KR102083867B1 - 초임계 이산화탄소 발전 시스템 - Google Patents

초임계 이산화탄소 발전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102083867B1
KR102083867B1 KR1020170178175A KR20170178175A KR102083867B1 KR 102083867 B1 KR102083867 B1 KR 102083867B1 KR 1020170178175 A KR1020170178175 A KR 1020170178175A KR 20170178175 A KR20170178175 A KR 20170178175A KR 102083867 B1 KR102083867 B1 KR 102083867B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat exchanger
working fluid
heat
compressor
recuperator
Prior art date
Application number
KR1020170178175A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190076405A (ko
Inventor
정철래
황정호
이효성
Original Assignee
두산중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산중공업 주식회사 filed Critical 두산중공업 주식회사
Priority to KR1020170178175A priority Critical patent/KR102083867B1/ko
Publication of KR20190076405A publication Critical patent/KR20190076405A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102083867B1 publication Critical patent/KR102083867B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F01K25/103—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/32—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines using steam of critical or overcritical pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/003—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines condenser cooling circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide

Abstract

본 발명은 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 관한 것으로, 작동 유체를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기를 거친 작동 유체를 가열하는 복수의 열교환기와, 상기 열교환기를 거친 작동 유체에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈을 거친 작동 유체와 상기 압축기를 거친 작동 유체를 열교환해 상기 터빈을 거친 작동 유체는 냉각하고 상기 압축기를 거친 작동 유체는 복열하는 리큐퍼레이터와, 상기 리큐퍼레이터를 거친 작동 유체를 냉각해 상기 압축기로 순환시키는 쿨러를 포함하며, 상기 열교환기는 직렬로 설치되되, 상기 직렬로 설치된 상기 열교환기 중 어느 하나와 병렬로 설치되는 열교환기를 더 포함할 수 있다.

Description

초임계 이산화탄소 발전 시스템{Power generating system for supercritical CO2}
본 발명은 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열 교환 및 압력 강하 측면에서의 효율을 향상시킨 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 관한 것이다.
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 노력의 일환으로 초임계 이산화탄소를 작동 유체로 사용하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템(Power generation system using Supercritical CO2)에 대한 연구 개발이 활성화되고 있다.
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 축소할 수 있는 장점이 있다. 이러한 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 일 예가 한국특허등록 제10-1680963호에 개시되어 있다.
도 1은 일반적인 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 일 예를 도시한 모식도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 외부 열원을 이용해 작동 유체를 가열하는 복수의 열교환기가 구비될 수 있다. 열교환기(30)는 외부 열원(1)에서 가장 가까운 고온의 제1 열교환기(32)와, 제1 열교환기(32)보다 상대적으로 낮은 온도의 열을 이용하는 제2 열교환기(34)와, 제2 열교환기(34)보다 상대적으로 낮은 온도의 열을 이용하는 제3 열교환기(36)가 구비될 수 있다. 열교환기(30)는 압축기(10)에 가까운 순서대로 제3 열교환기(36), 제1 열교환기(32), 제2 열교환기(34)가 순차적으로 배치될 수 있다.
압축기(10)를 거쳐 압축된 작동 유체는 제3 열교환기(36), 제1 열교환기(32), 제2 열교환기(34)를 순차적으로 거쳐 가열되어 터빈(40)으로 공급되며, 터빈(40)을 구동시킨 후 리큐퍼레이터(20)에서 1차로 냉각되고, 쿨러(50)에서 다시 냉각되어 압축기(10)로 순환된다.
그런데 이러한 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 제3 열교환기보다 고온인 제2 열교환기의 고온측 배출부 dT가 작아 전열 면적이 커 비용 절감이 어려운 문제가 있다. 또한, 작동 유체가 제1 내지 제3 열교환기를 모두 거치기 때문에 열교환기의 압력강하를 모두 받게 되는 문제가 있다.
한국특허등록 제10-1680963호 (등록일 2016.11.23)
본 발명의 목적은 열 교환 및 압력 강하 측면에서의 효율을 향상시킨 초임계 이산화탄소 발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 초임계 이산화탄소 발전 시스템은,
본 발명의 일 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 종래 기술 대비 동일 효율에서 열교환기의 전열 면적(UA)를 감소시켜 비용 절감이 가능하다. 또한, 수퍼 히터 역할을 하는 열교환기를 병렬로 배치함에 따라 압축기에서 터빈까지의 압력 강하량을 낮춰 시스템 전체의 효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 도 1은 일반적인 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 일 예를 도시한 모식도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 일 예를 도시한 모식도,
도 3은 도 1에 따른 열교환기의 Heat Duty에 따른 온도를 도시한 그래프,
도 4는 도 2에 따른 열교환기의 Heat Duty에 따른 온도를 도시한 그래프,
도 5는 도 1 및 도 2에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 Heat Duty 및 UA를 비교한 표,
도 6은 도 1 및 도 2에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 온도-엔트로피를 비교한 선도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.
일반적으로 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 발전에 사용된 이산화탄소를 외부로 배출하지 않는 폐사이클(close cycle)을 이루며, 단상 발전 시스템 구축을 위해 작동 유체로 초임계 상태의 이산화탄소를 이용한다.
초임계 이산화탄소 발전 시스템은 작동 유체가 초임계 상태의 이산화탄소이므로 화력 발전소 등에서 배출되는 배기 가스를 이용할 수 있어 단독 발전 시스템뿐만 아니라 화력 발전 시스템과의 하이브리드 발전 시스템에도 사용될 수 있다. 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 작동 유체는 배기 가스로부터 이산화탄소를 분리하여 공급할 수도 있고, 별도의 이산화탄소를 공급할 수도 있다.
사이클 내의 초임계 이산화탄소(이하 작동 유체)는 압축기를 통과한 후, 히터 등과 같은 열원을 통과하면서 가열되어 고온고압의 작동 유체가 되어 터빈을 구동시킨다. 터빈에는 발전기 또는 펌프가 연결되며, 발전기에 연결된 터빈에 의해 전력을 생산하고 펌프에 연결된 터빈을 이용해 펌프를 구동한다. 터빈을 통과한 작동 유체는 열교환기를 거치면서 냉각되며, 냉각된 작동 유체는 다시 압축기로 공급되어 사이클 내를 순환한다. 터빈이나 열교환기는 복수 개가 구비될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템이란 사이클 내에서 유동하는 작동 유체 모두가 초임계 상태인 시스템뿐만 아니라, 작동 유체의 대부분이 초임계 상태이고 나머지는 아임계 상태인 시스템도 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에서 작동 유체로 이산화탄소가 사용되는데, 여기서 이산화탄소란, 화학적인 의미에서 순수한 이산화탄소, 일반적인 관점에서 불순물이 다소 포함되어 있는 상태의 이산화탄소 및 이산화탄소에 한가지 이상의 유체가 첨가물로서 혼합되어 있는 상태의 유체까지도 포함하는 의미로 사용된다.
본 발명에서 저온 및 고온이라는 용어는 상대적인 의미를 갖는 용어로서, 특정 온도를 기준값으로 하여 그보다 높으면 고온이고 그보다 낮으면 저온이라는 의미로 이해되지 않아야 함을 밝혀둔다.
편의상 도 1에 도시된 사이클은 분리 흐름 사이클(Split flow cycle)로, 편의상 종래의 초임계 이산화탄소 발전 시스템 또는 종래 사이클로 정의하기로 한다. 도 2에 도시된 사이클은 분리 흐름 플러스 사이클(Split flow plus cycle)로, 본 발명의 초임계 이산화탄소 발전 시스템 또는 개선 사이클로 정의하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 일 예를 도시한 모식도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 작동 유체를 압축시키는 압축기(100)와, 작동 유체를 가열하는 복수의 열교환기(300)와, 압축기(100) 및 열교환기(300)를 거쳐 고온 고압이 된 작동 유체에 의해 구동되는 터빈(400)과, 터빈(400)을 거친 작동 유체를 1차로 냉각시키는 리큐퍼레이터(200)와, 리큐퍼레이터(200)를 거친 작동 유체를 재냉각하는 쿨러(500)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 압축기(100)의 후단에는 제1 세퍼레이터(S1)가 구비되어 작동 유체를 열교환기(300) 및 리큐퍼레이터(200) 쪽으로 각각 분기시킨다. 리큐퍼레이터(200)의 후단에는 제2 세퍼레이터(S2)가 구비되어 압축기(100) 및 리큐퍼레이터(200)를 거친 작동 유체를 열교환기 중 어느 하나 및 다른 하나로 분기할 수 있다. 개선 사이클의 복수 개소에 믹서가 구비되어 분기된 작동 유체의 혼합에 사용될 수 있다(이에 대해서는 후술하기로 함).
압축기(100)는 작동 유체를 압축해 고압 상태가 되도록 하며, 개선 사이클 전체 유량인 m1의 유량이 모두 압축기(100)로 유입된다. 압축기(100)를 거친 작동 유체는 제1 세퍼레이터(S1)에서 분기되어 일부 유량(m2)은 열교환기(300) 쪽으로 보내지고, 나머지 유량(m3)은 리큐퍼레이터(200)로 보내진다.
열교환기(300)는 외부 열원(1)으로부터 열을 전달받아 작동 유체를 가열하는 제1 열교환기(Wall Tube, 310)와, 제1 열교환기(310)를 거친 작동 유체를 가열하는 제2 열교환기(HT Tube bank, 330)와, 제1 세퍼레이터(S1)를 거친 작동 유체를 가열하는 제3 열교환기(LT Tube bank, 350)로 구성될 수 있다. 압축기(100)에서 가까운 순서대로 제3 열교환기(350), 제1 열교환기(310), 제2 열교환기(330)가 순차적으로 배치된다. 또한, 제1 열교환기(310)와 병렬로 설치되는 제4 열교환기(IT Tube bank, 370)가 구비될 수 있다. 제3 열교환기(350) 및 제4 열교환기(370)는 퍼니스의 배가스 등의 폐열을 흡수해 작동 유체를 가열하는 타입일 수 있고, 제1 열교환기(310)는 복사열 전달을 통해 작동 유체를 가열하는 타입일 수 있다. 제2 열교환기(330)는 대류 열전달을 통해 작동 유체를 가열하는 타입일 수 있다.
본 발명의 개선 사이클에서 제3 열교환기(350)는 제1 세퍼레이터(S1)에서 분기된 작동 유체와, 제4 열교환기(370)에서 열교환된 작동 유체를 열교환해 제1 세퍼레이터(S1)를 거친 작동 유체를 가열한다. 제3 열교환기(350)는 제4 열교환기(370)보다 상대적으로 낮은 온도에서 열교환이 이루어지므로 저온 열교환기로 정의할 수 있다. 제4 열교환기(370)의 배출단에는 제1 믹서(M1)가 구비되어 후술할 제2 세퍼레이터(S2)에서 분기된 작동 유체와 제4 열교환기(370)에서 가열된 작동 유체를 혼합한 유량(m6)을 제1 열교환기(310)로 보낸다.
제1 열교환기(310)는 외부 열원(1)으로부터 열을 흡수해 작동 유체를 가열하며, 제1 믹서(M1)를 통해 유입된 유량(m6)은 전량 제2 열교환기(330)로 보내진다.
제2 열교환기(330)는 제1 열교환기(310)를 거친 외부 열원(1)의 배가스? 유체? 잔열을 흡수해 작동 유체를 가열하며, 가열된 작동 유체는 터빈(400)의 전단에 구비된 제2 믹서(M2)로 보내진다. 제2 열교환기(330)는 제4 열교환기(370)에 비해 상대적으로 고온에서 열교환이 이루어지므로 고온 열교환기로 정의할 수 있으며, 제4 열교환기(370)는 중온 열교환기로 정의할 수 있다.
제4 열교환기(370)는 제1 열교환기(310)와 병렬로 설치되며, 제2 열교환기(330)를 거친 외부 열원(1)의 배가스? 유체? 의 열을 흡수해 작동 유체를 가열한다. 이때 제4 열교환기(370)에서 가열되는 작동 유체의 유량은 리큐퍼레이터(200) 후단에 구비된 제2 세퍼레이터(S2)에서 분기된 유량(m4)이다. 제1 세퍼레이터(S1)에서 분기된 유량(m3)이 리큐퍼레이터(200)로 분기된 후 리큐퍼레이터(200)에서 복열되고 다시 제2 리큐퍼레이터(200)에서 분기되어 제4 열교환기(370) 및 제1 믹서(M1)로 공급되는 것이다(제2 믹서로 공급된 유량 m5). 제2 세퍼레이터(S2)에서 제4 열교환기(370)로 공급된 작동 유체(유량 m4)은 제4 열교환기(370)에서 가열된 후 제2 믹서(M2)로 보내진다.
제2 믹서(M2)에서 혼합된 작동 유체는 터빈(400)으로 공급되어 터빈(400)을 구동시키며, 터빈(400)에 발전기가 연결된 경우 터빈(400)에 의해 발전기가 작동하여 전력을 생산하게 된다. 터빈(400)을 거친 작동 유체는 리큐퍼레이터(200)로 보내진다.
리큐퍼레이터(200)로 보내진 작동 유체는 제1 세퍼레이터(S1)에서 분기된 작동 유체와 열교환해 1차로 냉각된 뒤 쿨러(500)로 보내진다. 제1 세퍼레이터(S1)에서 분기된 작동 유체(m3)는 터빈(400)을 거친 작동 유체와 열교환해 복열된 뒤 제2 세퍼레이터(S2)로 보내진다. 제2 세퍼레이터(S2)에서 분기된 작동 유체의 일부(m4)는 제4 열교환기(370)로 이송되고, 일부는 제1 믹서(M1)로 이송된다(m5).
쿨러(500)에서 냉각된 작동 유체는 다시 압축기(100)로 순환된다.
유량 관계 어떻게 분배하는지???
전술한 구성을 갖는 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 있어서, 열교환기의 배치와 전열 면적간의 관계 및 시스템의 압력 분배에 대해 설명하면 다음과 같다(종래 사이클의 설명은 도 1의 설명을 참조함).
도 3은 도 1에 따른 열교환기의 Heat Duty에 따른 온도를 도시한 그래프, 도 4는 도 2에 따른 열교환기의 Heat Duty에 따른 온도를 도시한 그래프, 도 5는 도 1 및 도 2에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 Heat Duty 및 UA를 비교한 표, 도 6은 도 1 및 도 2에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 온도-엔트로피를 비교한 선도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래 사이클은 타 구간과 비교해 제2 열교환기(330)의 고온측 배출구(hot side out)의 온도 강하량(dT)가 매우 낮은 특징이 있다. 또한, 열교환기를 직렬로 연결해 Heat Duty가 가장 큰 퍼니스를 거쳐 제2 열교환기(330)로 열이 유입되기 때문에 작동 유체의 온도가 높을 수 밖에 없다.
그러나 도 2에 도시된 바와 같이, 개선 사이클은 제2 열교환기(330)의 구간을 나누어 제4 열교환기(370)를 병렬로 배치함으로써 기존 제2 열교환기(330)의 저온 구간과 리큐퍼레이터(200)를 거친 상대적으로 저온인 작동 유체가 열교환을 할 수 있다(도 4 및 도 5 참조). 따라서 리미티드 증가로 인한 전열면적이 감소되는 효과가 있다.
따라서 종래 사이클과 비교할 때 개선 사이클은 열교환기 전체의 전열 면적을 약 15% 절감할 수 있다.
도 5를 참조하여 압력 강하 측면을 살펴보면, 종래 사이클과 개선 사이클의 PH의 차이로 인해 압축기(100)의 압축일이 감소하게 되므로 개선 사이클 전체의 효율이 향상되는 효과가 있다.
좀더 상세히 예를 들어 설명하면, 종래 사이클에서 쿨러(500)의 압력은 1.3bar, 리큐퍼레이터(200)의 압력은 1.4bar, 제1 열교환기(310)의 압력은 4.89bar, 제2 열교환기(330)의 압력은 4.616bar, 제3 열교환기(350)의 압력은 2.683bar일 수 있다. 이때 종래 사이클의 PH=252.189bar이다.
개선 사이클에서 쿨러(500)의 압력은 1.3bar, 리큐퍼레이터(200)의 압력은 1.4bar, 제1 열교환기(310)의 압력은 4.89bar, 제2 열교환기(330)의 압력은 0.892bar, 제3 열교환기(350)의 압력은 2.232bar, 제4 열교환기(370)의 압력은 4.284bar일 수 있다. 이때 개선 사이클의 PH=248.015bar가 된다.
이와 같이, 제2 열교환기(330)의 구간에 제4 열교환기(370)를 병렬 설치함으로써 압축기(100)의 압축 일이 감소하게 되므로(압축기에서 터빈까지의 압력 강하량이 낮아짐), 개선 사이클 전체의 효율이 향상되는 효과가 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 권리범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경이 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 권리범위에 속하게 될 것이다.
1: 외부 열원 100: 압축기
200: 리큐퍼레이터 300: 열교환기
400: 터빈 500: 쿨러
S1, S2: 세퍼레이터 M1, M2: 믹서

Claims (20)

  1. 작동 유체를 압축시키는 압축기와,
    상기 압축기를 거친 작동 유체를 가열하는 복수의 열교환기와,
    상기 열교환기를 거친 작동 유체에 의해 구동되는 터빈과,
    상기 터빈을 거친 작동 유체와 상기 압축기를 거친 작동 유체를 열교환해 상기 터빈을 거친 작동 유체는 냉각하고 상기 압축기를 거친 작동 유체는 복열하는 리큐퍼레이터와,
    상기 리큐퍼레이터를 거친 작동 유체를 냉각해 상기 압축기로 순환시키는 쿨러를 포함하며,
    상기 열교환기는 직렬로 설치되되, 상기 직렬로 설치된 상기 열교환기 중 어느 하나와 병렬로 설치되는 열교환기를 더 포함하고,
    상기 열교환기는 직렬로 설치되는 제1 내지 제3 열교환기와, 상기 제1 내지 제3 열교환기 중 어느 하나와 병렬 설치되는 제4 열교환기를 포함하고,
    상기 리큐퍼레이터의 후단에 구비되어 상기 리큐퍼레이터를 거친 상기 작동 유체의 일부를 상기 제4 열교환기로 분기하는 제2 세퍼레이터를 더 포함하고,
    상기 제3 열교환기의 후단에 구비되어 상기 제2 세퍼레이터에서 분기된 작동 유체와 상기 제3 열교환기를 거친 작동 유체를 혼합해 상기 제1 열교환기로 공급하는 제1 믹서를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압축기의 후단에 구비되어 상기 압축기를 거친 상기 작동 유체를 상기 열교환기 및 리큐퍼레이터로 각각 분기하는 제1 세퍼레이터를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 열교환기는 상기 제1 세퍼레이터와 상기 터빈의 사이에 상기 제3 열교환기-제1 열교환기-제2열교환기의 순서로 배치되는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 열교환기의 후단에 구비되어 상기 제2 열교환기 및 상기 제4 열교환기를 거친 작동 유체를 혼합해 상기 터빈으로 공급하는 제2 믹서를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 열교환기는 외부 열원을 이용해 상기 작동 유체와 열교환하는 것을 특징으로 하고, 상기 제2 열교환기는 상기 제1 열교환기를 거친 유체와 상기 작동 유체를 열교환하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제4 열교환기는 상기 제2 열교환기를 거친 유체와 상기 제2 세퍼레이터를 거친 상기 작동 유체를 열교환하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 열교환기는 상기 제4 열교환기를 거친 유체와 상기 제1 세퍼레이터를 거친 상기 작동 유체를 열교환하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.
  11. 작동 유체를 압축시키는 압축기와,
    상기 압축기를 거친 작동 유체를 가열하는 복수의 열교환기와,
    상기 열교환기를 거친 작동 유체에 의해 구동되는 터빈과,
    상기 터빈을 거친 작동 유체와 상기 압축기를 거친 작동 유체를 열교환해 상기 터빈을 거친 작동 유체는 냉각하고 상기 압축기를 거친 작동 유체는 복열하는 리큐퍼레이터와,
    상기 리큐퍼레이터를 거친 작동 유체를 냉각해 상기 압축기로 순환시키는 쿨러를 포함하며,
    상기 열교환기 중 일부는 상기 리큐퍼레이터를 거친 작동 유체를 분기해 각각 가열하도록 병렬 설치되고,
    상기 열교환기는 직렬로 설치되는 제1 내지 제3 열교환기와, 상기 제1 내지 제3 열교환기 중 어느 하나와 병렬 설치되는 제4 열교환기를 포함하고,
    상기 리큐퍼레이터의 후단에 구비되어 상기 리큐퍼레이터를 거친 상기 작동 유체의 일부를 상기 제4 열교환기로 분기하는 제2 세퍼레이터를 더 포함하고,
    상기 제3 열교환기의 후단에 구비되어 상기 제2 세퍼레이터에서 분기된 작동 유체와 상기 제3 열교환기를 거친 작동 유체를 혼합해 상기 제1 열교환기로 공급하는 제1 믹서를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 압축기의 후단에 구비되어 상기 압축기를 거친 상기 작동 유체를 상기 열교환기 및 리큐퍼레이터로 각각 분기하는 제1 세퍼레이터를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 열교환기는 상기 제1 세퍼레이터와 상기 터빈의 사이에 상기 제3 열교환기-제1 열교환기-제2열교환기의 순서로 배치되는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 열교환기의 후단에 구비되어 상기 제2 열교환기 및 상기 제4 열교환기를 거친 작동 유체를 혼합해 상기 터빈으로 공급하는 제2 믹서를 더 포함하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 열교환기는 외부 열원을 이용해 상기 작동 유체와 열교환하는 것을 특징으로 하고, 상기 제2 열교환기는 상기 제1 열교환기를 거친 유체와 상기 작동 유체를 열교환하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제4 열교환기는 상기 제2 열교환기를 거친 유체와 상기 제2 세퍼레이터를 거친 상기 작동 유체를 열교환하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제3 열교환기는 상기 제4 열교환기를 거친 유체와 상기 제1 세퍼레이터를 거친 상기 작동 유체를 열교환하는 것을 특징으로 하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템.

KR1020170178175A 2017-12-22 2017-12-22 초임계 이산화탄소 발전 시스템 KR102083867B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170178175A KR102083867B1 (ko) 2017-12-22 2017-12-22 초임계 이산화탄소 발전 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170178175A KR102083867B1 (ko) 2017-12-22 2017-12-22 초임계 이산화탄소 발전 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190076405A KR20190076405A (ko) 2019-07-02
KR102083867B1 true KR102083867B1 (ko) 2020-03-03

Family

ID=67258349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170178175A KR102083867B1 (ko) 2017-12-22 2017-12-22 초임계 이산화탄소 발전 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102083867B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004210597A (ja) 2003-01-06 2004-07-29 Toshiba Corp 排熱利用水素・酸素システムおよび液体水素の製造方法
US20060010870A1 (en) * 2004-07-19 2006-01-19 Pelletier Richard I Efficient conversion of heat to useful energy
JP2007500315A (ja) * 2003-05-09 2007-01-11 リカレント、エンジニアリング、リミテッド、ライアビリティ、カンパニー 複数の熱源から熱を取得するための方法および装置
WO2016043653A1 (en) 2014-09-19 2016-03-24 Ect Power Ab A multistage evaporation organic rankine cycle

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101680963B1 (ko) 2015-04-08 2016-11-29 두산중공업 주식회사 초임계 이산화탄소 발전 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004210597A (ja) 2003-01-06 2004-07-29 Toshiba Corp 排熱利用水素・酸素システムおよび液体水素の製造方法
JP2007500315A (ja) * 2003-05-09 2007-01-11 リカレント、エンジニアリング、リミテッド、ライアビリティ、カンパニー 複数の熱源から熱を取得するための方法および装置
US20060010870A1 (en) * 2004-07-19 2006-01-19 Pelletier Richard I Efficient conversion of heat to useful energy
WO2016043653A1 (en) 2014-09-19 2016-03-24 Ect Power Ab A multistage evaporation organic rankine cycle

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190076405A (ko) 2019-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101800081B1 (ko) 복수의 열원을 활용한 초임계 이산화탄소 발전 시스템
KR101691908B1 (ko) 초임계 이산화탄소 발전 시스템 및 열원에서의 온도 차에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템 운전 방법
US10371015B2 (en) Supercritical CO2 generation system for parallel recuperative type
KR101719234B1 (ko) 초임계 이산화탄소 발전 시스템
KR101752230B1 (ko) 초임계 이산화탄소 발전 시스템 및 열침원 온도에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템 운전 방법
US10344626B2 (en) Hybrid power generation system
KR101628611B1 (ko) 작동 유체의 다단 압축 및 팽창을 이용한 초임계 이산화탄소 발전 시스템
US10287926B2 (en) Supercritical CO2 generation system applying recuperator per each heat source
KR101812919B1 (ko) 복합 초임계 이산화탄소 발전 시스템
US10526925B2 (en) Supercritical CO2 generation system for series recuperative type
KR101999811B1 (ko) 초임계 랭킨 사이클 기반의 열기관 및 이 열기관의 동작방법
KR101864983B1 (ko) 초임계 이산화탄소 발전 시스템
US10202874B2 (en) Supercritical CO2 generation system applying plural heat sources
KR101898324B1 (ko) 이중 폐열 회수 발전 시스템, 그리고 발전 시스템의 유량 제어 및 운용 방법
KR101939436B1 (ko) 복수의 열원을 활용한 초임계 이산화탄소 발전 시스템
KR102083867B1 (ko) 초임계 이산화탄소 발전 시스템
US10273832B2 (en) Supercritical carbon dioxide power generation system utilizing plural heat sources
KR101822328B1 (ko) 복합 초임계 이산화탄소 발전 시스템
KR102021901B1 (ko) 병렬 히터를 적용한 초임계 이산화탄소 발전 시스템
KR101628619B1 (ko) 열교환기용 온도 제어 장치를 갖는 발전 시스템
KR20170094580A (ko) 폐열 회수 발전 시스템
KR101939029B1 (ko) 복수의 열원을 활용한 초임계 이산화탄소 발전 시스템
KR102116815B1 (ko) 초임계 사이클 시스템
KR101797435B1 (ko) 초임계 이산화탄소 발전 시스템
KR102153458B1 (ko) 초임계 랭킨 사이클 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant