KR20080045716A - Orc 방법용 작동 유체, orc 방법 및 orc 장치 - Google Patents

Orc 방법용 작동 유체, orc 방법 및 orc 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20080045716A
KR20080045716A KR1020087006608A KR20087006608A KR20080045716A KR 20080045716 A KR20080045716 A KR 20080045716A KR 1020087006608 A KR1020087006608 A KR 1020087006608A KR 20087006608 A KR20087006608 A KR 20087006608A KR 20080045716 A KR20080045716 A KR 20080045716A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
working fluid
orc
partially
perfluorinated
group
Prior art date
Application number
KR1020087006608A
Other languages
English (en)
Inventor
마르틴 슈비겔
펠릭스 플로르
크리스토프 메우러
Original Assignee
솔베이 플루오르 게엠베하
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 솔베이 플루오르 게엠베하 filed Critical 솔베이 플루오르 게엠베하
Publication of KR20080045716A publication Critical patent/KR20080045716A/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C09K5/041Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
    • C09K5/044Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds
    • C09K5/045Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds containing only fluorine as halogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/06Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08Plants 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Polyethers (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

본 발명은 전기 및 열 에너지의 조합된 생성을 위한 열 ORC 방법에서 에너지 전환을 위한 작동 유체에 관한 것이다. 사용되는 열원은 특히 열수이다. 사용되는 작동 유체는 부분적으로 또는 과플루오르화된 탄화수소 및/또는 부분적으로 또는 과플루오르화된 폴리에테르 및/또는 부분적으로 또는 과플루오르화된 케톤이다. 본 발명의 한 실시태양에서, 사용되는 작동 유체는 분자량이 340이고 비점이 101.3 kPa에서 57 ℃인 플루오르화된 폴리에테르 및 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄의 조합이다.
ORC, ORC 작동 유체, 플루오르화 탄화수소, 플루오르화 폴리에테르, 플루오르화된 케톤

Description

ORC 방법용 작동 유체, ORC 방법 및 ORC 장치 {WORKING FLUID FOR AN ORC PROCESS, ORC PROCESS AND ORC APPARATUS}
본 발명은 전기 및 열 에너지의 조합된 생산을 위한 열 사이클 공정에서 에너지 전환을 위한 ORC 방법용 작동 유체, ORC 방법 및 ORC 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
ORC (유기 랭킨 사이클(Organic Rankine Cycle)) 방법은 윌리엄 랭킨(William Rankine)의 이름을 딴 열역학 사이클이다. ORC 설비는 열 에너지를 전류로 전환시킨다. 열 ORC 방법에서는, 적절한 작동 유체의 선택을 통하여 온도의 차이를 연결하고(bridge) 활용할 수 있다. 이러한 설비는 폐열의 온도가 150 ℃를 초과하는 유리 제조, 시멘트 노, 강철 노 및 다른 방법의 설비의 폐열로부터 전기 에너지를 생성하기 위하여 사용된다. 지열, 태양열 또는 폐기물 소각, 바이오매스 및 다른 액체 또는 고체 연료에서 나오는 폐열의 활용, 또는 가스 터빈과 폐열 활용의 조합된 작동이 ORC 방법에 의하여 마찬가지로 가능하다.
지열은 직접적으로 이용되거나 또는 전기 에너지로 전환될 수 있다. 지열의 전기 에너지로의 전환은 점점 더 중요해지고 있다. 전형적으로, 유기 작동 유체 (ORC 작동 유체)로 작동되는 스팀 동력의 방법이 사용된다. 유기 작동 유체를 갖 는 이러한 시스템은 증발기, 터빈, 응축기 및 공급 펌프의 주 성분과, 이에 수반하는 제어 및 조절 성분으로 구성된다. 작동 유체는, 그의 열역학 특성이 존재하는 열원에 맞추어지도록 선택된다. 비교적 낮은 온도에서 증발하는 작동 유체를 사용하는 것이 바람직하다.
지열은 예를 들어, 대략 180 ℃ 온도의 고온 열수 형태의 열원으로 사용된다. 낮은 온도의 열수도 마찬가지로 열원으로 사용될 수 있으며, 이 경우 증발 온도가 적절하게 낮은 작동 유체가 선택되어야 한다.
작동 유체는 열원에 의하여 예비 가열된 후 터빈에서 과열되고 마지막으로 감압되며, 이에 따라서 샤프트를 통하여 전기 생성용 발전기를 구동시킨다. 그 후, 작동 유체는 공급 펌프에 의하여 다시 응축 및 압축되고, 예비가열기 내로 재순환된다.
경제적으로 실용적인 작동을 보장하기 위해서, 작동 유체에는 특정한 요건이 필요하다. 특히, 작동 유체는 열원의 열함량을 고려하여 선택된다.
작동 유체는 무독성이어야 하고, 오존을 고갈시킬 위험이 없어야 한다. 또한, 가능하면 가연성이 아니어야 하고, 또한 높은 온도에서 여전히 적절하게 낮은 압력을 가져야 한다. 작동 유체는 높은 열 및 화학 안정성을 가져야 한다. 작동 유체는 전형적으로 금속 성분으로 이루어진 폐쇄 회로에서 사용되기 때문에, 사용되는 금속에 대한 반응성 및 부식 거동의 문제가 작동 유체의 선택에서 마찬가지로 중요하다.
터빈에 대한 자본 비용을 줄이기 위하여, 고분자량의 작동 유체를 사용하는 것이 유리하다는 것이 밝혀져 있다. 상대적으로 낮은 속도로 인하여, 무거운 분자의 사용가능한 운동 에너지는 최대 터빈 속도에서 하나의 터빈 블레이드 링 또는 단지 몇 개의 터빈 블레이드 링에 의하여 대부분 방산될 수 있다. 더욱 가볍고 이동성인 유체의 경우, 수득시에 높은 회전 속도를 얻기 위하여 더욱 고가의 큰 터빈 또는 2 단계 터빈이 필요하거나, 추가의 기어를 결합해야 한다.
이미 사용되는 적합한 작동 유체의 예로는 탄화수소, 예컨대 펜탄, 또는 할로겐화 탄화수소, 예컨대 트리플루오로메탄, 테트라플루오로메탄, 펜타플루오로프로판을 들 수 있다 (EP 0 066 439, US 6 880 344). 순수한 탄화수소를 사용하는 경우 중요한 문제점은 그들의 폭발성이다.
본 발명의 목적은 상기 언급한 요건을 만족하는, 특히 대략 200 ℃ 이하, 바람직하게는 대략 180 ℃ 이하 온도의 열원을 사용하기 위한 에너지 회수용 작동 유체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 언급한 요건을 만족하는, 특히 대략 200 ℃ 이하, 바람직하게는 대략 180 ℃ 이하 온도의 열원을 사용하기 위한 에너지 회수 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 ORC 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적은, 부분적으로 또는 과플루오르화된 탄화수소, 예컨대 테트라플루오로에탄, 특히 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 펜타플루오로프로판, 특히 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판, 헥사플루오로프로판, 헵타플루오로프로판, 특히 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판, 펜타플루오로부탄, 특히 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄, 헥사플루오로부탄, 헵타플루오로부탄, 데카플루오로펜탄, 과플루오로펜탄, 과플루오로헥산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 화합물 또는 그의 혼합물, 및/또는 부분적으로 또는 과플루오르화된 폴리에테르 및/또는 부분적으로 또는 과플루오르화된 케톤으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 화합물을 포함하는 작동 유체; 부분적으로 또는 과플루오르화된 탄화수소, 예컨대 테트라플루오로에탄, 특히 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 펜타플루오로프로판, 특히 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판, 헥사플루오로프로판, 헵타플루오로프로판, 특히 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판, 펜타플루오로부탄, 특히 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄, 헥사플루오로부탄, 헵타플루오로부탄, 데카플루오로펜탄, 과플루오로펜탄, 과플루오로헥산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 화합물 또는 그의 혼합물, 및/또는 부분적으로 또는 과플루오르화된 폴리에테르 및/또는 부분적으로 또는 과플루오르화된 케톤으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 화합물을 포함하는 작동 유체가 적용되는 것인, 바람직하게는 대략 200 ℃ 이하, 바람직하게는 대략 180 ℃ 이하 온도의 열원을 사용하기 위한, 에너지 회수용 ORC 방법; 및 본 발명에 따른 ORC 작동 유체를 포함하는 장치에 의하여 달성된다.
하기에서 ORC 작동 유체를 상세하게 설명한다. 하기에서 상세하게 설명하는 ORC 작동 유체의 바람직한 실시태양은 또한 그들이 적용되는 ORC 방법 및 그들을 포함하는 장치의 바람직한 실시태양이다.
상기 언급한 플루오르화된 탄화수소와 상기 언급한 플루오르화된 폴리에테르 및/또는 케톤의 혼합물도 마찬가지로 ORC 방법용 작동 유체로 사용될 수 있고, 본 발명에 따른 작동 유체로 바람직하다. 본 발명의 작동 유체는 사용되는 작동 유체의 비점이 열원의 온도보다 낮아, 큰 기술적 어려움 없이 작동 유체의 증발이 가능한 다수의 적합한 화합물 또는 이러한 화합물의 혼합물에서 선택된다. 혼합물의 조성은 바람직하게는 공비성 또는 실질적으로 공비성인 혼합물이 형성되도록 선택된다.
사용되는 작동 유체는 관심 온도 범위 내에서 안정하고 양호한 열역학 특성을 갖는다.
적합한 과플루오르화된 폴리에테르는, 예를 들어, WO 02/38718에 개시되어 있다. 이러한 과플루오르화된 폴리에테르는 탄소, 불소 및 산소 원자로 본질적으로 이루어지고, 2 개 이상, 바람직하게는 3 개의 C-O-C 에테르 결합을 포함하며, 또는 이러한 정의를 만족하는 수개의 화합물의 혼합물이다. 종종, 과플루오로폴리에테르 내의 산소 원자는 전적으로 C-O-C 에테르 결합 내에만 존재한다. 과플루오로폴리에테르의 분자량은 일반적으로 약 200 이상이다. 일반적으로 이들의 분자량은 약 1500 미만이다. 폴리에테르가 몇 가지 물질의 혼합물이면, 분자량은 중량 평균 분자량이다. 일반적으로, 과플루오로폴리에테르의 비점은 101.3 kPa에서 40 ℃ 이상이다. 과플루오로폴리에테르의 비점은 일반적으로 101.3 kPa에서 200 ℃ 이하이다. 제조의 결과, 이러한 과플루오로폴리에테르는 종종 각 물질의 혼합물이다.
일반적으로, 과플루오로폴리에테르의 동력학적 점도는 25 ℃에서 1 cSt (센티스톡) 이하이다. 일반적으로, 동력학적 점도는 25 ℃에서 0.3 cSt 이상이다.
사용되는 바람직한 과플루오로 폴리에테르는 솔베이 솔렉시스(Solvay Solexis)에서 판매하는 상표명 갈덴(GALDEN)® 및 폼블린(FOMBLIN)® 제품이다.
그 예로는 다음을 들 수 있다:
갈덴® HT 55 : 101.3 kPa에서 비점 57 ℃; 평균 분자량 340
갈덴® HT 70 : 101.3 kPa에서 비점 66 ℃; 평균 분자량 410
폼블린® PFS1 : 101.3 kPa 비점 90 ℃; 평균 분자량 460
사용되는 적합한 부분적으로 플루오르화된 폴리에테르는 3M에서 판매하는 상표명 노벡(NOVEC)®의 히드로플루오로 에테르일 수 있다. 갈덴® 및 폼블린® 시스템은 일반적으로 비점이 40 내지 76 ℃ 범위인 다성분 시스템이다.
본 발명의 바람직한 실시태양에서 사용되는 부분적으로 플루오르화된 탄화수소는 특히 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄 (HFC-365mfc), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC 134a), 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 (HFC 245fa) 또는 그들의 혼합물이다.
사용되는 부분적으로 또는 과플루오르화된 폴리에테르는 바람직하게는 갈덴®HT 55, 갈덴® HT 70이다.
폴리에테르와 플루오르화된 탄화수소의 혼합물도 본 발명의 맥락에서 마찬가지로 적합한 작동 유체이다.
사용되는 플루오르화된 케톤은 화학식 R-C(O)-R' (식 중, R 및 R'은 부분적으로 또는 과플루오르화된 치환기이며, 이들은 동일하거나 상이할 수 있고, 바람직하게는 플루오르화된 알킬기임)의 부분적으로 또는 과플루오르화된 케톤이다. 그러나, R은 또한 직쇄 또는 분지쇄 알킬기일 수 있다. 바람직하게는 1 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 플루오르화된 알킬기는 마찬가지로 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 이 경우 2 개 이하의 불소 원자가 수소로 치환될 수 있다. R은 바람직하게는 과플루오로이소프로필이고, R'은 바람직하게는 트리플루오로메틸 또는 펜타플루오로에틸기이다. 한 실시태양에서, 사용되는 부분적으로 플루오르화된 케톤은 상기 언급한 화학식에서 R이 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, 바람직하게는 메틸기이고, R'은 상기 언급한 바와 같은 화합물이다. 케톤과 플루오르화된 탄화수소의 혼합물이 마찬가지로 적합하다. 이러한 플루오르화된 케톤의 제조는 EP 1 261 398에 개시되어 있다. 적합한 케톤의 비점은 0 ℃ 내지 약 150 ℃ 범위, 바람직하게는 0 ℃ 내지 약 110 ℃ 범위, 특히 0 ℃ 내지 약 75 ℃ 범위 이내이다.
바람직한 실시태양에서, CF3C(O)CF(CF3)2, CF3CF2C(O)CF(CF3)2, CH3C(O)CF2CF2H, CH3C(O)CF2CFHCF3로 이루어진 군으로부터 선택된 플루오르화된 케톤이 사용된다. 추가로 바람직한 실시태양에서, 케톤이 부분적으로 또는 과플루오르화된 탄화수소와 조합하여 작동 유체로 사용된다. 특히, HFC-365mfc 및 언급한 케톤, 바람직하게는 CF3C(O)CF(CF3)2의 1 종 이상의 화합물을 포함하거나 이들로 이루어진 혼합물이 사용된다.
바람직한 실시태양은 하나 이상의 히드로플루오로탄소 및 하나 이상의 (부분적으로 및/또는 과-)플루오르화된 에테르 및/또는 하나 이상의 (부분적으로 및/또는 과-)플루오르화된 케톤을 포함하는 혼합물에 관한 것이다. 특히 바람직한 것은 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄 (HFC-365mfc) 및/또는 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 (HFC 245fa)을 히드로플루오로탄소(들)로서 포함하는 혼합물이다.
WO 02/38718에 개시된 조성물이 본 발명에 따른 작동 유체로 특히 적합하다.
상기에 개시된 조성물에서, 과플루오로폴리에테르에 대한 히드로플루오로알칸의 중량비는 일반적으로 5:95 이상, 종종 10:90 이상, 바람직하게는 25:75 이상이다. 과플루오로폴리에테르에 대한 히드로플루오로알칸의 중량비는 일반적으로 95:5 이하, 종종 90:10 이하, 바람직하게는 85:15 이하이다.
WO 02/38718에 개시된, HFC-365mfc 및 특히 과플루오로폴리에테르 갈덴® HT55, 갈덴® HT70 또는 폼블린® PFS1로부터 형성된 2 성분 공비물 또는 유사 공비물이 본 발명에 따른 ORC 작동 유체로 유용한 적합한 혼합물의 예이다.
추가로 특히 바람직한 실시태양에서, 사용되는 작동 유체는 65 대 35 % 혼합비의 HFC-365mfc 및 갈덴® HT 55의 혼합물이다.
HFC-365mfc 및 히드로플루오로에테르 또는 HFC-365mfc 및 과플루오로헥산 또는 HFC-365mfc 및 과플루오로펜탄 또는 HFC-365mfc 및 데카플루오로펜탄의 혼합물이 마찬가지로, 특히 열원으로 지열수를 사용하는 에너지 전환에 특히 바람직한 작동 유체이다. 혼합비는 상이할 수 있고, 예를 들어, 50/50, 40/60 또는 65/35일 수 있다. 유리하게는, 공비성 또는 실질적으로 공비성인 혼합물이 형성되도록 혼합비가 선택된다.
본 발명의 작동 유체는 특히 약 50 내지 180 ℃ 온도의 열원으로부터 시작하는 에너지 전환에 사용될 수 있다. 이들은 특히 열수 형태를 통하여 지열을 전기 에너지로 전환시키기에 특히 적합하다. 태양열 또는 폐기물 소각, 바이오매스 또는 다른 액체 또는 고체 연료의 폐열과 같은 다른 열원을 사용하는 에너지 전환도 마찬가지로 가능하다. 적합한 바이오매스는, 예를 들어, 축산 배설물 또는 식물로부터의 바이오매스를 포함한다.
마찬가지로, 예를 들어 본 발명에 따르면 공업적 공정으로부터 나오는 폐열을 전환시키는 것이 가능하다. 본 발명의 또다른 실시태양에서, 전환은 열과 전력의 동반 생산을 위한 설비 또는 공장, 예를 들어, 공동 가열/발전소에서 수행될 수 있다.
상기 언급한 작동 유체는 태양 에너지의 전환을 증가시키기 위하여 태양전지 (photo-voltaic cell)의 냉각에 적합하다. 흡수된 열 에너지는, 예를 들어, 본 발명에 따라서 추가의 전기 에너지로의 전환에 사용될 수 있다. 여기서 냉각은, 예를 들어 플랜지가 장착된 구조 성분을 통하여 수행할 수도 있지만, 태양전지를 작동 유체 내에 직접 침지시켜 수행할 수도 있다 (침지 냉각).
또한, 본 발명에 따른 작동 유체는 작업 기계 또는 가공 기계, 예를 들어, 분산된 작업 또는 가공 기계, 특히, 예를 들어, 태양 에너지가 기계 에너지로 전환되는 오타킥(autarchic) 펌프에서 열원을 직접 사용하기 위하여 적용될 수 있다. 이러한 맥락에서 용어 "분산된"은 특히 해당 작업 또는 가공 기계의 위치에서 자연적으로 발생하거나 해당 작업 또는 가공 기계의 필요에 따라 인공적으로 생성된 열원으로부터 작업 또는 가공 기계가 본질적으로 본 발명에 따라 에너지를 공급받는 것을 의미한다.
다수의 공정 단계의 조합, 예를 들어 2차 사이클의 형태는 설비의 효율을 높일 수 있다. 각 2차 사이클에서 사용되는 작동 유체는 동일하거나 상이할 수 있다. 이 경우에, 사이클 공정의 각 2차 사이클의 폐열은 다음 공정 또는 다음 단계로 전달된다. 상이한 작동 유체를 사용하는 경우에는, 온도의 함수로써 상이한 증기압을 갖고 각 증기압이 최적의 범위 내에 존재하도록 작동 유체가 선택될 수 있다. 2차 회로의 이러한 일련의 연결에 의하여, 예를 들어 각 단계 후 가열의 목적으로 열 에너지를 유도하는 것이 가능하다.
한 실시태양에서는, 열수가 깊이 펌프(depth pump)에 의하여 설비 내로 전달된다. 여기서, 열은 예비가열기 및 증발기 내의 작동 유체로 방출된다. 작동 유체는 소위 2차 회로를 순환하며, 여기서 공급 펌프에 의한 압력 증가 후 예비가열기 및 증발기를 통과한다. 과열 스팀은 터빈 내에서 감압되고, 샤프트를 통하여 전기 생성을 위한 발전기를 구동시킨다. 감압은 응축 곡선 윗쪽으로 진행되지는 것이 아니라, 항상 습윤 스팀 범위의 바깥에 유지된다. 따라서 감압된 유체는 여전히 과열되어 있고, 이러한 열은 작동 유체가 응축되고 예비가열기로 돌아가기 전에 제거되어야 한다. 제거된 열은 예를 들어 방을 가열하는데 사용될 수 있다.
바람직한 작동 유체, 특히 60 내지 70 중량%, 바람직하게는 65 중량%의 HFC-365mfc 및 30 내지 40 중량%, 바람직하게는 35 중량%의 갈덴® HT55 과플루오로폴리에테르의 혼합물이 상기 언급한 모든 용도에 대하여 특히 적합하다.
본 발명의 ORC 방법을 수행하기에 적합한 본 발명 따른 ORC 작동 유체를 포함하는 장치가 또한 본 발명의 목적이다. 이러한 장치는 원래 공지되어 있다. 이들은 일반적으로 ORC 작동 유체를 가열하기 위한 수단, 예를 들어, 증발기, 임의로는 예비가열기 및/또는 과가열기, 전류를 생성하기 위한 발전기에 연결된 터빈, 및 ORC 작동 유체를 위한 열 소모기 (응축기)를 포함한다 .
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략도이다. 이는 증발기 E, ORC 유체가 압축되는 펌프 P를 통해 증발기 및 열 소모기 HC에 연결된 선 1을 포함한다. 선 1을 통하여, 액체 ORC 작동 유체는 열 소모기 HC로부터 증발기 E로 운반된다. 증발기 E는 선 2를 통하여 터빈 T와 연결된다. 선 2를 통하여, ORC 작동 유체는 증기 형태로 터빈 T로 운반된다. 터빈 T는 전기 에너지를 생성하는 발전기 G에 연결된다. 터빈 T는 선 3을 통하여 열 소모기 HC에 연결된다. 선 3을 통하여 터빈을 벗어나는 증기는 열 소모기 HC 내에서 응축된다. 증발기 E는 지열수, 바이오매스 등과 같은 각각의 열원에 의하여 가열될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 상기 언급한 하나의 ORC 작동 유체를 포함한다. 열 소모기 HC 내에서 생성된 열은 예를 들어 방을 가열하는데 사용될 수 있다.
본 발명은 하기 실시예를 통하여 설명될 것이다.
실시예 1 :
ORC 방법을 예비가열기 및 증발기를 통한 외부 열 공급으로부터 시작하였다.
온도 100 ℃의 지열수를 열원으로 사용하였다. HFC-365mfc 및 갈덴® HT 55의 혼합물 (혼합비 65/35 중량%)인 유체를 증발기 내에서 증발시켰다. 유체 증기는 전기 생성을 위한 발전기를 구동시키는 터빈을 통과하였다. 배출 부위에서, 유체는 응축기 (열 소모기) 내로 전달되고, 여기서 응축된 유체는 예비가열기 내로 다시 재생되었다.

Claims (12)

  1. 부분적으로 또는 과플루오르화된 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 화합물 및/또는 부분적으로 또는 과플루오르화된 폴리에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 화합물 및/또는 부분적으로 또는 과플루오르화된 케톤으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 화합물 또는 이들 화합물의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진 ORC 방법용 작동 유체.
  2. 제1항에 있어서, 부분적으로 또는 과플루오르화된 탄화수소가 테트라플루오로에탄, 특히 1,1,1,3-테트라플루오로에탄, 펜타플루오로프로판, 특히 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판, 헥사플루오로프로판, 헵타플루오로프로판, 특히 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판, 펜타플루오로부탄, 특히 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄, 헥사플루오로부탄, 헵타플루오로부탄, 데카플루오로펜탄, 과플루오로펜탄, 과플루오로헥산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 화합물 또는 그의 혼합물인 ORC 방법용 작동 유체.
  3. 제2항에 있어서, 1 종 이상의 부분적으로 또는 과플루오르화된 폴리에테르를 추가로 포함하는 작동 유체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 부분적으로 또는 과플루오르화된 폴리에테르의 비점이 101.3 kPa에서 40 ℃ 이상인 작동 유체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 부분적으로 또는 과플루오르화된 에테르의 비점이 101.3 kPa에서 200 ℃ 이하인 작동 유체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄 과 1 종 이상의 과플루오르화된 폴리에테르의 혼합물을 포함하거나 이로 이루어진 작동 유체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 1 종 이상의 과플루오르화된 폴리에테르의 비점이 101.3 kPa에서 약 57 ℃인 작동 유체.
  8. 제1항에 있어서, 부분적으로 또는 과플루오르화된 케톤이 화학식 R-C(O)-R' (식 중, R은 알킬기, 바람직하게는 메틸기이거나, 또는 2 개 이하의 불소 원자가 수소로 치환될 수 있는 직쇄 또는 분지쇄의 플루오르화된 C1-C6-알킬기이고, R'은 2 개 이하의 불소 원자가 수소로 치환될 수 있는 직쇄 또는 분지쇄의 플루오르화된 C1-C6 알킬기임)을 갖는 화합물로부터 선택되는 것인 작동 유체.
  9. 제1항 및 제8항에 있어서, 플루오르화된 케톤이 CF3C(O)CF(CF3)2, CF3CF2C(O)CF(CF3)2, CH3C(O)CF2CF2H, CH3C(O)CF2CFHCF3로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 작동 유체.
  10. 제9항에 있어서, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄과 CF3C(O)CF(CF3)2의 혼합물을 포함하거나 이로 이루어진 작동 유체.
  11. ORC 작동 유체로서 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 ORC 작동 유체를 사용하는, 열을 전기 에너지로 전환시키기 위한 ORC 방법.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 ORC 작동 유체를 포함하는, ORC 방법을 수행하기 위한 장치.
KR1020087006608A 2005-09-19 2006-09-19 Orc 방법용 작동 유체, orc 방법 및 orc 장치 KR20080045716A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05019969A EP1764487A1 (de) 2005-09-19 2005-09-19 Arbeitsfluid für einen ORC-Prozess
EP05019969.4 2005-09-19
US79073806P 2006-04-10 2006-04-10
US60/790,738 2006-04-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080045716A true KR20080045716A (ko) 2008-05-23

Family

ID=35717565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087006608A KR20080045716A (ko) 2005-09-19 2006-09-19 Orc 방법용 작동 유체, orc 방법 및 orc 장치

Country Status (8)

Country Link
US (2) US20090056333A1 (ko)
EP (2) EP1764487A1 (ko)
JP (1) JP2009508978A (ko)
KR (1) KR20080045716A (ko)
CN (1) CN101283162A (ko)
RU (1) RU2008115437A (ko)
WO (1) WO2007033958A1 (ko)
ZA (1) ZA200802273B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102070808B1 (ko) * 2019-07-31 2020-01-30 강성선 중압 발전 시스템 및 이를 이용한 발전 방법

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7225621B2 (en) * 2005-03-01 2007-06-05 Ormat Technologies, Inc. Organic working fluids
EP1983038A1 (en) * 2007-04-18 2008-10-22 Turboden S.r.l. Turbo generator (orc) for applications at middle-low temperatures, using a fluid with azeotropic behaviour
DE202007018628U1 (de) 2007-06-14 2009-01-15 Conpower Energieanlagen Gmbh & Co Kg. Einrichtung zur Stromerzeugung aus Wärme
DE102007035058A1 (de) * 2007-07-26 2009-01-29 Conpower Energieanlagen Gmbh & Co Kg Einrichtung und Verfahren zur Stromerzeugung
ITBZ20090005A1 (it) * 2009-03-04 2010-09-05 Walter Klotz Procedimento termomeccanico per alimentare un fluido ad un motore di espansione e impianto termomeccanico per la sua attuazione.
DE202009018213U1 (de) 2009-06-12 2011-06-09 Abb Technology Ag Dielektrisches Isolationsmedium
DE202009018239U1 (de) 2009-06-12 2011-06-01 Abb Technology Ag Schalteinrichtung mit dielektrischem Isolationsmedium
RU2504033C2 (ru) 2009-06-12 2014-01-10 Абб Текнолоджи Аг Диэлектрическая изоляционная среда
DE202009009305U1 (de) 2009-06-17 2009-11-05 Ormazabal Gmbh Schalteinrichtung für Mittel-, Hoch- oder Höchstspannung mit einem Füllmedium
CN102696081B (zh) * 2009-09-11 2016-02-24 Abb研究有限公司 包括热管的变压器
ES2540817T3 (es) 2009-10-19 2015-07-13 Abb Technology Ag Transformador
US20120017591A1 (en) * 2010-01-19 2012-01-26 Leveson Philip D Simultaneous production of electrical power and potable water
FR2957606B1 (fr) * 2010-03-19 2012-05-18 Arkema France Fluide frigorigene pour le transfert de chaleur a haute temperature
IT1400696B1 (it) * 2010-06-21 2013-06-28 Exergy Engineering S R L Apparato per convertire energia termica in energia elettrica e/o meccanica tramite un ciclo rankine organico.
US8820080B2 (en) * 2010-06-28 2014-09-02 Marvin Duane Julian Nonfractionalized biomass-fueled refrigerant-based cogeneration
RU2457338C2 (ru) * 2010-08-26 2012-07-27 Игорь Анатольевич Ревенко Способ преобразования тепловой энергии в механическую, способ увеличения энтальпии и коэффициента сжимаемости водяного пара
DK2652752T3 (en) 2010-12-14 2016-01-11 Abb Technology Ag Dielectric INSULATION MEDIUM
CN103430244A (zh) 2010-12-14 2013-12-04 Abb研究有限公司 介电绝缘介质
EP2652753B1 (en) 2010-12-16 2015-08-26 ABB Technology AG Dielectric insulation medium
ITMI20110684A1 (it) 2011-04-21 2012-10-22 Exergy Orc S R L Impianto e processo per la produzione di energia tramite ciclo rankine organico
WO2013087700A1 (en) 2011-12-13 2013-06-20 Abb Technology Ag Sealed and gas insulated high voltage converter environment for offshore platforms
CN103409114B (zh) * 2012-10-31 2017-06-06 浙江蓝天环保高科技股份有限公司 一种蒸发冷却介质
DE102013205266A1 (de) * 2013-03-26 2014-10-02 Siemens Aktiengesellschaft Wärmekraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Wärmekraftmaschine
DE102013211087A1 (de) * 2013-06-14 2015-01-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanordnung und Wärmepumpenanordnung
SG10201405411QA (en) * 2014-09-02 2016-04-28 Cyclect Electrical Engineering Pte Ltd Heat recovery system and method
CN107430925B (zh) * 2014-12-12 2020-11-24 Abb电网瑞士股份公司 流体绝缘式电气设备及其冷却方法
CN107923265B (zh) * 2015-08-13 2021-01-15 气体膨胀汽车有限公司 热力发动机
RU2720873C2 (ru) 2015-11-13 2020-05-13 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ генерирования энергии с помощью комбинированного цикла
FR3063775B1 (fr) * 2017-03-07 2022-05-06 Ifp Energies Now Turbopompe pour un circuit fluidique, notamment pour un circuit ferme en particulier de type a cycle de rankine
WO2019053550A1 (en) 2017-09-12 2019-03-21 Politecnico Di Milano CO2 MIXTURES USED AS WORKING FLUID IN THERMODYNAMIC CYCLES
CN111647391B (zh) * 2020-07-15 2022-01-21 浙江诺亚氟化工有限公司 一种多效有机型冷却液组合物及其应用

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US688034A (en) * 1900-12-19 1901-12-03 Henry Spengler Hat-box.
US3584457A (en) * 1969-06-02 1971-06-15 Cox Ass Edwin External combustion power generating system
US4224795A (en) * 1978-12-26 1980-09-30 Allied Chemical Corporation Method for converting heat energy to mechanical energy with monochlorotetrafluoroethane
US4459810A (en) * 1981-05-26 1984-07-17 Daikin Kogyo Co., Ltd. Working fluids for use with rankine cycle
JPS57195180A (en) * 1981-05-26 1982-11-30 Daikin Ind Ltd Working fluid for rankine cycle
JPS57195179A (en) * 1981-05-26 1982-11-30 Daikin Ind Ltd Working fluid for rankine cycle
US4424795A (en) * 1981-12-18 1984-01-10 Plessner Jac A Heater box for use as an improved portable soldering furnace unit
US4530773A (en) * 1982-12-03 1985-07-23 Daikin Kogyo Co., Ltd. Working fluids for Rankine cycle
US4876855A (en) * 1986-01-08 1989-10-31 Ormat Turbines (1965) Ltd. Working fluid for rankine cycle power plant
JPS63308084A (ja) * 1987-06-09 1988-12-15 Asahi Glass Co Ltd 作動媒体混合物
US5275669A (en) * 1991-08-15 1994-01-04 Alliedsignal Inc. Method of dissolving contaminants from substrates by using hydrofluorocarbon solvents having a portion which is fluorocarbon and the remaining portion is hydrocarbon
US5210106A (en) * 1991-10-04 1993-05-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Fine-celled plastic foam containing fluorochemical blowing agent
US5376359A (en) * 1992-07-07 1994-12-27 Glaxo, Inc. Method of stabilizing aerosol formulations
JPH07118596A (ja) 1993-10-25 1995-05-09 Daikin Ind Ltd 撥水撥油剤組成物およびその製法
US5696307A (en) * 1994-01-21 1997-12-09 Alliedsignal Inc. Hydrofluoroalkanes as cleaning and degreasing solvents
JPH0820553A (ja) 1994-07-06 1996-01-23 Chuo Aerosol Kagaku Kk 混合液体組成物
US6008179A (en) * 1995-05-16 1999-12-28 3M Innovative Properties Company Azeotrope-like compositions and their use
US5817708A (en) * 1996-07-19 1998-10-06 The B. F. Goodrich Company Low volatile organic solvent based adhesive
AU4977197A (en) * 1996-09-09 1998-03-26 University Of New Mexico Hydrobromocarbon blends to protect against fires and explosions
US6101813A (en) * 1998-04-07 2000-08-15 Moncton Energy Systems Inc. Electric power generator using a ranking cycle drive and exhaust combustion products as a heat source
IL143673A0 (en) * 1998-12-12 2002-04-21 Solvay Compositions comprising 1,1,1,3,3-pentaflurobutane and use of said compositions
KR20080098556A (ko) * 2000-11-08 2008-11-10 솔베이(소시에떼아노님) 용매 조성물
US6423673B1 (en) * 2001-09-07 2002-07-23 3M Innovation Properties Company Azeotrope-like compositions and their use
US6759374B2 (en) * 2001-09-19 2004-07-06 3M Innovative Properties Company Composition comprising lubricious additive for cutting or abrasive working and a method therefor
ITMI20020012A1 (it) * 2002-01-08 2003-07-08 Ausimont Spa Uso di liquidi fluorurati
US6880344B2 (en) * 2002-11-13 2005-04-19 Utc Power, Llc Combined rankine and vapor compression cycles
US7100380B2 (en) * 2004-02-03 2006-09-05 United Technologies Corporation Organic rankine cycle fluid
US20050188697A1 (en) * 2004-03-01 2005-09-01 Honeywell Corporation Fluorinated ketone and fluorinated ethers as working fluids for thermal energy conversion
US7200996B2 (en) * 2004-05-06 2007-04-10 United Technologies Corporation Startup and control methods for an ORC bottoming plant
US7428816B2 (en) * 2004-07-16 2008-09-30 Honeywell International Inc. Working fluids for thermal energy conversion of waste heat from fuel cells using Rankine cycle systems
US20060112693A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-01 Sundel Timothy N Method and apparatus for power generation using waste heat
US7121906B2 (en) * 2004-11-30 2006-10-17 Carrier Corporation Method and apparatus for decreasing marine vessel power plant exhaust temperature
AR053107A1 (es) * 2004-12-21 2007-04-25 Honeywell Int Inc Composiciones estabilizadas de yodocarbono

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102070808B1 (ko) * 2019-07-31 2020-01-30 강성선 중압 발전 시스템 및 이를 이용한 발전 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN101283162A (zh) 2008-10-08
EP1929129A1 (en) 2008-06-11
ZA200802273B (en) 2010-05-26
WO2007033958A1 (en) 2007-03-29
US8245512B2 (en) 2012-08-21
JP2009508978A (ja) 2009-03-05
US20090056333A1 (en) 2009-03-05
RU2008115437A (ru) 2009-10-27
US20110162366A1 (en) 2011-07-07
EP1764487A1 (de) 2007-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8245512B2 (en) Working fluid comprising a fluorinated ketone for an ORC process, and ORC apparatus
JP6363748B2 (ja) 有機ランキンサイクル作動流体として有用なクロロ−及びブロモ−フルオロオレフィン化合物
JP6213194B2 (ja) 熱エネルギーを機械エネルギーへ変換する方法、有機ランキンサイクル装置、及び作動流体を置換える方法
US10704428B2 (en) Heat transfer process
JP2017129146A (ja) 有機ランキンサイクル作動流体として有用なフルオロオレフィン化合物
KR20070118089A (ko) 유기 작동 유체
CN105899638B (zh) 包含四氟丙烯和四氟乙烷的组合物、它们在功率循环中的用途、以及功率循环设备
WO2005085398A2 (en) Fluorinated ketone and fluorinated ethers as working fluids for thermal energy conversion
WO1998006791A1 (en) Pentafluoropropanes and hexafluoropropanes as working fluids for power generation
JP6468331B2 (ja) 熱エネルギーを機械エネルギーへ変換する方法、有機ランキンサイクル装置、及び作動流体を置換える方法
JP2013100805A (ja) 熱サイクル用作動媒体
CN103998563A (zh) 包含e-1,1,1,4,4,5,5,5-八氟-2-戊烯和任选的1,1,1,2,3-五氟丙烷的组合物在功率循环中的用途

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E601 Decision to refuse application