, 상기 연료전지(10)를 냉각시키는 연료전지 냉각 열교환기(500)와, 상기 냉방기용 응축기(42)와 상기 연료전지 냉각 열교환기(500)를 연결하는 온수유로(501)를 더 포함하는 것이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성은 유사하므로, 유사 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.
상기 연료전지 냉각 열교환기(500)는, 상기 연료전지(10)와 제1냉각유로(511)로 연결된다. 또한, 상기 연료전지 냉각 열교환기(500)에는 외부의 냉각수가 통과하는 제2냉각유로(512)가 연결된다. 상기 제2냉각유로(512)는 별도의 냉각탑에 연결될 수 있다.
상기 온수유로(501)는, 상기 냉방기용 응축기(42)와 상기 연료전지 냉각 열교환기(500)를 연결하여, 상기 냉방기용 응축기(42)에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 연료전지 냉각 열교환기(500)로 안내하는 유로이다.
따라서, 상기 냉각수가 상기 냉방기용 응축기(42)와 상기 연료전지 냉각 열교환기(500)를 차례로 통과하면서 열을 흡수한 후, 상기 열수요처에 공급되기 때문에 효율이 향상될 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 냉방기용 응축기(42)를 통과한 냉각수 중 일부는 상기 연료전지 냉각 열교환기(500)로 공급하고, 나머지는 상기 발전기용 응축기(33)를 통과하도록 하는 것도 물론 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 연료전지 20: 연소기
30: 랭킨 사이클 발전기 31: 열회수 증기발생기
32: 터빈 33: 발전기용 응축기
34: 펌프 40: 흡수식 냉방기
41: 재생기 42: 냉방기용 응축기
43: 냉방기용 증발기 44: 흡수기
50: 제어부 210: 제1바이패스 유로
211: 제1바이패스 밸브 220: 제2바이패스 유로
221: 제2바이패스 밸브

Claims (20)

  1. 연료전지에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료를 포함한 연료전지 배출가스와, 외부로부터 추가로 공급되는 외부 가스를 함께 연소시켜, 미리 설정된 설정 온도 이상의 배기가스를 생성하는 연소기와;
    상기 연소기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받아 증기를 발생시키는 열회수 증기발생기와, 상기 열회수 증기발생기에서 생성된 증기에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에서 나온 증기를 응축시키는 발전기용 응축기와, 상기 발전기용 응축기에서 응축된 작동유체를 펌핑하는 펌프를 포함하는 랭킨 사이클 발전기와;
    상기 열회수 증기 발생기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받는 재생기와, 상기 재생기에서 증발되어 나온 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 냉방기용 응축기와, 상기 냉방기용 응축기에서 나온 냉매를 증발시키는 냉방기용 증발기와, 상기 냉방기용 증발기에서 나온 냉매를 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨 후 상기 재생기로 배출하는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉방기와;
    상기 연료전지 배출가스의 온도를 측정하는 온도센서와;
    상기 연료전지 배출가스의 유량을 측정하는 유량센서와;
    상기 연료전지 배출가스의 온도, 유량, 상기 랭킨 사이클 발전기의 부하, 상기 흡수식 냉방기의 부하 중 적어도 하나에 따라 상기 외부 가스의 공급량, 상기 연소기, 상기 랭킨 사이클 발전기 및 상기 흡수식 냉방기의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 이상이고, 상기 유량센서에서 감지된 유량이 미리 설정된 설정 유량 미만이면, 상기 외부 가스를 상기 연소기에 공급하고 상기 연소기를 작동시키고,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 설정온도 미만이고, 상기 유량센서에서 감지된 유량이 상기 설정 유량 이상이면, 상기 외부 가스의 공급은 차단하고 상기 연소기는 작동시키며,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 설정온도 미만이고, 상기 유량센서에서 감지된 유량이 상기 설정 유량 미만이면, 상기 외부 가스를 상기 연소기에 공급하고 상기 연소기를 작동시키는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    전력 수요처의 요구부하가 미리 설정된 설정부하 미만일 때,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 설정온도보다 낮게 설정된 최저온도 이상이면, 상기 연소기의 작동을 정지시키고,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 최저온도 미만이면, 상기 연소기를 작동시키는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료전지와 상기 연소기를 연결하는 연료전지 배출유로와,
    상기 연소기와 상기 열회수 증기발생기를 연결하는 연소기 배출유로와,
    상기 연료전지 배출유로에서 분기되어 상기 연소기 배출유로에 연결되어, 상기 연료전지 배출가스가 상기 연소기를 바이패스하여 상기 열회수 증기발생기로 유입되도록 안내하는 제1바이패스 유로와,
    상기 연료전지 배출유로에서 상기 제1바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 연료전지 배출가스 중에서 상기 연소기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제1바이패스 밸브를 더 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 연소기 배출유로에서 분기되어, 상기 연소기 배출유로 상의 배기가스 가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 유입되도록 안내하는 제2바이패스 유로와,
    상기 연소기 배출유로에서 상기 제2바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제2바이패스 밸브를 더 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 미만이고, 상기 유량센서에서 감지된 유량이 미리 설정된 설정유량 미만이면,
    상기 연소기를 작동시키고, 상기 제1바이패스 밸브가 상기 제1바이패스 유로만을 차폐시켜, 상기 연료전지 배출가스를 상기 연소기로 안내하는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 미만이고, 상기 유량센서에서 감지된 유량이 미리 설정된 설정유량 미만이며, 전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정부하 미만이면,
    상기 연소기를 작동시키고, 상기 제1바이패스 밸브가 상기 제1바이패스 유로만을 차폐시켜, 상기 연료전지 배출가스를 상기 연소기로 안내하고,
    상기 제2바이패스 밸브가 상기 제2바이패스 유로만을 개방하여 상기 연소기에서 나오는 배기가스가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로만 공급되도록 제어하는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 이상이고, 상기 유량센서에서 감지된 유량이 미리 설정된 설정유량 이상이면,
    상기 연소기의 작동을 중지시키고, 상기 제1바이패스 밸브가 상기 제1바이패스 유로만을 개방하여 상기 연료전지 배출가스가 상기 연소기를 바이패스하도록 제어하는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 이상이고, 상기 유량센서에서 감지된 유량이 미리 설정된 설정유량 이상이며, 전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정부하 미만이면,
    상기 연소기의 작동을 중지시키고, 상기 제1바이패스 밸브가 상기 제1바이패스 유로만을 개방하여 상기 연료전지 배출가스가 상기 연소기를 바이패스하도록 제어하고,
    상기 제2바이패스 밸브가 상기 제2바이패스 유로만을 개방하여 상기 연료전지 배출가스가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로만 공급되도록 제어하는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 가스의 공급유량을 제어하는 외부가스 공급밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도 미만이거나, 상기 유량센서에서 감지된 유량이 미리 설정된 설정유량 미만이면, 상기 외부가스 공급밸브를 제어하여 상기 외부가스의 공급유량을 증가시키는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 연소기와 상기 열회수 증기발생기를 연결하는 연소기 배출유로와,
    상기 연소기 배출유로에서 분기되어, 상기 연소기에서 나온 배기가스가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 유입되도록 안내하는 제2바이패스 유로와,
    상기 연소기 배출유로에서 상기 제2바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제2바이패스 밸브를 더 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어부는,
    전력 수요처의 요구 부하가 미리 설정된 설정부하 미만이면,
    상기 제2바이패스 밸브가 상기 제2바이패스 유로만을 개방하도록 제어하여, 상기 배기가스가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하도록 하는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉방기용 응축기와 상기 발전기용 응축기를 연결하고, 상기 냉방기용 응축기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 발전기용 응축기로 안내하여, 상기 냉각수가 상기 냉방기용 응축기와 상기 발전기용 응축기를 차례로 통과하면서 열을 흡수한 후 열수요처에 온수로 공급되도록 하는 온수유로를 더 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 펌프와 상기 열회수 증기발생기 사이에 설치된 예열기와,
    상기 예열기와 상기 냉방기용 응축기를 연결하고, 상기 냉방기용 응축기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 예열기로 안내하여, 상기 냉각수의 열원을 상기 예열기에 공급하는 예열유로를 더 포함하는 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 펌프와 상기 열회수 증기발생기 사이에 설치된 예열기와,
    상기 재생기와 상기 예열기를 연결하고, 상기 재생기에서 나온 상기 배기가스를 상기 예열기로 안내하여, 상기 배기가스의 열원을 상기 예열기에 공급하는 예열유로를 더 포함하는 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료전지와 냉각유로로 연결되어, 상기 연료전지를 냉각시키는 연료전지 냉각 열교환기와;
    상기 냉방기용 응축기와 상기 연료전지 냉각 열교환기를 연결하고, 상기 냉방기용 응축기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 연료전지 냉각 열교환기로 안내하여, 상기 냉각수가 상기 냉방기용 응축기와 상기 연료전지 냉각 열교환기를 차례로 통과하면서 열을 흡수한 후 열수요처에 공급되도록 하는 온수유로를 더 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 가스의 공급유량을 제어하는 외부가스 공급밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 연료전지가 작동을 중지하면, 상기 외부가스 공급밸브를 제어하여 상기 외부가스의 공급유량을 증가시키고, 상기 연소기를 작동시키는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  18. 연료전지에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료를 포함한 연료전지 배출가스와, 외부로부터 추가로 공급되는 외부 가스를 함께 연소시켜, 미리 설정된 설정 온도 이상의 배기가스를 생성하는 연소기와;
    상기 연소기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받아 증기를 발생시키는 열회수 증기발생기와, 상기 열회수 증기발생기에서 생성된 증기에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에서 나온 증기를 응축시키는 발전기용 응축기와, 상기 발전기용 응축기에서 응축된 작동유체를 펌핑하는 펌프를 포함하는 랭킨 사이클 발전기와;
    상기 열회수 증기 발생기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받는 재생기와, 상기 재생기에서 증발되어 나온 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 냉방기용 응축기와, 상기 냉방기용 응축기에서 나온 냉매를 증발시키는 냉방기용 증발기와, 상기 냉방기용 증발기에서 나온 냉매를 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨 후 상기 재생기로 배출하는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉방기와;
    상기 연료전지 배출가스의 온도를 측정하는 온도센서와;
    상기 연료전지 배출가스의 유량을 측정하는 유량센서와;
    상기 연료전지와 상기 연소기를 연결하는 연료전지 배출유로와;
    상기 연소기와 상기 열회수 증기발생기를 연결하는 연소기 배출유로와;
    상기 연료전지 배출유로에서 분기되어 상기 연소기 배출유로에 연결되어, 상기 연료전지 배출가스가 상기 연소기를 바이패스하여 상기 열회수 증기발생기로 유입되도록 안내하는 제1바이패스 유로와;
    상기 연료전지 배출유로에서 상기 제1바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 연료전지 배출가스 중에서 상기 연소기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제1바이패스 밸브와;
    상기 연소기 배출유로에서 분기되어, 상기 연소기 배출유로 상의 배기가스 가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 유입되도록 안내하는 제2바이패스 유로와;
    상기 연소기 배출유로에서 상기 제2바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제2바이패스 밸브와;
    상기 냉방기용 응축기와 상기 발전기용 응축기를 연결하고, 상기 냉방기용 응축기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 발전기용 응축기로 안내하여, 상기 냉각수가 상기 냉방기용 응축기와 상기 발전기용 응축기를 차례로 통과하면서 열을 흡수한 후 열수요처에 온수로 공급되도록 하는 온수유로와;
    상기 외부 가스의 공급유량을 제어하는 외부가스 공급밸브와;
    상기 연료전지 배출가스의 온도, 유량, 상기 랭킨 사이클 발전기의 부하, 상기 흡수식 냉방기의 부하 중 적어도 하나에 따라 상기 외부 가스의 공급량, 상기 연소기, 상기 랭킨 사이클 발전기 및 상기 흡수식 냉방기의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  19. 연료전지에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료를 포함한 연료전지 배출가스와, 외부로부터 추가로 공급되는 외부 가스를 함께 연소시켜, 미리 설정된 설정 온도 이상의 배기가스를 생성하는 연소기와;
    상기 연소기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받아 증기를 발생시키는 열회수 증기발생기와, 상기 열회수 증기발생기에서 생성된 증기에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에서 나온 증기를 응축시키는 발전기용 응축기와, 상기 발전기용 응축기에서 응축된 작동유체를 펌핑하는 펌프를 포함하는 랭킨 사이클 발전기와;
    상기 열회수 증기 발생기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받는 재생기와, 상기 재생기에서 증발되어 나온 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 냉방기용 응축기와, 상기 냉방기용 응축기에서 나온 냉매를 증발시키는 냉방기용 증발기와, 상기 냉방기용 증발기에서 나온 냉매를 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨 후 상기 재생기로 배출하는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉방기와;
    상기 연료전지 배출가스의 온도를 측정하는 온도센서와;
    상기 연료전지 배출가스의 유량을 측정하는 유량센서와;
    상기 연료전지와 상기 연소기를 연결하는 연료전지 배출유로와;
    상기 연소기와 상기 열회수 증기발생기를 연결하는 연소기 배출유로와;
    상기 연료전지 배출유로에서 분기되어 상기 연소기 배출유로에 연결되어, 상기 연료전지 배출가스가 상기 연소기를 바이패스하여 상기 열회수 증기발생기로 유입되도록 안내하는 제1바이패스 유로와;
    상기 연료전지 배출유로에서 상기 제1바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 연료전지 배출가스 중에서 상기 연소기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제1바이패스 밸브와;
    상기 연소기 배출유로에서 분기되어, 상기 연소기 배출유로 상의 배기가스 가 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하여 상기 재생기로 유입되도록 안내하는 제2바이패스 유로와;
    상기 연소기 배출유로에서 상기 제2바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제2바이패스 밸브와;
    상기 펌프와 상기 열회수 증기발생기 사이에 설치된 예열기와;
    상기 예열기와 상기 냉방기용 응축기를 연결하고, 상기 냉방기용 응축기에서 열을 흡수한 냉각수를 상기 예열기로 안내하여, 상기 냉각수의 열원을 상기 예열기에 공급하는 예열유로와;
    상기 외부 가스의 공급유량을 제어하는 외부가스 공급밸브와;
    상기 연료전지 배출가스의 온도, 유량, 상기 랭킨 사이클 발전기의 부하, 상기 흡수식 냉방기의 부하 중 적어도 하나에 따라 상기 외부 가스의 공급량, 상기 연소기, 상기 랭킨 사이클 발전기 및 상기 흡수식 냉방기의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 연료전지, 랭킨 사이클 및 흡수식 냉방기를 결합한 복합사이클.
  20. 연료전지에서 미사용되어 배출되는 공기와 연료를 포함한 연료전지 배출가스와, 외부로부터 추가로 공급되는 외부 가스를 함께 연소시켜, 미리 설정된 설정 온도 이상의 배기가스를 생성하는 연소기와;
    상기 연소기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받아 증기를 발생시키는 열회수 증기발생기와, 상기 열회수 증기발생기에서 생성된 증기에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에서 나온 증기를 응축시키는 발전기용 응축기와, 상기 발전기용 응축기에서 응축된 작동유체를 펌핑하는 펌프를 포함하는 랭킨 사이클 발전기와;
    상기 열회수 증기 발생기에서 배출되는 배기가스로부터 열을 공급받는 재생기와, 상기 재생기에서 증발되어 나온 냉매를 냉각수와 열교환시켜 응축시키는 냉방기용 응축기와, 상기 냉방기용 응축기에서 나온 냉매를 증발시키는 냉방기용 증발기와, 상기 냉방기용 증발기에서 나온 냉매를 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨 후 상기 재생기로 배출하는 흡수기를 포함하는 흡수식 냉방기와;
    상기 연료전지 배출가스의 온도를 측정하는 온도센서와;
    상기 연료전지 배출가스의 유량을 측정하는 유량센서와;
    상기 연료전지와 상기 연소기를 연결하는 연료전지 배출유로와;
    상기 연소기와 상기 열회수 증기발생기를 연결하는 연소기 배출유로와;
    상기 연료전지 배출유로에서 분기되어 상기 연소기 배출유로에 연결되어, 상기 연료전지 배출가스가 상기 연소기를 바이패스하여 상기 열회수 증기발생기로 유입되도록 안내하는 제1바이패스 유로와;
    상기 연료전지 배출유로에서 상기 제1바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 연료전지 배출가스 중에서 상기 연소기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제1바이패스 밸브와;
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    상기 연소기 배출유로에서 상기 제2바이패스 유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 배기가스 중에서 상기 열회수 증기발생기를 바이패스하는 유량을 조절하는 제2바이패스 밸브와;
    상기 펌프와 상기 열회수 증기발생기 사이에 설치된 예열기와;
    상기 재생기와 상기 예열기를 연결하고, 상기 재생기에서 나온 상기 배기가스를 상기 예열기로 안내하여, 상기 배기가스의 열원을 상기 예열기에 공급하는 예열유로와;
    상기 외부 가스의 공급유량을 제어하는 외부가스 공급밸브와;
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