KR101936325B1 - Binary cycle power generation system using steam condensate of CO₂ capture system and generating method - Google Patents

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Abstract

본 발명의 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전시스템은 이산화탄소 포집장치에서 사용된 스팀 응축수를 회수할 수 있는 응축수 회수 설비; 상기 응축수 회수 설비와 연결되며, 상기 응축수 회수 설비에 의해 회수된 상기 응축수를 공급할 수 있는 공급 펌프; 상기 공급 펌프에 연결되어 상기 공급 펌프에 의해 상기 응축수를 공급받으며, 비등점이 낮은 유체가 마련되어 있는 증발기; 및 상기 증발기와 연결되며, 상기 증발기에서 증발된 상기 유체를 통해 전기를 생산할 수 있는 터빈-발전기 장치;를 포함하며, 상기 증발기에서는, 상기 응축수와 상기 유체의 열교환을 통해 상기 유체가 증발되는 것을 특징으로 하는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings in which: FIG. A supply pump connected to the condensate recovery facility and capable of supplying the condensed water recovered by the condensate recovery facility; An evaporator connected to the supply pump and supplied with the condensed water by the supply pump and having a low boiling point fluid; And a turbine-generator device connected to the evaporator and capable of producing electricity through the fluid evaporated in the evaporator, characterized in that the fluid is evaporated through heat exchange between the condensate and the fluid, .

Description

이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전시스템 및 발전 방법 {Binary cycle power generation system using steam condensate of CO₂ capture system and generating method} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a binary cycle power generation system using a steam condensate of a CO 2 capture system,

본 발명은 이산화탄소 포집장치에서 사용된 스팀 응축수를 이용하여 전력을 생산하는 바이너리 사이클 발전 시스템 및 발전 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이산화탄소 포집장치에 사용된 스팀 응축수 및 포집 이산화탄소 가스를 바이너리 사이클 발전시스템의 열원으로 활용하여 전력을 생산할 수 있는 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전시스템 및 발전 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a binary cycle power generation system and a power generation method for generating power using steam condensed water used in a carbon dioxide capture device, and more particularly, to a binary cycle power generation system and a power generation method using steam condensed water and collecting carbon dioxide gas, The present invention relates to a system and a method for generating a binary cycle using steam condensed water.

액상의 아민류 화합물 또는 액상의 암모니아는 이산화탄소를 흡수하는 성질이 있어 석유정제 공정에서 황 성분을 제거하는 공정이나 화력발전소에서 배출되는 배기가스 중 이산화탄소를 분리하는 공정에 적용될 수 있다. CCS(Carbon Capture & Storage)는 이산화탄소의 포집, 압축, 이송 및 저장에 관한 기술을 통칭하는데, 특히 화력발전소에서 배출되는 이산화탄소를 분리하는 방법으로서 습식 아민(Amine) 공정이 상용화 기술로서 타당하게 평가되고 있다.The liquid amine compounds or the liquid ammonia absorb the carbon dioxide, so it can be applied to the process of removing the sulfur component in the petroleum refining process or the process of separating the carbon dioxide from the exhaust gas discharged from the thermal power plant. CCS (Carbon Capture & Storage) refers to the technologies related to the capture, compression, transport and storage of carbon dioxide. Especially, as a method of separating carbon dioxide emitted from a thermal power plant, a wet amine process is appropriately evaluated as a commercialization technique have.

도 1은 종래 이산화탄소를 분리하는 습식 아민 CCS 공정을 개략적으로 도시한 것이다. Figure 1 schematically illustrates a wet amine CCS process for separating carbon dioxide.

도 1에 도시된 바와 같이, 아민을 이용한 습식 화학흡수공정의 기본 구조는 아민계열의 흡수제와 배가스의 접촉을 위한 흡수탑(10)과 흡수된 이산화탄소의 탈거를 위한 탈거탑(20) 및 배가스의 전처리 설비로 구성된다. As shown in FIG. 1, the basic structure of the wet chemical absorption process using an amine includes an absorption tower 10 for contacting an exhaust gas with an amine-based absorbent, a stripping tower 20 for removing absorbed carbon dioxide, And a pretreatment facility.

일반적인 포집공정에서 CO2는 흡수탑(10) 내에서 반응하여 이산화탄소리치흡수제(CO2-rich 흡수제, 또는 Rich Solution 이라 함) 상태로 탈거탑(20)에 전달된다. 탈거탑(20)에서는 가열을 통하여 CO2가 분리되어 상단으로는 배출되고, 하단으로는 이산화탄소린흡수제(CO2-lean 흡수제, 또는 Lean Solution이라 함) 상태로 재생된다. 이때 이산화탄소린흡수제과 이산화탄소리치흡수제 사이에는 열교환기(50)를 통해 열이 회수된다.In a typical collection process, the CO2 reacts in the absorber 10 and is delivered to the stripping tower 20 in the form of a carbon dioxide-rich sorbent (CO2-rich sorbent, or Rich Solution). In the stripping tower (20), CO2 is separated by heating and discharged to the upper end, and regenerated as a carbon dioxide lean absorbent (CO2-lean absorbent or Lean Solution) at the lower end. At this time, heat is recovered through the heat exchanger (50) between the carbon dioxide absorbent and the carbon dioxide rich absorbent.

이산화탄소를 포함하는 배가스가 흡수탑(10)의 하부로 유입되고, 흡수탑(10)의 상부로부터 액상 흡수제가 투입되면, 흡수탑(10) 내에서 서로 향류(向流)로 흐르면서 기-액 접촉이 진행되어 액상 흡수제에 이산화탄소가 흡수된다. 흡수탑(10) 상부로는 이산화탄소가 제거된 배기가스가 배출되고, 하부로는 이산화탄소를 흡수한 이산화탄소리치흡수제가 배출된다. The carbon dioxide-containing exhaust gas flows into the lower portion of the absorption tower 10 and the liquid absorbent flows into the absorption tower 10 from the upper portion of the absorption tower 10, And the carbon dioxide is absorbed into the liquid absorbent. Exhaust gas from which carbon dioxide has been removed is discharged to the upper portion of the absorption tower 10, and a carbon dioxide rich absorbent that absorbs carbon dioxide is discharged to the lower portion.

흡수탑(10)에서의 반응은 발열반응이나 이산화탄소리치흡수제의 온도는 통상 40~50℃이다. 이산화탄소리치흡수제는 열교환기(50)를 거치면서 90~100℃로 가열된 후 탈거탑(20) 상부로 유입된다. 이산화탄소리치흡수제는 탈거탑(20) 상부에서 하부로 흐르면서 열 에너지에 의해 가열되어 아민 흡수제로부터 이산화탄소가 분리되고, 분리된 이산화탄소는 탈거탑(20) 상부로 배출된다. 탈거탑(20) 상부로 배출되는 고농도의 이산화탄소는 탈거탑(20)의 온도와 거의 같고, 수분의 함량이 높기 때문에 응축기(40) 및 환류 드럼(90)을 통하여 수분을 분리하며, 이렇게 분리된 수분은 다시 탈거탑(20)으로 회수된다. The reaction in the absorber 10 is exothermic or the temperature of the carbon dioxide-rich absorbent is usually 40 to 50 ° C. The carbon dioxide-rich absorbent is heated to 90 to 100 캜 while passing through the heat exchanger (50), and then flows into the upper part of the stripping tower (20). The carbon dioxide-rich absorbent flows from the upper part of the stripping tower 20 to the lower part, is heated by heat energy to separate the carbon dioxide from the amine absorbent, and the separated carbon dioxide is discharged to the upper part of the stripping tower 20. Since the high concentration of carbon dioxide discharged to the upper portion of the stripping tower 20 is almost the same as the temperature of the stripping tower 20 and the moisture content is high, moisture is separated through the condenser 40 and the reflux drum 90, The moisture is again recovered to the demoulding tower (20).

탈거탑(20) 하부로는 이산화탄소가 분리된 이산화탄소린흡수제가 배출되는데, 이산화탄소가 분리되는 과정에 있는 탈거탑(20) 내의 흡수제 중 일부는 증기에 의해 가열된 재열기(30)로 유입된다. 재열기(30) 내에서 흡수제는 증기를 생산하게 되고, 이 증기는 탈거탑(20)으로 유입되어 이산화탄소리치흡수제로부터 이산화탄소를 분리하는 열 에너지로 제공된다. A portion of the absorbent in the stripping tower 20, which is in the process of separating the carbon dioxide, is introduced into the reheater 30 heated by the steam, while the carbon dioxide absorbent separating carbon dioxide is discharged to the lower portion of the stripping tower 20. In the reheater 30, the absorbent produces steam, which is introduced into the stripping tower 20 and provided as thermal energy to separate the carbon dioxide from the carbon dioxide rich absorbent.

또한 재열기(30)에서 증기를 생산하고 남은 액상의 흡수제도 탈거탑(20)으로 유입되어 이산화탄소 분리에 기여한다. 탈거탑(20)에서 배출되는 이산화탄소린흡수제는 105~115℃ 정도이며, 이는 열교환기(50)에서 흡수탑에서 배출되는 이산화탄소리치흡수제와 열교환을 한 후 흡수탑(10) 상부로 유입된다.In addition, the steam is produced in the reheater (30), and the remaining liquid absorbing system is introduced into the stripping tower (20) to contribute to the carbon dioxide separation. The carbon dioxide absorbent discharged from the stripping tower 20 has a temperature of about 105 to 115 ° C. This exchanges heat with the carbon dioxide rich absorbent discharged from the absorption tower in the heat exchanger 50 and then flows into the upper part of the absorption tower 10.

이러한 습식아민 CCS 공정은 높은 이산화탄소 제거 성능에도 불구하고 다음과 같은 문제점이 있다. 먼저, 탈거탑(20)에서 이산화탄소를 분리하기 위해 재열기(30)로 투입되는 열에너지가 매우 많고 다시 에너지를 회수하기 어렵다는 문제점이 있다. Despite the high carbon dioxide removal performance, such a wet amine CCS process has the following problems. First, there is a problem that the amount of thermal energy supplied to the reheater 30 for separating carbon dioxide from the stripping tower 20 is very large and it is difficult to recover energy again.

또한 탈거탑(20) 상부로 배출되는 고농도의 이산화탄소는 수분 함량이 많고 탈거탑(20)의 온도와 거의 같은 고온의 이산화탄소 가스이다. 이와 같은 고온으로 형성된 이산화탄소 가스에서 수분을 제거하기 위해 응축기(40)에서 냉각수를 이용한다. 그러나 이산화탄소 가스는 탈거탑(20)의 온도와 거의 같은 고온이기 때문에 응축기(40)에서 이산화탄소 가스의 수분을 제거하기 위해 소용되는 냉각수의 양이 많다는 문제점이 있다. The high concentration of carbon dioxide discharged to the top of the stripping tower 20 is a high temperature carbon dioxide gas having a high moisture content and approximately the same as the temperature of the stripping tower 20. [ Coolant is used in the condenser 40 to remove moisture from the carbon dioxide gas formed at such a high temperature. However, since the carbon dioxide gas has a high temperature which is almost the same as the temperature of the stripping tower 20, there is a problem that the amount of cooling water consumed to remove the moisture of the carbon dioxide gas in the condenser 40 is large.

즉, 발전소에서 사용되는 이산화탄소 포집장치는 스팀사용에 따라 고온의 응축수(148℃)가 발생하지만, 발전소 내에서 이산화탄소 포집장치를 운전시 지속적으로 발생하는 고온의 응축수를 효과적으로 회수하기 위한 적정지점을 찾기가 용이하지 않다. 이에 대부분의 응축수는 추가적인 열사용 없이 발전소 내로 회수되고 있는 실정이다.  In other words, the carbon dioxide capture device used in the power plant generates high temperature condensate (148 ° C) as the steam is used. However, it is necessary to find a suitable point for effectively recovering the high temperature condensate generated during operation of the carbon dioxide capture device in the power plant Is not easy. Most of the condensate is recovered into the power plant without additional heat.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 이산화탄소 포집장치에 사용된 스팀 응축수 및 포집 이산화탄소 가스를 바이너리 사이클 발전시스템의 열원으로 활용하여 전력을 생산할 수 있는 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전시스템 및 발전 방법에 관한 것이다. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a CO 2 capture device capable of producing steam by using steam condensate and trapped carbon dioxide gas used in a CO 2 capture device as a heat source of a binary- A binary cycle generation system, and a power generation method.

상술한 목적을 달성하기 위한 이산화탄소 포집장치에 사용된 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전시스템은 상기 이산화탄소 포집장치에서 사용된 스팀 응축수를 회수할 수 있는 응축수 회수 설비; 상기 응축수 회수 설비와 연결되며, 상기 응축수 회수 설비에 의해 회수된 상기 응축수를 공급할 수 있는 공급 펌프; 상기 공급 펌프에 연결되어 상기 공급 펌프에 의해 상기 응축수를 공급받으며, 비등점이 낮은 유체가 마련되어 있는 증발기; 및 상기 증발기와 연결되며, 상기 증발기에서 증발된 상기 유체를 통해 전기를 생산할 수 있는 터빈-발전기 장치;를 포함하며, 상기 증발기에서는, 상기 응축수와 상기 유체의 열교환을 통해 상기 유체가 증발되며, 상기 이산화탄소 포집장치에서 발생한 이산화탄소 가스를 회수할 수 있는 이산화탄소 가스 회수 설비; 상기 이산화탄소 가스 회수 설비로부터는 상기 이산화탄소 가스를 공급받으며, 비등점이 낮은 유체가 마련되어 있는 예열기;를 더 포함하며, 상기 이산화탄소 가스 회수 설비에서 상기 예열기로 공급된 상기 이산화탄소 가스는 탈거탑 상부로 되돌아가며, 상기 예열기는 상기 증발기와 연결되며, 상기 증발기는 상기 예열기를 통해 상기 유체를 공급받으며, 상기 예열기 및 상기 증발기에는 열교환기가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a CO 2 recovery system for recovering steam condensed water used in the CO 2 collecting apparatus. A supply pump connected to the condensate recovery facility and capable of supplying the condensed water recovered by the condensate recovery facility; An evaporator connected to the supply pump and supplied with the condensed water by the supply pump and having a low boiling point fluid; And a turbine-generator device connected to the evaporator and capable of producing electricity through the fluid evaporated in the evaporator, wherein the fluid is evaporated through heat exchange between the condensate and the fluid, A carbon dioxide gas recovery facility capable of recovering carbon dioxide gas generated in a carbon dioxide capture device; And a preheater for receiving the carbon dioxide gas from the carbon dioxide gas recovery unit and having a low boiling point fluid, wherein the carbon dioxide gas supplied from the carbon dioxide gas recovery unit to the preheater is returned to the top of the deodorizer, The preheater is connected to the evaporator, the evaporator receives the fluid through the preheater, and the preheater and the evaporator further include a heat exchanger.

상술한 목적을 달성하기 위한 이산화탄소 포집장치에 사용된 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전시스템은 상기 이산화탄소 포집장치에서 발생한 이산화탄소 가스를 회수할 수 있는 이산화탄소 가스 회수 설비; 상기 이산화탄소 가스 회수 설비로부터는 상기 이산화탄소 가스를 공급받으며, 비등점이 낮은 유체가 마련되어 있는 예열기;를 더 포함하며, 상기 예열기는 상기 증발기와 연결되며, 상기 증발기는 상기 예열기를 통해 상기 유체를 공급받는 것이 바람직하며, 상기 예열기 및 상기 증발기에는 열교환기가 더 포함되어 있는 것이 바람직하다. A binary cycle generation system using steam condensate used in a carbon dioxide capture device for achieving the above object comprises a carbon dioxide gas recovery facility capable of recovering carbon dioxide gas generated in the carbon dioxide capture device; And a preheater for receiving the carbon dioxide gas from the carbon dioxide gas recovery unit and having a low boiling point fluid, wherein the preheater is connected to the evaporator, and the evaporator receives the fluid through the preheater It is preferable that the preheater and the evaporator further include a heat exchanger.

상술한 목적을 달성하기 위한 이산화탄소 포집장치에 사용된 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전시스템은 상기 증발기와 연결되며 상기 증발기로부터 상기 응축수를 공급받을 수 있는 지역난방 열원장치; 상기 지역난방 열원장치와 연결되며, 상기 지역난방 열원장치로부터 상기 응축수를 공급받아 상기 응축수를 저장할수 있는 원수 저장탱크;를 더 포함하는 것이 바람직하다. A binary cycle power generation system using steam condensate used in a carbon dioxide collecting apparatus for achieving the above object is provided with a district heating heat source device connected to the evaporator and capable of receiving the condensed water from the evaporator; And a raw water storage tank connected to the district heating heat source device and storing the condensed water by receiving the condensed water from the district heating heat source device.

상술한 목적을 달성하기 위한 이산화탄소 포집장치에 사용된 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전방법은 상기 이산화탄소 포집장치에서 사용된 스팀 응축수를 응축수 회수 설비를 통해 회수하는 단계; 상기 응축수 회수 설비를 통해 회수된 상기 응축수를 공급 펌프를 이용하여 비등점이 낮은 유체가 마련되어 있는 증발기에 제공하는 단계; 상기 증발기에서 상기 응축수와 상기 유체의 열교환을 통해 상기 유체를 증발시키는 단계; 증발된 상기 유체를 터빈-발전기 장치에 공급하여 증발된 상기 유체를 통해 전력을 생산하는 단계;를 포함하며, 상기 증발기에 마련된 상기 유체는, 이산화탄소 가스 회수 설비를 통해 상기 이산화탄소 포집장치에서 발생한 이산화탄소 가스를 회수하여, 상기 유체가 마련된 예열기에 상기 이산화탄소 가스를 공급하는 단계; 상기 예열기의 상기 유체를 상기 증발기에 공급하는 단계;를 통해 상기 증발기에 상기 유체가 공급되며, 상기 이산화탄소 가스 회수 설비에서 상기 예열기로 공급된 상기 이산화탄소 가스는 탈거탑 상부로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 것이다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of generating a binary cycle using steam condensed water, the method comprising: recovering steam condensed water used in the carbon dioxide collecting apparatus through a condensate recovery facility; Providing the condensed water recovered through the condensate recovery facility to an evaporator provided with a fluid having a low boiling point using a supply pump; Evaporating the fluid through heat exchange between the condensate and the fluid in the evaporator; And supplying the vaporized fluid to a turbine-generator device to produce electric power through the vaporized fluid, wherein the fluid provided in the evaporator is supplied to the turbine-generator device through the carbon dioxide gas collecting device, And supplying the carbon dioxide gas to the preheater provided with the fluid; The fluid is supplied to the evaporator through the step of supplying the fluid of the preheater to the evaporator and the carbon dioxide gas supplied from the carbon dioxide gas recovery facility to the preheater is returned to the upper part of the deodorizer .

상술한 목적을 달성하기 위한 이산화탄소 포집장치에 사용된 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전방법의 상기 증발기에 마련된 상기 유체는, 이산화탄소 가스 회수 설비를 통해 상기 이산화탄소 포집장치에서 발생한 이산화탄소 가스를 회수하여, 상기 유체가 마련된 예열기에 상기 이산화탄소 가스를 공급하는 단계; 상기 예열기의 상기 유체를 상기 증발기에 공급하는 단계;를 통해 상기 증발기에 상기 유체가 공급되는 것이 바람직하다. The fluid provided in the evaporator of the binary cycle power generation method using steam condensate used in the carbon dioxide capture device for recovering the carbon dioxide gas generated in the carbon dioxide capture device through the carbon dioxide gas recovery device, Supplying the carbon dioxide gas to the preheater; And the fluid is supplied to the evaporator through the step of supplying the fluid of the preheater to the evaporator.

상술한 목적을 달성하기 위한 이산화탄소 포집장치에 사용된 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전방법은 상기 증발기와 연결되어 있는 지역난방 열원장치에 상기 증발기로부터 상기 응축수를 공급하는 단계; 및 상기 지역난방 열원장치와 연결되는 원수 저장탱크에 상기 지역난방 열원장치로부터 상기 응축수를 공급받아 상기 응축수를 저장하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of generating binary cycles using steam condensed water, the method comprising: supplying the condensed water from the evaporator to a district heating heat source device connected to the evaporator; And supplying the condensed water from the district heating heat source device to the raw water storage tank connected to the district heating heat source device and storing the condensed water.

본 발명은 이산화탄소 포집장치에 사용된 스팀 응축수를 바이너리 사이클 발전시스템의 열원으로 활용하여 전력을 생산할 수 있는 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전시스템 및 발전 방법에 관한 것으로 이산화탄소 포집장치에서 발생한 스팀 응축수의 열을 회수하여 열량 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다. The present invention relates to a binary cycle power generation system and a power generation method using steam condensed water used in a carbon dioxide collecting apparatus as a heat source of a binary cycle power generation system, And the heat loss can be reduced.

본 발명은 이산화탄소 포집장치에서 포집한 고온의 이산화탄소 가스를 바이너리 사이클 발전 시스템의 예열기를 통해 열교환함으로써 이산화탄소 포집장치의 응축수 냉각부하를 줄여 냉각수의 사용량을 절감할 수 있는 장점이 있다. The present invention is advantageous in that the amount of cooling water used can be reduced by reducing the condensate water cooling load of the carbon dioxide collecting device by heat-exchanging the high temperature carbon dioxide gas collected in the carbon dioxide collecting device through the preheater of the binary cycle power generation system.

본 발명은 별도의 지열발전을 위한 건설비용이 필요하지 않고, 이산화탄소 포집장치의 스팀 응축수를 바이너리 사이클 발전 시스템의 열원으로 공급하여 전체 건설 및 운전비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. The present invention is advantageous in that the construction cost for the geothermal power generation is not required and the steam condensate of the carbon dioxide collecting device is supplied to the heat source of the binary cycle power generation system to reduce the total construction and operation cost.

도 1은 이산화탄소 포집장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 지열발전을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전시스템의 개략도이다.
도 4는 도 3의 요부를 발췌한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 방법의 공정도이다. 1 is a view showing a carbon dioxide collecting apparatus.
2 is a diagram showing geothermal power generation.
3 is a schematic diagram of a binary cycle power generation system using steam condensed water of a carbon dioxide capture device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a view excerpted from the main part of Fig. 3;
5 is a process diagram of a method for generating a binary cycle using steam condensed water from a carbon dioxide collecting device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 이산화탄소 포집장치에 사용된 스팀 응축수를 바이너리 사이클 발전 시스템의 열원으로 활용하여 전력을 생산할 수 있는 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 시스템 및 발전 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a binary cycle power generation system and a power generation method using steam condensate, which is capable of producing power by utilizing steam condensate used in a carbon dioxide capture device as a heat source of a binary cycle power generation system.

본 발명은 이산화탄소 포집장치에 사용된 스팀 응축수를 지열발전의 열원으로 이용할 수 있는 것이다. 도 2를 참조하면, 지열발전은 터빈(60), 발전기(70), 증발기(80)를 포함하여 구성된다. 지열발전은 지하의 고온층에서 증기나 열수의 형태로 열을 받아들여 발전하는 방식으로, 증발기(80)에 비등점이 지열수보다 낮은 2차 유체를 마련한다. 증발기(80)에 마련된 2차 유체는 지열수와 열교환을 통해 증발되고, 증발된 2차 유체가 터빈(60)을 돌려 발전기(70)를 통해 전력을 생산하게 된다. 그러나 지열발전은 지속적인 열원 공급을 위한 자원 탐사 및 굴착에 높은 비용이 소모되며, 건설 비용 등 초기 투자 비용이 높고 전체적으로 발전효율이 낮아 경제성 확보가 어려운 문제점이 있다. The present invention can utilize steam condensate used in a carbon dioxide collecting apparatus as a heat source for geothermal power generation. 2, the geothermal power generation comprises a turbine 60, a generator 70, and an evaporator 80. The geothermal power generation is a method of receiving heat in the form of steam or hot water in a high-temperature layer underground and generating electricity, and a secondary fluid having a boiling point lower than that of the geothermal water is provided to the evaporator 80. The secondary fluid provided in the evaporator (80) is evaporated through heat exchange with geothermal water, and the evaporated secondary fluid is passed through the turbine (60) to produce power through the generator (70). However, geothermal power generation is costly for resource exploration and excavation for continuous heat source supply, high initial investment cost such as construction cost, and low power generation efficiency as a whole.

본 발명은 이산화탄소 포집장치에서 발생하는 고온의 응축수를 지열발전에 사용하는 바이너리 사이클 발전 시스템에 관한 것으로 응축수 회수 설비(110), 공급 펌프(120), 증발기(130), 터빈-발전기 장치(140)를 포함하여 구성된다. The present invention relates to a binary cycle power generation system for use in geothermal power generation of a high temperature condensate generated in a carbon dioxide trapping apparatus. The system includes a condensate recovery facility 110, a feed pump 120, an evaporator 130, a turbine- .

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 응축수 회수 설비(110)는 이산화탄소 포집장치에서 사용된 고온의 스팀 응축수를 회수할 수 있는 설비이다. 상기 응축수 회수 설비(110)는 이산화탄소 포집장치의 재열기(30)에서 생성된 고온의 스팀 응축수를 회수할 수 있는 설비로, 상기 재열기(30)와 연결되어 형성될 수 있다. 상기 응축수 회수 설비(110)를 통해 상기 재열기(30)에서 발생한 스팀 응축수를 모을 수 있으며, 상기 응축수 회수 설비(110)에서 모은 스팀 응축수는 열원으로 공급된다. Referring to FIGS. 3 and 4, the condensate recovery facility 110 is a facility for recovering the high temperature steam condensate used in the carbon dioxide capture device. The condensed water recovery facility 110 is a facility for recovering the high temperature steam condensate generated in the reheater 30 of the carbon dioxide collecting device and may be connected to the reheater 30. The steam condensate collected from the reheater (30) can be collected through the condensate collection facility (110), and the steam condensate collected from the condensate collection facility (110) is supplied to the heat source.

그러나 상기 응축수 회수 설비(110)는 상기 재열기(30)에서 발생한 스팀 응축수를 모으는 것으로 한정되지 않는다. 상기 응축수 회수 설비(110)는 이산화탄소 포집장치의 상기 재열기(30) 이외의 다른 곳에서 발생한 스팀 응축수를 모을 수도 있다. However, the condensate recovery facility 110 is not limited to the collection of the steam condensate generated in the reheater 30. The condensate recovery facility 110 may collect steam condensate generated at a location other than the reheater 30 of the carbon dioxide capture device.

상기 공급 펌프(120)는 상기 응축수 회수 설비(110)와 상기 증발기(130) 사이에 위치하며 상기 응축수 회수 설비(110)를 통해 모은 스팀 응축수를 상기 증발기(130)에 공급할 수 있는 펌프이다. 상기 공급 펌프(120)는 상기 응축수 회수 설비(110)와 연결되어 상기 응축수 회수 설비(110)와 상기 증발기(130) 사이에 위치할 수 있으며, 이외의 다른 곳에도 위치할 수 있다. 즉, 상기 공급 펌프(120)는 복수 개가 마련될 수 있으며, 스팀 응축수를 공급하기 위해 동력이 필요한 여러 지점에 상기 공급 펌프(120)가 마련될 수 있다.The supply pump 120 is a pump positioned between the condensate recovery apparatus 110 and the evaporator 130 and capable of supplying steam condensed water collected through the condensate recovery apparatus 110 to the evaporator 130. The feed pump 120 may be located between the condensate recovery facility 110 and the evaporator 130 in conjunction with the condensate recovery facility 110 and may be located elsewhere. That is, a plurality of the supply pumps 120 may be provided, and the supply pump 120 may be provided at various points where power is required to supply the steam condensed water.

상기 증발기(130)는 상기 공급 펌프(120)와 연결되어 상기 공급 펌프(120)에 의해 스팀 응축수를 공급받을 수 있는 것이다. 상기 증발기(130)에는 스팀 응축수 보다 비등점이 낮은 유체가 마련되어 있다. 이와 같은 유체는 프로판, 펜탄, 암모니아 등이 사용될 수 있다. The evaporator 130 is connected to the supply pump 120 and can receive steam condensed water by the supply pump 120. The evaporator (130) is provided with a fluid having a lower boiling point than steam condensed water. Such fluids may be propane, pentane, ammonia, or the like.

상기 증발기(130)에서는 스팀 응축수와 유체의 열교환을 통해 유체가 증발된다. 상기 증발기(130)에서 스팀 응축수와 유체는 직접적으로 섞이는 것은 아니며, 스팀 응축수의 열을 이용하여 스팀 응축수보다 비등점이 낮은 유체를 증발시키는 것이다. 위해 이를 상기 증발기(130)에는 열교환기가 마련될 수 있다. In the evaporator 130, the fluid is evaporated through heat exchange between the steam condensate and the fluid. In the evaporator 130, the steam condensate and the fluid do not directly mix, but utilize the heat of the steam condensate to evaporate the fluid having a lower boiling point than the steam condensate. The evaporator 130 may be provided with a heat exchanger.

상기 열교환기는 복수 개의 배관으로 이루어질 수 있다. 일부의 배관에는 스팀 응축수가 흐르며, 또 다른 배관에는 비등점이 낮은 유체가 흘러 서로 열교환 될 수 있다. 이와 같은 열교환을 통해 유체는 증발하게 되고, 증발된 유체는 상기 터빈-발전기 장치(140)로 이동하게 된다. The heat exchanger may comprise a plurality of pipes. Steam condensate flows through some of the piping, and fluids with a low boiling point flow through the other piping to heat exchange with each other. The heat exchange causes the fluid to evaporate, and the evaporated fluid moves to the turbine-generator device 140.

상기 터빈-발전기 장치(140)는 상기 증발기(130)에서 증발된 유체에 의해 돌아가게 되고 이를 통해 전력을 생산하게 된다. 상기 터빈-발전기 장치(140)는 공지된 기술인 바 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 증발기(130)에 마련된 유체는 가열, 증발을 거쳐 발전을 하게 되고 별도의 응축장치(190)를 마련되어 다시 응축되어 재사용될 수 있다. The turbine-generator device 140 is returned by the evaporated fluid in the evaporator 130 to produce electric power. The turbine-generator device 140 is a well-known technology, and a detailed description thereof will be omitted. The fluid provided in the evaporator 130 is heated and evaporated to generate electricity, and a separate condenser 190 is provided and can be condensed again and reused.

본 발명의 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 시스템은 이산화탄소 가스 회수 설비(150), 예열기(160)를 더 포함하여 구성될 수 있다. The system for generating binary cycles using the steam condensed water of the present invention may further comprise a carbon dioxide gas recovery facility 150 and a preheater 160.

상기 이산화탄소 가스 회수 설비(150)는 이산화탄소 포집장치에서 발생한 이산화탄소 가스를 회수할 수 있는 것이다. 이산화탄소 포집장치는 탈거탑(20)에서 고온의 이산화탄소 가스를 방출하게 된다. 기존의 이산화탄소 포집장치는 상기 탈거탑(20) 상부로 배출되는 고온의 이산화탄소 가스에 수분 함량이 높기 때문에 상기 응축기(40) 및 환류드럼(90)을 통하여 수분이 분리되는데 이 경우 고온의 이산화탄소 가스에 의해 많은 양의 냉각수를 사용하여야 했다. The carbon dioxide gas recovery facility 150 can recover the carbon dioxide gas generated in the carbon dioxide capture device. The carbon dioxide collecting device discharges the high temperature carbon dioxide gas from the demounting tower 20. [ Since the existing carbon dioxide collecting apparatus has high moisture content in the high temperature carbon dioxide gas discharged to the upper part of the stripping tower 20, moisture is separated through the condenser 40 and the reflux drum 90. In this case, A large amount of cooling water had to be used.

그러나 본 발명의 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 시스템은 상기 탈거탑(20)에서 포집한 고온의 이산화탄소 가스의 일부를 상기 이산화탄소 가스 회수 설비(150)를 통해 모아서 상기 예열기(160)에 공급한다. However, in the binary cycle power generation system using the steam condensed water of the present invention, some of the high temperature carbon dioxide gas collected in the stripping tower 20 is collected through the carbon dioxide gas recovery facility 150 and supplied to the preheater 160 do.

상기 예열기(160)는 상기 이산화탄소 가스 회수 설비(150)로부터 고온의 이산화탄소 가스를 공급받는 것으로 스팀 응축수보다 비등점이 낮은 유체가 마련되어 있는 것이다. 상기 예열기(160)에 마련된 유체는 상기 증발기(130)에 마련되는 유체와 동일한 유체이며, 상기 예열기(160)가 상기 증발기(130)와 연결되어 상기 예열기(160)로부터 상기 증발기(130)로 유체가 공급된다. The preheater 160 is supplied with high-temperature carbon dioxide gas from the carbon dioxide gas recovery facility 150 and has a lower boiling point than steam condensate. The fluid provided in the pre-heater 160 is the same fluid as the fluid provided in the evaporator 130. The pre-heater 160 is connected to the evaporator 130 to supply the fluid from the pre-heater 160 to the evaporator 130, .

상기 이산화탄소 가스 회수 설비(150)를 통해 상기 예열기(160)에 공급되는 고온의 이산화탄소 가스는 상기 예열기(160)에 마련되는 유체를 예열하는데 사용된다. 상기 예열기(160)에 마련된 유체는 상기 증발기(130)에서 증발되어 발전을 하게 되는데, 상기 증발기(130)에서 증발이 잘 일어나도록 상기 예열기(160)에서 고온의 이산화탄소 가스를 통해 유체를 미리 예열한다. The high temperature carbon dioxide gas supplied to the preheater 160 through the carbon dioxide gas recovery facility 150 is used to preheat the fluid provided in the preheater 160. The fluid provided in the preheater 160 is evaporated in the evaporator 130 to generate electricity and the fluid is preheated through the high temperature carbon dioxide gas in the preheater 160 so that the evaporator 130 can evaporate well .

상기 이산화탄소 가스 회수 설비(150)를 통해 상기 예열기(160)에 마련된 유체를 예열하기 위해 상기 예열기(160)에는 열 교환기가 마련될 수 있다. 상기 열교환기는 복수 개의 배관으로 이루어질 수 있으며, 일부 배관에서는 비등점이 낮은 유체가 흐르며 또 다른 배관은 상기 이산화탄소 가스 회수 설비(150)를 통해 공급된 고온의 이산화탄소 가스가 흐를 수 있다. 상기 열교환기 구성은 이에 한정되지 않으며 비등점이 낮은 유체와 고온의 이산화탄소 가스의 열교환을 할 수 있으면 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 가령, 상기 열교환기는 비등점이 낮은 유체가 흐르는 배관이 있고 그 주변에 고온의 이산화탄소가 배치되어 열교환이 일어날 수도 있다. The preheater 160 may be equipped with a heat exchanger to preheat the fluid in the preheater 160 through the carbon dioxide gas recovery facility 150. The heat exchanger may be composed of a plurality of pipes. In some pipes, a low boiling point fluid flows. In another pipe, high temperature carbon dioxide gas supplied through the carbon dioxide gas recovery facility 150 may flow. The structure of the heat exchanger is not limited to this, and various shapes can be used as long as heat exchange between the low boiling point fluid and the high temperature carbon dioxide gas is possible. For example, in the heat exchanger, there is a pipe through which a fluid having a low boiling point flows, and high temperature carbon dioxide is disposed around the pipe, so that heat exchange may occur.

상기 예열기(160)에 공급된 고온의 이산화탄소 가스는 다시 상기 탈거탑(20)상부로 되돌아간다. 고온의 이산화탄소 가스는 상기 예열기(160)에 마련된 비등점이 낮은 유체와 열교환이 이루어져 있기 때문에 온도가 하강되어 있다. 따라서 상기 탈거탑(20)으로 되돌아온 이산화탄소 가스에서 수분을 제거하기 위해 상기 응축기(40)에서 사용되는 냉각수의 양이 줄어들게 된다. (즉, 고온의 이산화탄소 가스에서 수분을 제거하기 위해서는 많은 양의 냉각수가 필요하지만, 고온의 이산화탄소 가스가 온도가 낮아진 이후에는 보다 적은 양의 냉각수로 고온의 이산화탄소 가스에서 수분을 제거할 수 있게 된다.) The high temperature carbon dioxide gas supplied to the preheater 160 is returned to the top of the deodorizer 20 again. Since the high-temperature carbon dioxide gas is heat-exchanged with a fluid having a low boiling point provided in the pre-heater 160, the temperature is lowered. Accordingly, the amount of cooling water used in the condenser 40 is reduced to remove moisture from the carbon dioxide gas returned to the deodorizer 20. [ (That is, a large amount of cooling water is required to remove moisture from the high temperature carbon dioxide gas, but after the temperature of the high temperature carbon dioxide gas is lowered, it is possible to remove moisture from the high temperature carbon dioxide gas with a smaller amount of cooling water. )

상기 이산화탄소 가스 회수 설비(150)는 상기 탈거탑(20)에서 발생한 고온의 이산화탄소 가스를 회수 할 수 있는 것이지만 이에 한정되지는 않는다. 가령 이산화탄소 포집장치의 상기 탈거탑(20) 이외의 다른 곳에서 고온의 이산화탄소가 발생한다면, 상기 이산화탄소 가스 회수 설비(150)는 그 곳에 마련되어 고온의 이산화탄소를 회수할 수도 있다. The carbon dioxide gas recovery facility 150 is capable of recovering the high temperature carbon dioxide gas generated in the demolition tower 20, but is not limited thereto. For example, if carbon dioxide is generated at a location other than the demolition tower 20 of the carbon dioxide collecting apparatus, the carbon dioxide gas recovery facility 150 may be disposed thereon to recover carbon dioxide at a high temperature.

본 발명의 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 시스템은 지역난방 열원장치(170), 원수 저장탱크(180)를 더 포함하여 구성될 수 있다. The binary cycle power generation system using steam condensed water of the present invention may further include a district heating heat source device 170 and a raw water storage tank 180.

상기 지역난방 열원장치(170)는 상기 증발기(130)와 연결되며 상기 증발기(130)로부터 스팀 응축수를 공급받을 수 있는 것이다. 즉, 상기 응축수 회수 설비(110)를 통해 상기 증발기(130)에 공급된 스팀 응축수는 상기 증발기(130)에 마련된 유체에 열을 공급하고, 그 이후 상기 증발기(130)에 연결되어 있는 상기 지역난방 열원장치(170)로 이동하게 된다. 스팀 응축수의 열은 상기 증발기(130)에 유체를 증발시키는데 한 번 이용하고, 다시 남은 열을 상기 지역난방 열원장치(170)에 활용할 수 있는 것이다. 상기 지역난방 열원장치(170)는 열수를 통하여 지역난방을 하는 장치로 공지된 기술인 바 그 상세한 설명은 생략한다. The district heating heat source device 170 is connected to the evaporator 130 and can receive steam condensed water from the evaporator 130. That is, the steam condensed water supplied to the evaporator 130 through the condensate recovery facility 110 supplies heat to the fluid provided in the evaporator 130, and then the district heating 130 connected to the evaporator 130 And is then moved to the heat source device 170. The heat of the steam condensed water is used once to evaporate the fluid in the evaporator 130, and the remaining heat can be utilized in the district heating heat source device 170. The district heating heat source device 170 is a known device for heating the district through hot water, and a detailed description thereof will be omitted.

상기 지역난방 열원장치(170)에서 사용된 스팀 응축수는 상기 원수 저장탱크(180)로 이동하여 저장된다. 상기 원수 저장탱크(180)는 상기 지역난방 열원장치(170)와 연결되어 있는 것으로, 상기 지역난방 열원장치(170)에서 사용된 스팀 응축수를 발전소 소내용수로 다시 사용하기 위해 모아두는 장치이다. The steam condensate used in the district heating heat source apparatus 170 is transferred to the raw water storage tank 180 and stored. The raw water storage tank 180 is connected to the district heating heat source device 170 and collects the steam condensed water used in the district heating heat source device 170 for use as the contents water of the power plant.

본 발명의 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 시스템은 복수 개의 펌프를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 펌프는 스팀 응축수, 비등점이 낮은 유체, 이산화탄소 가스 등이 이동하는 데 동력이 필요한 지점이 있다면, 곳곳에 펌프가 마련되어 사용될 수 있다. The present invention provides a binary cycle power generation system using steam condensed water. The system can further include a plurality of pumps. Pumps can be used in various locations if there is a point where power is needed to move steam condensate, low boiling point fluid, carbon dioxide gas, etc.

본 발명의 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 방법은 다음과 같다. 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 방법에 사용되는 장치는 상술한 장치와 동일한 것으로 그 상세한 설명은 생략한다.The method for generating the binary cycle using the steam condensed water of the carbon dioxide collecting device of the present invention is as follows. Carbon Dioxide Collecting Apparatus The apparatus used in the method of generating a binary cycle using steam condensed water is the same as the apparatus described above, and a detailed description thereof will be omitted.

이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 방법은 응축수 회수 단계(S100), 응축수 공급 단계(S200), 유체 증발 단계(S500), 전력 생산 단계(S600)를 통해 이루어진다. The method for generating the binary cycle using the steam condensed water is performed through a condensate recovery step (S100), a condensed water supply step (S200), a fluid evaporation step (S500), and a power generation step (S600).

상기 응축수 회수 단계(S100)는 상기 응축수 회수 설비(110)를 통해 이산화탄소 포집장치에서 발생한 스팀 응축수를 회수하는 단계이다. The condensate recovery step S100 is a step of recovering steam condensed water generated in the carbon dioxide capture device through the condensate recovery facility 110. [

상기 응축수 공급 단계(S200)는 상기 응축수 회수 설비(110)를 통해 회수된 스팀 응축수를 상기 증발기(130)에 열원으로 공급하는 단계이다. 상기 증발기(130)에는 스팀 응축수 보다 비등점이 낮은 유체가 마련되어 있으며, 상기 공급 펌프(120)를 통해 상기 증발기(130)에 스팀 응축수를 공급한다. The condensed water supply step (S200) is a step of supplying the steam condensed water recovered through the condensate recovery facility (110) to the evaporator (130) as a heat source. The evaporator 130 is provided with a fluid having a boiling point lower than that of the steam condensate, and supplies steam condensate to the evaporator 130 through the supply pump 120.

상기 유체 증발 단계(S500)는 상기 응축수 공급 단계(S200)를 통해 공급된 스팀 응축수와 비등점이 낮은 유체 사이에 열교환을 통해, 유체를 증발시키는 단계이다. 상기 전력 생산 단계(S600)는 증발된 유체를 상기 터빈-발전기 장치(140)에 공급하여 증발된 유체를 통해 전력을 생산하는 단계이다. The fluid evaporating step (S500) is a step of evaporating the fluid through heat exchange between the steam condensate supplied through the condensing water supplying step (S200) and the fluid having a low boiling point. The power production step S600 is a step of supplying the evaporated fluid to the turbine-generator device 140 to produce electric power through the evaporated fluid.

즉, 이산화탄소 포집장치에서 회수한 스팀 응축수를 상기 증발기(130)에 공급하고, 상기 증발기(130)에 마련된 스팀 응축수보다 비등점이 낮은 유체를 증발시켜 전력을 생산하게 된다. That is, the steam condensed water recovered from the carbon dioxide collecting device is supplied to the evaporator 130, and the fluid having a boiling point lower than that of the steam condensate provided in the evaporator 130 is evaporated to produce electric power.

도 5를 참조하면, 본 발명의 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 방법은 이산화탄소 가스 공급 단계(S300) 및 유체 공급 단계(S400)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 5, the method for generating a binary cycle using the steam condensed water of the carbon dioxide collecting device of the present invention may further include a carbon dioxide gas supplying step (S300) and a fluid supplying step (S400).

상기 이산화탄소 가스 공급 단계(S300) 및 상기 유체 공급 단계(S400)는 상기 응축수 공급 단계(S200)와 동시에 이루어질 수 있다. The carbon dioxide gas supply step (S300) and the fluid supply step (S400) may be performed simultaneously with the condensed water supply step (S200).

상기 이산화탄소 가스 공급 단계(S300)는 상기 이산화탄소 가스 회수 설비(150)를 통해 이산화탄소 포집장치에서 발생한 고온의 이산화탄소 가스를 회수하여 비등점이 낮은 유체(상기 증발기(130)에 마련된 유체와 동일한 유체)가 마련된 상기 예열기(160)에 고온의 이산화탄소 가스를 공급하는 단계이다. 고온의 이산화탄소 가스는 상기 예열기(160)에 마련된 비등점이 낮은 유체를 예열하는 역할을 하며, 고온의 이산화탄소로 예열된 비등점이 낮은 유체는 상기 증발기(130)에 공급된다. 상기 유체 공급 단계(S400)는 고온의 이산화탄소 가스로 예열된 비등점이 낮은 유체를 상기 증발기(130)에 공급하는 단계이다. The carbon dioxide gas supplying step S300 is a step of supplying the carbon dioxide gas collected at the carbon dioxide collecting device through the carbon dioxide gas collecting device 150 to recover the carbon dioxide gas having a low boiling point (the same fluid as the fluid provided in the evaporator 130) And supplying the high-temperature carbon dioxide gas to the pre-heater 160. The high temperature carbon dioxide gas preheats the low boiling point fluid provided in the preheater 160 and the low boiling point fluid preheated by the high temperature carbon dioxide is supplied to the evaporator 130. The fluid supply step (S400) is a step of supplying a fluid having a low boiling point preheated by the high temperature carbon dioxide gas to the evaporator (130).

즉, 상기 증발기(130)에 마련된 비등점이 낮은 유체는 상기 예열기(160)를 통해 상기 증발기(130)에 공급되고, 스팀 응축수는 상기 응축수 회수 설비(110)를 통해 상기 증발기(130)에 공급되어 스팀 응축수와 비등점이 낮은 유체가 열교환을 하여 유체가 증발하여 전력을 생산할 수 있게 되는 것이다. That is, a fluid having a low boiling point, which is provided in the evaporator 130, is supplied to the evaporator 130 through the preheater 160, and the steam condensate is supplied to the evaporator 130 through the condensate recovery device 110 The steam condensate and the fluid having a low boiling point are heat-exchanged to evaporate the fluid to produce electric power.

상기 전력 생산 단계(S600) 이후 비등점이 낮은 유체를 응축시키는 유체 응축 단계(S700)가 더 포함될 수 있다. 상기 예열기(160)를 통해 상기 증발기(130)에 공급된 비등점이 낮은 유체는 상기 응축장치(190)을 통해 응축되어 재사용될 수 있다. 즉, 상기 유체 응축 단계(S700)를 통해 응축된 비등점이 낮은 유체는 상기 예열기(160)에 다시 공급되고, 고온의 이산화탄소 가스와 열교환을 하여 예열된 이후 다시 상기 증발기(130)에 공급될 수 있게 된다. And a fluid condensing step (S700) for condensing the fluid having a low boiling point after the power production step (S600). The fluid having a low boiling point supplied to the evaporator 130 through the preheater 160 can be condensed through the condenser 190 and reused. That is, the fluid having a low boiling point condensed through the fluid condensing step (S700) is supplied to the pre-heater (160), is heat-exchanged with the high temperature carbon dioxide gas and can be supplied to the evaporator do.

본 발명의 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 방법은 상기 증발기(130)와 연결되어 있는 상기 지역난방 열원장치(170)에 상기 증발기(130)로부터 스팀 응축수를 공급하는 단계와 상기 지역난방 열원장치(170)와 연결되는 상기 원수 저장탱크(180)에 상기 지역난방 열원장치(170)로부터 상기 응축수를 공급받아 상기 응축수를 저장하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다. The method of generating binary cycles using steam condensed water according to the present invention includes the steps of supplying steam condensed water from the evaporator (130) to the district heating heat source device (170) connected to the evaporator (130) The method may further include receiving the condensed water from the district heating heat source device 170 in the raw water storage tank 180 connected to the apparatus 170 and storing the condensed water.

상기 증발기(130)에 공급된 스팀 응축수는 비등점이 낮은 유체를 증발시키고 남은 열원을 이용해 지역난방에 사용할 수 있는 것이다. 지역난방에 사용되고 남은 스팀 응축수는 상기 원수 저장탱크(180)에 저장되고 상기 원수 저장탱크(180)에 저장된 스팀 응축수는 발전소 소내용수로 재사용되게 된다. The steam condensate supplied to the evaporator 130 evaporates the fluid having a low boiling point and can be used for district heating by using the remaining heat source. The steam condensate remaining in the district heating is stored in the raw water storage tank 180, and the steam condensate stored in the raw water storage tank 180 is reused as the domestic water content of the power plant.

본 발명의 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 시스템 및 발전 방법은 다음과 같은 효과가 있다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a system for generating electricity according to an embodiment of the present invention; FIG.

먼저, 본 발명의 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 시스템 및 발전 방법은 이산화탄소 포집장치에서 발생한 스팀 응축수의 열을 회수하여 열량 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다. 즉, 본 발명을 이용함에 따라 스팀 응축수의 열을 재사용할 수 있으며, 이에 따라 발전소의 출력저하를 최소화할 수 있게 된다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. That is, by using the present invention, it is possible to reuse the heat of the steam condensed water, thereby minimizing the power output of the power plant.

다음의 실시 예는 550MW 표준화력발전소를 대상으로 150MW 이산화탄소 포집장치를 설치한 경우에 기존의 화력발전소와 본 발명의 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 시스템의 출력저하를 비교한 것이다. 550MW 화력발전소에 150 MW 이산화탄소 포집장치를 설치한 경우 스팀 사용에 따른 출력저하는 기존의 화력발전소에서는 27.5MW였다. The following example compares the output degradation of a binary cycle power generation system using a conventional coal-fired power plant and a carbon dioxide capture device steam condensate of the present invention when a 150 MW carbon dioxide capture device is installed in a 550 MW standard thermal power plant. When a 150 MW carbon dioxide capture device was installed in a 550 MW thermal power plant, the power output of the conventional thermal power plant was 27.5 MW.

그러나 본 발명에서는 150 MW 이산화탄소 포집장치에서 스팀 사용 후 발생되는 다량의 고온(148 ℃) 스팀 응축수 및 이산화탄소 가스(93.2 ℃)를 열원으로 하여 본 발명을 통해 발전하게 되면 약 2.5MW(발전효율12%)의 전기를 생산할 수 있다. 결과적으로 550MW 화력발전소에 150 MW 이산화탄소 포집장치를 설치한 경우 예상되는 출력저하는 기존의 화력발전소에서 27.5MW이지만, 본 발명에서는 25MW로 감소시켜 발전소의 출력저하를 최소화 할 수 있게 된다. 상술한 내용은 150MW 일 때의 결과이지만 포집장치의 용량이 커질수록 본 발명에 의해 발전되는 양은 비례하여 증가하게 되고 출력저하를 줄일 수 있다. However, according to the present invention, when a large amount of steam (148 ° C) steam condensed water and carbon dioxide gas (93.2 ° C) generated after using the steam in the 150 MW carbon dioxide capture device is used as a heat source, ) Of electricity. As a result, when a 150 MW carbon dioxide capture device is installed in a 550 MW thermal power plant, the expected power reduction is 27.5 MW in a conventional thermal power plant, but in the present invention, it is reduced to 25 MW to minimize power output of the power plant. The above description is the result at 150 MW, but as the capacity of the collecting device is increased, the amount of electricity generated by the present invention increases proportionally and the output drop can be reduced.

이처럼 본 발명은 이산화탄소 포집장치에서 발생한 스팀 응축수의 열을 회수하여 열량 손실을 줄임에 따라 발전소의 출력저하를 최소화할 수 있는 장점이 있다. As described above, the present invention has the advantage of minimizing the power output of the power plant due to the recovery of heat of the steam condensate generated in the carbon dioxide collecting device to reduce the heat loss.

또한, 본 발명은 이산화탄소 포집장치에서 발생한 고온의 이산화탄소 가스를 바이너리 사이클 발전 시스템의 예열기를 통해 열교환함으로써 이산화탄소 포집장치의 응축수 냉각부하를 줄여 냉각수의 사용량을 절감할 수 있는 장점이 있다. 기존의 이산화탄소 포집장치는 탈거탑에서 발생하는 고온의 이산화탄소 가스에서 수분을 제거하기 위해 냉각수 소요량이 많은 문제점이 있었다. (기존의 응축기의 냉각 에너지 10,254 MJ/hr, 냉각수 소요량 4,290 ton/hr) 그러나 본 발명은 고온의 이산화탄소 가스를 예열기에 공급하고 예열기의 열교환을 통해 고온의 이산화탄소 가스의 온도를 하강시켜 다시 탈거탑으로 유입시킨다. 이를 통해 이산화탄소 가스의 온도가 하강하게 되고, 이를 통해 이산화탄소 가스에서 수분을 제거하기 위해 소요되는 냉각수의 소요량을 줄일 수 있게 된다. (본 발명 응축기의 냉각 에너지 9,228 MJ/hr, 냉각수 소요량 3,861 ton/hr)In addition, the present invention is advantageous in that the amount of cooling water used can be reduced by reducing the condensate cooling load of the carbon dioxide collecting device by heat-exchanging the high temperature carbon dioxide gas generated in the carbon dioxide collecting device through the preheater of the binary cycle power generation system. The existing carbon dioxide collecting apparatus has a problem in that the amount of cooling water required to remove moisture from the high temperature carbon dioxide gas generated in the demolition tower is large. However, according to the present invention, the high temperature carbon dioxide gas is supplied to the preheater, the temperature of the high temperature carbon dioxide gas is lowered through the heat exchange of the preheater, and the temperature of the high temperature carbon dioxide gas is lowered again to the degasification tower (the cooling water of the conventional condenser is 10,254 MJ / hr and the cooling water amount is 4,290 tons / . As a result, the temperature of the carbon dioxide gas is lowered, thereby reducing the amount of cooling water required to remove moisture from the carbon dioxide gas. (Cooling energy of the condenser of the present invention: 9,228 MJ / hr, cooling water requirement: 3,861 ton / hr)

즉, 본 발명은 탈거탑에서 발생하는 고온의 이산화탄소 가스 열을 예열기에 사용함에 따라 응축기의 냉각 에너지 손실을 줄일 수 있으며, 냉각수 소요량을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. That is, according to the present invention, since the heat of the high temperature carbon dioxide gas generated in the deodorizer is used for the preheater, the cooling energy loss of the condenser can be reduced and the cooling water consumption can be reduced.

이외에도 본 발명은 별도의 지열발전을 위한 건설비용이 필요하지 않고, 이산화탄소 포집장치의 스팀 응축수를 바이너리 사이클 발전 시스템의 열원으로 공급하여 전체 건설 및 운전비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention does not require a separate construction cost for geothermal power generation, and provides steam condensate of a carbon dioxide collecting device as a heat source of a binary cycle power generation system, thereby reducing the overall construction and operation cost.

일반적으로 지열발전은 지속적인 열원공급이 어려우며, 지열발전에 필요한 열원을 탐사 및 굴착하는데 높은 비용이 소모된다. 이외에도 초기 설비 비용이 높으며, 탐사, 굴착, 설비 비용이 전체 비용의 40~50%를 차지하는 문제점이 있었다. Generally, geothermal power generation is difficult to supply a continuous heat source, and it is expensive to exploit and excavate the heat source required for geothermal power generation. In addition, the initial facility cost is high, and the exploration, excavation, and facility costs account for 40-50% of the total cost.

그러나 본 발명은 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 열원으로 제공한다. 이에 따라 열원 탐사 및 굴착의 작업이 필요치 않으며, 초기 설비 비용이 저렴한 장점이 있다. 또한, 본 발명은 이산화탄소 포집장치의 스팀 응축수를 열원으로 사용하여 안정적으로 열원을 공급할 수 있는 장점이 있다.However, the present invention provides a carbon dioxide capture device steam condensate as a heat source. Accordingly, there is no need to perform heat source exploration and excavation work, and the initial facility cost is advantageous. In addition, the present invention is advantageous in that the steam condensate of the carbon dioxide collecting device can be used as a heat source to stably supply the heat source.

이상에서 다양한 실시 예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 권리범위로부터 합리적으로 해석될 수 있는 것이라면 무엇이나 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described with reference to the particular embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

110...응축수 회수 설비 120...공급 펌프
130...증발기 140...터빈-발전기 장치
150...이산화탄소 가스 회수 설비 160...예열기
170...지역난방 열원장치 180...원수 저장탱크
190...응축장치 S100...응축수 회수 단계
S200...응축수 공급 단계 S300...이산화탄소 가스 공급 단계
S400...유체 공급 단계 S500...유체 증발 단계
S600...전력 생산 단계 S700...유체 응축 단계 110 ... condensate recovery facility 120 ... supply pump
130 ... evaporator 140 ... turbine-generator unit
150 ... Carbon dioxide gas recovery facility 160 ... Preheater
170 ... district heating heat source device 180 ... raw water storage tank
190 ... condenser S100 ... condensate recovery stage
S200 ... Condensed water supply step S300 ... Carbon dioxide gas supply step
S400 ... fluid supply step S500 ... fluid evaporation step
S600 ... Power production stage S700 ... Fluid condensation stage

Claims (7)

이산화탄소 포집장치에서 사용된 스팀 응축수를 이용하는 바이너리 사이클 발전 시스템으로서,
상기 이산화탄소 포집장치에서 사용된 스팀 응축수를 회수할 수 있는 응축수 회수 설비;
상기 응축수 회수 설비와 연결되며, 상기 응축수 회수 설비에 의해 회수된 상기 응축수를 공급할 수 있는 공급 펌프;
상기 공급 펌프에 연결되어 상기 공급 펌프에 의해 상기 응축수를 공급받으며, 비등점이 낮은 유체가 마련되어 있는 증발기; 및
상기 증발기와 연결되며, 상기 증발기에서 증발된 상기 유체를 통해 전기를 생산할 수 있는 터빈-발전기 장치;를 포함하며,
상기 증발기에서는, 상기 응축수와 상기 유체의 열교환을 통해 상기 유체가 증발되며,
상기 이산화탄소 포집장치에서 발생한 이산화탄소 가스를 회수할 수 있는 이산화탄소 가스 회수 설비;
상기 이산화탄소 가스 회수 설비로부터는 상기 이산화탄소 가스를 공급받으며, 비등점이 낮은 유체가 마련되어 있는 예열기;를 더 포함하며,
상기 이산화탄소 가스 회수 설비에서 상기 예열기로 공급된 상기 이산화탄소 가스는 탈거탑 상부로 되돌아가며,
상기 예열기는 상기 증발기와 연결되며, 상기 증발기는 상기 예열기를 통해 상기 유체를 공급받으며,
상기 예열기 및 상기 증발기에는 열교환기가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 시스템.A binary cycle power generation system using steam condensate used in a carbon dioxide capture device,
A condensate recovery facility capable of recovering the steam condensate used in the carbon dioxide capture device;
A supply pump connected to the condensate recovery facility and capable of supplying the condensed water recovered by the condensate recovery facility;
An evaporator connected to the supply pump and supplied with the condensed water by the supply pump and having a low boiling point fluid; And
And a turbine-generator device connected to the evaporator, the turbine-generator device being capable of producing electricity through the fluid evaporated in the evaporator,
In the evaporator, the fluid is evaporated through heat exchange between the condensed water and the fluid,
A carbon dioxide gas recovery facility capable of recovering carbon dioxide gas generated in the carbon dioxide capture device;
And a preheater for receiving the carbon dioxide gas from the carbon dioxide gas recovery facility and having a low boiling point fluid,
The carbon dioxide gas supplied to the preheater in the carbon dioxide gas recovery facility is returned to the top of the deodorizer,
The preheater is connected to the evaporator, and the evaporator receives the fluid through the preheater,
Wherein the preheater and the evaporator further include a heat exchanger. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 증발기와 연결되며 상기 증발기로부터 상기 응축수를 공급받을 수 있는 지역난방 열원장치;
상기 지역난방 열원장치와 연결되며, 상기 지역난방 열원장치로부터 상기 응축수를 공급받아 상기 응축수를 저장할수 있는 원수 저장탱크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 시스템. The method according to claim 1,
A district heating heat source device connected to the evaporator and capable of receiving the condensed water from the evaporator;
And a raw water storage tank connected to the district heating heat source device and capable of storing the condensed water by receiving the condensed water from the district heating heat source device. 이산화탄소 포집장치에서 사용된 스팀 응축수를 이용하는 바이너리 사이클 발전 방법으로서,
상기 이산화탄소 포집장치에서 사용된 스팀 응축수를 응축수 회수 설비를 통해 회수하는 단계;
상기 응축수 회수 설비를 통해 회수된 상기 응축수를 공급 펌프를 이용하여 비등점이 낮은 유체가 마련되어 있는 증발기에 제공하는 단계;
상기 증발기에서 상기 응축수와 상기 유체의 열교환을 통해 상기 유체를 증발시키는 단계;
증발된 상기 유체를 터빈-발전기 장치에 공급하여 증발된 상기 유체를 통해 전력을 생산하는 단계;를 포함하며,
상기 증발기에 마련된 상기 유체는,
이산화탄소 가스 회수 설비를 통해 상기 이산화탄소 포집장치에서 발생한 이산화탄소 가스를 회수하여, 상기 유체가 마련된 예열기에 상기 이산화탄소 가스를 공급하는 단계;
상기 예열기의 상기 유체를 상기 증발기에 공급하는 단계;를 통해 상기 증발기에 상기 유체가 공급되며,
상기 이산화탄소 가스 회수 설비에서 상기 예열기로 공급된 상기 이산화탄소 가스는 탈거탑 상부로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 방법. A binary cycle generation method using steam condensate used in a carbon dioxide capture apparatus,
Recovering steam condensate used in the carbon dioxide collecting device through a condensate recovery facility;
Providing the condensed water recovered through the condensate recovery facility to an evaporator provided with a fluid having a low boiling point using a supply pump;
Evaporating the fluid through heat exchange between the condensate and the fluid in the evaporator;
Supplying the vaporized fluid to a turbine-generator device to produce power through the vaporized fluid,
Wherein the fluid provided in the evaporator
Recovering the carbon dioxide gas generated in the carbon dioxide capture device through the carbon dioxide gas recovery device and supplying the carbon dioxide gas to the preheater provided with the fluid;
Supplying the fluid of the preheater to the evaporator, wherein the fluid is supplied to the evaporator,
Wherein the carbon dioxide gas supplied to the preheater in the carbon dioxide gas recovery facility is returned to the top of the stripping tower. 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 증발기와 연결되어 있는 지역난방 열원장치에 상기 증발기로부터 상기 응축수를 공급하는 단계; 및
상기 지역난방 열원장치와 연결되는 원수 저장탱크에 상기 지역난방 열원장치로부터 상기 응축수를 공급받아 상기 응축수를 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집장치 스팀 응축수를 이용한 바이너리 사이클 발전 방법. 6. The method of claim 5,
Supplying the condensed water from the evaporator to a district heating heat source device connected to the evaporator; And
Further comprising the step of receiving the condensed water from the district heating heat source device and storing the condensed water in a raw water storage tank connected to the district heating heat source device.
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