KR101936508B1 - Cooling module and supercritical fluid power generation system comprising it and method of supplying supercritical fluid using it - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각 모듈 및 이를 포함하는 초임계 유체 발전 시스템 및 이를 이용한 초임계 유체 공급 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈은 냉각 소스 유동부와 냉각부와 버퍼부를 포함한다. 냉각 소스 유동부는 버퍼부와 냉각부를 순차적으로 경유하도록 형성되고, 냉각 소스는 버퍼부에 저장된 작동 유체와 열교환한 후, 냉각부에 유입된 작동 유체와 열교환한다.
이에 따라 본 발명은 초임계 유체 발전 시스템에서 작동 유체를 안정적으로 공급할 수 있다.The present invention relates to a cooling module, a supercritical fluid power generation system including the same, and a supercritical fluid supply method using the same.
A cooling module according to an embodiment of the present invention includes a cooling source fluid portion, a cooling portion, and a buffer portion. The cooling source flow portion is formed to sequentially pass through the buffer portion and the cooling portion, and the cooling source performs heat exchange with the working fluid stored in the buffer portion, and then heat-exchanges with the working fluid flowing into the cooling portion.
Accordingly, the present invention can stably supply the working fluid in the supercritical fluid power generation system.

Description

냉각 모듈 및 이를 포함하는 초임계 유체 발전 시스템 및 이를 이용한 초임계 유체 공급 방법 {Cooling module and supercritical fluid power generation system comprising it and method of supplying supercritical fluid using it}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling module and a supercritical fluid power generation system including the same, and a supercritical fluid supply method using the same,

본 발명은 냉각 모듈 및 이를 포함하는 초임계 유체 발전 시스템 및 이를 이용한 초임계 유체 공급 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling module, a supercritical fluid power generation system including the same, and a supercritical fluid supply method using the same.

국제적으로 효율적인 전력 생산에 대한 필요성이 점차 커지고 있고, 공해물질 발생을 줄이기 위한 움직임이 점차 활발해짐에 따라 공해물질의 발생을 줄이면서 전력 생산량을 높이기 위해 여러 가지 노력을 기울이고 있으며, 그 중 하나로 일본특허공개 제2012-145092호에 개시된 바와 같이 초임계 이산화탄소를 작동 유체로 사용하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템(Power generation system using Supercritical CO2)에 대한 연구 개발이 활성화되고 있다.Internationally, there is a growing need for efficient power generation. As the movement to reduce pollutant emissions becomes more active, various efforts are being made to increase the production of electricity while reducing the generation of pollutants. Research and development of a supercritical carbon dioxide power generation system using supercritical carbon dioxide as a working fluid has been promoted as disclosed in JP-A-2012-145092.

초임계 상태의 이산화탄소는 액체 상태와 유사한 밀도에 기체와 비슷한 점성을 동시에 가지므로 기기의 소형화와 더불어, 유체의 압축 및 순환에 필요한 전력소모를 최소화할 수 있다. 동시에 임계점이 섭씨 31.4도, 72.8기압으로, 임계점이 섭씨 373.95도, 217.7기압인 물보다 매우 낮아서 다루기가 용이한 장점이 있다. 이러한 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 섭씨 550도에서 운전할 경우 약 45% 수준의 순발전효율을 보이며, 기존 스팀 사이클의 발전효율 대비 20% 이상의 발전효율 향상과 함께 터보기기를 수십 분의 1 수준으로 축소가 가능한 장점이 있다.Since supercritical carbon dioxide has a gas-like viscosity at a density similar to that of a liquid state, it can minimize the power consumption required for compression and circulation of the fluid as well as miniaturization of the apparatus. At the same time, the critical point is 31.4 degrees Celsius, 72.8 atmospheres, and the critical point is much lower than the water at 373.95 degrees Celsius and 217.7 atmospheres, which is easy to handle. This supercritical carbon dioxide power generation system shows a net generation efficiency of about 45% when operating at 550 ° C, and it improves the power generation efficiency by more than 20% compared to the existing steam cycle power generation efficiency and reduces the turbo device to one- There are advantages.

일본특허공개 제2012-145092호Japanese Patent Laid-Open Publication No. 145092

본 발명은 액체 상태의 작동 유체 공급을 안정적으로 수행할 수 있는 냉각 모듈 및 이를 포함하는 초임계 유체 발전 시스템 및 이를 이용한 초임계 유체 공급 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a cooling module capable of stably supplying a working fluid in a liquid state, a supercritical fluid power generation system including the same, and a supercritical fluid supply method using the same.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈은 냉각 소스 유동부와 냉각부와 버퍼부를 포함한다. 냉각 소스 유동부는 냉각 소스가 유동한다. 냉각부는 작동 유체가 유입되는 작동 유체 유입구를 구비하고, 작동 유체 유입구로 유입된 작동 유체가 냉각 소스와 열교환하여 액체 상태의 작동 유체로 상변화된다. 버퍼부는 냉각부의 하부에 형성되며, 냉각부에서 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 유입받아 저장하고, 저장된 액체 상태의 작동 유체를 외부로 공급한다. 냉각 소스 유동부는 버퍼부와 냉각부를 순차적으로 경유하도록 형성되고, 냉각 소스는 버퍼부에 저장된 작동 유체와 열교환한 후, 냉각부에 유입된 작동 유체와 열교환한다.A cooling module according to an embodiment of the present invention includes a cooling source fluid portion, a cooling portion, and a buffer portion. The cooling source flow portion flows through the cooling source. The cooling section has a working fluid inlet through which the working fluid flows, and the working fluid introduced into the working fluid inlet exchanges heat with the cooling source to be phase-changed into the working fluid in the liquid state. The buffer unit is formed in a lower portion of the cooling unit, and receives and stores the working fluid in the liquid state cooled by the cooling unit, and supplies the working fluid in the stored liquid state to the outside. The cooling source flow portion is formed to sequentially pass through the buffer portion and the cooling portion, and the cooling source performs heat exchange with the working fluid stored in the buffer portion, and then heat-exchanges with the working fluid flowing into the cooling portion.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서 냉각 소스 유동부는 냉각부를 경유하는 냉각부 유동부와, 버퍼부를 경유하는 버퍼부 유동부를 구비한다. 냉각부 유동부를 유동하는 냉각 소스는 냉각부로 유입된 작동 유체와 열교환하고, 버퍼부 유동부를 유동하는 냉각 소스는 버퍼부에 저장된 작동 유체와 열교환한다. 냉각부 유동부와 버퍼부 유동부는 냉각부 외부에서 합류할 수 있다.In the cooling module according to the embodiment of the present invention, the cooling source flow portion includes a cooling portion fluid portion passing through the cooling portion and a buffer portion flow portion passing through the buffer portion. The cooling source flowing in the cooling section flow portion exchanges heat with the working fluid introduced into the cooling section, and the cooling source flowing in the buffer section flow section exchanges heat with the working fluid stored in the buffer section. The cooling section moving section and the buffer section moving section can join outside the cooling section.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 버퍼부는 측면의 길이가 저면의 길이보다 길게 형성될 수 있다.In the cooling module according to the embodiment of the present invention, the length of the side portion of the buffer portion may be longer than the length of the bottom portion.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 냉각 소스 유동관은 냉각 소스가 버퍼부의 일측에서 유입되고 냉각부의 타측으로 배출되도록 형성될 수 있다. In the cooling module according to the embodiment of the present invention, the cooling source flow tube may be formed such that the cooling source flows from one side of the buffer section and is discharged to the other side of the cooling section.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 냉각 소스 유동관은 냉각 소스가 버퍼부의 일측에서 유입되고 냉각부의 일측으로 배출되도록 형성될 수 있다. In the cooling module according to the embodiment of the present invention, the cooling source flow tube may be formed such that the cooling source is introduced from one side of the buffer section and discharged to one side of the cooling section.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 버퍼부는 외부로부터 액체 상태의 작동 유체를 공급받을 수 있다.In the cooling module according to the embodiment of the present invention, the buffer portion can receive a working fluid in a liquid state from the outside.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 버퍼부는 냉각부와 이격되어 위치하며, 냉각부에서 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 버퍼부로 이송하기 위한 이송관로를 포함할 수 있다.In the cooling module according to the embodiment of the present invention, the buffer section may be located apart from the cooling section, and may include a transfer conduit for transferring the working fluid in the liquid state cooled in the cooling section to the buffer section.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 버퍼부 내부를 유동하는 냉매 유로를 구비한 보조 냉각부를 더 포함할 수 있다.The cooling module according to an embodiment of the present invention may further include a subcooling portion having a coolant channel flowing in the buffer portion.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 보조 냉각부는 냉각부의 내부를 유동하는 냉매 유로를 더 구비할 수 있다.In the cooling module according to the embodiment of the present invention, the auxiliary cooling part may further include a refrigerant flow path that flows inside the cooling part.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 버퍼부의 상부의 적어도 일부에는 액체 상태로 상변화된 작동 유체가 슬라이딩하여 버퍼부로 유입되도록 하는 경사면이 형성될 수 있다.In the cooling module according to the embodiment of the present invention, at least a portion of the upper part of the buffer part may be formed with an inclined surface to allow the liquid phase-changed working fluid to slide into the buffer part.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 버퍼부의 상부에는 개폐 가능한 개폐부가 형성될 수 있다.In the cooling module according to the embodiment of the present invention, an opening / closing part that can be opened and closed may be formed on the upper part of the buffer part.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈은 하우징, 냉각 소스 유동부, 냉각부, 버퍼부를 포함한다. 하우징은 하방향으로 연장되어 형성된다. 냉각 소스 유동부는 하우징 내에 형성되고 냉각 소스가 유동한다. 냉각부는 하우징의 일측에 형성되며 외부로부터 작동 유체가 유입되는 작동 유체 유입구를 구비한다. 작동 유체 유입구로 유입된 작동 유체는 하강하면서 냉각 소스와 열교환하여 액체 상태의 작동 유체로 상변화된다. 버퍼부는 냉각부의 하부에 형성되며, 상부가 개방되어 냉각부에서 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 유입받아 저장하고, 저장된 액체 상태의 작동 유체를 외부의 펌프로 공급한다. 냉각 소스 유동부는 버퍼부와 냉각부를 순차적으로 경유하도록 형성되고, 냉각 소스는 버퍼부에 저장된 작동 유체와 열교환한 후, 냉각부에 유입된 작동 유체와 열교환한다.A cooling module according to an embodiment of the present invention includes a housing, a cooling source flow portion, a cooling portion, and a buffer portion. The housing is formed extending downward. A cooling source flow portion is formed in the housing and the cooling source flows. The cooling portion is formed at one side of the housing and has a working fluid inlet through which the working fluid flows from the outside. The working fluid flowing into the working fluid inlet is lowered and heat exchanged with the cooling source to be phase-changed into the working fluid in the liquid state. The buffer part is formed in the lower part of the cooling part, and the upper part is opened to receive and store the working fluid in the liquid state cooled by the cooling part, and supplies the working fluid in the stored liquid state to the external pump. The cooling source flow portion is formed to sequentially pass through the buffer portion and the cooling portion, and the cooling source performs heat exchange with the working fluid stored in the buffer portion, and then heat-exchanges with the working fluid flowing into the cooling portion.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 냉각부와 버퍼부는 일체로 형성되어 하우징을 이룰 수 있다.In the cooling module according to the embodiment of the present invention, the cooling part and the buffer part may be integrally formed to constitute a housing.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 버퍼부 내부를 유통하는 냉매 유로를 구비한 보조 냉각부를 더 포함할 수 있다.The cooling module according to the embodiment of the present invention may further include a subcooling portion having a refrigerant flow path which flows in the buffer portion.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 보조 냉각부는 냉각부 내부를 유통하는 냉매 유로를 더 구비할 수 있다.In the cooling module according to the embodiment of the present invention, the auxiliary cooling part may further include a refrigerant flow path circulating inside the cooling part.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈은 냉각부와, 버퍼부와, 냉각 소스 유동부를 포함한다. 냉각부는 하부의 적어도 일부분이 개방되며, 작동 유체가 유입되어 액체 상태로 냉각된다. 버퍼부는 냉각부의 하부에 형성되며, 상부가 개방되어 냉각부에서 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 유입받아 저장하고, 저장된 액체 상태의 작동 유체를 외부로 공급한다. 냉각부의 하부와 버퍼부의 상부는 적어도 일부분이 일체이다. 냉각 소스 유동부는 버퍼부와 냉각부를 순차적으로 또는 병렬적으로 경유하도록 형성된다.A cooling module according to an embodiment of the present invention includes a cooling section, a buffer section, and a cooling source flow section. At least a part of the lower part of the cooling part is opened, and the working fluid flows into the cooling part and is cooled down to the liquid state. The buffer part is formed in the lower part of the cooling part, and the upper part is opened to receive and store the working fluid in the liquid state cooled by the cooling part, and supplies the working fluid in the stored liquid state to the outside. At least a part of the lower part of the cooling part and the upper part of the buffer part are integral. The cooling source flow portion is formed to pass the buffer portion and the cooling portion sequentially or in parallel.

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 냉각부의 하부와 버퍼부의 상부가 일부만 일체인 경우, 버퍼부는 하부의 길이가 냉각부의 하부 길이의 1/2이하이며, 측면의 길이가 하부의 길이보다 길게 형성될 수 있다.In the cooling module according to the embodiment of the present invention, when the lower part of the cooling part and the upper part of the buffer part are only partially integrated, the length of the lower part of the buffer part is less than 1/2 of the lower part of the cooling part, .

본 발명의 실시예에 따른 냉각 모듈에서, 냉각부의 하부와 버퍼부의 상부가 전체가 일체인 경우, 버퍼부의 측면과 냉각부의 측면의 길이의 합이 버퍼부 하부의 길이보다 길게 형성될 수 있다.In the cooling module according to the embodiment of the present invention, when the lower portion of the cooling portion and the upper portion of the buffer portion are entirely integrated, the sum of the lengths of the side surface of the buffer portion and the side surface of the cooling portion may be longer than the length of the buffer portion.

본 발명의 실시예에 따른 초임계 유체 발전 시스템은 냉각 모듈과 유체 펌프를 포함한다. 냉각 모듈은 냉각부와, 버퍼부와, 냉각 소스 유동부를 포함한다. 냉각부는 작동 유체가 유입되는 작동 유체 유입구를 구비한다. 작동 유체 유입구로 유입된 작동 유체는 냉각 소스와 열교환하여 액체 상태의 작동 유체로 상변화된다. 버퍼부는 냉각부의 하부에 형성되며 냉각부에서 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 유입받아 저장하고, 저장된 액체 상태의 작동 유체를 외부로 공급한다. 냉각 소스 유동부는 버퍼부와 냉각부를 순차적으로 또는 병렬적으로 경유하도록 형성된다. 유체 펌프는 냉각 모듈의 버퍼부에 저장된 액체 상태의 작동 유체를 공급받아 펌핑한다.A supercritical fluid power generation system according to an embodiment of the present invention includes a cooling module and a fluid pump. The cooling module includes a cooling section, a buffer section, and a cooling source flow section. The cooling section has a working fluid inlet through which the working fluid flows. The working fluid introduced into the working fluid inlet exchanges heat with the cooling source and is phase-changed into a working fluid in the liquid state. The buffer unit is formed at a lower portion of the cooling unit, receives and stores the working fluid in the liquid state cooled by the cooling unit, and supplies the working fluid in the stored liquid state to the outside. The cooling source flow portion is formed to pass the buffer portion and the cooling portion sequentially or in parallel. The fluid pump receives and pumps the working fluid in the liquid state stored in the buffer section of the cooling module.

본 발명의 실시예에 따른 초임계 유체 발전 시스템에서, 버퍼부에 저장된 액체 상태의 작동 유체의 수위 레벨을 측정하는 레벨 측정부를 더 포함할 수 있다.In the supercritical fluid power generation system according to the embodiment of the present invention, a level measurement unit may be further provided for measuring the level of the working fluid in the liquid state stored in the buffer unit.

본 발명의 실시예에 따른 초임계 유체 발전 시스템에서, 레벨 측정부의 측정 값에 따라 버퍼부에 액체 상태의 작동 유체를 외부로부터 공급하는 보조 공급부를 더 포함할 수 있다.In the supercritical fluid power generation system according to an embodiment of the present invention, an auxiliary supply unit may be further provided for supplying a working fluid in a liquid state from the outside to the buffer unit according to a measured value of the level measurement unit.

본 발명의 실시예에 따른 초임계 유체 발전 시스템에서, 버퍼부 내부를 유동하는 냉매 유로를 구비한 보조 냉각부를 더 포함할 수 있다.In the supercritical fluid power generation system according to the embodiment of the present invention, the auxiliary cooling unit may further include a subcooling unit having a refrigerant flow path that flows in the buffer unit.

본 발명의 실시예에 따른 초임계 유체 발전 시스템의 냉각 방법은, 냉각부에서 작동 유체를 액체 상태로 냉각시키는 단계와, 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 버퍼부에 저장하는 단계와, 버퍼부에 저장된 액체 상태의 작동 유체를 유체 펌프로 이송시키는 단계와, 유체 펌프에서 액체 상태의 작동 유체를 펌핑하는 단계를 포함한다.A cooling method of a supercritical fluid power generation system according to an embodiment of the present invention includes cooling a working fluid in a cooling section in a liquid state, storing a working fluid in a cooled liquid state in a buffer section, Conveying the stored working fluid in the liquid state to the fluid pump, and pumping the working fluid in the liquid state in the fluid pump.

본 발명의 실시예에 따른 초임계 유체 발전 시스템의 냉각 방법은, 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 버퍼부에 저장하는 단계에서 버퍼부 내부를 유동하는 냉각 소스 유동부 또는 버퍼부 내부를 유동하는 냉매 유로에 의해 버퍼부에 저장된 작동 유체에 존재하는 냉각되지 않은 작동 유체가 액체 상태로 냉각될 수 있다.The method of cooling a supercritical fluid power generation system according to an embodiment of the present invention is a method of cooling a supercritical fluid power generation system in which a refrigerant fluid flowing in a buffer portion flows in a buffer portion, The uncooled working fluid present in the working fluid stored in the buffer portion by the flow path can be cooled to the liquid state.

본 발명의 실시예에 따른 초임계 유체 발전 시스템의 냉각 방법은, 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 버퍼부에 저장하는 단계에서 버퍼부의 수위 레벨이 기준 레벨 이하인 경우 액체 상태의 작동 유체를 버퍼부에 보충할 수 있다.In the cooling method of the supercritical fluid power generation system according to the embodiment of the present invention, in the step of storing the cooled working fluid in the buffer part, when the level of the buffer part is lower than the reference level, Can be supplemented.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 초임계 유체 발전 시스템에서 액체 상태의 작동 유체 공급을 안정적으로 수행할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to stably perform the supply of the working fluid in the liquid state in the supercritical fluid power generation system.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초임계 유체 발전 시스템이 도시된 도면이다.
도 2 내지 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다양한 형태의 냉각 모듈이 도시된 도면이다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다양한 형태의 냉각 모듈이 도시된 도면이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 모듈이 도시된 도면이다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각 모듈이 도시된 도면이다.1 is a diagram illustrating a supercritical fluid power generation system according to an embodiment of the present invention.
2 to 12 are views showing various types of cooling modules according to the first embodiment of the present invention.
13 to 16 are views showing various types of cooling modules according to a second embodiment of the present invention.
17 is a view showing a cooling module according to a third embodiment of the present invention.
18 to 20 are views showing a cooling module according to a fourth embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments and is intended to illustrate and describe the specific embodiments in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as "comprises" or "having" are used to designate the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that, in the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. Further, the detailed description of known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated.

일반적으로 초임계 유체 발전 시스템은 발전에 사용된 작동 유체를 외부로 배출하지 않는 폐사이클(close cycle)을 이루며, 작동 유체로 초임계 상태의 이산화탄소, 초임계 상태의 질소, 초임계 상태의 아르곤, 초임계 상태의 헬륨 등을 이용한다. Generally, a supercritical fluid power generation system forms a closed cycle in which the working fluid used for power generation is not discharged to the outside, and supercritical carbon dioxide, supercritical nitrogen, supercritical argon, And supercritical helium.

초임계 유체 발전 시스템은 화력 발전소 등에서 배출되는 배기 가스를 이용할 수 있어서, 단독 발전 시스템 뿐만 아니라, 가스 터빈 발전 시스템, 화력 발전 시스템과의 하이브리드 발전 시스템에도 사용될 수 있다.The supercritical fluid power generation system can use exhaust gas discharged from a thermal power plant or the like, and thus can be used not only for a single power generation system but also for a hybrid power generation system with a gas turbine power generation system and a thermal power generation system.

사이클 내의 작동 유체는 압축기를 통과한 후, 히터 등과 같은 열원을 통과하면서 가열되어 고온고압의 초임계 상태가 되며, 초임계 작동 유체가 터빈을 구동시킨다. 터빈에는 발전기가 연결되며, 터빈에 의해 구동되어 전력을 생산한다. 전력의 생산에 이용된 작동 유체는 열교환기를 거치면서 냉각되며, 냉각된 작동 유체는 다시 압축기로 공급되어 사이클 내를 순환한다. 터빈이나 열교환기는 복수 개가 구비될 수 있다.After passing through the compressor, the working fluid in the cycle is heated while passing through a heat source such as a heater or the like to become a high-temperature high-pressure supercritical state, and the supercritical working fluid drives the turbine. The turbine is connected to a generator, which is driven by the turbine to produce power. The working fluid used for the production of electric power is cooled through the heat exchanger, and the cooled working fluid is supplied to the compressor again to circulate in the cycle. A plurality of turbines or heat exchangers may be provided.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 초임계 유체 발전 시스템이란 싸이클 내에서 유동하는 작동 유체 모두가 초임계 상태인 시스템뿐만 아니라, 작동 유체의 대부분이 초임계 상태이고 나머지는 아임계 상태인 시스템도 포함하는 의미로 사용된다.A supercritical fluid power generation system according to various embodiments of the present invention includes not only a system in which all of the working fluid flowing in a cycle is in a supercritical state but also a system in which a majority of the working fluid is supercritical and the rest is subcritical It is used as a meaning.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초임계 유체 발전 시스템이 도시된 도면이다.1 is a diagram illustrating a supercritical fluid power generation system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초임계 유체 발전 시스템은, 냉각 모듈(100), 유체 펌프(200), 제1 내지 제3 열교환기(310, 320, 330), 적어도 하나 이상의 터빈(400), 발전기(500)를 포함한다. 1, a supercritical fluid power generation system according to an embodiment of the present invention includes a cooling module 100, a fluid pump 200, first to third heat exchangers 310, 320, and 330, One or more turbines (400), and a generator (500).

본 발명의 실시예에 따른 초임계 유체 발전 시스템은, 예를 들어 초임계 상태의 이산화탄소, 초임계 상태의 질소, 초임계 상태의 아르곤, 초임계 상태의 헬륨 등 중 적어도 어느 하나를 작동 유체로 사용한다. 도면에서 작동 유체로서 이산화탄소(CO2)를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The supercritical fluid power generation system according to an embodiment of the present invention uses at least one of carbon dioxide in supercritical state, nitrogen in supercritical state, argon in supercritical state, helium in supercritical state, or the like as a working fluid do. In the drawing, carbon dioxide (CO2) is exemplified as a working fluid, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 각 구성들은 작동 유체가 흐르는 이송관에 의해 연결되며, 특별히 언급하지 않더라도 작동 유체는 이송관을 따라 유동하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, 복수 개의 구성들이 일체화 되어 있는 경우, 일체화된 구성 내에 사실상 이송관의 역할을 하는 부품 내지 영역이 있을 것이므로, 이 경우에도 당연히 작동 유체는 이송관을 따라 유동하는 것으로 이해되어야 한다. 별도의 기능을 하는 유로의 경우 추가로 설명하기로 한다.It is to be understood that each configuration of the present invention is connected by a transfer pipe through which the working fluid flows, and that the working fluid flows along the transfer pipe even if not specifically mentioned. However, in the case where a plurality of components are integrated, it is to be understood that the working fluid flows along the conveying pipe, as a matter of course, since there will be a part or region which actually functions as a conveying pipe in the integrated structure. In the case of a separate functioning channel, a further description will be given.

터빈(400)은 작동 유체에 의해 구동되며, 적어도 어느 하나의 터빈에 연결된 발전기(500)를 구동시킴으로써 전력을 생산하는 역할을 하며, 작동 유체는 터빈(400)을 통과하면서 팽창되므로, 터빈(400)은 팽창기(expander)의 역할도 하게 된다.The turbine 400 is driven by a working fluid and serves to generate electric power by driving a generator 500 connected to at least one of the turbines and the working fluid is expanded while passing through the turbine 400, ) Also serves as an expander.

냉각 모듈(100)로 유입된 작동 유체는 냉각되면서 액체 상태로 상변화를 일으킨다. 이때, 냉각 모듈(100)로 유입되는 작동 유체는 기체 상태 또는 기체와 액체가 혼합된 상태일 수 있다. 혼합 상태의 작동 유체는, 예를 들어 기체 90~98%, 액체 2~10%일 수 있다. 이하의 설명에서 "냉각 모듈(100)로 유입되는 작동 유체"라 함은, 기체 상태 또는 기체와 액체가 혼합된 상태의 작동 유체를 의미한다.The working fluid introduced into the cooling module 100 undergoes a phase change into a liquid state while being cooled. At this time, the working fluid flowing into the cooling module 100 may be in a gaseous state or a mixture of gas and liquid. The working fluid in the mixed state may be, for example, 90 to 98% of gas and 2 to 10% of liquid. In the following description, "working fluid introduced into the cooling module 100" means a working fluid in a gaseous state or a state where a gas and a liquid are mixed.

유체 펌프(200)는 냉각에 의해 액체 상태로 상변화된 작동 유체를 공급 받고, 작동 유체를 압축시켜서 작동 유체가 저온고압 상태가 되게 한다. 유체 펌프(200)는 하나의 구동축(S)으로 터빈(400)과 연결되어, 터빈(400) 회전시 함께 회전하는 회전식 펌프일 수 있다.The fluid pump 200 is supplied with a working fluid that is phase-changed into a liquid state by cooling, and compresses the working fluid to bring the working fluid into a low-temperature and high-pressure state. The fluid pump 200 may be a rotary pump connected to the turbine 400 as one drive shaft S and rotated together when the turbine 400 rotates.

유체 펌프(200)를 통과한 작동 유체의 일부는 제1 열교환기(310)에서 중온저압의 작동 유체와 열교환하여 중온고압 상태가 되고, 제3 열교환기(330)에서 고온의 외부 배기 가스에 의해 가열되어 고온고압 상태가 된다. A part of the working fluid that has passed through the fluid pump 200 is heat-exchanged with the working fluid of medium-low temperature and low pressure in the first heat exchanger 310 to be in a middle-temperature and high-pressure state. In the third heat exchanger 330, And is heated to a high temperature and high pressure state.

유체 펌프(200)를 통과한 작동 유체의 나머지는 제2 열교환기(320)에서 고온의 외부 배기 가스에 의해 가열되어 중온고압 상태가 되고, 제3 열교환기(330)에서 고온의 외부 배기 가스에 의해 가열되어 고온고압 상태가 된다. The remainder of the working fluid that has passed through the fluid pump 200 is heated by the high temperature external exhaust gas in the second heat exchanger 320 to be in the middle temperature and high pressure state and is supplied to the high temperature external exhaust gas in the third heat exchanger 330 And is brought into a high-temperature and high-pressure state.

고온고압의 작동 유체는 터빈(400)을 통과하면서 중온저압 상태가 되고 제1 열교환기(310)를 통과하면서 유체 펌프(200)를 통과한 저온고압의 작동 유체의 일부와 열교환하면서 저온저압 상태가 되어 냉각 모듈(100)로 유입된다. The high-temperature and high-pressure working fluid passes through the turbine 400 and enters a low-temperature and low-pressure state. While passing through the first heat exchanger 310, the low-temperature and low- And flows into the cooling module 100.

본 발명의 실시예에서 냉각 모듈(100)은 제1 열교환기(310)와 유체 펌프(200) 사이에 형성되며, 작동 유체를 액체 상태의 작동 유체로 상변환시키고, 상변환된 작동 유체를 저장하여 유체 펌프(200)로 공급하는 기능을 수행한다. 즉, 냉각 모듈(100)은 쿨러(cooler)의 기능과 버퍼(buffer)의 기능을 병행한다. 초임계 유체 발전 시스템은 냉각 모듈(100)을 통해 액체 상태의 작동 유체를 안정적으로 유체 펌프(200)로 공급할 수 있다. 또한, 냉각 모듈(100)은 액체 상태의 작동 유체의 용량 변화에 따른 수위 레벨 변화가 커서 안정적인 레벨 제어가 가능하다. 또한, 냉각 모듈(100)은 냉각 소스가 버퍼부 및 냉각부에서 작동 유체와 순차적으로 또는 병렬적으로 열교환하도록 형성되어 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.In the embodiment of the present invention, the cooling module 100 is formed between the first heat exchanger 310 and the fluid pump 200, phase-converts the working fluid into the working fluid in the liquid state, stores the phase- And supplies the fluid to the fluid pump 200. That is, the cooling module 100 performs a function of a cooler and a function of a buffer in parallel. The supercritical fluid power generation system can stably supply the liquid working fluid to the fluid pump 200 through the cooling module 100. In addition, the cooling module 100 has a large level change according to the capacity change of the working fluid in the liquid state, so that stable level control is possible. In addition, the cooling module 100 may be configured such that the cooling source is heat-exchanged sequentially or in parallel with the working fluid in the buffer portion and the cooling portion, thereby improving the cooling efficiency.

이하, 도 2 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 모듈(100)을 설명한다. 도 2 내지 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다양한 형태의 냉각 모듈이 도시된 도면이다.Hereinafter, a cooling module 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 12. FIG. 2 to 12 are views showing various types of cooling modules according to the first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 모듈(100)은 냉각 소스가 버퍼부(120)에 저장된 작동 유체와 열교환한 후, 냉각부(110)에 유입된 작동 유체와 열교환하도록 형성되어 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.The cooling module 100 according to the first embodiment of the present invention is formed such that the cooling source is heat-exchanged with the working fluid stored in the buffer unit 120 and thereafter is heat-exchanged with the working fluid flowing into the cooling unit 110, Can be improved.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 모듈(100)은, 냉각부(110)와, 버퍼부(120), 냉각 소스 유동부(1000)를 포함한다.The cooling module 100 according to the first embodiment of the present invention includes a cooling unit 110, a buffer unit 120, and a cooling source flow unit 1000.

냉각부(110)와 버퍼부(120)는 각각 소정 형상의 하우징을 구비하며, 냉각부 하우징(111)과 버퍼부 하우징(121)은 일체로 형성되거나, 또는 분리 형성되거나, 또는 분리 형성 후 냉각부 하우징(111)의 저면과 버퍼부 하우징(121)의 상면을 접합하여 형성될 수 있다.The cooling unit 110 and the buffer unit 120 are provided with a housing having a predetermined shape and the cooling unit housing 111 and the buffer unit housing 121 may be integrally formed or separately formed, And the lower surface of the sub housing 111 and the upper surface of the buffer housing 121 are bonded to each other.

냉각부(110)는 작동 유체 유입구(112)를 구비한다. 작동 유체 유입구(112)는 외부로부터 작동 유체를 유입한다. 예를 들어, 제1 열교환기(310)로부터 저온저압의 기체 상태 작동 유체는 작동 유체 유입구(112)를 통해 냉각 모듈(100)로 유입된다.The cooling section 110 has a working fluid inlet 112. The working fluid inlet 112 introduces the working fluid from the outside. For example, the low-temperature low-pressure gaseous working fluid from the first heat exchanger 310 flows into the cooling module 100 through the working fluid inlet 112.

냉각 모듈(100)로 유입된 기체 상태 작동 유체는 냉각 소스 유동부(1000)에 의해 냉각되어 액체 상태 작동 유체로 상변환된다. 냉각 소스 유동부(1000)에 대한 설명은 후술하도록 한다.The gaseous working fluid that has flowed into the cooling module 100 is cooled by the cooling source flow portion 1000 and is phase-converted into a liquid-state working fluid. A description of the cooling source flow portion 1000 will be given later.

냉각부 하우징(111)의 하면 중 버퍼부 하우징(121)의 연결되지 않는 부분에는 액체 상태로 상변화된 작동 유체가 슬라이딩하여 버퍼부(120)로 유입되도록 하는 경사면(114)이 형성될 수 있다.The inclined surface 114 may be formed on the lower surface of the cooling unit housing 111 so that the liquid phase-changed working fluid slides into the buffer unit 120 to be connected to the unconnected portion of the buffer unit housing 121.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각부 하우징(111)의 하면에는 수평 방향으로 전진 또는 후진하여 버퍼부(120)를 개폐할 수 있는 개폐부(115)가 형성될 수 있다. 개폐부(115)는 냉각 소스 유동부()가 삽입될 수 있는 슬롯(115a)이 형성되어 개폐부(115)의 전진 또는 후진에 의해 냉각 소스 유동부()가 영향을 받지 않도록 한다.As shown in FIG. 3, the cooling unit housing 111 may be provided with an opening / closing unit 115 that can open / close the buffer unit 120 by advancing or retracting in the horizontal direction. The opening and closing part 115 is formed with a slot 115a into which the cooling source moving part can be inserted so that the cooling source moving part is not affected by the forward or backward movement of the opening and closing part 115. [

개폐부(115)는 단열 재료로 이루어지며, 초임계 유체 발전 시스템 운전 정지시, 버퍼부(120)에 저장된 액체 상태의 작동 유체가 외부열에 의해 기화되어 냉각부(110)로 역류하는 것을 방지한다. 개폐부(115)는 모터(M)나 액츄에이터(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 도 3에서 개폐부(115)는 냉각부 하우징(111)의 하면에 형성되는 것을 예시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 버퍼부 하우징(121) 상부에 형성될 수도 있다. The opening and closing part 115 is made of a heat insulating material and prevents the working fluid in the liquid state stored in the buffer part 120 from being vaporized by the external heat and flowing back to the cooling part 110 when the supercritical fluid power generation system is shut down. The opening and closing part 115 can be controlled by a motor M or an actuator (not shown). 3, the opening and closing part 115 is formed on the lower surface of the cooling part housing 111. However, the present invention is not limited thereto and the opening part 115 may be formed on the buffer part housing 121. [

버퍼부(120)는 상부가 개방된 형태로 냉각부(110)의 하부에 형성될 수 있다. 구체적으로 상부가 개방된 버퍼부 하우징(121)이 하부 일부가 개방된 냉각부 하우징(111)과 일체로 형성될 수 있다. 버퍼부(120) 하부에는 작동 유체 유출구(122)가 형성된다.The buffer unit 120 may be formed at a lower portion of the cooling unit 110 in an open state. Specifically, the buffer housing 121 having the upper part opened can be integrally formed with the cooling part housing 111 having the lower part opened. A working fluid outlet 122 is formed below the buffer part 120.

버퍼부(120)는 냉각부(110)에서 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 유입받아 저장하고, 작동 유체 유출구(122)를 통해 액체 상태의 작동 유체를 외부로 공급한다. 예를 들어, 저장된 액체 상태의 작동 유체는 작동 유체 유출구(122)를 통해 유체 펌프(200)로 공급된다.The buffer unit 120 receives and stores the working fluid in the liquid state cooled by the cooling unit 110 and supplies the working fluid in the liquid state to the outside through the working fluid outlet 122. For example, the working liquid in the stored liquid state is supplied to the fluid pump 200 through the working fluid outlet 122.

버퍼부(120)는 하방향으로 연장된 버퍼부 하우징(121)을 구비하며, 도 2와 같이, 버퍼부(120) 측면의 길이(L1)가 저면의 길이(L2)보다 길게 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 버퍼부(120)의 종횡비가 1보다 크게 형성되도록 하여 버퍼부(120)에 저장된 액체 상태 작동 유체의 수위 조절이 용이하도록 할 수 있다. The buffer unit 120 has a buffer unit housing 121 extending downward and the length L1 of the side surface of the buffer unit 120 is longer than the length L2 of the bottom surface, Do. As described above, the aspect ratio of the buffer part 120 is formed larger than 1, so that the level of the liquid state working fluid stored in the buffer part 120 can be easily adjusted.

기존의 쿨러(cooler)는 단면을 기준으로 저면의 길이가 길고 측면의 길이가 작게 형성되어 있었는데, 이에 따라 냉각 소스에 의해 냉각된 작동 유체는 넓은 저면에 낮은 수위로 모이게 되고, 액화된 작동 유체는 출렁거림 현상에 의해 정확한 수위 조절이 어려워서 유체 펌프(200)로의 공급량 조절이 용이하지 않았다.The conventional cooler has a long bottom surface and a small side surface with respect to a cross section so that the working fluid cooled by the cooling source is collected at a low level on a wide bottom surface and the liquefied working fluid It is difficult to accurately control the water level due to the swinging phenomenon, so that it is not easy to adjust the supply amount to the fluid pump 200.

본 발명의 실시예에서는 냉각 소스에 의해 냉각된 작동 유체가 상대적으로 높은 종횡비를 갖는 버퍼부(120)에 높은 수위로 모이게 되어, 액화된 작동 유체의 출렁거림 현상을 감소시킬 수 있게 되고, 높은 수위로 저장되므로 버퍼부(120) 하부의 작동 유체 유출구(122)를 통해 유체 펌프(200)로의 공급량 조절을 용이하게 할 수 있게 된다. 작동 유체 유출구(122)를 통한 공급량 조절은 제어 밸브(미도시)를 통해 수행될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the working fluid cooled by the cooling source is collected at a high water level in the buffer part 120 having a relatively high aspect ratio, so that the liquefaction of the liquefied working fluid can be reduced, It is possible to easily adjust the supply amount to the fluid pump 200 through the working fluid outlet 122 under the buffer unit 120. [ Adjustment of the supply amount through the working fluid outlet 122 can be performed through a control valve (not shown).

냉각 소스 유동부(1000)는 냉각부 하우징(111)과 버퍼부 하우징(121)을 경유하도록 형성되며, 외부로부터 공급된 냉각 소스(Cooling Source)는 냉각 소스 유동부(1000)를 통해 버퍼부(120) 및 냉각부(110) 내를 유동한다. 냉각 소스 유동부(1000)는 예를 들어 관 형상으로 형성되며, 냉각 소스는 관 내부를 유동하면서 관 외부에 있는 작동 유체와 열교환한다. 냉각 소스는 작동 유체보다 낮은 온도의 액체, 기체이면 충분하며, 예를 들어, 액화 천연 가스(LNG, liquefied natural gas), 물 등이 될 수 있다.The cooling source flow unit 1000 is formed to pass through the cooling unit housing 111 and the buffer unit housing 121. The cooling source supplied from the outside is connected to the buffer unit 120 and the cooling unit 110. [ The cooling source flow portion 1000 is formed, for example, in a tubular shape, and the cooling source exchanges heat with the working fluid outside the tube while flowing inside the tube. The cooling source may be a liquid, gas, which is lower in temperature than the working fluid, and may be, for example, liquefied natural gas (LNG), water, or the like.

냉각 소스 유동부(1000)는, 도 2와 같이, 냉각 소스가 버퍼부 하우징(121)의 일측에서 유입되어 냉각부 하우징(111)의 타측으로 배출되도록 형성될 수 있다. 또한, 도 4와 같이, 냉각 소스가 버퍼부 하우징(121)의 일측에서 유입되고 냉각부 하우징(111)의 일측으로 배출되는 형태로 형성되되, 냉각부(110) 공간에 형성된 냉각 소스 유동부(1000)는 U자 형태로 형성될 수 있다. The cooling source flow portion 1000 may be formed such that a cooling source flows from one side of the buffer portion housing 121 and is discharged to the other side of the cooling portion housing 111, as shown in FIG. 4, the cooling source is formed to flow from one side of the buffer housing 121 and is discharged to one side of the cooling housing 111, and a cooling source flow portion (not shown) formed in the space of the cooling portion 110 1000) may be formed in a U-shape.

냉각 소스 유동부(1000)가 도 2와 같은 형태로 형성되는 경우, 작동 유체 유입구(112)는 버퍼부(120)가 형성되지 않은 위치에 형성되는 것이 바람직하고, 냉각 소스 유동부(1000)가 도 4와 같은 형태로 형성되는 경우, 작동 유체 유입구(112)는 버퍼부(120)가 형성된 위치에 형성되는 것이 바람직하다.2, the working fluid inlet 112 is preferably formed at a position where the buffer part 120 is not formed, and the cooling source flowing part 1000 is formed at a position where the buffer part 120 is not formed. 4, the working fluid inlet 112 may be formed at a position where the buffer unit 120 is formed.

도 4와 같이, 냉각부(110) 공간에 배치된 냉각 소스 유동부(1000)가 U자 형태로 형성되는 경우, 상부 유동부(1000a)와 하부 유동부(1000b)로 이루어질 수 있으며, 상부 유동부(1000a)를 유동하는 냉각 소스는 작동 유체 유입구(112)를 통해 유입되는 작동 유체와 먼저 열교환하고, 하부 유동부(1000b)를 유동하는 냉각 소스는 상부 유동부(1000a)와 열교환한 작동 유체를 다시 열교환할 수 있다.4, when the cooling source flow portion 1000 disposed in the space of the cooling portion 110 is formed in a U-shape, the upper flow portion 1000a and the lower flow portion 1000b may be formed, The cooling source flowing in the east portion 1000a first undergoes heat exchange with the working fluid introduced through the working fluid inlet 112 and the cooling source flowing in the bottom portion 1000b flows through the heat exchanging working fluid Heat exchange can be performed again.

이때, 냉각 소스는 버퍼부(120)를 거쳐서 하부 유동부(1000b)에서 유입되어 상부 유동부(1000a)로 유동하는 것이 바람직하다. 냉각 소스는 하부 유동부(1000b)에서 열교환하고 다시 상부 유동부(1000a)에서 열교환하므로, 상부 유동부(1000a)를 유동하는 냉각 소스는 하부 유동부(1000b)를 유동하는 냉각 소스에 비해 상대적으로 고온이다. 작동 유체 유입구(112)를 통해 유입된 작동 유체는 상부 유동부(1000a)의 냉각 소스와 1차 열교환을 수행하고, 하부 유동부(1000b)의 냉각 소스와 2차 열교환을 수행한다. 작동 유체는 상대적으로 고온의 냉각 소스와 열교환한 후, 상대적으로 저온의 냉각 소스와 열교환하게 된다. 즉, 상부 유동부(1000a) 근방에서 열교환을 거치지 않은 고온의 작동 유체와 열교환을 거친 고온의 냉각 소스가 1차 열교환하고, 하부 유동부(1000b) 근방에서 열교환을 거친 저온의 작동 유체와 열교환을 거치지 않은 저온의 냉각 소스가 2차 열교환하게 되어 열교환 효율이 향상될 수 있다.At this time, it is preferable that the cooling source flows from the lower flow portion 1000b through the buffer portion 120 to the upper flow portion 1000a. The cooling source is heat-exchanged in the lower flow section 1000b and again exchanged in the upper flow section 1000a so that the cooling source flowing in the upper flow section 1000a is relatively higher than the cooling source flowing in the lower flow section 1000b It is high temperature. The working fluid introduced through the working fluid inlet 112 performs the primary heat exchange with the cooling source of the upper fluid portion 1000a and the secondary heat exchange with the cooling source of the lower fluid portion 1000b. The working fluid is heat exchanged with a relatively hot cooling source and then heat exchanges with a relatively cold cooling source. That is, a high-temperature working fluid not subjected to heat exchange in the vicinity of the upper flow section 1000a performs a primary heat exchange with a high-temperature cooling source subjected to heat exchange, and a heat exchange with a low-temperature working fluid through heat exchange in the vicinity of the lower flow section 1000b The low temperature cold source not subjected to the secondary heat exchange can improve the heat exchange efficiency.

도 5에 도시된 냉각 모듈은 버퍼부(120) 공간에 형성된 냉각 소스 유동부(1000)가 U자 형태인 경우를 예시하고 있으며, 도 6에 도시된 냉각 모듈은 냉각부(110) 및 버퍼부(120) 공간에 형성된 냉각 소스 유동부(1000)가 U자 형태인 경우를 예시하고 있다. 냉각 소스 유동부(1000)가 U자 형태인 경우에 대한 설명은 전술한 바와 같으므로, 상세한 설명은 생략한다.The cooling module shown in FIG. 5 illustrates a case where the cooling source moving unit 1000 formed in the space of the buffer unit 120 has a U-shape. The cooling module shown in FIG. 6 includes a cooling unit 110 and a buffer unit And the cooling source flow portion 1000 formed in the space of the heat sink 120 is U-shaped. The description of the case where the cooling source moving unit 1000 is U-shape is the same as described above, and a detailed description thereof will be omitted.

도 7에 도시된 냉각 모듈은 냉각 소스 유동부(1000)가 냉각부 유동부(1100)와 버퍼부 유동부(1200)로 분기되고, 버퍼부 유동부(1200)는 버퍼부(120)에 저장된 작동 유체와 먼저 열교환한 후, 냉각부 유동부(1100)와 합류된다. 7, the cooling source fluid unit 1000 branches to the cooling unit fluid unit 1100 and the buffer unit fluid unit 1200, and the buffer unit fluid unit 1200 is stored in the buffer unit 120 Exchanges heat with the working fluid first, and then merges with the cooling section fluidizing section 1100.

도 8에는 도 7의 냉각 모듈에서 냉각부 유동부(1100)가 U자 형태로 형성되는 것을 예시하고 있다.FIG. 8 illustrates that the cooling unit fluid 1100 is formed in a U-shape in the cooling module of FIG.

한편, 본 발명의 초임계 유체 발전 시스템은 냉각 모듈의 버퍼부(120)에 저장된 액체 상태의 작동 유체의 수위 레벨을 측정하는 레벨 측정부(LT)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the supercritical fluid power generation system of the present invention may include a level measurement unit LT for measuring the level of the working fluid in the liquid state stored in the buffer unit 120 of the cooling module.

안정적인 작동 유체 공급을 위해 버퍼부(120)는 일정한 수위 레벨을 유지할 필요가 있다. 버퍼부(120)의 수위 레벨이 기설정된 기준 레벨 이하인 경우, 냉각 모듈 외부에서 액체 상태의 작동 유체를 공급하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 버퍼부(120)에 액체 상태의 작동 유체를 공급하는 보조 공급부(130)를 구비한다. The buffer unit 120 needs to maintain a constant level for supplying stable working fluid. When the level of the buffer portion 120 is lower than a preset reference level, it is preferable to supply the working fluid in the liquid state outside the cooling module. To this end, in an embodiment of the present invention, an auxiliary supply unit 130 for supplying a working fluid in a liquid state to the buffer unit 120 is provided.

초임계 유체 발전 시스템의 제어부(미도시)는 레벨 측정부(LT)의 측정값과 기설정된 기준 레벨을 비교하여, 그 차이값 만큼의 작동 유체가 버퍼부(120)로 공급되도록 보조 공급부(130)를 제어한다.A control unit (not shown) of the supercritical fluid power generation system compares the measured value of the level measuring unit LT with a predetermined reference level and supplies the working fluid to the buffer unit 120 ).

도 2 내지 도 8은 냉각부(110)와 버퍼부(120)가 일체로 형성되는 것을 예시하고 있으나, 도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 냉각부(110)와 버퍼부(120)는 일체로 형성되지 않고, 이격되어 분리 형성될 수 있다. 2 to 8 illustrate that the cooling unit 110 and the buffer unit 120 are integrally formed. However, as shown in FIGS. 9 to 12, the cooling unit 110 and the buffer unit 120 They can be formed separately and separated from each other.

이 경우, 냉각부(110)와 버퍼부(120) 사이에는 냉각부(110)에서 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 버퍼부(120)로 이송하기 위한 이송관로(123)를 포함한다. In this case, a transfer pipe 123 is provided between the cooling unit 110 and the buffer unit 120 to transfer the working fluid in the liquid state cooled by the cooling unit 110 to the buffer unit 120.

도 9는 냉각부(110)와 버퍼부(120)가 이격되면서 버퍼부(120)에 배치된 냉각 소스 유동부(1000)가 U자 형태로 형성된 냉각 모듈이며, 도 10은 냉각부(110)와 버퍼부(120)가 이격되면서 냉각부(110) 및 버퍼부(120)에 배치된 냉각 소스 유동부(1000)가 U자 형태로 형성된 냉각 모듈이다.9 is a cooling module in which a cooling source moving unit 1000 disposed in the buffer unit 120 is formed in a U shape while the cooling unit 110 and the buffer unit 120 are separated from each other, And a cooling source flow portion 1000 disposed in the cooling portion 110 and the buffer portion 120 while the buffer portion 120 is spaced apart from each other.

도 11의 냉각 모듈은 냉각부(110)와 버퍼부(120)가 이격되면서 냉각 소스 유동부(1000)가 냉각부 유동부(1100)와 버퍼부 유동부(1200)로 분기되는 형태이다. 버퍼부 유동부(1200)는 버퍼부(120)에 저장된 작동 유체와 먼저 열교환한 후, 냉각부 유동부(1100)와 합류된다. 11 is a configuration in which the cooling source moving unit 1000 branches to the cooling unit moving unit 1100 and the buffer unit moving unit 1200 while the cooling unit 110 and the buffer unit 120 are separated from each other. The buffer fluid flow unit 1200 first performs heat exchange with the working fluid stored in the buffer unit 120, and then joins with the fluid flow unit 1100.

도 12의 냉각 모듈은 도 11의 냉각 모듈에서 냉각부 유동부(1100)가 U자 형태로 형성되는 것을 예시하고 있다.The cooling module of FIG. 12 illustrates that the cooling section 1100 is formed in a U-shape in the cooling module of FIG.

도 9 내지 도 12의 냉각 모듈은 냉각부(110)와 버퍼부(120)가 이격 형성되므로, 초임계 유체 발전 시스템 운전 정지시, 전술한 개폐부(115)를 설치하지 않아도 버퍼부(120)에 저장된 액체 상태의 작동 유체가 외부열에 의해 기화되어 냉각부(110)로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 9 to 12, the cooling unit 110 and the buffer unit 120 are spaced apart from each other. Therefore, when the supercritical fluid power generation system is shut down, the cooling unit is not required to be installed in the buffer unit 120 It is possible to prevent the working fluid in the stored liquid state from being vaporized by the external heat and flowing back to the cooling unit 110.

다음으로, 도 13 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 모듈을 설명한다. 도 13 내지 도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다양한 형태의 냉각 모듈이 도시된 도면이다.Next, a cooling module according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 to 16. FIG. 13 to 16 are views showing various types of cooling modules according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 모듈(100)은 냉각 소스가 냉각부(110) 및 버퍼부(120)에서 각각 작동 유체와 병렬적으로 열교환하도록 형성되어 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.The cooling module 100 according to the second embodiment of the present invention is formed such that the cooling source is heat exchanged in parallel with the working fluid in the cooling section 110 and the buffer section 120 respectively to improve the cooling efficiency.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각 모듈은, 냉각부(110)와, 버퍼부(120), 냉각 소스 유동부(2000)를 포함한다. 냉각부(110)와 버퍼부(120)는 전술한 제1 실시예와 동일하다. As shown in the figure, the cooling module according to the second embodiment of the present invention includes a cooling unit 110, a buffer unit 120, and a cooling source flow unit 2000. The cooling unit 110 and the buffer unit 120 are the same as those in the first embodiment.

도 13에 도시된 바와 같이, 냉각 소스 유동부(2000)는 냉각부 유동부(2100)와 버퍼부 유동부(2200)로 분기되며, 냉각부 유동부(2100)는 냉각부(110) 내에 배치되고, 버퍼부 유동부(2200)는 버퍼부(120) 내에 배치된다. 냉각부 유동부(2100)와 버퍼부 유동부(2200)는 하우징(111, 121) 외부에서 합류된다. 13, the cooling source fluid unit 2000 branches to the fluid unit 2100 of the cooling unit and the fluid unit 2200 of the buffer unit, and the fluid unit 2100 of the cooling unit 2100 is placed in the cooling unit 110 And the buffer unit fluid unit 2200 is disposed in the buffer unit 120. [ The cooling section fluid section 2100 and the buffer fluid flow section 2200 are joined outside the housings 111 and 121.

냉각부 유동부(2100)를 유동하는 냉각 소스는 작동 유체 유입구(112)를 통해 냉각부(110)로 유입된 작동 유체와 열교환하여 액체 상태의 작동 유체로 상변환시킨다.The cooling source flowing in the cooling section flow section 2100 heat-exchanges with the working fluid introduced into the cooling section 110 through the working fluid inlet port 112 to phase-convert the working fluid into a liquid working fluid.

버퍼부 유동부(2200)를 유동하는 냉각 소스는 버퍼부(120)에 저장된 액체 상태의 작동 유체와 열교환하여 버퍼부(120)에 저장된 액체 상태의 작동 유체가 기화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 냉각부(110)에서 냉각되지 않고 버퍼부(120)로 유입된 여분의 기체 상태 작동 유체를 냉각하여 냉각 모듈의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.The cooling source flowing through the buffer fluid flow portion 2200 may prevent vaporization of the working fluid in the liquid state stored in the buffer portion 120 by heat exchange with the working fluid in the liquid state stored in the buffer portion 120. [ In addition, the cooling efficiency of the cooling module can be improved by cooling the extra gaseous working fluid that has flowed into the buffer unit 120 without being cooled by the cooling unit 110.

도 14는 냉각부(110) 및 버퍼부(120)에 배치된 냉각부 유동부(2100)와 버퍼부 유동부(2200)가 각각 U자 형태로 형성된 냉각 모듈이다.14 is a cooling module in which a cooling section fluid section 2100 and a buffer fluid section 2200 disposed in the cooling section 110 and the buffer section 120 are formed in a U shape, respectively.

도 15 및 도 16의 냉각 모듈은 냉각부(110)와 버퍼부(120)가 일체로 형성되지 않고 이격되어 분리 형성되며, 냉각부 유동부(2100)와 버퍼부 유동부(2200)가 각각 냉각부(110)와 버퍼부(120)에 배치된 냉각 모듈이다. 도 15의 냉각부 유동부(2100)와 버퍼부 유동부(2200)에서 냉각 소스는 분기되어 각각 냉각부(110) 및 버퍼부(120)의 일측에서 유입되어 타측으로 유동한다. 도 16은 냉각부(110) 및 버퍼부(120)에 배치된 냉각부 유동부(2100)와 버퍼부 유동부(2200)가 각각 U자 형태로 형성된 냉각 모듈이다. 15 and 16, the cooling unit 110 and the buffer unit 120 are separated from each other without being integrally formed, and the cooling unit fluid unit 2100 and the buffer unit fluid unit 2200 are cooled (110) and the buffer unit (120). In the cooling section 2100 and the buffer section 2200 of FIG. 15, the cooling source is branched and flows from one side of the cooling section 110 and the buffer section 120 to the other side. 16 is a cooling module in which a cooling section fluid section 2100 and a buffer fluid section 2200 disposed in the cooling section 110 and the buffer section 120 are formed in a U-shape, respectively.

본 실시예도 전술한 제1 실시예와 마찬가지로, 버퍼부(120)에 저장된 액체 상태의 작동 유체의 수위 레벨을 측정하는 레벨 측정부(LT)와, 버퍼부(120)에 액체 상태의 작동 유체를 공급하는 보조 공급부(130)가 적용될 수 있다.As in the first embodiment described above, the present embodiment also includes a level measuring section LT for measuring the level of the liquid working fluid stored in the buffer section 120, The auxiliary supply unit 130 may be applied.

다음으로, 도 17을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 모듈을 설명한다. 도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 모듈이 도시된 도면이다. Next, a cooling module according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 17 is a view showing a cooling module according to a third embodiment of the present invention.

도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉각 모듈은, 하우징(H)과, 냉각부(110)와 버퍼부(120)를 포함한다.17, the cooling module according to the third embodiment of the present invention includes a housing H, a cooling unit 110, and a buffer unit 120. As shown in FIG.

본 실시예의 냉각 모듈은 전술한 제1, 제2 실시예와는 달리 수직형으로 형성된다. 본 실시예에서 하우징(H)은 하방향으로 연장되어 형성되고, 하우징(H)의 상부는 냉각부(110)를 구성하고, 하우징(H)의 하부는 버퍼부(120)를 구성한다.Unlike the first and second embodiments, the cooling module of this embodiment is formed in a vertical shape. The upper portion of the housing H constitutes a cooling portion 110 and the lower portion of the housing H constitutes a buffer portion 120. In this case,

냉각부(110)는 작동 유체 유입구(112)와, 냉각 소스 유동부(3000)를 구비한다. 작동 유체 유입구(112)는 하우징(H)의 일측에 형성된다. 냉각 소스 유동부(3000)는 외부로부터 공급된 냉각 소스가 하우징(H) 하측의 버퍼부(120)로부터 상측의 냉각부(110)로 유동하도록 형성된다. 즉, 냉각 소스 유동부(3000)의 입구는 하우징(H)의 하측에 형성되고, 냉각 소스 유동부(3000)의 출구는 하우징(H)의 상측에 형성된다.The cooling section 110 includes a working fluid inlet 112 and a cooling source flow section 3000. A working fluid inlet 112 is formed at one side of the housing H. The cooling source flow portion 3000 is formed such that a cooling source supplied from the outside flows from the buffer portion 120 on the lower side of the housing H to the cooling portion 110 on the upper side. That is, the inlet of the cooling source flow portion 3000 is formed on the lower side of the housing H, and the outlet of the cooling source flow portion 3000 is formed on the upper side of the housing H.

버퍼부(120)는 상부가 개방된 형태로 냉각부(110)의 하부에 형성된다. 버퍼부(120) 하부 일측에는 작동 유체 유출구(122)가 형성된다. 냉각부(110)와 버퍼부(120)는 일체로 형성되어 하우징(H)을 형성한다.The buffer part 120 is formed at the lower part of the cooling part 110 in an opened form. A working fluid outlet 122 is formed at a lower side of the buffer unit 120. The cooling unit 110 and the buffer unit 120 are integrally formed to form a housing H.

본 실시예의 냉각 모듈은 냉각부(110)의 하부와 버퍼부(120)의 상부가 전체가 일체로 형성된 경우이며, 높은 종횡비를 구현하기 위해, 냉각부(110)의 측면 길이(L3)와 버퍼부(120)의 측면 길이(L4)의 합은 버퍼부(120) 하부 길이(L5)보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 버퍼부(120)의 측면 길이(L4)가 버퍼부(120) 하부 길이(L5)보다 크게 형성되는 것이 더욱 바람직하다.The cooling module of the present embodiment is a case where the lower part of the cooling part 110 and the upper part of the buffer part 120 are integrally formed as a whole and the lateral length L3 of the cooling part 110 and the width It is preferable that the sum of the side lengths L4 of the portion 120 is larger than the length L5 of the lower portion of the buffer portion 120. [ More specifically, it is more preferable that the side length L4 of the buffer portion 120 is formed to be larger than the bottom length L5 of the buffer portion 120. [

본 실시예도 전술한 실시예와 마찬가지로, 버퍼부(120)에 저장된 액체 상태의 작동 유체의 수위 레벨을 측정하는 레벨 측정부(LT)와, 버퍼부(120)에 액체 상태의 작동 유체를 공급하는 보조 공급부(130)가 적용될 수 있다.The present embodiment also includes a level measuring section LT for measuring the level of the working fluid in the liquid state stored in the buffer section 120, The auxiliary supply unit 130 may be applied.

작동 유체 유입구(112)로 유입된 작동 유체는 하강하면서 냉각 소스 유동부(3000)를 유동하는 냉각 소스와 열교환하여 액체 상태의 작동 유체로 상변화되어 버퍼부(120)에 저장된다.The working fluid introduced into the working fluid inlet 112 undergoes heat exchange with the cooling source flowing in the cooling source moving part 3000 and is phase-changed into the working fluid in the liquid state and is stored in the buffer part 120.

버퍼부(120)는 냉각부(110)에서 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 저장하고, 작동 유체 유출구(122)를 통해 액체 상태의 작동 유체를 외부로 공급한다. 예를 들어, 저장된 액체 상태의 작동 유체는 작동 유체 유출구(122)를 통해 유체 펌프(200)로 공급된다.The buffer unit 120 stores the working fluid in the liquid state cooled by the cooling unit 110 and supplies the working fluid in the liquid state to the outside through the working fluid outlet 122. For example, the working liquid in the stored liquid state is supplied to the fluid pump 200 through the working fluid outlet 122.

본 실시예의 냉각 모듈에 의하면, 냉각 소스에 의해 냉각된 작동 유체는, 기존의 수평식 냉각 모듈에 비해 상대적으로 높은 종횡비를 갖는, 버퍼부(120)에 높은 수위로 모이게 된다. 이에 따라, 액화된 작동 유체의 출렁거림 현상을 감소시킬 수 있게 되고, 높은 수위로 저장되므로 버퍼부(120) 하부의 작동 유체 유출구(122)를 통해 유체 펌프(200)로의 공급량 조절을 용이하게 할 수 있게 된다. 또한, 냉각 소스 유동부(3000)를 유동하는 냉각 소스는 버퍼부(120)에 저장된 액화된 작동 유체와 열교환하여 작동 유체가 기화되는 것을 방지할 수 있고, 냉각부(110)에서 냉각되지 않고 버퍼부(120)로 유입된 여분의 기체 상태 작동 유체를 냉각하여 냉각 모듈의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.According to the cooling module of this embodiment, the working fluid cooled by the cooling source is collected at a high water level in the buffer part 120, which has a relatively high aspect ratio as compared with the conventional horizontal cooling module. Accordingly, it is possible to reduce the swinging phenomenon of the liquefied working fluid and to easily adjust the supply amount to the fluid pump 200 through the working fluid outlet 122 in the lower part of the buffer part 120 since it is stored at a high water level . In addition, the cooling source flowing in the cooling source flow portion 3000 can prevent the working fluid from vaporizing due to heat exchange with the liquefied working fluid stored in the buffer portion 120, It is possible to improve the cooling efficiency of the cooling module by cooling the extra gaseous working fluid flowing into the cooling unit.

다음으로, 도 18 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각 모듈을 설명한다. 도 18 내지 도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각 모듈이 도시된 도면이다. Next, a cooling module according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 18 to 20. FIG. 18 to 20 are views showing a cooling module according to a fourth embodiment of the present invention.

도 18 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉각 모듈은, 전술한 실시예들의 냉각 모듈에 냉매 유로(141, 142)를 구비한 보조 냉각부(Chiller, 140)를 더 포함한다. 도 18 내지 도 20은 전술한 실시예들 중 대표적인 일부만 도시한 것일 뿐, 전술한 실시예의 다양한 형태에도 보조 냉각부(Chiller)를 더 포함할 수 있다.18 to 20, a cooling module according to a fourth embodiment of the present invention includes a cooling unit 140 having a coolant channel 141 and 142, . 18 to 20 show only a representative part of the above-described embodiments, and may also include a sub cooler in various forms of the above-described embodiments.

보조 냉각부(140) 내부에는 냉각 소스가 저장된다. 냉각 소스는 작동 유체보다 낮은 온도의 액체, 기체이면 충분하며, 예를 들어, 액화 천연 가스(LNG, liquefied natural gas), 물 등이 될 수 있다.A cooling source is stored in the auxiliary cooling section 140. The cooling source may be a liquid, gas, which is lower in temperature than the working fluid, and may be, for example, liquefied natural gas (LNG), water, or the like.

보조 냉각부(140)에 저장된 냉각 소스는 냉매 유로(141, 142)를 통해 버퍼부(120) 또는 냉각부(110)를 유동할 수 있다. 냉매 유로(141, 142)는 예를 들어 관 형상으로 형성되며, 냉각 소스는 관 내부를 유동하면서 관 외부에 있는 작동 유체와 열교환한다. The cooling source stored in the auxiliary cooling section 140 may flow through the buffer section 120 or the cooling section 110 through the refrigerant flow paths 141 and 142. [ The refrigerant flow paths 141 and 142 are formed, for example, in the shape of a tube, and the cooling source exchanges heat with the working fluid outside the tube while flowing inside the tube.

시스템 운전 중, 보조 냉각부(140)는, 냉각 소스 유동부를 유동하는 냉각 소스의 양이 불충분하여 냉각부(110)에서 냉각이 되지 않고, 버퍼부(120)로 유입된 여분의 기체 상태 작동 유체를 냉각하여 냉각 모듈의 냉각 효율을 향상시킨다. During operation of the system, the auxiliary cooling section 140 is configured such that the amount of the cooling source flowing through the cooling source flow section is insufficient to cool the cooling section 110, and the excess gaseous working fluid Thereby improving the cooling efficiency of the cooling module.

또한, 시스템 운전 중, 보조 냉각부(140)는 버퍼부(120)에 저장된 액체 상태의 작동 유체가 시스템에서 발생하는 열 또는 외부열에 의해 기화되어 냉각부(110)로 역류하는 것을 방지할 수 있다.Also, during the operation of the system, the auxiliary cooling unit 140 can prevent the working fluid in the liquid state stored in the buffer unit 120 from being vaporized by the heat or external heat generated in the system and flowing back to the cooling unit 110 .

또한, 시스템 운전 중, 냉각 소스 유동부(113)를 유동하는 냉각 소스의 양이 불충분한 경우, 보조 냉각부(140)는 냉각부(110) 내부를 유동하는 냉매 유로(142)에 의해 추가적인 열교환이 이루어져서 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.When the amount of the cooling source flowing in the cooling source flow portion 113 is insufficient during the operation of the system, the auxiliary cooling portion 140 performs additional heat exchange by the refrigerant flow passage 142 flowing inside the cooling portion 110 So that the cooling efficiency can be improved.

또한, 시스템 정지시에는 버퍼부(120) 내부를 유동하는 냉매 유로(141)에 의해 지속적인 열교환이 이루어져서 버퍼부(120)에 저장된 액체 상태의 작동 유체가 시스템에서 발생하는 열 또는 외부열에 의해 기화되는 것을 방지할 수 있다.In addition, when the system is stopped, the refrigerant flow path 141 flowing in the buffer unit 120 continuously performs heat exchange so that the liquid working fluid stored in the buffer unit 120 is vaporized by heat generated by the system or external heat Can be prevented.

다음으로, 본 발명의 실시예들에 따른 냉각 모듈을 이용하여 초임계 유체를 유체 펌프로 공급하는 방법을 설명한다. Next, a method of supplying the supercritical fluid to the fluid pump using the cooling module according to the embodiments of the present invention will be described.

먼저, 작동 유체를 액체 상태로 냉각한다. 냉각부(110)에 형성된 작동 유체 유입구(112)를 통해 외부(예를 들어, 제1 열교환기(310))로부터 작동 유체를 유입하고, 작동 유체는 냉각부(110)에 배치된 냉각 소스 유동부(1000, 2000, 3000)를 통해 유동하는 냉각 소스와 열교환하여 액체 상태로 냉각된다. 냉각 소스 유동부(1000, 2000, 3000)를 유동하는 냉각 소스의 양이 불충분한 경우, 냉매 유로(142)를 유동하는 냉각 소스에 의해 추가적인 열교환이 이루어지도록 한다.First, the working fluid is cooled to a liquid state. The working fluid flows from the outside (for example, the first heat exchanger 310) through the working fluid inlet port 112 formed in the cooling section 110, and the working fluid flows from the cooling source fluid Exchanges heat with the cooling source flowing through the east portions (1000, 2000, 3000) and is cooled to the liquid state. When the amount of the cooling source flowing through the cooling source flow portions (1000, 2000, 3000) is insufficient, additional heat exchange is performed by the cooling source flowing in the refrigerant passage (142).

다음, 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 버퍼부에 저장한다. 냉각 소스 유동부(1000, 2000, 3000) 또는 추가적으로 냉매 유로(142)의 냉각 소스와 열교환하여 액체 상태로 냉각된 작동 유체는 낙하하여 버퍼부(120)에 저장된다. 이때, 액체 상태의 작동 유체는 냉각부 하우징(111)의 저면 또는 경사면(114)을 타고 버퍼부(120)로 유입되면서 저장될 수 있다. 버퍼부(120)는 액체 상태 작동 유체의 수위 조절이 용이하도록 종횡비가 1보다 크도록 형성된다. Next, the cooled working fluid in the liquid state is stored in the buffer portion. The working fluid that has been cooled in the liquid state by heat exchange with the cooling source flow portions (1000, 2000, 3000) or the cooling source of the refrigerant flow path (142) falls down and is stored in the buffer portion (120). At this time, the working fluid in the liquid state can be stored while being introduced into the buffer unit 120 through the bottom surface or the inclined surface 114 of the cooling unit housing 111. The buffer portion 120 is formed such that the aspect ratio is larger than 1 so as to facilitate adjustment of the level of the liquid state working fluid.

버퍼부(120)에 유입된 작동 유체 중 냉각되지 않은 작동 유체는 버퍼부(120)에 배치된 냉각 소스 유동부(1000, 2000, 3000)에 의해 냉각된다. 냉각 소스 유동부(1000, 2000, 3000)의 냉각 소스가 불충분한 경우, 버퍼부(120) 내부를 유동하는 냉매 유로(141)에 의해 여분의 기체 상태 작동 유체는 액체 상태로 상변화된다. 또한, 냉매 유로(141)는 시스템 정지시 저장된 액체 상태의 작동 유체가 시스템에서 발생하는 열 또는 외부열에 의해 기화되는 것을 방지한다. 버퍼부(120)의 수위 레벨이 기설정된 기준 레벨 이하인 경우, 보조 공급부(130)를 통해 액체 상태의 작동 유체를 보충하여 안정적인 작동 유체 공급이 수행될 수 있도록 한다.The uncooled working fluid of the working fluid flowing into the buffer part 120 is cooled by the cooling source moving parts 1000, 2000 and 3000 disposed in the buffer part 120. [ When the cooling source of the cooling source flow portions (1000, 2000, 3000) is insufficient, the extra gaseous working fluid is phase-changed by the refrigerant flow path (141) flowing in the buffer portion (120). In addition, the refrigerant passage 141 prevents the working fluid in the liquid state stored at the time of system stoppage from being vaporized by heat or external heat generated in the system. When the level of the buffer part 120 is lower than a preset reference level, the working fluid in the liquid state is replenished through the auxiliary supplying part 130 so that the stable working fluid can be supplied.

버퍼부(120)에 저장된 액체 상태의 작동 유체를 유체 펌프(200)로 공급하고, 유체 펌프(200)는 작동 유체를 압축시켜서 작동 유체가 저온고압 상태가 되게 한 후, 작동 유체가 초임계 유체 발전 시스템의 각종 이송관을 통해 유동되도록 한다.The working fluid in the liquid state stored in the buffer unit 120 is supplied to the fluid pump 200. The fluid pump 200 compresses the working fluid to bring the working fluid into a low temperature and high pressure state, To flow through various transport pipes of the power generation system.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

100 : 냉각 모듈 200 : 유체 펌프
310 ~ 330 : 열교환기 400 : 터빈
500 : 발전기
110 : 냉각부 120 : 버퍼부
130 : 보조 공급부 140 : 보조 냉각부
1000, 2000, 3000 : 냉각 소스 유동부100: cooling module 200: fluid pump
310 to 330: heat exchanger 400: turbine
500: generator
110: cooling section 120: buffer section
130: auxiliary supply part 140: auxiliary cooling part
1000, 2000, 3000: Cooling source flow rate

Claims (25)

냉각 소스가 유동하는 냉각 소스 유동부;
작동 유체가 유입되는 작동 유체 유입구를 구비하고, 상기 작동 유체 유입구로 유입된 작동 유체가 상기 냉각 소스와 열교환하여 액체 상태의 작동 유체로 상변화되는 냉각부; 및,
상기 냉각부의 하부에 형성되며, 상기 냉각부에서 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 유입받아 저장하고, 저장된 액체 상태의 작동 유체를 외부로 공급하는 버퍼부를 포함하며,
상기 버퍼부의 상부에는 수평 방향으로 전진 또는 후진하여 상기 버퍼부를 개폐하며 상기 냉각 소스 유동부가 삽입될 수 있는 슬롯이 형성된 개폐부가 형성되며,
상기 냉각 소스 유동부는 상기 버퍼부와 상기 냉각부를 순차적으로 경유하도록 형성되고, 상기 냉각 소스는 상기 버퍼부에 저장된 작동 유체와 열교환한 후, 상기 냉각부에 유입된 작동 유체와 열교환하는 냉각 모듈.
A cooling source flow portion through which the cooling source flows;
A cooling section having a working fluid inlet through which a working fluid flows and a working fluid flowing into the working fluid inlet exchanges heat with the cooling source to be phase-changed into a working fluid in a liquid state; And
And a buffer unit formed at a lower portion of the cooling unit to receive and store the liquid working fluid cooled by the cooling unit and to supply the stored working fluid to the outside,
An opening / closing portion is formed at an upper portion of the buffer portion to open / close the buffer portion and to open / close a slot into which the cooling source flow portion can be inserted,
Wherein the cooling source flow portion is formed to sequentially pass through the buffer portion and the cooling portion and the cooling source performs heat exchange with the working fluid stored in the buffer portion and then heat exchange with the working fluid flowing into the cooling portion.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 버퍼부는 측면의 길이가 저면의 길이보다 길게 형성되는 냉각 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the buffer portion is formed such that the length of the side surface is longer than the length of the bottom surface.
제1항에 있어서,
상기 냉각 소스 유동부는 상기 냉각 소스가 버퍼부의 일측에서 유입되고 상기 냉각부의 타측으로 배출되도록 형성되는 냉각 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the cooling source flow portion is formed such that the cooling source flows from one side of the buffer portion and is discharged to the other side of the cooling portion.
제1항에 있어서,
상기 냉각 소스 유동부는 상기 냉각 소스가 버퍼부의 일측에서 유입되고 상기 냉각부의 일측으로 배출되도록 형성되는 냉각 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the cooling source flow portion is formed such that the cooling source flows from one side of the buffer portion and is discharged to one side of the cooling portion.
제1항에 있어서,
상기 버퍼부는 외부로부터 상기 액체 상태의 작동 유체를 공급받는 냉각 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the buffer unit is supplied with the working fluid in the liquid state from the outside.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 버퍼부 내부를 유동하는 냉매 유로를 구비한 보조 냉각부를 더 포함하는 냉각 모듈.
The method according to claim 1,
And a subcooling portion having a refrigerant flow path that flows inside the buffer portion.
제8항에 있어서,
상기 보조 냉각부는 상기 냉각부의 내부를 유동하는 냉매 유로를 더 구비하는 냉각 모듈.
9. The method of claim 8,
And the subcooling portion further includes a refrigerant flow path that flows inside the cooling portion.
제1항에 있어서,
상기 버퍼부의 상부의 적어도 일부에는 액체 상태로 상변화된 작동 유체가 슬라이딩하여 상기 버퍼부로 유입되도록 하는 경사면이 형성된 냉각 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein at least a portion of the upper portion of the buffer portion has an inclined surface for allowing the fluid to flow into the buffer portion.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 작동 유체가 유입되는 작동 유체 유입구를 구비하고 상기 작동 유체 유입구로 유입된 작동 유체가 냉각 소스와 열교환하여 액체 상태의 작동 유체로 상변화되는 냉각부와, 상기 냉각부의 하부에 형성되며 상기 냉각부에서 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 유입받아 저장하고, 저장된 액체 상태의 작동 유체를 외부로 공급하는 버퍼부와, 상기 버퍼부와 상기 냉각부를 순차적으로 경유하도록 형성된 냉각 소스 유동부를 포함하며, 상기 버퍼부의 상부에는 수평 방향으로 전진 또는 후진하여 상기 버퍼부를 개폐하며 상기 냉각 소스 유동부가 삽입될 수 있는 슬롯이 형성된 개폐부가 형성되는 냉각 모듈; 및,
상기 냉각 모듈의 버퍼부에 저장된 액체 상태의 작동 유체를 공급받아 펌핑하는 유체 펌프;를 포함하는 초임계 유체 발전 시스템.
A cooling section having a working fluid inlet through which the working fluid flows and into which the working fluid introduced into the working fluid inlet exchanges heat with the cooling source to be converted into a working fluid in a liquid state; And a cooling source flow portion formed to sequentially flow the buffer portion and the cooling portion, wherein the buffer portion and the cooling portion are formed in the buffer portion, A cooling module for opening / closing the buffer part and forming an opening / closing part having a slot into which the cooling source flow part can be inserted; And
And a fluid pump for receiving and pumping the working fluid in the liquid state stored in the buffer unit of the cooling module.
제19항에 있어서,
상기 버퍼부에 저장된 액체 상태의 작동 유체의 수위 레벨을 측정하는 레벨 측정부를 더 포함하는 초임계 유체 발전 시스템.
20. The method of claim 19,
And a level measuring unit for measuring a level of the working fluid in the liquid state stored in the buffer unit.
제20항에 있어서,
상기 레벨 측정부의 측정 값에 따라 상기 버퍼부에 상기 액체 상태의 작동 유체를 외부로부터 공급하는 보조 공급부를 더 포함하는 초임계 유체 발전 시스템.
21. The method of claim 20,
And an auxiliary supply unit for supplying the buffer fluid unit with the working fluid in the liquid state according to the measured value of the level measurement unit.
제19항에 있어서,
상기 버퍼부 내부를 유동하는 냉매 유로를 구비한 보조 냉각부를 더 포함하는 초임계 유체 발전 시스템.
20. The method of claim 19,
And a subcooling portion having a coolant channel flowing in the buffer portion.
냉각 모듈을 이용하여 기체 상태의 작동 유체를 액체 상태로 냉각시키는 단계;
냉각된 액체 상태의 작동 유체를 버퍼부에 저장하는 단계;
상기 버퍼부에 저장된 액체 상태의 작동 유체를 유체 펌프로 이송시키는 단계; 및
상기 유체 펌프에서 액체 상태의 작동 유체를 펌핑하는 단계;를 포함하며,
상기 냉각 모듈은,
냉각 소스가 유동하는 냉각 소스 유동부;
작동 유체가 유입되는 작동 유체 유입구를 구비하고, 상기 작동 유체 유입구로 유입된 작동 유체가 상기 냉각 소스와 열교환하여 액체 상태의 작동 유체로 상변화되는 냉각부; 및,
상기 냉각부의 하부에 형성되며, 상기 냉각부에서 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 유입받아 저장하고, 저장된 액체 상태의 작동 유체를 외부로 공급하는 버퍼부를 포함하며,
상기 버퍼부의 상부에는 수평 방향으로 전진 또는 후진하여 상기 버퍼부를 개폐하며 상기 냉각 소스 유동부가 삽입될 수 있는 슬롯이 형성된 개폐부가 형성되며,
상기 냉각 소스 유동부는 상기 버퍼부와 상기 냉각부를 순차적으로 경유하도록 형성되고, 상기 냉각 소스는 상기 버퍼부에 저장된 작동 유체와 열교환한 후, 상기 냉각부에 유입된 작동 유체와 열교환하는 초임계 유체 공급 방법.
Cooling the gaseous working fluid to a liquid state using a cooling module;
Storing a working fluid in a cooled liquid state in a buffer portion;
Transferring the working fluid in the liquid state stored in the buffer unit to the fluid pump; And
And pumping a working fluid in a liquid state in the fluid pump,
The cooling module includes:
A cooling source flow portion through which the cooling source flows;
A cooling section having a working fluid inlet through which a working fluid flows and a working fluid flowing into the working fluid inlet exchanges heat with the cooling source to be phase-changed into a working fluid in a liquid state; And
And a buffer unit formed at a lower portion of the cooling unit to receive and store the liquid working fluid cooled by the cooling unit and to supply the stored working fluid to the outside,
An opening / closing portion is formed at an upper portion of the buffer portion to open / close the buffer portion and to open / close a slot into which the cooling source flow portion can be inserted,
Wherein the cooling source flow portion is formed to sequentially pass through the buffer portion and the cooling portion, the cooling source performs heat exchange with the working fluid stored in the buffer portion, and thereafter supplies a supercritical fluid supply Way.
제23항에 있어서,
상기 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 버퍼부에 저장하는 단계에서,
상기 버퍼부 내부를 유동하는 냉각 소스 유동부 또는 상기 버퍼부 내부를 유동하는 냉매 유로에 의해 상기 버퍼부에 저장된 작동 유체에 존재하는 냉각되지 않은 작동 유체가 액체 상태로 냉각되는 초임계 유체 공급 방법.
24. The method of claim 23,
In the step of storing the cooled working fluid in the buffer portion,
Wherein the uncooled working fluid present in the working fluid stored in the buffer portion is cooled in a liquid state by a cooling source fluid portion flowing in the buffer portion or a refrigerant flow path flowing in the buffer portion.
제23항에 있어서,
상기 냉각된 액체 상태의 작동 유체를 버퍼부에 저장하는 단계에서,
상기 버퍼부의 수위 레벨이 기준 레벨 이하인 경우 액체 상태의 작동 유체를 상기 버퍼부에 보충하는 초임계 유체 공급 방법.24. The method of claim 23,
In the step of storing the cooled working fluid in the buffer portion,
And a working fluid in a liquid state is supplemented to the buffer section when the level of the buffer section is lower than a reference level.
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