KR102037579B1 - Apparatus and Method for Controlling Concentration of Working Fluid of Waste Heat Power Generation - Google Patents

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Abstract

농도측정센서의 구비 없이도 작동유체의 밀도 및 온도를 이용하여 작동유체의 농도를 산출할 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치는, 작동유체를 가압하는 제1 압축유닛; 상기 제1 압축유닛에 의해 가압된 작동유체를 가열하는 가열유닛; 상기 가열유닛에 의해 가열된 작동유체를 이용하여 에너지를 발생시키는 발전유닛; 상기 발전유닛에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 응축유닛; 상기 응축된 작동유체를 보관하고, 상기 응축된 작동유체를 토출배관을 통해 상기 제1 압축유닛으로 공급하는 응축드럼; 상기 응축드럼에 보관된 작동유체의 온도 및 밀도를 측정하는 센싱유닛; 및 상기 측정된 온도 및 밀도를 기초로 상기 작동유체의 농도를 산출하는 농도제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a waste heat generation working fluid concentration control device capable of calculating a concentration of a working fluid using a density and a temperature of a working fluid without providing a concentration measuring sensor includes: a first compression unit configured to pressurize a working fluid; A heating unit for heating the working fluid pressurized by the first compression unit; A power generation unit generating energy by using a working fluid heated by the heating unit; A condensation unit for condensing the working fluid discharged from the power generation unit; A condensing drum for storing the condensed working fluid and supplying the condensed working fluid to the first compression unit through a discharge pipe; Sensing unit for measuring the temperature and density of the working fluid stored in the condensation drum; And a concentration control unit calculating a concentration of the working fluid based on the measured temperature and density.

Description

폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법{Apparatus and Method for Controlling Concentration of Working Fluid of Waste Heat Power Generation}Apparatus and Method for Controlling Concentration of Working Fluid of Waste Heat Power Generation}

본 발명은 발전시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 폐열을 이용한 발전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation system, and more particularly to a power generation system using waste heat.

기존의 스팀 발전에 비해 낮은 온도의 열원을 이용하는 중저온 발전 시스템이 개발 및 확대되고 있다. 낮은 온도에서 발전하기 위해서는 낮은 온도에서 끓는 점을 갖는 작동유체가 이용된다. 작동유체의 특성 또는 발전 시스템의 구성에 따라 중저온 발전 시스템은 카리나 사이클 (Kalina Cycle), 우에하라 사이클(Uehara Cycle), 유기랭킨 사이클(Organic Rankine Cycle: ORC)로 구분된다. 이중 카리나 사이클과 우에하라 사이클은 작동유체로서 암모니아와 물의 혼합물을 사용한다. Compared to the existing steam power generation, the low and medium temperature power generation system using a low temperature heat source is being developed and expanded. To generate power at low temperatures, a working fluid with a boiling point at low temperatures is used. Depending on the nature of the working fluid or the configuration of the power generation system, the low and medium temperature power generation system is divided into Kalina Cycle, Uehara Cycle, and Organic Rankine Cycle (ORC). The double carina cycle and the Uehara cycle use a mixture of ammonia and water as working fluids.

도 1에 일반적인 카리나 사이클이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 카리나 사이클(100)은 펌프(110), 재생기(120), 증발기(130), 기액분리기(140), 터빈(150), 발전기(160), 및 응축기(170)를 포함한다.A typical Carina cycle is shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1, a typical carina cycle 100 includes a pump 110, a regenerator 120, an evaporator 130, a gas-liquid separator 140, a turbine 150, a generator 160, and a condenser 170. ).

펌프(110)는 작동유체를 가압하여 재생기(120)로 토출한다. 재생기(120)는 펌프(110)로부터 토출되는 고압의 작동유체를 예열하여 증발기(130)로 공급한다. 증발기(130)는 열원을 이용하여 작동유체에 열을 가하여 작동유체를 고온고압의 기체로 상변화시킨다. 기액분리기(140)는 증발기(130)로부터 공급되는 고온고압의 기체를 암모니아가 주성분인 기체상태의 작동유체와 물이 주성분인 액체상태의 작동유체로 분리시킨다.The pump 110 pressurizes the working fluid and discharges it to the regenerator 120. The regenerator 120 preheats the high pressure working fluid discharged from the pump 110 and supplies it to the evaporator 130. The evaporator 130 uses a heat source to heat the working fluid to change the working fluid into a gas of high temperature and high pressure. The gas-liquid separator 140 separates the gas of high temperature and high pressure supplied from the evaporator 130 into a working fluid in a gas state mainly composed of ammonia and a working fluid in a liquid state mainly composed of water.

터빈(150)은 기액분리기(140)에서 공급되는 기체상태의 작동유체에 의해 회전하여 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 터빈(150)에 연결된 발전기(160)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다. 한편, 기액분리기(140)에서 분리된 액체상태의 작동유체는 열교환된 후 터빈(150)을 통과하고 나온 기체상태의 작동유체와 다시 혼합된다. 응축기(170)는 혼합된 작동유체를 액체상태로 상변화하여 펌프(110)로 공급한다.The turbine 150 rotates by a gaseous working fluid supplied from the gas-liquid separator 140 to convert chemical energy into mechanical energy, and the generator 160 connected to the turbine 150 converts mechanical energy into electrical energy. . Meanwhile, the working fluid in the liquid state separated from the gas-liquid separator 140 is mixed with the working fluid in the gaseous state after passing through the turbine 150 after heat exchange. The condenser 170 phase-changes the mixed working fluid into a liquid state and supplies it to the pump 110.

이러한 기존의 카리나 사이클에서 작동유체의 농도는 발전효율 및 발전량을 결정하는 중요요소이므로 작동유체의 농도를 측정하고 작동유체의 농도를 일정하게 유지하는 것이 매우 중요하다.Since the concentration of working fluid is an important factor in generating power generation efficiency and power generation in the existing Karina cycle, it is very important to measure the working fluid concentration and keep the working fluid concentration constant.

따라서, 종래에는 작동유체의 농도를 측정하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 펌프(110)의 출력단, 즉 펌프(110)와 재생기(120) 사이에 바이패스배관(180), 작동유체 보관용기(190), 및 농도측정센서(195)를 추가로 설치함으로써 펌프(110)에서 출력되는 작동유체 중 일부 유량을 바이패스배관(180)을 통해 작동유체 보관용기(190)에 보관하고, 농도측정센서(195)를 이용하여 작동유체보관용기(190) 내에 보관된 작동유체의 농도를 측정하는 방법과, 펌프(110) 후단에 작동유체 공급부(197)를 추가로 설치하여 작동유체의 농도 부족시 작동유체 공급부(197)로부터 펌프(110)측으로 암모니아를 직접 공급하는 방법이 제안된 바 있다.Accordingly, in order to measure the concentration of the working fluid, the bypass pipe 180 and the working fluid storage container between the output end of the pump 110, that is, the pump 110 and the regenerator 120, are conventionally used to measure the concentration of the working fluid. 190, and by additionally installing the concentration measuring sensor 195 to store some of the flow rate of the working fluid output from the pump 110 in the working fluid storage container 190 through the bypass pipe 180, the concentration measuring sensor Method of measuring the concentration of the working fluid stored in the working fluid storage container 190 using the (195), and additionally installed working fluid supply unit 197 in the rear end of the pump 110 to operate when the concentration of the working fluid is insufficient A method of directly supplying ammonia to the pump 110 from the fluid supply 197 has been proposed.

하지만, 도 1에 도시된 바와 같은 종래기술의 경우 펌프(110)가 동작하지 않는 경우에는 작동유체의 농도를 측정할 수 없는 구조이기 때문에 작동유체의 농도를 상시 측정할 수 없다는 문제점이 있다.However, in the prior art as shown in FIG. 1, when the pump 110 does not operate, there is a problem in that the concentration of the working fluid cannot be measured at all times because the structure of the pump 110 cannot be measured.

또한, 도 1에 도시된 바와 같은 종래기술의 경우 작동유체의 농도 측정을 위해 작동유체 보관용기(190)를 별도로 구비하여야만 하기 때문에 시스템의 크기 및 설치공간이 증가한다는 문제점이 있다.In addition, the prior art as shown in Figure 1 has a problem that the size and installation space of the system increases because the working fluid storage container 190 must be provided separately for measuring the concentration of the working fluid.

또한, 도 1에 도시된 바와 같은 종래기술의 경우 바이패스배관(180)을 경유하여 작동유체 보관용기(190) 내에 보관되어 있는 작동유체의 농도를 측정하는 것이기 때문에, 발전 사이클 내에서 순환되는 작동유체의 농도를 실시간으로 측정할 수는 없다는 문제점이 있다.In addition, in the prior art as shown in Figure 1 because the measurement of the concentration of the working fluid stored in the working fluid storage container 190 via the bypass pipe 180, the operation circulated in the power generation cycle The problem is that the concentration of the fluid cannot be measured in real time.

또한, 도 1에 도시된 바와 같은 종래기술의 경우 작동유체의 농도 부족시 펌프(110) 측으로 작동유체를 직접 공급하기 때문에 펌프(110)에 기체상태의 암모니아가 공급될 수 있어 펌프(110)가 손상될 수 있다는 문제점이 있다.In addition, in the prior art as shown in FIG. 1, when the concentration of the working fluid is insufficient, since the working fluid is directly supplied to the pump 110, ammonia in a gaseous state may be supplied to the pump 110. There is a problem that it can be damaged.

미국 등록특허 제5,953,918호(발명의 명칭: Method and apparatus of converting heat to useful energy, 공개일: 1999년 09월 21일)U.S. Patent No. 5,953,918, entitled Method and apparatus of converting heat to useful energy, published September 21, 1999

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 농도측정센서의 구비 없이도 작동유체의 밀도 및 온도를 이용하여 작동유체의 농도를 산출할 수 있는 폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.The present invention is to solve the above problems, to provide a waste heat generator working fluid concentration control device and control method that can calculate the concentration of the working fluid using the density and temperature of the working fluid without the provision of a concentration measuring sensor. Its technical characteristics are as follows.

또한, 본 발명은 산출된 작동유체의 농도에 기초하여 발전 시스템에서 작동유체의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있는 폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 다른 기술적 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is to provide a waste heat generator working fluid concentration control device and a control method which can maintain a constant concentration of the working fluid in the power generation system based on the calculated working fluid concentration is another technical feature.

또한, 본 발명은 펌프의 동작여부에 관계없이 상시 작동유체의 농도를 산출할 수 있는 폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 특징으로 한다.In addition, another technical feature of the present invention is to provide a waste heat generator working fluid concentration control device and a control method that can calculate the concentration of the working fluid at all times irrespective of the operation of the pump.

또한, 본 발명은 최소한의 설비로 작동유체의 농도를 산출할 수 있는 폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 특징으로 한다.In addition, another technical feature of the present invention is to provide a waste heat generator working fluid concentration control apparatus and a control method which can calculate the concentration of the working fluid with a minimum amount of equipment.

또한, 본 발명은 작동유체의 농도를 실시간으로 산출할 수 있는 폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is to provide a waste heat generating working fluid concentration control device and a control method that can calculate the concentration of the working fluid in real time.

또한, 본 발명은 작동유체의 농도 보상시 펌프의 손상을 방지할 수 있는 폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 특징으로 한다.In addition, the present invention is another technical feature to provide a waste heat generating working fluid concentration control device and a control method that can prevent damage to the pump when the concentration of the working fluid.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치는, 작동유체를 가압하는 제1 압축유닛; 상기 제1 압축유닛에 의해 가압된 작동유체를 가열하는 가열유닛; 상기 가열유닛에 의해 가열된 작동유체를 이용하여 에너지를 발생시키는 발전유닛; 상기 발전유닛에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 응축유닛; 상기 응축된 작동유체를 보관하고, 상기 응축된 작동유체를 토출배관을 통해 상기 제1 압축유닛으로 공급하는 응축드럼; 상기 응축드럼에 보관된 작동유체의 온도 및 밀도를 측정하는 센싱유닛; 및 상기 측정된 온도 및 밀도를 기초로 상기 작동유체의 농도를 산출하는 농도제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. Waste heat generation working fluid concentration control apparatus according to an aspect of the present invention for achieving the above object, the first compression unit for pressurizing the working fluid; A heating unit for heating the working fluid pressurized by the first compression unit; A power generation unit generating energy by using a working fluid heated by the heating unit; A condensation unit for condensing the working fluid discharged from the power generation unit; A condensing drum for storing the condensed working fluid and supplying the condensed working fluid to the first compression unit through a discharge pipe; Sensing unit for measuring the temperature and density of the working fluid stored in the condensation drum; And a concentration control unit calculating a concentration of the working fluid based on the measured temperature and density.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어방법은, 작동유체를 가압하는 단계; 상기 가압된 작동유체를 가열하는 단계; 상기 가열된 작동유체를 이용하여 터빈을 회전시켜 에너지를 발생시키고, 상기 터빈에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 단계; 상기 응축된 작동유체의 온도 및 밀도를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 온도 및 밀도를 기초로 상기 작동유체의 농도를 산출하고, 산출된 작동유체의 농도가 타겟농도 이상으로 유지되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Waste heat generation working fluid concentration control method according to another aspect of the present invention for achieving the above object, the step of pressurizing the working fluid; Heating the pressurized working fluid; Rotating the turbine using the heated working fluid to generate energy, and condensing the working fluid discharged from the turbine; Measuring the temperature and density of the condensed working fluid; And calculating the concentration of the working fluid based on the measured temperature and density, and controlling the calculated concentration of the working fluid to be maintained above a target concentration.

본 발명에 따르면 작동유체의 온도 및 밀도를 이용하여 작동유체의 농도를 산출할 수 있기 때문에 작동유체의 농도측정을 위한 고가의 농도측정센서가 요구되지 않아 시스템 구축비용을 절감시킬 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, since the concentration of the working fluid can be calculated using the temperature and density of the working fluid, an expensive concentration measuring sensor for measuring the concentration of the working fluid is not required, thereby reducing the system construction cost. .

또한, 본 발명에 따르면 산출된 작동유체의 농도에 기초하여 작동유체의 농도를 보상할 수 있기 때문에 폐열발전 작동유체 농도제어장치 내의 작동유체 농도를 항상 일정하게 유지시킬 수 있고, 이를 통해 시스템 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the concentration of the working fluid can be compensated based on the calculated concentration of the working fluid, the working fluid concentration in the waste heat generating working fluid concentration control device can be kept constant at all times, thereby improving system efficiency. There is an effect that can be improved.

또한, 본 발명에 따르면 작동유체의 농도를 측정하기 위한 구성을 펌프의 후단에 설치하기 때문에 펌프의 동작여부에 관계없이 작동유체의 농도를 상시 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 작동유체 농도 측정시 폐열발전 작동유체 농도제어장치의 메인 스트림을 통해 흐르는 작동유체의 유량 변경이 없어 발전효율 저하를 방지할 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the configuration for measuring the concentration of the working fluid is installed at the rear end of the pump, not only can the concentration of the working fluid be constantly measured regardless of the operation of the pump, but also the waste heat generation during the measurement of the working fluid concentration. There is no effect of changing the flow rate of the working fluid flowing through the main stream of the working fluid concentration control device can prevent the reduction in power generation efficiency.

또한, 본 발명에 따르면 작동유체를 별도의 용기에 보관한 이후에 그 농도를 측정하는 것이 아니라 펌프 후단에 설치되는 순환배관을 통해 흐르는 작동유체의 농도를 측정하기 때문에 작동유체의 농도를 실시간으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 작동유체의 농도측정을 위한 별도의 보관용기가 필요 없어 작동유체의 농도 측정을 위해 요구되는 시스템 설비 및 시스템 설치공간을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.Further, according to the present invention, the concentration of the working fluid is measured in real time because the concentration of the working fluid flowing through the circulation pipe installed at the rear of the pump is measured, rather than the concentration of the working fluid after being stored in a separate container. In addition, since there is no need for a separate storage container for measuring the concentration of the working fluid, there is an effect that it is possible to minimize the system equipment and system installation space required for measuring the working fluid concentration.

또한, 본 발명에 따르면 작동유체의 농도 부족시 응축드럼 내로 암모니아를 보충함으로써 작동유체의 농도를 보상하기 때문에 암모니아 보충시 기체 상태의 암모니아가 펌프로 직접 공급되지 않아 작동유체 농도 보상시 발생될 수 있는 펌프 손상을 방지할 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the concentration of the working fluid is compensated by supplementing ammonia into the condensation drum when the concentration of the working fluid is insufficient, gaseous ammonia is not directly supplied to the pump when ammonia is supplemented, which may occur when working fluid concentration is compensated. There is an effect that can prevent the pump damage.

도 1은 일반적인 카리나 사이클을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 농도제어부의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 작동유체의 온도 및 밀도가 작동유체의 농도와 매칭되어 저장되어 있는 제1 룩업테이블의 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 작동유체의 온도 별로 작동유체의 농도와 작동유체의 밀도에 관한 함수식이 매칭되어 저장되어 있는 제2 룩업테이블의 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 테스트 작동유체의 농도의 및 온도의 변화에 따른 밀도를 산출하기 위한 시뮬레이션툴의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 작동유체의 농도와 작동유체의 밀도에 관한 함수식의 예를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a typical carina cycle.
2 is a view showing a waste heat power generation working fluid concentration control apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a configuration of the concentration controller shown in FIG. 2.
4 is a diagram showing an example of a first lookup table in which a temperature and a density of a working fluid are stored in match with a concentration of the working fluid.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a second lookup table in which a function expression regarding the concentration of the working fluid and the density of the working fluid is matched and stored for each temperature of the working fluid.
6 is a view showing an example of a simulation tool for calculating the density of the test working fluid concentration and the change in temperature.
7 is a view showing an example of a functional formula relating to the concentration of the working fluid and the density of the working fluid.

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described herein will be understood as follows.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.Singular expressions should be understood to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and the terms “first”, “second”, etc. are used to distinguish one component from another. The scope of the rights shall not be limited by these terms.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the term "comprises" or "having" does not preclude the existence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.The term "at least one" should be understood to include all combinations which can be presented from one or more related items. For example, the meaning of "at least one of the first item, the second item, and the third item" means not only the first item, the second item, or the third item, but also two of the first item, the second item, and the third item, respectively. A combination of all items that can be presented from more than one.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치를 보여주는 도면이다.2 is a view showing a waste heat power generation working fluid concentration control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)는 제1 압축유닛(210), 재생유닛(220), 가열유닛(230), 기액분리유닛(240), 발전유닛(250), 흡수기(255), 응축유닛(260), 응축드럼(270), 센싱유닛(280), 및 농도제어부(290)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)는 농도조절유닛(300)을 추가로 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the waste heat power generation fluid concentration control apparatus 200 according to an embodiment of the present invention includes a first compression unit 210, a regeneration unit 220, a heating unit 230, and a gas-liquid separation unit. 240, a power generation unit 250, an absorber 255, a condensation unit 260, a condensation drum 270, a sensing unit 280, and a concentration control unit 290. In addition, the waste heat power generation fluid concentration control apparatus 200 according to an embodiment of the present invention may further include a concentration control unit (300).

본 발명의 일 실시예에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)는 제1 압축유닛(210), 재생유닛(220), 가열유닛(230), 기액분리유닛(240), 발전유닛(250), 응축유닛(260), 및 응축드럼(270)이 순차적으로 연결된 폐회로로 구성되고, 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)를 동작시키는 작동유체가 폐회로를 통해 순환하면서 발전유닛(250)을 통해 에너지를 생산한다.Waste heat generation working fluid concentration control apparatus 200 according to an embodiment of the present invention is the first compression unit 210, regeneration unit 220, heating unit 230, gas-liquid separation unit 240, power generation unit 250 ), The condensation unit 260, and the condensation drum 270 is composed of a closed circuit sequentially connected, the operating fluid for operating the waste heat generating working fluid concentration control device 200 is circulated through the closed circuit to the power generation unit 250 To produce energy.

이때, 본 발명에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)를 순환하는 작동유체는 2 이상의 성분이 함유된 작동유체일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 작동유체는 낮은 끓는점을 가지는 성분과 높은 끓는점을 가지는 성분을 포함하는 다성분 작동유체일 수 있다. 일 예로 작동유체는 암모니아수 혼합물, 두 가지 이상의 탄화수소, 두 가지 이상의 프레온, 탄화수소와 프레온 혼합물일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 본 발명에 따른 작동유체는 물과 암모니아가 혼합된 암모니아수인 것으로 설명하기로 한다.In this case, the working fluid circulating in the waste heat generating working fluid concentration control apparatus 200 according to the present invention may be a working fluid containing two or more components. In one embodiment, the working fluid according to the invention may be a multicomponent working fluid comprising a low boiling point component and a high boiling point component. As an example, the working fluid may be an ammonia water mixture, two or more hydrocarbons, two or more Freons, a hydrocarbon and a Freon mixture. Hereinafter, for the convenience of description, the working fluid according to the present invention will be described as ammonia water mixed with water and ammonia.

제1 압축유닛(210)은 작동유체를 가압한다. 제1 압축유닛(210)은 토출배관(272)을 통해 응축드럼(270)으로부터 토출되는 저온의 작동유체를 압축함으로써, 응축드럼(270)으로부터 토출되는 저온의 작동유체의 압력을 증가시킨다. 제1 압축유닛(210)은 응축드럼(270)과 재생유닛(220) 사이에 위치되게 설치된다. 제1 압축유닛(210)은 가압된 저온의 작동유체를 재생유닛(220)으로 공급한다. 일 실시예에 있어서, 제1 압축유닛(210)은 도 2에 도시된 바와 같이 펌프(Pump, P1)로 구현될 수 있다.The first compression unit 210 pressurizes the working fluid. The first compression unit 210 compresses the low temperature working fluid discharged from the condensation drum 270 through the discharge pipe 272, thereby increasing the pressure of the low temperature working fluid discharged from the condensation drum 270. The first compression unit 210 is installed to be located between the condensation drum 270 and the regeneration unit 220. The first compression unit 210 supplies the pressurized low temperature working fluid to the regeneration unit 220. In one embodiment, the first compression unit 210 may be implemented as a pump (P1, P1) as shown in FIG.

재생유닛(220)은 제1 압축유닛(210)에서 공급되는 저온의 작동유체를 열교환을 통해 예열시킨다. 일 실시예에 있어서, 재생유닛(220)은 기액분리유닛(240)에 의해 분리된 고온의 액체성분의 작동유체를 열교환 매체로 이용하여 제1 압축유닛(210)에서 공급되는 저온의 작동유체를 예열시킬 수 있다. 즉, 재생유닛(220)은 기액분리유닛(240)으로부터 공급되는 고온의 액체성분의 작동유체와 제1 압축유닛(210)에서 공급되는 저온의 작동유체를 열교환시킴에 의해 제1 압축유닛(210)에서 공급되는 저온의 작동유체를 예열시킨다.The regeneration unit 220 preheats the low temperature working fluid supplied from the first compression unit 210 through heat exchange. In one embodiment, the regeneration unit 220 uses a low temperature working fluid supplied from the first compression unit 210 using a high temperature liquid component working fluid separated by the gas-liquid separation unit 240 as a heat exchange medium. Can be preheated. That is, the regeneration unit 220 heat exchanges the high temperature liquid component working fluid supplied from the gas-liquid separation unit 240 and the low temperature working fluid supplied from the first compression unit 210 to heat the first compression unit 210. Preheat the low temperature working fluid from.

가열유닛(230)은 재생유닛(220)을 통해 예열된 작동유체를 외부의 열원(232)에서 공급되는 열을 이용하여 증발시킴으로써 작동유체를 고온고압의 기체로 상변화시킨다. 일 실시예에 있어서, 가열유닛(230)은 배가스나 폐열원을 열원(232)으로 이용할 수 있다.The heating unit 230 phase changes the working fluid into a gas of high temperature and high pressure by evaporating the working fluid preheated through the regeneration unit 220 using heat supplied from an external heat source 232. In one embodiment, the heating unit 230 may use an exhaust gas or a waste heat source as the heat source 232.

기액분리유닛(240)은 가열유닛(230)으로부터 공급되는 고온고압의 작동유체를 암모니아가 주성분인 기체성분의 작동유체와 물이 주성분인 액체성분의 작동유체로 분리시킨다. 기액분리유닛(240)은 액체성분의 작동유체는 재생유닛(220)으로 공급하고, 기체성분의 작동유체는 발전유닛(250)으로 공급한다.The gas-liquid separation unit 240 separates the high-temperature, high-pressure working fluid supplied from the heating unit 230 into a working fluid of a gas component mainly composed of ammonia and a working fluid of a liquid component mainly composed of water. The gas-liquid separation unit 240 supplies the working fluid of the liquid component to the regeneration unit 220 and the working fluid of the gas component to the power generation unit 250.

발전유닛(250)은 터빈(252) 및 터빈(252)에 연결된 발전기(254)를 포함한다. 터빈(252)은 기액분리유닛(240)에서 공급되는 기체성분의 작동유체에 의해 회전하여 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 터빈(252)에 연결된 발전기(254)는 터빈(252)에 의해 변환된 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다. The power generation unit 250 includes a turbine 252 and a generator 254 connected to the turbine 252. The turbine 252 is rotated by the working fluid of the gas component supplied from the gas-liquid separation unit 240 to convert chemical energy into mechanical energy. The generator 254 connected to the turbine 252 converts the mechanical energy converted by the turbine 252 into electrical energy.

흡수기(255)는 발전유닛(250)에서 배출된 기체성분의 작동유체와 재생유닛(220)에서 열교환에 이용된 후 배출되는 액체성분의 작동유체를 혼합하여 응축유닛(250)으로 제공한다. 이러한 흡수기(255)를 통과함에 의해 작동유체는 기액분리유닛(240)에 의해 분리되기 이전의 작동유체의 상태가 된다.The absorber 255 mixes the working fluid of the gas component discharged from the power generation unit 250 and the working fluid of the liquid component discharged after being used for heat exchange in the regeneration unit 220 to provide it to the condensation unit 250. By passing through the absorber 255, the working fluid is in the state of the working fluid before being separated by the gas-liquid separation unit 240.

응축유닛(260)은 흡수기(255)로부터 제공되는 작동유체를 쿨링타워(262)에서 공급되는 냉각유체를 이용하여 응축시킨다. 일 실시예에 있어서, 응축유닛(260)은 흡수기(255)로부터 제공되는 작동유체와 냉각유체의 열교환을 통해 작동유체를 냉각시킴으로써 작동유체를 액체상태로 상변화시킨다.The condensation unit 260 condenses the working fluid provided from the absorber 255 using the cooling fluid supplied from the cooling tower 262. In one embodiment, the condensation unit 260 changes the working fluid into a liquid state by cooling the working fluid through heat exchange between the working fluid and the cooling fluid provided from the absorber 255.

응축드럼(270)은 응축유닛(260)에 의해 액체상태로 상변환된 작동유체가 보관된다. 일 실시예에 있어서, 응축드럼(270)은 액체상태의 작동유체 보관시 액체상태의 작동유체가 응축유닛(260)에 의해 냉각된 상태의 온도로 유지되도록 한다.The condensation drum 270 stores the working fluid phase-converted into the liquid state by the condensation unit 260. In one embodiment, the condensation drum 270 allows the working fluid in the liquid state to be maintained at a temperature cooled by the condensation unit 260 when the working fluid is stored in the liquid state.

응축드럼(270)에 보관된 액체상태의 작동유체는 응축드럼(270)의 하부에 설치된 토출배관(272)을 통해 제1 압축유닛(210)으로 공급된다. 본 발명에서 액체상태의 작동유체의 토출을 위한 토출배관(272)을 응축드럼(270)의 하부에 설치하는 이유는, 응축드럼(270)의 상부에 토출배관(272)이 설치되는 경우 응축드럼(270)의 상부에 잔존할 수 있는 작동유체의 기체성분이 상부에 설치된 토출배관(272)을 통해 제1 압축유닛(210)으로 공급되어 제1 압축유닛(210)이 손상될 위험이 있기 때문이다.The working fluid in the liquid state stored in the condensation drum 270 is supplied to the first compression unit 210 through the discharge pipe 272 installed under the condensation drum 270. The reason for installing the discharge pipe 272 for discharging the working fluid in the liquid state in the lower portion of the condensation drum 270 in the present invention, when the discharge pipe 272 is installed on the upper portion of the condensation drum 270 condensation drum Since the gas component of the working fluid which may remain on the upper portion of the 270 is supplied to the first compression unit 210 through the discharge pipe 272 installed on the upper portion, there is a risk that the first compression unit 210 is damaged. to be.

센싱유닛(280)은 응축드럼(270)에 보관된 작동유닛의 온도 및 밀도를 측정한다. 일 실시예에 있어서, 센싱유닛(280)은 순환배관(282), 제2 압축유닛(284), 센서부(286), 및 제1 밸브(288)를 포함할 수 있다.The sensing unit 280 measures the temperature and density of the operating unit stored in the condensation drum 270. In one embodiment, the sensing unit 280 may include a circulation pipe 282, a second compression unit 284, a sensor unit 286, and a first valve 288.

순환배관(282)은 작동유체의 온도 및 밀도를 센싱하기 위해 응축드럼(270)의 하부에 설치되어 응축드럼(270)에 보관되어 있는 액체상태의 작동유체를 순환시킨다. 즉, 순환배관(282)은 응축드럼(270)으로부터 공급되는 작동유체를 순환시킨 후 다시 응축드럼(270)으로 공급한다.The circulation pipe 282 circulates the working fluid in a liquid state installed in the lower portion of the condensation drum 270 to sense the temperature and density of the working fluid. That is, the circulation pipe 282 circulates the working fluid supplied from the condensation drum 270 and then supplies it back to the condensation drum 270.

본 발명에 따르면 순환배관(282)을 응축드럼(270)의 하부에 설치함으로써 응축드럼(270)에 보관 중인 작동유체의 일부를 순환시켜 그 농도를 측정할 수 있기 때문에, 작동유체의 농도 측정을 위해 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)를 구성하는 폐회로 내에서 순환하는 작동유체 중 일부를 분기하여 이용하는 종래기술에 비해 작동유체의 유량 변경이 없어 발전효율 저하를 방지할 수 있게 된다.According to the present invention, since the circulation pipe 282 is installed under the condensation drum 270, the concentration of the working fluid stored in the condensation drum 270 can be circulated and the concentration thereof can be measured. In order to prevent a decrease in power generation efficiency, there is no change in the flow rate of the working fluid, compared to the conventional technology using branching of a part of the working fluid circulating in the closed circuit constituting the waste heat generating working fluid concentration control apparatus 200.

제2 압축유닛(284)은 응축드럼(270)으로부터 공급되는 작동유체를 순환배관(282) 내에서 순환시킨다. 일 실시예에 있엇어, 제2 압축유닛(284)은 펌프(P2)로 구현될 수 있다.The second compression unit 284 circulates the working fluid supplied from the condensation drum 270 in the circulation pipe 282. In one embodiment, the second compression unit 284 may be implemented as a pump (P2).

센서부(286)는 순환배관(282)을 통해 순환되는 작동유체의 온도 및 밀도를 측정한다. 이를 위해 센서부(286)는 작동유체의 온도를 측정하기 위한 온도센서(286a) 및 작동유체의 밀도를 측정하기 위한 밀도센서(286b)를 포함할 수 있다.The sensor unit 286 measures the temperature and density of the working fluid circulated through the circulation pipe 282. To this end, the sensor unit 286 may include a temperature sensor 286a for measuring the temperature of the working fluid and a density sensor 286b for measuring the density of the working fluid.

한편, 본 발명에 따른 센서부(286)는 작동유체의 농도를 보다 정확하게 산출하기 위해 작동유체의 압력을 추가로 측정할 수 있다. 이를 위해 센서부(286)는 작동유체의 압력을 측정하기 위한 압력센서(286c)를 추가로 포함할 수 있다.On the other hand, the sensor unit 286 according to the present invention may further measure the pressure of the working fluid in order to calculate the concentration of the working fluid more accurately. To this end, the sensor unit 286 may further include a pressure sensor 286c for measuring the pressure of the working fluid.

제1 밸브(288)는 개폐여부에 따라 응축드럼(270)에서 순환배관(282)으로 작동유체의 공급 여부를 조절한다. 제1 밸브(288)의 개폐여부는 농도 제어부(290)에 의해 결정된다. 일 실시예에 있어서, 제1 밸브(288)는 미리 정해진 작동유체의 농도측정주기가 도래하면 농도제어부(290)에 의해 개방되어 응축드럼(270)으로부터 순환배관(282)으로 작동유체가 공급되도록 한다. 또한, 제1 밸브(288)는 작동유체의 농도측정주기가 아닌 경우 농도제어부(290)에 의해 폐쇄되어 응축드럼(270)의로부터 순환배관(282)으로 작동유체의 공급이 중단되도록 한다.The first valve 288 controls the supply of the working fluid from the condensation drum 270 to the circulation pipe 282 according to the opening and closing. Whether the first valve 288 is opened or closed is determined by the concentration controller 290. In one embodiment, the first valve 288 is opened by the concentration control unit 290 when the concentration measurement cycle of the predetermined working fluid arrives so that the working fluid is supplied from the condensation drum 270 to the circulation pipe 282. do. In addition, the first valve 288 is closed by the concentration control unit 290 when not the concentration measuring cycle of the working fluid to stop the supply of the working fluid from the condensation drum 270 to the circulation pipe 282.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 작동유체의 농도를 측정하기 위한 센싱유닛(280)이 제1 압축유닛(210)의 후단에 설치되기 때문에 제1 압축유닛(210)이 작동하지 않는 경우에도 작동유체의 농도를 측정할 수 있어 작동유체의 농도를 상시 측정할 수 있다는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, even if the first compression unit 210 does not operate because the sensing unit 280 for measuring the concentration of the working fluid is installed at the rear end of the first compression unit 210. Since the concentration of the fluid can be measured, the concentration of the working fluid can be measured at all times.

또한, 본 발명에 따르면 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)의 폐회로로 공급되는 작동유체를 분기하여 별도의 용기에 보관한 이후에 그 농도를 측정하는 것이 아니라, 응축드럼(270)에 순환배관(282)을 설치함으로써 순환배관(282)을 통해 흐르는 작동유체의 농도를 측정하기 때문에 작동유체의 농도를 실시간으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 작동유체의 농도측정을 위한 별도의 보관용기가 필요 없어 작동유체의 농도 측정을 위해 요구되는 시스템 설비 및 시스템 설치공간을 최소화할 수 있다.In addition, according to the present invention, after dividing the working fluid supplied to the closed circuit of the waste heat generating working fluid concentration control device 200 and storing it in a separate container, the concentration is not measured, but is circulated to the condensation drum 270. By installing 282, the concentration of the working fluid flowing through the circulation pipe 282 can be measured, so that the concentration of the working fluid can be measured in real time, and there is no need for a separate storage container for measuring the concentration of the working fluid. The system installation and system installation space required for the measurement of the concentration of the working fluid can be minimized.

농도제어부(290)는 센서부(286)에 의해 측정된 작동유체의 온도 및 밀도를 기초로 작동유체의 농도를 산출한다. 또한, 농도제어부(290)는 센서부(286)에 의해 작동유체의 압력이 추가로 측정된 경우 작동유체의 온도, 밀도, 및 압력을 기초로 작동유체의 농도를 산출할 수 있다.The concentration controller 290 calculates the concentration of the working fluid based on the temperature and density of the working fluid measured by the sensor unit 286. In addition, the concentration controller 290 may calculate the concentration of the working fluid based on the temperature, the density, and the pressure of the working fluid when the pressure of the working fluid is further measured by the sensor unit 286.

본 발명에서 농도제어부(290)를 통해 작동유체의 농도를 산출하는 이유는 암모니아를 포함하는 작동유체를 이용하는 발전 시스템의 경우, 발전 시스템에 포함된 터빈의 실링부분, 밸브부분, 벤트 설비 등에서 암모니아의 누출(Leak)이 발생할 수 있는데, 암모니아 누출은 작동유체의 농도에 영향을 주며 최종적으로는 발전효율과 발전시간에 악영향을 주게 되기 때문에 작동유체의 농도를 주기적으로 산출함으로써 작동유체의 농도가 변경되는지 여부를 모니터링하기 위한 것이다.The reason for calculating the concentration of the working fluid through the concentration control unit 290 in the present invention is that in the case of a power generation system using a working fluid containing ammonia, the ammonia in the sealing portion, valve portion, vent equipment, etc. of the turbine included in the power generation system Leak may occur. Ammonia leakage affects the working fluid concentration and finally affects the power generation efficiency and generation time. Therefore, it is necessary to calculate the working fluid concentration periodically to change the working fluid concentration. It is to monitor whether or not.

이하, 본 발명에 따른 농도제어부(290)의 구성을 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of the concentration control unit 290 according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농도제어부의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 농도제어부(290)는 농도산출부(310), 제1 룩업테이블(315), 제2 룩업테이블(320), 밸브제어부(330), 및 작동유체 유출량 산출부(340)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 농도제어부(290)는 제1 룩업테이블 생성부(350) 및 제2 룩업테이블 생성부(360)를 더 포함할 수 있다.Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the concentration control unit according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the concentration control unit 290 according to an embodiment of the present invention includes a concentration calculation unit 310, a first lookup table 315, a second lookup table 320, and a valve control unit 330. , And working fluid outflow calculator 340. In addition, the concentration controller 290 according to an embodiment of the present invention may further include a first lookup table generator 350 and a second lookup table generator 360.

농도산출부(310)는 센서부(286)에 의해 측정된 작동유체의 온도 및 밀도를 기초로 작동유체의 농도를 산출한다. 구체적으로, 농도산출부(310)는 센서부(286)로부터 작동유체의 온도 및 밀도에 대한 정보가 수신되면, 작동유체의 온도 및 밀도가 작동유체의 농도와 매칭되어 저장되어 있는 제1 룩업테이블(315) 상에서 센서부(286)에 의해 측정된 온도 및 밀도에 매칭되어 있는 농도를 작동유체의 농도로 산출한다. The concentration calculating unit 310 calculates the concentration of the working fluid based on the temperature and the density of the working fluid measured by the sensor unit 286. Specifically, when the concentration calculation unit 310 receives information on the temperature and density of the working fluid from the sensor unit 286, the first lookup table in which the temperature and density of the working fluid is matched with the concentration of the working fluid and stored therein. The concentration matched to the temperature and density measured by the sensor unit 286 on 315 is calculated as the concentration of the working fluid.

한편, 센서부(286)로부터 작동유체의 압력에 대한 정보가 추가로 수신되면, 농도산출부(310)는 각 압력별로 분류되어 작성된 복수개의 제1 룩업테이블(315)들 중 센서부(286)에 의해 측정된 압력에 대응되는 제1 룩업테이블(315)을 선택하고, 선택된 제1 룩업테이블(315) 상에서 센서부(286)에 의해 측정된 온도 및 밀도에 매칭되어 있는 농도를 작동유체의 농도로 산출한다.On the other hand, when the information on the pressure of the working fluid is additionally received from the sensor unit 286, the concentration calculation unit 310 is the sensor unit 286 of the plurality of first lookup table 315 prepared by classifying each pressure Selecting the first lookup table 315 corresponding to the pressure measured by, and the concentration matched to the temperature and density measured by the sensor unit 286 on the selected first lookup table 315 concentration of the working fluid Calculate

상술한 실시예에 있어서는 농도산출부(310)가 작동유체의 온도 및 밀도에 대한 정보가 수신되면, 작동유체의 온도 및 밀도가 작동유체의 농도와 매칭되어 저장되어 있는 제1 룩업테이블(315)을 이용하여 작동유체의 농도를 산출하는 것으로 설명하였다.In the above-described embodiment, when the concentration calculating unit 310 receives information about the temperature and density of the working fluid, the first lookup table 315 in which the temperature and density of the working fluid is matched with the concentration of the working fluid and stored. It was described as to calculate the concentration of the working fluid using.

다른 실시예에 있어서, 농도산출부(310)는 작동유체의 온도 별로 작동유체 농도가 작동유체의 밀도에 관한 함수식로 표현된 제2 룩업 테이블(320)을 이용하여 작동유체의 농도를 산출할 수도 있다. 구체적으로, 농도산출부(310)는 제2 룩업테이블(320) 상에서 센서부(286)에 의해 측정된 온도에 매칭되어 있는 함수식을 선택하고, 선택된 함수식에 센서부(286)에 의해 측정된 밀도를 대입함으로써 작동유체의 농도를 산출할 수 있다. In another embodiment, the concentration calculation unit 310 may calculate the concentration of the working fluid using the second lookup table 320 in which the working fluid concentration is expressed as a function of the density of the working fluid for each temperature of the working fluid. have. In detail, the concentration calculation unit 310 selects a function formula matched to the temperature measured by the sensor unit 286 on the second lookup table 320, and the density measured by the sensor unit 286 at the selected function equation. By substituting, the concentration of the working fluid can be calculated.

이와 같이 농도산출부(310)가 작동유체의 온도 별로 작동유체 농도가 작동유체의 밀도에 관한 함수식로 표현된 제2 룩업테이블(320)을 이용하여 작동유체의 농도를 산출하는 이유는, 제1 룩업테이블(315)을 이용하여 농도 산출하기 위해서는 농도산출부(310)가 제2룩업테이블(320)보다 많은 양의 데이터를 포함하고 있는 제1 룩업테이블(315)을 포함하여야 하므로 큰 용량의 저장공간이 요구되기 때문이다. As such, the concentration calculating unit 310 calculates the concentration of the working fluid using the second lookup table 320 in which the working fluid concentration is expressed as a function of the density of the working fluid for each temperature of the working fluid. In order to calculate the concentration using the lookup table 315, since the concentration calculation unit 310 must include the first lookup table 315 including a larger amount of data than the second lookup table 320, a large amount of storage is performed. Because space is required.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 농도측정센서를 이용하여 작동유체의 농도를 직접 측정하는 것이 아니라, 일반적인 온도센서, 밀도센서, 또는 압력센서를 이용하여 작동유체의 온도, 밀도, 또는 압력을 측정하고, 측정된 온도, 밀도, 또는 압력을 이용하여 작동유체의 농도를 산출하기 때문에 고가의 농도측정센서 구비 없이도 작동유체의 농도를 산출할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the temperature, density, or pressure of the working fluid is measured using a general temperature sensor, a density sensor, or a pressure sensor, instead of directly measuring the concentration of the working fluid using the concentration measuring sensor. In addition, since the concentration of the working fluid is calculated using the measured temperature, density, or pressure, the concentration of the working fluid can be calculated without providing an expensive concentration measuring sensor.

제1 룩업테이블(315)에는 작동유체의 온도 및 밀도가 작동유체의 농도와 매칭되어 저장되어 있다. 이때, 제1 룩업테이블(315)은 작동유체의 압력 별로 별도로 작성될 수 있다. 제1 룩업테이블(315)의 일 예가 도 4에 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 룩업테이블(315)에는 온도 및 농도에 따른 밀도가 기록되어 있고, 도 4에 도시된 바와 같은 제1 룩업테이블(315)이 각 압력 별로 별도로 생성될 수 있다.The first lookup table 315 stores the temperature and density of the working fluid in correspondence with the concentration of the working fluid. In this case, the first lookup table 315 may be separately prepared for each pressure of the working fluid. An example of the first lookup table 315 is shown in FIG. 4. As shown in FIG. 4, the density according to temperature and concentration is recorded in the first lookup table 315, and the first lookup table 315 as shown in FIG. 4 may be generated separately for each pressure. .

제2 룩업테이블(320)에는 작동유체의 농도 산출을 위한 함수식이 작동유체의 온도 별로 기록되어 있다. 이때, 작동유체의 농도 산출을 위한 함수식은 작동유체의 밀도에 관한 함수식으로 정의되고, 작동유체의 농도 산출을 위한 함수식은 제1 룩업테이블(315)을 기초로 작성될 수 있다. 도 5에 제2 룩업테이블(320)의 일 예가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 룩업테이블(320)에는 밀도에 관한 함수식으로 표현된 작동유체의 농도가 온도 별로 기록되어 있고, 함수식을 정의하기 위한 기울기 값(K1) 및 농도의 절편값(K2)이 함께 기록되어 있다. 도 5에서는 작동유체의 농도 산출을 위한 함수식이 1차함수로 표현되어 있지만, 작동유체의 압력이 추가로 반영되는 경우 작동유체의 농도 산출을 위함 함수식은 2차 함수로 표현될 수 있따.In the second lookup table 320, a function formula for calculating the concentration of the working fluid is recorded for each temperature of the working fluid. At this time, the function formula for calculating the concentration of the working fluid is defined as a function of the density of the working fluid, the function formula for calculating the concentration of the working fluid may be prepared based on the first lookup table (315). An example of the second lookup table 320 is illustrated in FIG. 5. As shown in FIG. 5, the concentration of the working fluid, expressed as a function of density, is recorded for each temperature in the second lookup table 320, and the slope value K1 and the intercept value of the concentration ( K2) is recorded together. In FIG. 5, the functional formula for calculating the concentration of the working fluid is expressed as a first order function, but when the pressure of the working fluid is additionally reflected, the functional formula for calculating the concentration of the working fluid may be expressed as a second order function.

밸브제어부(330)는 제1 밸브(288)의 개폐를 제어한다. 구체적으로, 밸브제어부(330)는 미리 정해진 작동유체의 농도측정주기가 도래하면 제1 밸브(288)를 개방시켜 응축드럼(270)에 보관된 작동유체가 순환배관(282)으로 공급되도록 한다. 또한, 농도측정이 완료되거나 농도측정주기가 아닌 경우 밸브제어부(330)는 제1 밸브(288)를 폐쇄시켜 응축드럼(270)의로부터 순환배관(282)으로 작동유체의 공급이 중단되도록 한다.The valve control unit 330 controls the opening and closing of the first valve 288. Specifically, the valve control unit 330 opens the first valve 288 when the concentration measurement cycle of the predetermined working fluid arrives to supply the working fluid stored in the condensation drum 270 to the circulation pipe 282. In addition, when the concentration measurement is completed or not in the concentration measurement cycle, the valve control unit 330 closes the first valve 288 to stop the supply of the working fluid from the condensation drum 270 to the circulation pipe 282.

작동유체 유출량 산출부(340)는 농도산출부(310)에 의해 작동유체의 농도가 산출되면, 산출된 작동유체의 농도를 기초로 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)에서 유출되는 작동유체의 양, 즉 작동유체의 유출량을 산출한다. 구체적으로, 작동유체 유출량 산출부(340)는 농도산출부(310)에 의해 산출된 작동유체의 농도를 이용하여 미리 정해진 단위시간 동안의 작동유체의 농도 감소량을 산출하고, 산출된 농도 감소량을 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)에서의 작동유체의 유출량으로 결정한다.When the working fluid flow rate calculation unit 340 calculates the concentration of the working fluid by the concentration calculating unit 310, the working fluid flowing out of the waste heat power generation working fluid concentration control device 200 based on the calculated working fluid concentration. Quantity, that is, the flow of working fluid, is calculated. Specifically, the working fluid outflow calculator 340 calculates a concentration decrease of the working fluid for a predetermined unit time by using the concentration of the working fluid calculated by the concentration calculator 310, and calculates the waste heat of the calculated concentration decrease. The flow rate of the working fluid in the power generation working fluid concentration control device 200 is determined.

이와 같이, 본 발명에 따르면 작동유체 유출량 산출부(340)를 통해 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)에서 유출되는 작동유체의 양을 산출할 수 있기 때문에, 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)의 정비시간 및 운영시간을 예측할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, since the amount of the working fluid flowing out of the waste heat generating working fluid concentration control apparatus 200 can be calculated through the working fluid outflow calculating unit 340, the waste heat generating working fluid concentration controlling apparatus 200 The maintenance time and the operating time of) can be predicted.

제1 룩업테이블 생성부(350)는 시뮬레이션을 통해 제1 룩업테이블(315)을 생성한다. 일 실시예에 있어서, 제1 룩업테이블 생성부(350)는 도 6에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 시뮬레이션툴(600)을 이용하여 시뮬레이션을 수행함으로써 제1 룩업테이블(315)을 생성할 수 있다. 구체적으로, 제1 룩업 테이블 생성부(350)는 시뮬레이션툴(600)의 펌프(610)를 이용하여 배관(620)으로 테스트 작동유체의 농도를 변화시켜가면서 테스트 작동유체를 공급하고, 온도센서(630a). 밀도센서(630b), 및 압력센서(630c)를 이용하여 테스트 작동유체의 온도, 밀도, 및 압력을 각각 측정함으로써 제1 룩업테이블(315)을 생성한다. 즉, 제1 룩업테이블 생성부(350)는 배관(620)의 입구측에서 온도센서(630a) 및 압력센서(630c)를 이용하여 테스트 작동유체의 온도 및 압력을 측정하고, 배관(620)의 출구측에서 밀도센서(630b)를 이용하여 테스트 작동유체의 밀도를 측정함으로써 제1 룩업테이블(315)을 생성하게 된다. 이때, 테스트 작동유체의 농도변경범위는 암모니아의 질량분율(Mass Fraction)이 0 내지 100% 이내인 범위로 설정되고, 테스트 작동유체의 온도범위는 0도 내지 100도 이내로 설정되고 압력범위는 5bar 내지 10bar 이내로 설정될 수 있다.The first lookup table generator 350 generates the first lookup table 315 through simulation. According to an embodiment, the first lookup table generator 350 may generate the first lookup table 315 by performing a simulation using the simulation tool 600 having the configuration as shown in FIG. 6. . Specifically, the first lookup table generator 350 supplies the test working fluid while changing the concentration of the test working fluid to the pipe 620 by using the pump 610 of the simulation tool 600, and supplies a temperature sensor ( 630a). The first lookup table 315 is generated by measuring the temperature, density, and pressure of the test working fluid using the density sensor 630b and the pressure sensor 630c, respectively. That is, the first lookup table generator 350 measures the temperature and pressure of the test working fluid using the temperature sensor 630a and the pressure sensor 630c at the inlet side of the pipe 620, The first lookup table 315 is generated by measuring the density of the test working fluid using the density sensor 630b at the outlet side. At this time, the concentration range of the test working fluid is set to a range in which the mass fraction of ammonia is within 0 to 100%, the temperature range of the test working fluid is set to 0 degrees to 100 degrees, and the pressure range is 5 bar to It can be set within 10 bar.

제2 룩업테이블 생성부(360)는 제1 룩업테이블(315)을 기초로 제2 룩업테이블을 생성한다. 제2 룩업테이블 생성부(360)는 제1 룩업테이블(315)로부터 작동유체의 온도 별로 작동유체의 농도에 대한 함수식을 산출하고, 산출된 각 함수식을 온도 별로 매핑함으로써 제2 룩업테이블(320)을 생성한다. 구체적으로, 제2 룩업테이블 생성부(360)는 제1 룩업테이블(315)에 기록되어 있는 작동유체의 온도 및 밀도 데이터들을 이용하여 도 7에 도시된 바와 같은 농도의 추세선을 산출하고, 추세선으로부터 농도에 관한 함수식을 도출한다.The second lookup table generator 360 generates a second lookup table based on the first lookup table 315. The second lookup table generating unit 360 calculates a function formula for the concentration of the working fluid for each temperature of the working fluid from the first lookup table 315, and maps each calculated function for each temperature to the second lookup table 320. Create Specifically, the second lookup table generating unit 360 calculates a trend line of concentration as shown in FIG. 7 using temperature and density data of the working fluid recorded in the first lookup table 315, and calculates the trend line from the trend line. Deduce the formula for concentration.

다시 도 2를 참조하면, 농도조절유닛(300)은 농도제어부(290)에 의해 산출된 작동유체의 농도를 기초로 작동유체의 농도를 보상한다. 구체적으로, 농도조절유닛(300)은 농도제어부(290)에 의해 산출된 작동유체의 농도가 타겟농도보다 작은 경우 응축 드럼(270)에 암모니아를 보충함으로써 작동유체의 농도를 보상한다.Referring back to FIG. 2, the concentration adjusting unit 300 compensates the concentration of the working fluid based on the concentration of the working fluid calculated by the concentration controller 290. Specifically, the concentration control unit 300 compensates the concentration of the working fluid by replenishing ammonia in the condensation drum 270 when the concentration of the working fluid calculated by the concentration control unit 290 is smaller than the target concentration.

이러한 경우 농도제어부(290)는 도 3에 도시된 바와 같이 응축드럼(270)에 보충할 암모니아의 양을 결정하기 위한 농도보상부(370)를 추가로 포함할 수 있다. 농도보상부(370)는 농도산출부(310)에 의해 산출된 작동유체의 농도를 미리 정해진 타겟농도와 비교하여 작동유체의 농도가 타겟농도보다 작은 경우 암모니아의 주입을 결정한다. 이때, 주입될 암모니아의 양은 타겟농도와 농도산출부(310)에 의해 산출된 작동유체의 농도의 차이값에 기초하여 결정된다.In this case, the concentration controller 290 may further include a concentration compensator 370 for determining the amount of ammonia to be replenished to the condensation drum 270 as shown in FIG. 3. The concentration compensator 370 determines the injection of ammonia when the concentration of the working fluid is smaller than the target concentration by comparing the concentration of the working fluid calculated by the concentration calculating unit 310 with a predetermined target concentration. At this time, the amount of ammonia to be injected is determined based on the difference between the target concentration and the concentration of the working fluid calculated by the concentration calculation unit 310.

농도조절유닛(300)은 농도보상부(370)에 의해 작동유체의 농도 보상을 위해 암모니아의 주입 및 주입될 암모니아의 양이 결정되면 결정된 양에 해당하는 암모니아를 응축드럼(270)으로 보충함으로써 작동유체의 농도를 보상하게 된다.The concentration control unit 300 operates by supplementing ammonia corresponding to the determined amount with the condensation drum 270 when the concentration of the ammonia to be injected and the amount of ammonia to be injected is determined by the concentration compensator 370. To compensate for the concentration of the fluid.

암모니아의 보충을 위해, 농도조절유닛(300)은 도 2에 도시된 바와 같이, 저장탱크(302), 연결배관(304), 공급펌프(306, P3), 및 제2 밸브(308)를 포함한다.For replenishing ammonia, the concentration control unit 300 includes a storage tank 302, a connection pipe 304, supply pumps 306 and P3, and a second valve 308, as shown in FIG. 2. do.

저장탱크(302)에는 작동유체의 농도 보상을 위한 암모니아가 저장된다.The storage tank 302 stores ammonia for concentration compensation of the working fluid.

연결배관(304)은 저장탱크(302)와 응축드럼(270)을 연결시킨다. 저장탱크(302)에 저장된 암모니아는 연결배관(304)을 통해 응축드럼(270)으로 공급된다. 도 2에서는 연결배관(304)에 응축드럼(270)의 하부에 연결되는 것으로 도시하였지만, 이는 하나의 예일 뿐, 연결배관(304)은 응축드럼(270)의 상부에 연결될 수도 있을 것이다.The connection pipe 304 connects the storage tank 302 and the condensation drum 270. The ammonia stored in the storage tank 302 is supplied to the condensation drum 270 through the connection pipe 304. In FIG. 2, the connection pipe 304 is connected to the lower portion of the condensation drum 270, but this is only one example, and the connection pipe 304 may be connected to the upper portion of the condensation drum 270.

공급펌프(306)는 저장탱크(302)에 저장되어 있는 암모니아를 응축드럼(270)으로 공급한다.The supply pump 306 supplies the ammonia stored in the storage tank 302 to the condensation drum 270.

제2 밸브(308)는 개폐여부에 따라 응축드럼(270)으로 암모니아의 공급여부를 조절한다. 즉, 제2 밸브(308)가 개방되면 저장탱크(302)에 저장되어 있는 암모니아가 연결배관(304)을 통해 응축드럼(270)으로 공급되고, 제2 밸브(308)가 폐쇄되면 응축드럼(270)으로 암모니아의 공급이 중단된다. 이때, 제2 밸브(308)의 개폐여부는 도 3에 도시된 밸브제어부(330)에 의해 결정된다.The second valve 308 controls the supply of ammonia to the condensation drum 270 according to the opening and closing. That is, when the second valve 308 is opened, the ammonia stored in the storage tank 302 is supplied to the condensation drum 270 through the connection pipe 304, and when the second valve 308 is closed, the condensation drum ( 270) stops the supply of ammonia. At this time, opening or closing of the second valve 308 is determined by the valve control unit 330 shown in FIG.

상술한 실시예에 있어서는 연결배관(304)이 응축드럼(270)에 직접 연결되는 것으로 설명하였다. 하지만, 다른 실시예에 있어서, 연결배관(304)은 응축드럼(270)에 직접 연결되지 않고 센싱유닛(280)의 순환배관(282)에 연결될 수도 있다. 이에 따라, 저장탱크(302)에 저장된 암모니아는 연결배관(304) 및 순환배관(282)을 통해 응축드럼(270)으로 공급될 수도 있을 것이다. 다만, 이러한 실시예에 따르는 경우 저장탱크(302)에 저장된 암모니아가 응축드럼(270)으로 공급되지 않고 순환배관(282) 내에서 역류하는 현상이 발생할 수도 있기 때문에, 순환배관(282) 내에서 암모니아가 역류하는 것을 방지하기 위해 센싱유닛(280)은 제3 밸브(289)를 더 포함할 수도 있다. 이때, 제3 밸브(289)의 개폐여부는 농도제어부(290)의 밸브제어부(330)에 의해 제어된다.In the above-described embodiment, the connection pipe 304 has been described as being directly connected to the condensation drum 270. However, in another embodiment, the connection pipe 304 may be connected to the circulation pipe 282 of the sensing unit 280 without being directly connected to the condensation drum 270. Accordingly, the ammonia stored in the storage tank 302 may be supplied to the condensation drum 270 through the connection pipe 304 and the circulation pipe 282. However, according to this embodiment, since the ammonia stored in the storage tank 302 is not supplied to the condensation drum 270 and may flow backward in the circulation pipe 282, the ammonia in the circulation pipe 282 may occur. In order to prevent backflow, the sensing unit 280 may further include a third valve 289. At this time, opening or closing of the third valve 289 is controlled by the valve control unit 330 of the concentration control unit 290.

구체적으로, 밸브제어부(330)는 제2 밸브(308)를 개방시켜 저장탱크(302)로부터 응축드럼(270)으로 암모니아가 공급되게 하는 경우 제3 밸브(289)는 폐쇄시킴으로써 저장탱크(302)로부터 순환배관(282)으로 암모니아가 역류하는 것을 방지한다. 한편, 농도측정이 요구되는 경우 밸브제어부(330)는 제3 밸브(289)를 개방시켜 순환배관(282)을 통과한 작동유체가 응축드럼(270)으로 공급되게 하고, 제2 밸브(308)는 폐쇄시켜 저장탱크(302)로부터 응축드럼(270)으로 암모니아의 공급이 중단되게 한다.Specifically, when the valve control unit 330 opens the second valve 308 to supply ammonia from the storage tank 302 to the condensation drum 270, the valve 389 closes the storage tank 302. The backflow of ammonia from the circulation pipe 282 is prevented. On the other hand, when concentration measurement is required, the valve control unit 330 opens the third valve 289 so that the working fluid having passed through the circulation pipe 282 is supplied to the condensation drum 270, and the second valve 308. Is closed to stop the supply of ammonia from the storage tank 302 to the condensation drum 270.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the above-described present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, it is to be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

200: 폐열발전 작동유체 농도제어장치 210: 제1 압축유닛
220: 재생유닛 230: 가열유닛
240: 기액분리유닛 250: 발전유닛
260: 응축유닛 270: 응축드럼
280: 센싱유닛 290: 농도제어부
300: 농도조절유닛200: waste heat generation working fluid concentration control device 210: first compression unit
220: regeneration unit 230: heating unit
240: gas-liquid separation unit 250: power generation unit
260: condensation unit 270: condensation drum
280: sensing unit 290: concentration control unit
300: concentration control unit

Claims (19)

작동유체를 가압하는 제1 압축유닛;
상기 제1 압축유닛에 의해 가압된 작동유체를 가열하는 가열유닛;
상기 가열유닛에 의해 가열된 작동유체를 이용하여 에너지를 발생시키는 발전유닛;
상기 발전유닛에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 응축유닛;
상기 응축된 작동유체를 보관하고, 상기 응축된 작동유체를 토출배관을 통해 상기 제1 압축유닛으로 공급하는 응축드럼;
상기 응축드럼에 보관된 작동유체의 온도 및 밀도를 측정하는 센싱유닛; 및
상기 측정된 온도 및 밀도를 기초로 상기 작동유체의 농도를 산출하는 농도제어부를 포함하고,
상기 센싱유닛은 상기 제1 압축유닛과 상기 응축드럼 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.A first compression unit pressurizing the working fluid;
A heating unit for heating the working fluid pressurized by the first compression unit;
A power generation unit generating energy by using a working fluid heated by the heating unit;
A condensation unit for condensing the working fluid discharged from the power generation unit;
A condensing drum for storing the condensed working fluid and supplying the condensed working fluid to the first compression unit through a discharge pipe;
Sensing unit for measuring the temperature and density of the working fluid stored in the condensation drum; And
A concentration control unit for calculating the concentration of the working fluid based on the measured temperature and density,
And said sensing unit is disposed between said first compression unit and said condensation drum. 제1항에 있어서,
상기 센싱유닛은,
상기 응축드럼에 보관된 작동유체를 순환시키기 위한 순환배관;
상기 순환배관을 통해 순환되는 상기 작동유체의 온도를 측정하는 온도센서; 및
상기 순환배관을 통해 순환되는 상기 작동유체의 밀도를 측정하는 밀도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method of claim 1,
The sensing unit,
A circulation pipe for circulating a working fluid stored in the condensation drum;
A temperature sensor for measuring a temperature of the working fluid circulated through the circulation pipe; And
And a density sensor for measuring the density of the working fluid circulated through the circulation pipe. 제2항에 있어서,
상기 순환배관은 상기 응축드럼의 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치The method of claim 2,
The circulation pipe is waste heat power generation fluid concentration control device, characterized in that installed under the condensation drum 제2항에 있어서,
상기 센싱유닛은 상기 순환배관 내에서 상기 작동유체를 순환시키는 제2 압축유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치The method of claim 2,
The sensing unit further comprises a second compression unit for circulating the working fluid in the circulation pipe waste heat generator working fluid concentration control device 제1항에 있어서,
상기 응축드럼으로부터 상기 센싱유닛으로 상기 작동유체의 공급을 조절하는 제1 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method of claim 1,
And a first valve for controlling the supply of the working fluid from the condensation drum to the sensing unit. 제2항에 있어서,
상기 센싱유닛은 상기 순환배관을 통해 순환되는 상기 작동유체의 압력을 측정하는 압력센서를 포함하고,
상기 농도제어부는 상기 작동유체의 온도, 밀도, 및 압력을 이용하여 상기 작동유체의 농도를 산출하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method of claim 2,
The sensing unit includes a pressure sensor for measuring the pressure of the working fluid circulated through the circulation pipe,
And the concentration control unit calculates the concentration of the working fluid using the temperature, density, and pressure of the working fluid. 제1항에 있어서,
상기 농도제어부는
상기 작동유체의 농도를 이용하여 미리 정해진 시간 동안 상기 작동유체의 농도 감소량을 산출하고, 상기 농도 감소량을 상기 작동유체의 유출량으로 결정하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method of claim 1,
The concentration control unit
Using the concentration of the working fluid calculates the concentration reduction amount of the working fluid for a predetermined time, the waste heat generation working fluid concentration control device, characterized in that for determining the concentration decrease amount as the outflow of the working fluid. 제1항에 있어서,
상기 작동유체는 암모니아를 포함하고, 상기 작동유체의 농도가 타겟농도보다 작을 때 상기 작동유체의 농도를 보상하기 위해 상기 응축 드럼에 암모니아를 보충하는 농도조절유닛을 더 포함하고,
상기 농도제어부는 상기 응축드럼에 보충할 암모니아의 양을 결정하는 농도 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method of claim 1,
The working fluid includes ammonia, and further comprising a concentration adjusting unit for replenishing ammonia in the condensation drum to compensate the concentration of the working fluid when the working fluid concentration is less than a target concentration,
And the concentration control unit includes a concentration compensator for determining an amount of ammonia to be added to the condensation drum. 제8항에 있어서,
상기 농도조절유닛은,
상기 암모니아가 저장되어 있는 저장탱크;
상기 저장탱크와 상기 응축드럼을 연결시키는 연결배관;
상기 응축드럼으로 상기 암모니아의 공급 여부를 조절하는 제2 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method of claim 8,
The concentration control unit,
A storage tank in which the ammonia is stored;
A connection pipe connecting the storage tank and the condensation drum;
And a second valve for controlling whether or not the ammonia is supplied to the condensation drum. 제9항에 있어서,
상기 농도조절유닛은 상기 저장탱크에 저장되어 있는 암모니아를 상기 연결배관을 통해 상기 응축드럼에 공급하는 공급펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치The method of claim 9,
The concentration control unit further comprises a supply pump for supplying ammonia stored in the storage tank to the condensation drum through the connection pipe, the waste heat power generation fluid concentration control device 제8항에 있어서,
상기 센싱유닛은,
상기 응축드럼에 보관된 작동유체를 순환시키는 순환배관; 및
상기 농도조절유닛으로부터 상기 순환배관으로의 암모니아 공급을 차단하기 위한 제3 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method of claim 8,
The sensing unit,
A circulation pipe circulating a working fluid stored in the condensation drum; And
And a third valve for shutting off the ammonia supply from the concentration control unit to the circulation pipe. 제1항에 있어서,
상기 농도제어부는
작동유체의 온도 및 밀도가 작동유체의 농도와 매칭되어 저장되어 있는 제1 룩업 테이블; 및
상기 제1 룩업 테이블 상에서 상기 센싱유닛에 의해 측정된 온도 및 밀도에 매칭되어 있는 농도를 상기 작동유체의 농도로 산출하는 농도 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method of claim 1,
The concentration control unit
A first lookup table in which the temperature and density of the working fluid are stored in match with the concentration of the working fluid; And
And a concentration calculating unit configured to calculate a concentration matched with the temperature and density measured by the sensing unit on the first lookup table as the concentration of the working fluid. 제12항에 있어서,
상기 농도제어부는,
시뮬레이션 툴을 이용하여 테스트 작동유체의 농도 및 온도의 변화에 따른 밀도를 측정하여 상기 제1 룩업 테이블을 생성하는 제1 룩업 테이블 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method of claim 12,
The concentration control unit,
And a first lookup table generating unit configured to generate the first lookup table by measuring a density according to a change of a concentration and a temperature of a test working fluid using a simulation tool. 제1항에 있어서,
상기 농도제어부는
작동유체의 온도 별로 작동유체 농도가 작동유체의 밀도에 관한 함수식로 표현된 제2 룩업 테이블; 및
상기 제2 룩업 테이블 상에서 상기 센싱유닛에 의해 측정된 온도에 매칭되어 있는 함수식에 상기 측정된 밀도를 대입하여 상기 작동유체의 농도를 산출하는 농도 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method of claim 1,
The concentration control unit
A second lookup table in which the working fluid concentration is expressed as a function of the density of the working fluid for each temperature of the working fluid; And
And a concentration calculator configured to calculate the concentration of the working fluid by substituting the measured density in a function matched to the temperature measured by the sensing unit on the second lookup table. Device. 제14항에 있어서,
상기 농도제어부는
작동유체의 온도 및 밀도가 작동유체의 농도와 매칭되어 저장되어 있는 제1 룩업 테이블로부터 상기 작동유체의 온도 별로 상기 작동유체의 농도에 대한 상기 함수식을 산출하여 상기 제2 룩업 테이블을 생성하는 제2 룩업 테이블 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method of claim 14,
The concentration control unit
A second lookup table that generates the second lookup table by calculating the function expression for the concentration of the working fluid for each temperature of the working fluid from a first lookup table in which the temperature and density of the working fluid are matched and stored with the concentration of the working fluid; Waste heat power generation fluid concentration control device further comprises a look-up table generation unit. 작동유체를 가압하는 단계;
상기 가압된 작동유체를 가열하는 단계;
상기 가열된 작동유체를 이용하여 터빈을 회전시켜 에너지를 발생시키고, 상기 터빈에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 단계;
상기 응축된 작동유체의 온도 및 밀도를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 온도 및 밀도를 기초로 상기 작동유체의 농도를 산출하고, 산출된 작동유체의 농도가 타겟농도 이상으로 유지되도록 제어하는 단계를 포함하고,
상기 측정하는 단계에서, 상기 응축된 작동유체가 가압되기 이전에 상기 응축된 작동유체의 온도 및 밀도를 측정하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어방법.Pressurizing the working fluid;
Heating the pressurized working fluid;
Rotating the turbine using the heated working fluid to generate energy, and condensing the working fluid discharged from the turbine;
Measuring the temperature and density of the condensed working fluid; And
Calculating a concentration of the working fluid based on the measured temperature and density, and controlling the calculated concentration of the working fluid to be maintained above a target concentration,
And in the measuring step, measuring the temperature and the density of the condensed working fluid before the condensed working fluid is pressurized. 제16항에 있어서,
상기 온도 및 밀도를 측정하는 단계는 상기 응축된 작동유체가 보관된 응축드럼에 설치된 순환배관을 통해 순환되는 작동유체의 온도 및 밀도를 측정하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어방법.The method of claim 16,
The step of measuring the temperature and density waste heat generation working fluid concentration control method, characterized in that for measuring the temperature and density of the working fluid circulated through the circulating pipe installed in the condensed drum in which the condensed working fluid is stored. 제16항에 있어서,
상기 산출된 작동유체의 농도를 이용하여 단위시간 동안 상기 작동유체의 농도 감소량을 산출하는 단계; 및
상기 농도 감소량을 이용하여 상기 단위시간 동안 상기 작동유체의 유출량을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어방법.The method of claim 16,
Calculating a concentration reduction amount of the working fluid for a unit time by using the calculated working fluid concentration; And
And calculating a flow rate of the working fluid during the unit time by using the concentration decreasing amount. 제16항에 있어서,
상기 작동유체는 암모니아를 포함하고, 상기 작동유체의 농도가 상기 타겟농도보다 작으면 상기 응축된 작동유체가 보관되는 응축 드럼에 암모니아를 보충하여 상기 작동유체의 농도를 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어방법.The method of claim 16,
The working fluid includes ammonia, and if the concentration of the working fluid is less than the target concentration further comprises the step of compensating the concentration of the working fluid by replenishing ammonia in the condensing drum in which the condensed working fluid is stored Waste heat generation working fluid concentration control method.
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