KR20120060516A - 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템 - Google Patents

지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템은 발전소 기기를 순환하며 가열된 대형 회전기기의 베어링 윤활유 온도를 낮추고 회수된 제1 냉각수를 제공받아 외부로부터 제공받은 제1 순환수를 이용해 제1 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제2 냉각수와 제1 순환수보다 높은 수온을 가지는 제2 순환수로 각각 열교환하여 출력하는 제1 기기 냉각부, 제2 냉각수를 제공받아 제1 순환수와 다른 제3 순환수를 이용해 제2 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제3 냉각수와 제3 순환수보다 높은 수온을 가지는 제4 순환수로 각각 열교환하여 출력하되, 제3 냉각수를 상기 발전소 기기 또는 냉각 밀봉수 공급배관으로 제공하는 제2 기기 냉각부 및 제4 순환수를 제공받아 지열을 이용해 제4 순환수보다 낮은 수온을 가지는 제3 순환수로 열교환하여 출력하는 지열 열교환부를 포함하는 것이다.

Description

지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템{ Heat exchange system of closed cooling water with geothermal exchange system in power plant}
본 발명은 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 발전소에서 증기터빈의 복수기와 소내 기기냉각수를 냉각하기 위해서는 바닷물(해수) 또는 하천수를 사용하고 있다. 도심 주변의 복합발전소의 경우 냉각탑으로부터 소내 냉각수를 공급받고 있다.
최근 들어 지구온난화로 인해 여름이 길어지고 아열대 특성을 갖는 기후로 점차 변화됨에 따라 발전소 소내 기기냉각수와 복수기 진공펌프 밀봉수 온도의 상승이 심각한 문제로 대두되고 있다. 여름철에 해수에 의한 방법으로 소내 기기냉각수를 냉각하는 데에는 한계에 도달할지도 모른다. 여름철에 해수온도가 상승하면 냉각효과가 크게 떨어져 복수기 진공도의 하락과 소내 기기냉각수 온도 상승이 불가피하다. 소내 기기냉각수는 발전소내 각종 대형 회전기기의 베어링 오일과 발전기 수소 냉각기를 냉각시켜주는 역할을 한다. 이 회전기기들의 베어링 오일의 온도를 낮추기 위해서는 30℃ 이하로 기기냉각수를 공급해주어야 한다.
하절기 해수온도가 30℃에 육박하여 상승할 경우 기기냉각수와 복수기 진공펌프 밀봉수 온도는 32℃~33℃ 까지 증가한다. 이렇게 되면 회전기기의 베어링과 발전기 수소 냉각기의 온도조절밸브가 완전히 개방되어 온도조절 기능이 마비된다. 또한 복수기 진공펌프에서는 밀봉수의 온도가 상승하여 복수기의 진공 상당 포화온도에 근접함으로써 밀봉수의 부분적 증발이 일어나기도 한다. 이 때문에 복수기 진공펌프의 성능 감소로 복수기 진공도 저하의 한 원인으로 작용하기도 한다.
본 발명은 해수, 지열 또는 히트펌프 등을 이용하여 발전소내 대형 회전기기의 베어링 윤활유 온도를 낮추어주는 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템은 발전소 기기를 순환하며 가열된 대형 회전기기의 베어링 윤활유 온도를 낮추고 회수된 제1 냉각수를 제공받아 외부로부터 제공받은 제1 순환수를 이용해 제1 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제2 냉각수와 제1 순환수보다 높은 수온을 가지는 제2 순환수로 각각 열교환하여 출력하는 제1 기기 냉각부, 제2 냉각수를 제공받아 제1 순환수와 다른 제3 순환수를 이용해 제2 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제3 냉각수와 제3 순환수보다 높은 수온을 가지는 제4 순환수로 각각 열교환하여 출력하되, 제3 냉각수를 상기 발전소 기기 또는 냉각 밀봉수 공급배관으로 제공하는 제2 기기 냉각부 및 제4 순환수를 제공받아 지열을 이용해 제4 순환수보다 낮은 수온을 가지는 제3 순환수로 열교환하여 출력하는 지열 열교환부를 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템은 발전소 기기를 순환하며 가열된 대형 회전기기의 베어링 윤활유 온도를 낮추고 회수된 제1 냉각수를 제공받아 외부로부터 제공받은 제1 순환수를 이용해 제1 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제2 냉각수와 제1 순환수보다 높은 수온을 가지는 제2 순환수로 각각 열교환하여 출력하는 제1 기기 냉각부와 제2 냉각수를 제공받아 히트펌프를 통해 제2 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제4 냉각수로 발전소 기기 또는 냉각 밀봉수 공급배관에 제공하는 히트 펌프부를 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템은 발전소 기기를 순환하며 가열된 발전소 대형 회전기기의 베어링 윤활유 온도를 낮추고 회수된 제1 냉각수를 제공받아 외부로부터 제공받은 제1 순환수를 이용해 제1 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제2 냉각수와 제1 순환수보다 높은 수온을 가지는 제2 순환수로 각각 열교환하여 출력하는 제1 기기 냉각부, 제2 냉각수를 제공받아 제1 순환수와 다른 제3 순환수를 이용해 제2 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제3 냉각수와 제3 순환수보다 높은 수온을 가지는 제4 순환수로 각각 열교환하여 출력하는 제2 기기 냉각부, 제4 순환수를 제공받아 지열을 이용해 제4 순환수보다 낮은 수온을 가지는 제3 순환수로 열교환하여 출력하는 지열 열교환부 및 제3 냉각수를 제공받아 히트펌프를 통해 제3 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제4 냉각수로 발전소 기기 또는 냉각 밀봉수 공급배관에 제공하는 히트 펌프부를 포함하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전소 기기 냉각 시스템은 해수, 지열 및 히트펌프를 적어도 하나 이상 구성하여 발전소 기기를 순환하여 발전소 대형 회전기기의 베어링 윤활유 열을 흡수하는 냉각수를 효율적으로 낮춤으로써, 발전소 기기의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 기기 냉각 시스템은 지열을 이용하는 기기 냉각부와 히트펌프부를 직렬로 배치함으로써, 설치비용과 냉각수를 효율적으로 낮출 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 기기 냉각 시스템은 지열을 이용하는 기기 냉각부와 히트펌프부를 이용하여 수온을 낮춘 냉각수를 복수기 진공펌프 밀봉수로 공급함으로써 복수기 진공상당 포화온도보다 훨씬 낮은 온도의 밀봉수로 인해 복수기 진공펌프의 공기를 제거하여 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 기기 냉각 시스템은 해수, 지열 및 히트펌프를 적어도 하나 이상 구성하여 발전소 기기의 성능이 저하되는 것을 방지함으로써, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템을 설명하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 제1 기기 냉각부를 설명하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 지열 열교환부를 설명하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템을 설명하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템을 설명하기 위한 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템을 설명하기 위한 것이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 제1 기기 냉각부를 설명하기 위한 것이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 지열 열교환부를 설명하기 위한 것이다.
도 1 내지 도 3을 살펴보면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템은 제1 기기 냉각부(300), 제2 기기 냉각부(310) 및 지열 열교환부(500)를 포함하여 구성되는 것이다.
제1 기기 냉각부(300)는 발전소 기기를 순환하며 가열된 발전소 대형 회전기기의 베어링 윤활유 온도를 낮추고 회수된 제1 냉각수를 제공받아 외부로부터 제1 순환수를 이용해 제1 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제2 냉각수와 제1 순환수보다 높은 수온을 가지는 제2 순환수로 각각 열교환하여 출력하는 것이다.
이때, 발전소 기기 내에 배치되는 기기 냉각수 펌프는 복수 펌프 출구부를 거쳐 기기 냉각수 헤드 탱크에 저장된 제1 냉각수 또는 기기 냉각수 회수부에서 제공되는 제1 냉각수를 공급받아 제1 기기 냉각부(300)에 제공하는 것이다.
또한, 해수승압 펌프(210)는 순화수펌프 출구부로부터 제1 순환수를 제공받아 제1 기기 냉각부(300)에 제공하는 것이다. 여기서, 제1 순환수는 해수인 바닷물인 것이다.
이러한 제1 기기 냉각부(300)는 제1 열교환부, 제1 순환입력부, 제1 냉각입력부, 제1 순환출력부 및 제1 냉각출력부를 포함하여 구성되는 것이다.
제1 열교환부는 제1 냉각수가 제1 순환수와 열교환되어 제2 냉각수가 되도록 하고, 제1 순환수가 제1 냉각수와 열교환되어 제2 순환수가 되도록 하는 것이다.
제1 순환입력부는 제1 열교환부의 일단에 배치되어 제1 순환수가 입력되는 것이다. 이러한 제1 순환입력부는 후술할 제1 순환출력부와 물리적으로 연결되는 것이다.
제1 냉각입력부는 제1 열교환부의 타단에 배치되어 제1 냉각수가 입력되는 것이다. 이러한 제1 냉각입력부는 후술할 제1 냉각출력부와 물리적으로 연결되는 것이다.
제1 순환출력부는 제1 열교환부의 일단에 배치되되 제1 냉각입력부와 나란하게 배치되어 제2 순환수가 출력되는 것이다.
제1 냉각출력부는 제1 열교환부의 일단에 배치되되 제1 순환입력부와 나란하게 배치되어 제2 냉각수가 출력되는 것이다.
즉, 제1 열교환부는 제1 순환입력부를 일단에 배치하고, 제1 순환출력부를 타단에 배치하고, 제1 냉각입력부를 타단에 배치하고, 제1 냉각출력부를 일단에 배치하는 것이다. 이와 같이 배치하여, 냉각수와 순환수가 서로 엇갈리게 흐르도록 유도함으로써, 냉각수와 순환수 간의 열교환이 점진적으로 진행되는 것이다. 다시 말해, 제1 순환입력부에 입력되는 제1 순환수는 제1 열교환부에서 반대방향으로 흐르는 냉각수에 의해 점진적으로 수온이 상승하여 제1 순환수보다 높은 수온을 가지는 제2 순환수가 되어 제1 순환출력부로 출력되는 것이다.
또한, 제1 냉각입력부에 입력되는 제1 냉각수는 제1 열교환부에서 반대방향으로 흐르는 순환수에 의해 점진적으로 수온이 하강하여 제1 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제2 냉각수가 되어 제1 냉각출력부로 출력되는 것이다.
여기서, 제1 냉각수와 열교환하여 수온이 상승한 제2 순환수는 배수 터널로 배출되는 것이다.
제2 기기 냉각부(310)는 제2 냉각수를 제공받아 제1 순환수와 다른 제3 순환수를 이용해 제2 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제3 냉각수와 제3 순환수보다 높은 수온을 가지는 제4 순환수로 각각 열교환하여 출력하되, 제3 냉각수를 발전소 기기 또는 냉각 밀봉수 공급배관으로 제공하는 것이다. 이러한 제2 기기 냉각부(310)는 제2 열교환부, 제2 순환입력부(311a), 제2 냉각입력부(312a), 제2 순환출력부(311b) 및 제2 냉각출력부(312b)를 포함하여 구성되는 것이다.
제2 열교환부는 제2 냉각수가 제3 순환수와 열교환되어 제3 냉각수가 되고, 제3 순환수가 제2 냉각수와 열교환되어 제4 순환수가 되도록 하는 것이다.
제2 순환입력부(311a)는 제2 열교환부의 일단에 배치되어 제3 순환수가 입력되는 것이다. 이러한 제2 순환입력부(311a)는 후술할 제2 순환출력부(311b)와 물리적으로 연결되는 것이다.
제2 냉각입력부는 제2 열교환부의 타단에 배치되어 제2 냉각수가 입력되는 것이다. 이러한 제2 냉각입력부(312a)는 후술할 제2 냉각출력부(312b)와 물리적으로 연결되는 것이다.
제2 순환출력부(311b)는 제2 열교환부의 일단에 배치되되 제2 냉각입력부(312a)와 나란하게 배치되어 제4 순환수가 출력되는 것이다.
제2 냉각출력부(312b)는 제2 열교환부의 일단에 배치되되 제2 순환입력부(311a)와 나란하게 배치되어 제3 냉각수가 출력되는 것이다.
즉, 제2 열교환부는 제2 순환입력부(311a)를 일단에 배치하고, 제2 순환출력부(311b)를 타단에 배치하고, 제2 냉각입력부(312a)를 타단에 배치하고, 제2 냉각출력부(312b)를 일단에 배치하는 것이다. 이와 같이, 배치하여 냉각수와 순환수가 서로 엇갈리게 흐르도록 유도함으로써, 냉각수와 순환수 간의 열교환이 점진적으로 진행되는 것이다. 다시 말해, 제2 순환입력부(311a)에 입력되는 제3 순환수는 제2 열교환부에서 반대방향으로 흐르는 냉각수에 의해 점진적으로 수온이 상승하여 제3 순환수보다 높은 수온을 가지는 제4 순환수가 되어 제2 순환출력부(311b)로 출력되는 것이다.
또한, 제2 냉각입력부(312a)에 입력되는 제2 냉각수는 제2 열교환부에서 반대방향으로 흐르는 순환수에 의해 점진적으로 수온이 하강하여 제2 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제3 냉각수가 되어 제2 냉각출력부(312b)로 출력되는 것이다.
지열 열교환부(500)는 제4 순환수를 제공받아 지열을 이용해 제4 순환수보다 낮은 수온을 가지는 제3 순환수로 열교환하여 출력하는 것이다. 이러한 지열 열교환부(500)는 제1 순환 경로부(520), 순환수 열교환저장부(550), 제2 순환 경로부(510), 여과부(540) 및 보온 단열부(530)를 포함하여 구성되는 것이다.
제1 순환 경로부(520)는 제2 기기 냉각부(310)에서 출력되는 제4 순환수를 이동하는 것이다. 이러한 제1 순환 경로부(520)는 제2 기기 냉각부(310)와 후술할 순환수 열교환저장부(550)를 물리적으로 연결하는 것이다. 이에 따라, 제1 순환 경로부(520)는 제2 기기 냉각부(310)에서 출력되는 제4 순환수를 순환수 열교환저장부(550)로 제공하는 것이다. 이때, 제1 순환 경로부(520)는 소화수 펌프 출구부와 물리적으로 연결되어, 순환되면서 증발되는 순환수를 보충하는 것이다.
순환수 열교환저장부(550)는 제1 순환 경로부(520)를 통해 이동된 제4 순환수를 제공받아 제4 순환수가 지하에 흐르는 지하수와 열교환되어 제3 순환수로 저장하는 것이다. 이러한 순환수 열교환저장부(550)는 땅 아래인 지하로 길게 형성되어 배치되는 것이다. 이와 같이, 순환수 열교환저장부(550)가 지하로 길게 형성됨으로써, 온도가 높은 여름철에는 상대적으로 낮은 온도를 유지할 수 있다. 이때, 지하로 깊게 내려갈수록 온도는 점진적으로 낮아질 수 있다. 낮은 온도를 가지는 지하수가 순환수 열교환저장부(550)에 제공된 제4 순환수와 열교환함으로써 제4 순환수보다 낮은 수온을 가지는 제3 순환수로 순환수 열교환저장부(550)에 저장되는 것이다.
제2 순환 경로부(510)는 순환수 열교환저장부(550)에 저장된 제3 순환수를 제2 기기 냉각부(310)로 제공하는 것이다. 이러한 제2 순환 경로부(510)는 순환수 열교환저장부(550)와 제2 기기 냉각부(310)를 물리적으로 연결하는 것이다. 이에 따라, 제2 순환 경로부(510)는 순환수 열교환저장부(550)에서 출력되는 제3 순환수를 제2 기기 냉각부(310)로 제공하는 것이다. 이때, 지열 열교환부(500)와 제2 기기 냉각부(310) 사이에 지열 펌프부를 배치될 수 있다. 이에 따라, 제2 순환 경로부(510)는 순환수 열교환저장부(550), 지열 펌프부 및 제2 기기 냉각부(310)를 물리적으로 연결시키며, 제3 순환수를 이동되도록 하는 것이다. 여기서 지열 펌프부는 지열 열교환부(500)로부터 제3 순환수를 끌어올려 제2 기기 냉각부(310)에 공급하는 것이다. 이와 같이, 지열 열교환부(500)와 제2 기기 냉각부(310) 사이에 지열 펌프부를 배치함으로써, 제3 순환수를 더욱 용이하게 이동시키는 것이다.
여과부(540)는 제2 순환 경로부(510)의 일단에 배치되어 제3 순환수를 여과하는 것이다. 즉, 순환수 열교환저장부(550)에 저장된 제3 순환수는 여과부(540)를 통과하면서 제3 순환수에 섞여있던 이물질 등을 여과하여 제2 순환 경로부(510)로 이동하는 것이다. 이에 따라, 제3 순환수에 섞여있던 이물질을 제거함으로써, 이물질에 의해 병목현상이 발생하거나 순환 경로가 막히는 현상을 미연에 방지할 수 있다.
보온 단열부(530)는 여과부(540)의 일부와 접하고, 제2 순환 경로부(510)로 이동하는 제3 순환수의 수온을 유지하도록 제2 순환 경로부(510)를 둘러싸며 형성되는 것이다. 이와 같이, 보온 단열부(530)가 형성됨으로써, 제3 순환수가 낮은 수온을 유지하며 제2 기기 냉각부(310)로 이동하는 것이다. 즉, 순환수 교환저장부에는 제4 순환수가 제공되기 때문에 제4 순환수와 제3 순환수가 열교환되는 것을 미연에 방지하기 위해 제3 순환수가 이동하는 제2 순환 경로부(510)에 보온 단열부(530)를 형성하는 것이다.
이에 따라, 제3 순환수는 낮은 수온을 유지하며 지열 열교환부(500)에서 제2 기기 냉각부(310)로 이동되는 것이다.
제1 밸브부(610)는 제1 기기 냉각부(300)에서 출력되는 제2 냉각수를 제어하여 제2 냉각수를 출력하거나 차단하는 것이다. 이러한 제1 밸브부(610)는 해수의 수온이 상승하는 하절기에는 턴 오프되어 제2 냉각수의 흐름을 차단하고, 하절기를 제외한 나머지 절기에는 턴 온되어 제2 냉각수를 통수하게 하는 것이다. 이에 따라, 해수의 수온이 상승하는 하절기에는 제1 기기 냉각부(300)와 제2 기기 냉각부(310)를 동시에 사용하는 것이다. 즉, 해수와 지열을 동시에 이용하여 수온을 낮춘 냉각수가 발전소 기기를 순환하며, 발전소 기기에서 발생하는 열을 냉각하는 것이다. 또한, 해수의 수온이 하강하는 하절기를 제외한 나머지 절기에는 제1 기기 냉각부(300)만을 사용하는 것이다. 즉, 해수를 이용하여 수온을 낮춘 냉각수가 발전소 기기를 순환하며, 발전소 기기에서 발생하는 열을 냉각하는 것이다.
또한, 제2 기기 냉각부(310)로부터 제3 냉각수가 제공되는 냉각 밀봉수 공급배관은 압력조절밸브, 차단밸브, 복수기 진공펌프 열교환부, 복수기 진공펌프 등과 물리적으로 연결되는 것이다. 이와 같이, 냉각 밀봉수 공급배관을 통해 수온을 낮춘 제3 냉각수가 용이하게 공급됨으로써, 밀봉수의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 복수기의 진공 상당 포화온도에 근접되는 것을 차단함으로써 밀봉수의 부분적 증발이 일어나는 것을 미연에 차단하는 것이다. 따라서, 복수기 진공펌프의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템을 설명하기 위한 것이다.
도 4를 살펴보면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템은 제1 기기 냉각부(300)와 히트 펌프부(400)를 포함하여 구성되는 것이다.
제1 기기 냉각부(300)는 발전소 기기를 순환하며 가열된 발전소 기기의 온도를 낮추는 제1 냉각수를 제공받아 외부로부터 제1 순환수를 이용해 제1 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제2 냉각수와 제1 순환수보다 높은 수온을 가지는 제2 순환수로 각각 열교환하여 출력하는 것이다. 이러한 제1 기기 냉각부(300)는 제1 열교환부, 제1 순환입력부, 제1 냉각입력부, 제1 순환출력부 및 제1 냉각출력부를 포함하여 구성되는 것이다.
제1 열교환부는 제1 순환입력부를 일단에 배치하고, 제1 순환출력부를 타단에 배치하고, 제1 냉각입력부를 타단에 배치하고, 제1 냉각출력부를 일단에 배치하는 것이다. 이와 같이 배치하여, 냉각수와 순환수가 서로 엇갈리게 흐르도록 유도함으로써, 냉각수와 순환수 간의 열교환이 점진적으로 진행되는 것이다. 다시 말해, 제1 순환입력부에 입력되는 제1 순환수는 제1 열교환부에서 반대방향 흐르는 냉각수에 의해 점진적으로 수온이 상승하여 제1 순환수보다 높은 수온을 가지는 제2 순환수가 되어 제1 순환출력부로 출력되는 것이다.
또한, 제1 냉각입력부에 입력되는 제1 냉각수는 제1 열교환부에서 반대방향으로 흐르는 순환수에 의해 점진적으로 수온이 하강하여 제1 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제2 냉각수가 되어 제1 냉각출력부로 출력되는 것이다.
이러한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 제1 기기 냉각부(300), 제1 밸브부(610)에 해당하는 각각의 구성요소들에 대한 기능 및 그것들 간의 유기적인 관계는 제1 실시 예에 따른 제1 기기 냉각부(300), 제1 밸브부(610)에 해당하는 각각의 구성요소들에 대한 기능 및 그것들 간의 유기적인 관계와 실질적으로 동일하므로, 이것에 대한 각각의 부연설명들은 이하 생략하기로 한다.
히트 펌프부(400)는 제2 냉각수를 제공받아 히트펌프를 통해 제2 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제4 냉각수로 발전소 기기 또는 냉각 밀봉수 공급배관에 제공하는 것이다. 이러한 히트 펌프부(400)는 제1 기기 냉각부(300)에서 제공되는 제2 냉각수를 공급받아 히트펌프를 이용하여 제2 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제4 냉각수로 변환하여 발전소 기기 또는 냉각 밀봉수 공급배관에 제공하는 것이다.
여기서, 제1 기기 냉각부(300)와 히트 펌프부(400)는 서로 병렬로 배치되는 것이다. 이에 따라, 히트 펌프부(400)는 해수의 수온이 상승하는 하절기에 주로 동작하고, 해수의 수온이 하강하는 나머지 절기에는 가급적 동작을 자제할 수 있다. 즉, 해수의 수온이 하강하는 하절기에는 해수와 히트펌프를 동시에 이용하여 수온을 낮춘 냉각수가 발전소 기기를 순환하며, 발전소 기기에서 발생하는 열을 냉각하는 것이다. 또한, 해수의 수온이 하강하는 하절기를 제외한 나머지 절기에는 제1 기기 냉각부(300)만을 사용하는 것이다. 즉, 해수를 이용하여 수온을 낮춘 냉각수가 발전소 기기를 순환하며, 발전소 기기에서 발생하는 열을 냉각하는 것이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템을 설명하기 위한 것이다.
도 5를 살펴보면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템은 제1 기기 냉각부(300), 제2 기기 냉각부(310), 지열 열교환부(500) 및 히트 펌프부(400)를 포함하여 구성되는 것이다.
제1 기기 냉각부(300)는 발전소 기기를 순환하며 가열된 발전소 기기의 온도를 낮추는 제1 냉각수를 제공받아 외부로부터 제1 순환수를 이용해 제1 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제2 냉각수와 제1 순환수보다 높은 수온을 가지는 제2 순환수로 각각 열교환하여 출력하는 것이다.
제2 기기 냉각부(310)는 제2 냉각수를 제공받아 제1 순환수와 다른 제3 순환수를 이용해 제2 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제3 냉각수와 제3 순환수보다 높은 수온을 가지는 제4 순환수로 각각 열교환하여 출력하는 것이다.
지열 열교환부(500)는 제4 순환수를 제공받아 지열을 이용해 제4 순환수보다 낮은 수온을 가지는 제3 순환수로 열교환하여 출력하는 것이다.
히트 펌프부(400)는 제3 냉각수를 제공받아 히트펌프를 통해 제3 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제4 냉각수로 발전소 기기 또는 냉각 밀봉수 공급배관에 제공하는 것이다.
여기서 본 발명의 제3 실시 예에 따른 제1 기기 냉각부(300), 제2 기기 냉각부(310), 지열 열교환부(500) 및 히트 펌프부(400)에 해당하는 각각의 구성요소들에 대한 기능 및 그것들 간의 유기적인 관계는 제1, 2 실시 예에 따른 제1 기기 냉각부(300), 제2 기기 냉각부(310), 지열 열교환부(500) 및 히트 펌프부(400)에 해당하는 각각의 구성요소들에 대한 기능 및 그것들 간의 유기적인 관계와 실질적으로 동일하므로, 이것에 대한 각각의 부연설명들은 이하 생략하기로 한다.
여기서, 제1 기기 냉각부(300)와 제2 기기 냉각부(310)는 병렬로 배치되고, 제1 기기 냉각부(300)와 히트 펌프부(400)는 병렬로 배치되며, 제2 기기 냉각부(310)와 히트 펌프부(400)는 직렬로 배치되는 것이다.
이와 같이 배치됨으로써, 주변 환경, 주변 온도 및 절기에 따라 제1 기기 냉각부(300), 제2 기기 냉각부(310) 및 히트 펌프부(400)를 효율적으로 동작하는 것이다. 즉, 해수의 수온이 상승하는 하절기에는 제1 기기 냉각부(300), 제2 기기 냉각부(310) 및 히트 펌프부(400)를 모두 동작시키는 것이다. 이때, 제2 기기 냉각부(310)와 히트 펌프부(400)가 직렬로 연결되는 것이다. 이에 따라, 제1 냉각수는 제1 기기 냉각부(300)를 거쳐 제2 냉각수가 되고, 제2 냉각수는 제2 기기 냉각부(310)를 거쳐 제3 냉각수가 되고, 제3 냉각수는 히트 펌프부(400)를 거쳐 제4 냉각수가 되는 것이다. 이러한 경로를 거치면서, 냉각수는 점진적으로 수온이 낮아질 수 있다. 따라서, 적은 동력을 이용하면서도 냉각수의 수온을 효율적으로 낮출 수 있다. 또한, 해수의 수온이 하강하는 하절기를 제외한 나머지 절기에는 제1 기기 냉각부(300)를 동작하거나 제1 기기 냉각부(300)와 제2 기기 냉각부(310)를 동시에 동작하거나 제1 기기 냉각부(300)와 히트 펌프부(400) 동시에 동작시켜, 주변 온도 등을 고려하여 적절하게 동작하는 것이다. 이에 따라, 냉각수의 수온을 효율적으로 낮출 수 있다.
또한, 지금까지 설명한 다양한 실시 예에 따른 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템은 적어도 하나 이상의 출입구 밸브부가 배치되어 제1 기기 냉각부(300), 제2 기기 냉각부(310) 및 히트 펌프부(400)를 경유하는 냉각수 또는 순환수를 통과시키거나 차단시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 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.

Claims (9)

  1. 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템에 있어서,
    발전소 기기를 순환하며 가열된 대형 회전기기의 베어링 윤활유 온도를 낮추고 회수된 제1 냉각수를 제공받아 외부로부터 제1 순환수를 이용해 상기 제1 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제2 냉각수와 상기 제1 순환수보다 높은 수온을 가지는 제2 순환수로 각각 열교환하여 출력하는 제1 기기 냉각부;
    상기 제2 냉각수를 제공받아 상기 제1 순환수와 다른 제3 순환수를 이용해 상기 제2 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제3 냉각수와 상기 제3 순환수보다 높은 수온을 가지는 제4 순환수로 각각 열교환하여 출력하되, 상기 제3 냉각수를 상기 발전소 기기 또는 냉각 밀봉수 공급배관으로 제공하는 제2 기기 냉각부; 및
    상기 제4 순환수를 제공받아 지열을 이용해 상기 제4 순환수보다 낮은 수온을 가지는 상기 제3 순환수로 열교환하여 출력하는 지열 열교환부;
    를 포함하는 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템.
  2. 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템에 있어서,
    발전소 기기를 순환하며 가열된 대형 회전기기의 베어링 윤활유 온도를 낮추고 회수된 제1 냉각수를 제공받아 외부로부터 제1 순환수를 이용해 상기 제1 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제2 냉각수와 상기 제1 순환수보다 높은 수온을 가지는 제2 순환수로 각각 열교환하여 출력하는 제1 기기 냉각부;와
    상기 제2 냉각수를 제공받아 히트펌프를 통해 상기 제2 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제4 냉각수로 상기 발전소 기기 또는 냉각 밀봉수 공급배관에 제공하는 히트 펌프부;
    를 포함하는 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템.
  3. 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템에 있어서,
    발전소 기기를 순환하며 가열된 대형 회전기기의 베어링 윤활유 온도를 낮추고 회수된 제1 냉각수를 제공받아 외부로부터 제1 순환수를 이용해 상기 제1 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제2 냉각수와 상기 제1 순환수보다 높은 수온을 가지는 제2 순환수로 각각 열교환하여 출력하는 제1 기기 냉각부;
    상기 제2 냉각수를 제공받아 상기 제1 순환수와 다른 제3 순환수를 이용해 상기 제2 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제3 냉각수와 상기 제3 순환수보다 높은 수온을 가지는 제4 순환수로 각각 열교환하여 출력하는 제2 기기 냉각부;
    상기 제4 순환수를 제공받아 지열을 이용해 상기 제4 순환수보다 낮은 수온을 가지는 상기 제3 순환수로 열교환하여 출력하는 지열 열교환부; 및
    상기 제3 냉각수를 제공받아 히트펌프를 통해 상기 제3 냉각수보다 낮은 수온을 가지는 제4 냉각수로 상기 발전소 기기 또는 냉각 밀봉수 공급배관에 제공하는 히트 펌프부;
    를 포함하는 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 기기 냉각부에서 출력되는 상기 제2 냉각수를 제어하여 상기 제2 냉각수를 출력하거나 차단하는 제1 밸브부를 포함하는 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 밸브부는 해수의 수온이 상승하는 하절기에는 턴 오프되어 상기 제2 냉각수를 차단하고, 상기 하절기를 제외한 나머지 절기에는 턴 온되어 상기 제2 냉각수를 출력하는 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템.
  6. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 제2 기기 냉각부와 상기 지열 열교환부 사이에 지열 펌프부를 배치하고,
    상기 지열 펌프부는 상기 지열 열교환부로부터 상기 제3 순환수를 끌어올려 상기 제2 기기 냉각부에 공급하는 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템.
  7. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 기기 냉각부는
    상기 제1 냉각수가 상기 제1 순환수와 열교환되어 상기 제2 냉각수가 되고, 상기 제1 순환수가 상기 제1 냉각수와 열교환되어 상기 제2 순환수가 되도록 하는 제1 열교환부;
    상기 제1 열교환부의 일단에 배치되어 상기 제1 순환수가 입력되는 제1 순환입력부;
    상기 제1 열교환부의 일단에 배치되되 상기 제1 순환입력부와 나란하게 배치되어 상기 제2 냉각수가 출력되는 제1 냉각출력부;
    상기 제1 열교환부의 타단에 배치되어 상기 제1 냉각수가 입력되는 제1 냉각입력부; 및
    상기 제1 열교환부의 일단에 배치되되 상기 제1 냉각입력부와 나란하게 배치되어 상기 제2 순환수가 출력되는 제1 순환출력부;
    를 포함하는 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템.
  8. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 제2 기기 냉각부는
    상기 제2 냉각수가 상기 제3 순환수와 열교환되어 상기 제3 냉각수가 되고, 상기 제3 순환수가 상기 제2 냉각수와 열교환되어 상기 제4 순환수가 되도록 하는 제2 열교환부;
    상기 제2 열교환부의 일단에 배치되어 상기 제3 순환수가 입력되는 제2 순환입력부;
    상기 제2 열교환부의 일단에 배치되되 상기 제2 순환입력부와 나란하게 배치되어 상기 제3 냉각수가 출력되는 제2 냉각출력부;
    상기 제2 열교환부의 타단에 배치되어 상기 제2 냉각수가 입력되는 제2 냉각입력부; 및
    상기 제2 열교환부의 일단에 배치되되 상기 제2 냉각입력부와 나란하게 배치되어 상기 제4 순환수가 출력되는 제2 순환출력부;
    를 포함하는 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템.
  9. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 지열 열교환부는
    상기 제2 기기 냉각부에서 출력되는 상기 제4 순환수를 이동하는 제1 순환 경로부;
    상기 제1 순환 경로부를 통해 이동된 상기 제4 순환수를 제공받아 상기 제4 순환수가 지하에 흐르는 지하수와 열교환되어 상기 제3 순환수로 저장하는 순환수 열교환저장부;
    상기 순환수 열교환저장부에 저장된 상기 제3 순환수를 상기 제2 기기 냉각부로 제공하는 제2 순환 경로부;
    상기 제2 순환 경로부의 일단에 배치되어 상기 제3 순환수를 여과하는 여과부; 및
    상기 여과부의 일부와 접하고, 상기 제2 순환 경로부로 이동하는 상기 제3 순환수의 수온을 유지하도록 상기 제2 순환 경로부를 둘러싸며 형성되는 보온 단열부;
    를 포함하는 지열 열교환장치를 가진 발전소 기기 냉각수 시스템.
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