KR102156177B1 - Carbon dioxide pressurization system for carbon dioxide capture and storage - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기체 상태의 이산화탄소를 증기 압축 냉동 사이클을 이용하여 냉각하여 액체 상태로 상변화시킴으로써, 펌프를 통해 가압할 수 있으므로 압축기를 사용하는 경우에 비해 소요 동력이 감소될 수 있는 이점이 있다. 또한, 펌프를 통해 가압된 이산화탄소를 폐열을 이용해 가열함으로써, 초임계 상태의 이산화탄소를 이용하여 터빈을 구동하여 초임계 이산화탄소 발전할 수 있으므로, 시스템의 효율이 향상될 수 있다. In the present invention, gaseous carbon dioxide is cooled using a vapor compression refrigeration cycle and phase-changed into a liquid state, so that it can be pressurized through a pump, so that the required power can be reduced compared to the case of using a compressor. In addition, by heating the carbon dioxide pressurized through the pump using waste heat, supercritical carbon dioxide power generation can be generated by driving a turbine using carbon dioxide in a supercritical state, so that the efficiency of the system may be improved.
Description
본 발명은 이산화탄소 포집 및 저장을 위한 이산화탄소 가압 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이산화탄소 포집 및 저장시 요구하는 고압의 이산화탄소를 얻기 위하여, 증기 압축 냉동 사이클을 이용하여 이산화탄소를 냉각하여 액화시킨 후 펌프를 통해 가압하고, 초임계 이산화탄소 발전부에서 폐열을 이용하여 이산화탄소를 가열하여 터빈을 구동함으로써, 가압 효율을 향상시킬 수 있는 이산화탄소 포집 및 저장을 위한 이산화탄소 가압 시스템을 제공하는 데 있다. The present invention relates to a carbon dioxide pressurization system for capturing and storing carbon dioxide, and more particularly, in order to obtain high-pressure carbon dioxide required for capturing and storing carbon dioxide, a pump is then cooled and liquefied using a vapor compression refrigeration cycle. It is to provide a carbon dioxide pressurization system for collecting and storing carbon dioxide capable of improving pressurization efficiency by pressurizing through and heating carbon dioxide using waste heat in a supercritical carbon dioxide power generation unit to drive a turbine.
지구온난화를 유발시키는 온실가스 중 대부분을 차지하고 있는 이산화탄소의 배출을 줄이기 위하여, 이산화탄소 포집 및 저장(CCS, Carbon dioxide capture & Storage) 기술이 활발히 연구되고 있다. In order to reduce the emission of carbon dioxide, which accounts for most of the greenhouse gases that cause global warming, carbon dioxide capture and storage (CCS) technology is being actively studied.
이산화탄소 포집 및 저장 기술은, 화석연료의 전환과정 등에서 발생한 이산화탄소를 대기로 배출하기 전에 고농도로 포집하고 압축한 후, 안전하게 이송하고 저장하는 기술이다.Carbon dioxide capture and storage technology is a technology that captures and compresses carbon dioxide generated in the process of converting fossil fuels to the atmosphere at a high concentration and then safely transports and stores it.
종래에는, 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수탑 및 탈착탑을 이용하여 고농도로 포집하고, 대용량 압축기를 이용하여 고온 고압으로 압축하여 초임계 유체 상태로 변화시킨 후, 이송하여 저장하였다. Conventionally, carbon dioxide from exhaust gas was collected at high concentration using an absorption tower and a desorption tower, compressed at high temperature and high pressure using a large-capacity compressor, changed to a supercritical fluid state, and then transferred and stored.
그러나, 이산화탄소를 가압하기 위해서 대용량의 압축기를 사용해야 하기 때문에, 전력 소모가 매우 크고 비용이 많이 드는 문제점이 있다. However, since a large-capacity compressor must be used to pressurize carbon dioxide, power consumption is very high and cost is high.
본 발명의 목적은, 이산화탄소의 가압 효율을 향상시킬 수 있는 이산화탄소 포집 및 저장을 위한 이산화탄소 가압 시스템을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a carbon dioxide pressurization system for capturing and storing carbon dioxide capable of improving the pressurization efficiency of carbon dioxide.
본 발명에 따른 이산화탄소 포집 및 저장을 위한 이산화탄소 가압 시스템은, 기체 상태의 이산화탄소를 압축하는 이산화탄소 압축기와; 상기 이산화탄소 압축기와 연결되어, 상기 이산화탄소 압축기에서 압축된 이산화탄소를 냉매와 열교환시켜, 상기 이산화탄소를 냉각하여 액화시키는 냉매 열교환기와; 상기 냉매 열교환기와 연결되어, 상기 냉매 열교환기에서 나온 액체 상태의 이산화탄소를 펌핑하여, 상기 이산화탄소를 초임계 압력으로 가압하는 제1펌프와; 상기 제1펌프에서 가압된 이산화탄소를 폐열을 이용하여 가열시키는 폐열 열교환기와; 상기 폐열 열교환기에서 가열된 고온 고압의 이산화탄소에 의해 구동되는 터빈과; 상기 터빈에서 나온 이산화탄소를 냉각하여 액화시키는 냉각 열교환기와; 상기 냉각 열교환기에서 나온 고압이고 액체 상태의 이산화탄소를 이산화탄소 수요처로 배출하는 배출유로를 포함한다.A carbon dioxide pressurizing system for capturing and storing carbon dioxide according to the present invention includes a carbon dioxide compressor for compressing gaseous carbon dioxide; A refrigerant heat exchanger connected to the carbon dioxide compressor for exchanging carbon dioxide compressed by the carbon dioxide compressor with a refrigerant to cool and liquefy the carbon dioxide; A first pump connected to the refrigerant heat exchanger to pump carbon dioxide in a liquid state from the refrigerant heat exchanger to pressurize the carbon dioxide to a supercritical pressure; A waste heat heat exchanger for heating the carbon dioxide pressurized by the first pump using waste heat; A turbine driven by high temperature and high pressure carbon dioxide heated in the waste heat heat exchanger; A cooling heat exchanger for cooling and liquefying carbon dioxide from the turbine; It includes a discharge passage for discharging high pressure and liquid carbon dioxide from the cooling heat exchanger to a carbon dioxide consumer.
본 발명은, 기체 상태의 이산화탄소를 증기 압축 냉동 사이클을 이용하여 냉각하여 액체 상태로 상변화시킴으로써, 펌프를 통해 가압할 수 있으므로 이산화탄소를 저장시 요구되는 고압의 이산화탄소를 얻을 수 있으면서, 압축기를 사용하는 경우에 비해 소요 동력이 감소될 수 있는 이점이 있다.In the present invention, gaseous carbon dioxide can be cooled using a vapor compression refrigeration cycle to phase change into a liquid state, so that it can be pressurized through a pump, so that high-pressure carbon dioxide required for storing carbon dioxide can be obtained, while using a compressor. There is an advantage that the required power can be reduced compared to the case.
또한, 펌프를 통해 가압된 이산화탄소를 폐열을 이용해 가열함으로써, 초임계 상태의 이산화탄소를 이용하여 터빈을 구동하여 초임계 이산화탄소 발전할 수 있으므로, 가압 효율이 향상될 수 있다. In addition, by heating the carbon dioxide pressurized through the pump using waste heat, supercritical carbon dioxide power generation can be generated by driving the turbine using carbon dioxide in the supercritical state, so that the pressurization efficiency may be improved.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 포집 및 저장을 위한 이산화탄소 가압 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 가압시스템에서 이산화탄소의 P-H 선도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 가압시스템에서 터빈의 토출 압력과 효율을 나타낸 그래프이다. 1 is a diagram schematically showing a carbon dioxide pressurization system for capturing and storing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
2 is a PH diagram of carbon dioxide in the carbon dioxide pressurization system according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the discharge pressure and efficiency of the turbine in the carbon dioxide pressurization system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 포집 및 저장을 위한 이산화탄소 가압 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 가압시스템에서 이산화탄소의 P-H 선도이다. 1 is a diagram schematically showing a carbon dioxide pressurization system for capturing and storing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention. 2 is a P-H diagram of carbon dioxide in the carbon dioxide pressurization system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 포집 및 저장을 위한 이산화탄소 가압 시스템은, 이산화탄소 포집부(10)에서 포집된 이산화탄소를 이산화탄소 압축기(20), 증기 압축 냉동 사이클(30), 제1펌프(21), 초임계 이산화탄소 발전부(40) 및 제2펌프(22)를 차례로 통과시키면서 액화시키고 가압하는 시스템이다. Referring to FIG. 1, in the carbon dioxide pressurization system for collecting and storing carbon dioxide according to an embodiment of the present invention, a
상기 이산화탄소 포집부(10)는, 석탄 화력 발전소 등의 배기가스로부터 이산화탄소를 포집하는 장치이며, 공지된 다양한 방법을 이용하여 포집할 수 있다. The carbon
상기 이산화탄소 압축기(20)는, 상기 이산화탄소 포집부(10)와 연결되어, 상기 이산화탄소 포집부(10)에서 포집된 이산화탄소를 압축한다. 상기 이산화탄소 포집부(10)로부터 나온 이산화탄소의 압력은 약 1.8bar 이고, 상기 이산화탄소 압축기(20)는 약 70 bar 까지 압축한다. The
상기 증기 압축 냉동 사이클(30)은, 냉매 열교환기(31), 냉매 압축기(32), 냉매 응축기(33) 및 냉매 팽창장치(34)를 포함하고, 상기 냉매 열교환기(31), 상기 냉매 압축기(32), 상기 냉매 응축기(33) 및 상기 냉매 팽창장치(34)는 냉매가 순환하는 냉매 순환유로로 연결된다. The vapor
상기 냉매 열교환기(31)는, 상기 이산화탄소 압축기(20)와 연결되어, 상기 이산화탄소 압축기(20)에서 압축된 이산화탄소를 상기 냉매와 열교환시키는 열교환기이다. 상기 냉매 열교환기(31)는, 상기 이산화탄소와 상기 냉매를 열교환시켜, 상기 이산화탄소는 냉각하여 액화시키고, 상기 냉매는 가열하여 증발시키는 냉매 증발기이다. The
상기 냉매 압축기(32)는, 상기 냉매 열교환기에서 증발된 냉매를 압축한다.The
상기 냉매 응축기(33)는, 상기 냉매 압축기(32)에서 나온 냉매를 외부 열원과 열교환시켜 냉매를 응축시킨다. 여기서, 상기 외부 열원은 냉각수인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 냉매 응축기(33)에는 상기 냉각수가 흐르는 유로(53)가 연결된다.The
상기 냉매 팽창장치(34)는, 상기 냉매 응축기(33)에서 나온 냉매를 팽창시킨다. The
상기 제1펌프(21)는, 상기 냉매 열교환기(31)에서 나온 액체 상태의 이산화탄소를 펌핑하여, 상기 이산화탄소를 초임계 압력으로 가압한다. The
도 2를 참조하면, 상기 제1펌프(21)에서 나온 이산화탄소(PD)의 압력은 약 220bar이다. Referring to FIG. 2, the pressure of carbon dioxide (P D ) from the
상기 제1펌프(21)에서 가압된 액체 상태의 이산화탄소는 상기 초임계 이산화탄소 발전부(40)로 유입된다.The liquid carbon dioxide pressurized by the
상기 초임계 이산화탄소 발전부(40)는, 폐열 열교환기(41), 터빈(42), 냉각 열교환기(43) 및 가열기(Regenerator)(44)를 포함한다. The supercritical carbon dioxide
상기 폐열 열교환기(41)는, 상기 제1펌프(21)에서 가압된 액체 상태의 이산화탄소를 배기가스의 폐열을 이용하여 가열시킨다. 상기 폐열 열교환기(41)에서는 상기 이산화탄소와 상기 배기가스가 열교환된다. 상기 배기가스는, 상기 석탄 화력 발전소 등에서 배출되는 고온의 가스이다. 상기 폐열 열교환기(41)에는 배기가스 유로(51)가 연결된다.The waste
상기 터빈(42)은, 상기 폐열 열교환기(41)에서 가열된 고온 고압의 이산화탄소에 의해 구동된다. The
상기 냉각 열교환기(43)는, 상기 터빈에서 나온 이산화탄소를 냉각하여 액화시킨다. 상기 냉각 열교환기(43)는 상기 이산화탄소와 냉각수를 열교환시키는 열교환기이다. 상기 냉각 열교환기(43)에는 상기 냉각수가 통과하는 냉각수 유로(52)가 연결된다.The
상기 가열기(44)는, 상기 제1펌프(21)의 토출구와 상기 폐열 열교환기(41)의 유입구를 연결하는 유로(46)와, 상기 터빈(42)의 토출구와 상기 냉각 열교환기(43)의 유입구를 연결하는 유로(45)사이에 구비된 열교환기이다. 상기 가열기(44)는, 상기 터빈(42)에서 나온 이산화탄소를 이용하여 상기 폐열 열교환기(41)로 유입되기 이전의 이산화탄소를 가열한다. The
상기 제2펌프(22)는, 상기 초임계 이산화탄소 발전부(40)의 상기 냉각 열교환기(43)에서 나온 이산화탄소를 이산화탄소 수요처로 배출하기 위한 배출유로상에 설치된다. 상기 제2펌프(22)는, 상기 냉각 열교환기(43)에서 액화된 이산화탄소를 2차로 가압한다. 상기 제2펌프(22)에서 가압된 이산화탄소의 압력(Pout=PJ)은 약 150bar 수준이다. The
상기 이산화탄소 수요처는 상기 이산화탄소를 저장하는 이산화탄소 저장탱크(60)인 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 이산화탄소 수요처는, 고압이고 액체 상태인 이산화탄소를 필요로 하는 것이라면 어느 것이나 가능하다.The carbon dioxide consumer is described as an example as a carbon
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 가압 시스템의 작용을 설명하면, 다음과 같다.When explaining the operation of the carbon dioxide pressurization system according to an embodiment of the present invention configured as described above, as follows.
먼저, 상기 이산화탄소 압축기(20)는, 상기 이산화탄소 포집부(10)로부터 나온 기체 상태의 이산화탄소를 압축한다.First, the
상기 이산화탄소 포집부(10)로부터 나온 이산화탄소의 압력(Pin=PA)은 약 1.8bar 수준이다. The pressure (Pin=P A ) of carbon dioxide emitted from the carbon
상기 이산화탄소 압축기(20)에서 압축된 이산화탄소의 압력(PB)은 약 70 bar이다.The pressure (P B ) of carbon dioxide compressed by the
상기 이산화탄소 압축기(20)에서 압축된 기체 상태의 이산화탄소는 상기 냉매 열교환기(31)로 유입된다.The gaseous carbon dioxide compressed by the
상기 냉매 열교환기(31)에서 상기 기체 상태의 이산화탄소와 상기 냉매가 열교환되어, 상기 이산화탄소는 냉각되어 액체 상태가 된다. In the
상기 제1펌프(21)는, 상기 냉매 열교환기(31)에서 나온 액체 상태의 이산화탄소를 초임계 압력까지 가압한다. 상기 냉매 열교환기(31)에서 이산화탄소가 액화되므로, 압축기 대신 펌프를 이용하여 가압할 수 있다. The
상기 제1펌프(21)에서 나온 이산화탄소의 압력(PD)은 약 220bar 수준이다. The pressure P D of carbon dioxide from the
상기 제1펌프(21)에서 가압된 이산화탄소는 상기 초임계 이산화탄소 발전부(40)를 통과하면서 가열되고, 상기 터빈(42)을 구동시켜 발전할 수 있다. The carbon dioxide pressurized by the
상기 터빈(42)을 구동시키고 나온 고온의 이산화탄소는 상기 가열기(44)를 통과하면서 상기 폐열 열교환기(41)로 유입되기 이전의 이산화탄소를 예열시킬 수 있다. The high-temperature carbon dioxide generated after driving the
상기 폐열 열교환기(41)에서 나온 이산화탄소는 상기 냉각 열교환기(43)를 통과하면서 냉각되어 액화된다.Carbon dioxide from the waste
상기 냉각 열교환기(43)에서 나온 이산화탄소는 액체 상태이므로, 운반이 편리해질 수 있다.Since carbon dioxide emitted from the
또한, 상기 냉각 열교환기(43)에서 나온 이산화탄소는 상기 제2펌프(22)에서 2차로 가압될 수 있다. In addition, carbon dioxide emitted from the
상기 제2펌프(22)는 상기 이산화탄소 수요처에서 원하는 압력까지 가압할 수 있다.The
상기와 같이, 본 발명에서는 기체 상태의 이산화탄소를 상기 증기 압축 냉동 사이클(30)을 이용해 냉각하여 액화시킴으로써, 상기 제1펌프(21)를 통해 가압할 수 있다.As described above, in the present invention, gaseous carbon dioxide may be cooled and liquefied using the vapor
또한, 상기 제1펌프(21)에서 가압된 이산화탄소를 폐열을 이용하여 가열하여, 초임계 상태의 이산화탄소를 이용하여 상기 터빈(42)을 구동할 수 있다. In addition, by heating the carbon dioxide pressurized by the
따라서, 상기 제1펌프(21)와 상기 제2펌프(22)를 이용해 이산화탄소를 가압하면서 초임계 이산화탄소 발전까지 가능한 이점이 있다. Therefore, there is an advantage that it is possible to generate supercritical carbon dioxide while pressurizing carbon dioxide using the
또한, 상기 냉각 열교환기(43)에서 상기 터빈(42)에서 나온 이산화탄소를 액화시킴으로써, 액체 상태의 이산화탄소를 상기 이산화탄소 수요처까지 운반하는 것이 보다 용이해질 수 있다. In addition, by liquefying the carbon dioxide from the
또한, 상기 이산화탄소 압축기(20)의 압축일을 최소화시킬 수 있으므로, 성능이 향상될 수 있다. In addition, since the compression work of the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 가압시스템에서 터빈의 토출 압력과 효율을 나타낸 그래프이다. 3 is a graph showing the discharge pressure and efficiency of the turbine in the carbon dioxide pressurization system according to an embodiment of the present invention.
수학식 1은 상기 증기 압축 냉동 사이클(30)과 상기 초임계 이산화탄소 발전부(40)를 사용에 따른 순수 효율(Net effect)을 나타낸다. Equation 1 represents the net effect according to the use of the vapor
[수학식 1][Equation 1]
여기서, W0는 종래기술에 따른 이산화탄소 압축기 필요한 순 동력이고, W1은 본 발명에 따른 이산화탄소 압축시 필요한 순 동력을 나타낸다. Here, W0 denotes the net power required for the carbon dioxide compressor according to the prior art, and W1 denotes the net power required when compressing the carbon dioxide according to the present invention.
도 3을 참조하면, 상기 터빈의 토출 압력에 따라 상기 순수 효율(Net effect)의 최적점이 존재한다는 것을 알 수 있다. 상기 터빈의 토출 압력을 저감시키면 발전량은 증가하지만, 최종 압축기의 압축일도 증가하기 때문에, 상기 순수 효율의 최적점이 존재한다. 따라서, 상기 순수 효율이 최대가 되도록 상기 터빈의 토출 압력을 제어할 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the optimum point of the net effect exists according to the discharge pressure of the turbine. When the discharge pressure of the turbine is reduced, the amount of power generation increases, but the compression work of the final compressor also increases, so that the optimum point of pure water efficiency exists. Accordingly, it is possible to control the discharge pressure of the turbine so that the pure water efficiency is maximized.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10: 이산화탄소 포집부 20: 이산화탄소 압축기
21: 제1펌프 22: 제2펌프
30: 증기 압축 냉동 사이클 31: 냉매 열교환기
32: 냉매 압축기 33: 냉매 응축기
34: 냉매 팽창장치 40: 초임계 이산화탄소 발전부
41: 폐열 열교환기 42: 터빈
43: 냉각 열교환기 44: 가열기10: carbon dioxide capture unit 20: carbon dioxide compressor
21: first pump 22: second pump
30: vapor compression refrigeration cycle 31: refrigerant heat exchanger
32: refrigerant compressor 33: refrigerant condenser
34: refrigerant expansion device 40: supercritical carbon dioxide power generation unit
41: waste heat heat exchanger 42: turbine
43: cooling heat exchanger 44: heater
Claims (9)
상기 이산화탄소 포집부와 연결되어, 상기 이산화탄소 포집부에서 포집된 기체 상태의 이산화탄소를 압축하는 이산화탄소 압축기와;
상기 이산화탄소 압축기와 연결되어, 상기 이산화탄소 압축기에서 압축된 이산화탄소를 냉매와 열교환시켜, 상기 이산화탄소를 냉각하여 액화시키는 냉매 열교환기와;
상기 냉매 열교환기와 연결되어, 상기 냉매 열교환기에서 나온 액체 상태의 이산화탄소를 펌핑하여, 상기 이산화탄소를 초임계 압력으로 가압하는 제1펌프와;
상기 제1펌프에서 가압된 이산화탄소를 폐열을 이용하여 가열시키는 폐열 열교환기와;
상기 폐열 열교환기에서 가열된 고온 고압의 이산화탄소에 의해 구동되는 터빈과;
상기 터빈에서 나온 이산화탄소를 냉각하여 액화시키는 냉각 열교환기와;
상기 냉각 열교환기에서 나온 고압이고 액체 상태의 이산화탄소를 이산화탄소 수요처로 배출하는 배출유로를 포함하고,
상기 배출유로에 구비되어, 상기 고압이고 액체 상태의 이산화탄소를 2차로 가압하는 제2펌프를 더 포함하고,
상기 이산화탄소 수요처는, 상기 배출유로에 연결되어 상기 제2펌프에서 2차로 가압된 이산화탄소를 저장하는 이산화탄소 저장탱크를 포함하고,
상기 제1펌프의 토출측과 상기 폐열 열교환기의 흡입측을 연결하는 유로와 상기 터빈의 토출측과 상기 냉각 열교환기의 흡입측을 연결하는 유로 사이에 구비되어, 상기 터빈에서 나온 이산화탄소를 이용하여 상기 폐열 열교환기로 유입되기 이전의 이산화탄소를 가열시키는 가열기를 더 포함하고,
상기 냉매 열교환기에서 상기 이산화탄소와 열교환되어 증발된 냉매를 압축하는 냉매 압축기와, 상기 냉매 압축기에서 나온 냉매를 외부 열원과 열교환시키는 냉매 응축기와, 상기 냉매 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 냉매 팽창장치를 포함하는 증기 압축 냉동 사이클을 더 포함하고,
상기 냉각 열교환기는, 상기 이산화탄소를 냉각시키기기 위한 냉각수가 통과하는 냉각수 유로가 연결되고,
상기 폐열 열교환기는, 상기 이산화탄소를 가열시키기 위한 배기가스가 통과하는 배기가스 유로가 연결되고,
상기 터빈의 입구 온도가 설정 온도일 때, 상기 이산화탄소를 압축시 필요한 순 동력이 최소가 되는 상기 터빈의 토출 압력을 설정하는 이산화탄소 포집 및 저장을 위한 이산화탄소 가압 시스템. A carbon dioxide collecting unit for collecting carbon dioxide from exhaust gas;
A carbon dioxide compressor connected to the carbon dioxide collecting unit and compressing the gaseous carbon dioxide collected by the carbon dioxide collecting unit;
A refrigerant heat exchanger connected to the carbon dioxide compressor for exchanging carbon dioxide compressed by the carbon dioxide compressor with a refrigerant to cool and liquefy the carbon dioxide;
A first pump connected to the refrigerant heat exchanger to pump carbon dioxide in a liquid state from the refrigerant heat exchanger to pressurize the carbon dioxide to a supercritical pressure;
A waste heat heat exchanger for heating the carbon dioxide pressurized by the first pump using waste heat;
A turbine driven by high temperature and high pressure carbon dioxide heated in the waste heat heat exchanger;
A cooling heat exchanger for cooling and liquefying carbon dioxide from the turbine;
It includes a discharge passage for discharging high pressure and liquid carbon dioxide from the cooling heat exchanger to a carbon dioxide consumer,
Further comprising a second pump provided in the discharge passage for secondarily pressurizing the high-pressure and liquid carbon dioxide,
The carbon dioxide consumer includes a carbon dioxide storage tank connected to the discharge passage to store carbon dioxide secondarily pressurized by the second pump,
The waste heat is provided between a flow path connecting the discharge side of the first pump and the suction side of the waste heat heat exchanger and a flow path connecting the discharge side of the turbine and the suction side of the cooling heat exchanger, and uses carbon dioxide from the turbine. Further comprising a heater for heating the carbon dioxide before flowing into the heat exchanger,
A refrigerant compressor for compressing the refrigerant evaporated by heat exchange with the carbon dioxide in the refrigerant heat exchanger, a refrigerant condenser for exchanging heat exchange with the refrigerant from the refrigerant compressor with an external heat source, and a refrigerant expansion device for expanding the refrigerant from the refrigerant condenser Further comprising a vapor compression refrigeration cycle,
The cooling heat exchanger is connected to a cooling water flow path through which cooling water for cooling the carbon dioxide passes,
The waste heat heat exchanger is connected to an exhaust gas flow path through which exhaust gas for heating the carbon dioxide passes,
When the inlet temperature of the turbine is a set temperature, a carbon dioxide pressurization system for capturing and storing carbon dioxide sets a discharge pressure of the turbine at which the net power required for compressing the carbon dioxide is minimum.
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