KR20130000914A - High efficiency differential temperature power system using the thermal effluents of power plant condenser - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A power generation system with high temperature difference using hot water from a condenser of a power plant is provided to prevent environmental pollution caused by the discharging of drained hot water into the sea as a coolant circulates along a closed loop between refrigerant evaporators. CONSTITUTION: A power generation system with high temperature difference using hot water(24) from a condenser of a power plant comprises a power generation system using offshore temperature difference. The power generation system operates a turbine by superheated steam generated from a boiler(21) to produce electricity using a power generator(23) connected to the turbine(22). The power generation system circulates a coolant into the boiler after super-cooling the steam with the coolant. The power generation system using the offshore temperature difference generates the electricity from a refrigerant power generator connected to a refrigerant turbine by operating the refrigerant turbine(30). The power generation system using the offshore temperature difference circulates deep sea water into a refrigerant evaporator after super-cooling refrigerant steam with the deep sea water in a refrigerant condenser(32). [Reference numerals] (AA) Supplementary water supply

Description

발전소 복수기의 온배수를 이용한 고효율 온도차 발전시스템{High efficiency differential temperature power system using the thermal effluents of power plant condenser}High efficiency differential temperature power system using the thermal effluents of power plant condenser

본 발명은 원자력 발전소를 포함하여 터빈을 사용하여 전력을 생산하는 각종 발전소의 복수기에서 배출되어 버려지는 온배수에 포함된 에너지를 재사용하는 발명에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발전소 복수기에서 배출되는 온배수를 해수의 온도차를 이용한 온도차 발전시스템을 통하여 재사용하고, 온도차 발전시스템에서 사용되었던 물을 다시 발전소 복수기 냉각수로 공급하여 전력을 생산하는 고효율 온도차 발전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to the invention of reusing energy contained in the hot water discharged from the condenser of various power plants, including a nuclear power plant using the turbine to produce power, and more particularly, the hot water discharged from the power plant condenser The present invention relates to a high-efficiency temperature generator system that generates power by reusing water from a temperature generator system using a temperature difference of and supplying the water used in the temperature generator system to the condenser water of the power plant.

발전소에서 터빈을 통과한 배출증기를 복수시키는 것은 효율과 관련하여 매우 중요한데, 현재 대부분의 발전소는 그 발전효율이 40%를 상회하지 못하고 있다.Revenue from steam passing through a turbine at a power plant is very important in terms of efficiency. Currently, most power plants do not exceed 40%.

도 1은 기존의 발전소 발전시스템을 설명하기 위해 도시된 개략적인 시스템도이다. 도 1에 나타난 것과 같이, 기존의 발전소 발전시스템은 보일러(1), 터빈(2), 발전기(3), 복수기(4) 및 급수펌프(5)로 구성되며, 작동원리는 다음과 같다.1 is a schematic system diagram shown to explain an existing power plant power generation system. As shown in Figure 1, the existing power plant power generation system is composed of a boiler (1), turbine (2), generator (3), condenser (4) and feed water pump (5), the operation principle is as follows.

작동유체(물)는 급수펌프(5)를 통하여 보일러(1)에 공급되며, 보일러(1)의 열에 의해 증발이 일어나 과열증기 상태로 보일러(1)를 나오게 된다. 이 증기가 터빈(2)을 가동시킴으로써 발전기(3)에서 전기를 생산한다. 터빈(2)을 빠져나온 배출증기는 물-증기의 2상 상태가 되어 복수기(4)로 유입된다. 2상 상태의 배출증기는 복수기(4)에서 냉각수인 해수와 열교환을 하여 물로 상태변화를 하며, 과냉된 상태로 복수기(4)로부터 나오게 된다. 마지막으로 작동유체는 사이클을 완성하기 위해 급수펌프(5)에 의해 압력이 상승하며 보일러(1)로 다시 공급된다.The working fluid (water) is supplied to the boiler 1 through the feed water pump 5, and evaporation occurs due to the heat of the boiler 1 to exit the boiler 1 in a superheated steam state. This steam produces electricity in the generator 3 by operating the turbine 2. The discharge steam exiting the turbine 2 enters the condenser 4 in a two-phase state of water-vapor. The exhaust steam in the two-phase state exchanges water with seawater, which is cooling water, in the condenser 4 to change the state into water, and is discharged from the condenser 4 in a supercooled state. Finally, the working fluid is fed back to the boiler 1 by raising the pressure by the feed pump 5 to complete the cycle.

여기에서 복수기는 발전소의 발전시스템에서 매우 중요한 역할을 하며, 복수기의 냉각수로는 물을 사용한다. 특히 해수를 많이 사용하고 있으며, 이 때문에 원자력 발전소를 포함한 많은 발전소들이 해안가에 위치하게 된다.Here, the condenser plays a very important role in the power generation system of the power plant, and water is used as cooling water of the condenser. In particular, it uses a lot of sea water, which means that many power plants, including nuclear power plants, are located along the coast.

이처럼 발전소의 발전효율이 그리 높지 못하는 가장 큰 이유는 터빈을 통과한 증기를 응축하는 과정에서 복수기를 통해 대부분의 열량이 해양으로 배출되기 때문이다.The main reason why the power generation efficiency of the power plant is not so high is because most of the heat is discharged to the ocean through the condenser in the process of condensing the steam passing through the turbine.

뿐만 아니라 복수기의 냉각수로 해수를 사용하면 새우 등의 유기물 부착과 스케일 생성, 미생물 부식과 해수부식 등이 발생하여 복수기의 내부에 있는 열교환기를 손상시키고, 효율을 감소시키는 등의 문제가 발생된다.In addition, the use of seawater as the cooling water of the condenser causes problems such as adhesion of organic matters such as shrimp and scale generation, microbial corrosion and seawater corrosion, resulting in damage to the heat exchanger inside the condenser and reducing efficiency.

또한 복수기에서 배출되는 온배수를 해양으로 그대로 방출하기 때문에 열수로 인한 수온상승이 일어나고, 이에 따라 해양생태계가 교란되는 등의 해양오염이 발생하는 문제점이 있다.In addition, since the hot water discharged from the condenser is discharged to the ocean as it is, there is a problem in that the water temperature rise due to the hot water occurs, and thus marine pollution such as disturbing the marine ecosystem.

이와 같은 문제를 해결하기 위한 방편으로서 발전소 온배수를 이용한 양어방법 등이 제시되고 있으나, 이는 발전소에서 배출되는 온배수의 양을 모두 처리하기에는 어려울 뿐만 아니라 온배수 배출 문제에 대한 원천적인 해결방안은 못된다는 한계가 있다.As a means to solve this problem, fish farming methods using on-site power drainage have been proposed. have.

본 발명은 종래 터빈을 통과한 증기를 응축하는 복수기에서 방출되는 대량의 온배수를 통해 대부분의 열량이 해양으로 배출됨에 따라 발전소 효율이 낮을 수밖에 없었던 문제점을 해결하는 것에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problem that the power plant efficiency is inevitably low as most of the heat is discharged to the sea through a large amount of warm water discharged from the condenser condensing steam passing through the turbine.

또한 본 발명은 종래 발전소의 복수기에서 나온 온배수를 그대로 해양에 방출함으로써 빚어졌던 해양오염의 문제점을 원천적으로 해결하는 것에 또 하나의 목적이 있다.In addition, the present invention is another object to solve the problem of marine pollution caused by the discharge of the hot water from the condenser of the conventional power plant as it is.

본 발명에 따른 고효율 온도차 발전시스템은, 보일러에서 생산된 과열증기로 터빈을 가동시켜 상기 터빈에 연결된 발전기로부터 전기를 생산하고, 상기 터빈에서 배출된 증기를 복수기에서 냉각수로 과냉시킨 후 다시 상기 보일러로 순환시키는 발전시스템; 및 냉매증발기에서 생산된 과열증기상태의 냉매로 냉매터빈을 가동시켜 상기 냉매터빈에 연결된 냉매발전기로부터 전기를 생산하고, 상기 냉매터빈에서 배출된 냉매증기를 냉매응축기에서 심층수로 과냉시킨 후 다시 상기 냉매증발기로 순환시키는 해양온도차발전 시스템;을 포함하고, 상기 복수기에서 상기 증기를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수를 상기 냉매증발기로 공급하고, 상기 냉매증발기에서 상기 냉매를 과열증기상태로 만들면서 냉각된 상기 냉각수를 상기 복수기로 다시 공급하는 상기 복수기 냉각수의 폐순환회로를 구비한다.The high-efficiency temperature difference power generation system according to the present invention, by operating the turbine with the superheated steam produced in the boiler to produce electricity from the generator connected to the turbine, after cooling the steam discharged from the turbine to the cooling water in the condenser again to the boiler Circulating power generation system; And generating electricity from the refrigerant generator connected to the refrigerant turbine by operating the refrigerant turbine with the superheated steam produced in the refrigerant evaporator, and subcooling the refrigerant vapor discharged from the refrigerant turbine to deep water in the refrigerant condenser. And a marine temperature differential power generation system configured to circulate to an evaporator, wherein the cooling water discharged after cooling the steam in the condenser is supplied to the refrigerant evaporator, and the cooling water cooled while making the refrigerant in the superheated steam state in the refrigerant evaporator. And a closed circulation circuit of the condenser cooling water supplied to the condenser again.

그리고, 상기 복수기에서 배출되는 냉각수를 상기 냉매증발기로 공급하는 것은 바이패스라인을 통해 이루어지고, 상기 바이패스라인을 통해 상기 냉각수의 일부가 외부로 방출될 수도 있다.The supply of the cooling water discharged from the condenser to the refrigerant evaporator may be performed through a bypass line, and a portion of the cooling water may be discharged to the outside through the bypass line.

이때 상기 바이패스라인은 상기 복수기에서 배출되는 냉각수의 전량을 외부로 방출할 수 있는 용량을 가질 수 있다.At this time, the bypass line may have a capacity to discharge the entire amount of the cooling water discharged from the condenser.

또한 상기 냉매증발기에서 배출되는 상기 냉각수를 상기 복수기로 공급하는 것은 보충수라인을 통해 이루어지고, 상기 보충수라인을 통해 상기 복수기에 보충냉각수를 공급할 수도 있다.In addition, the supply of the cooling water discharged from the refrigerant evaporator to the condenser may be made through a replenishment water line, and the replenishment coolant may be supplied to the condenser through the replenishment water line.

이때 상기 보충수공급라인은 비상시 상기 발전시스템에서 요구하는 냉각수의 전량을 공급할 수 있는 용량을 가질 수 있다.At this time, the supplemental water supply line may have a capacity to supply the entire amount of cooling water required by the power generation system in an emergency.

한편 본 발명의 실시예에서 상기 복수기와 상기 냉매증발기 사이를 순환하는 냉각수는 담수일 수 있다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the cooling water circulating between the condenser and the refrigerant evaporator may be fresh water.

본 발명은 발전소의 복수기에서 버려지는 온배수의 에너지를 해양온도차발전 시스템의 작동유체인 냉매를 과열시키는 고열원으로 재사용할 수 있기 때문에 발전소의 전체적인 발전효율을 크게 증가시킬 수 있다는 효과를 가진다.The present invention has the effect that the overall power generation efficiency of the power plant can be greatly increased because the energy of the hot and waste water discarded in the condenser of the power plant can be reused as a high heat source for overheating the refrigerant, which is a working fluid of the marine thermo-generation system.

그리고 본 발명은 발전시스템의 복수기와 해양온도차발전 시스템의 냉매증발기 사이에 구성된 폐회로를 따라 냉각수가 순환되기 때문에 복수기 온배수의 해양방류로 인한 환경오염을 방지하는데 효과적이라는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that the cooling water is circulated along the closed circuit configured between the condenser of the power generation system and the refrigerant evaporator of the marine temperature differential power generation system is effective in preventing environmental pollution due to ocean discharge of the condenser on the hot water.

아울러 복수기 냉각수가 폐회로를 순환하기 때문에 해수 대신 담수를 냉각수로 사용할 수 있고, 따라서 유기물 부착과 스케일 생성, 미생물 부식과 해수부식 등에 의한 복수기 내부의 열교환기를 손상을 회피할 수 있어 발전효율의 감소를 방지할 수 있다.In addition, since the condenser cooling water circulates in a closed circuit, fresh water can be used as cooling water instead of sea water, thus preventing damage to the heat exchanger inside the condenser due to organic matter attachment, scale generation, microbial corrosion and seawater corrosion, and thus reducing power generation efficiency. can do.

그리고 본 발명은 종래 해양온도차발전 시스템에서 고열원으로 사용하였던 표층수보다 더 높은 온도를 가진 복수기 냉각수를 고열원으로 사용함에 따라 해양온도차발전 시스템의 저효율 문제를 개선할 수 있으므로, 해양온도차발전 시스템의 상용화 가능성을 제고시킬 수 있다.In addition, the present invention can improve the low efficiency problem of the marine thermoelectric power generation system by using the condenser cooling water having a higher temperature than the surface water used as the high heat source in the conventional marine thermoelectric power generation system as a high heat source. It can raise the possibility.

또한 본 발명은 대부분의 발전소가 다량의 복수기 냉각수를 확보하기 위해 해안가에 건립된다는 점을 고려할 때, 현실적으로도 기존의 발전소 시스템에 용이하게 적용할 수 있다는 이점을 가진다.In addition, the present invention has the advantage that can be easily applied to the existing power plant system, considering that most power plants are built on the shore to secure a large amount of condenser cooling water.

도 1은 종래 발전소의 발전시스템의 구성을 설명하기 위한 개략도.
도 2는 종래 해양온도차발전 시스템의 구성을 설명하기 위한 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 고효율 온도차 발전시스템의 전체적인 구성을 설명하기 위한 개략도.1 is a schematic view for explaining the configuration of a power generation system of a conventional power plant.
Figure 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of a conventional marine temperature differential power generation system.
Figure 3 is a schematic diagram for explaining the overall configuration of a high efficiency temperature difference power generation system according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발전소 복수기의 온배수를 이용한 고효율 온도차 발전시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a high-efficiency temperature difference power generation system using the hot water of the power plant condenser according to the present invention.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 당업자라면 자명하게 이해할 수 있는 공지의 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 생략될 것이다.In describing the embodiments of the present invention, a description of well-known structures that can be understood by those skilled in the art will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.

또한 도면을 참조할 때에는 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등이 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있음을 고려하여야 하며, 상대적인 위치를 지시하는 전후(前後)나 상하좌우(上下左右), 내외(內外) 등의 용어는 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 방향을 기준으로 한다.Also, when referring to the drawings, it should be taken into consideration that the thickness of the lines and the size of the elements shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation, Left, right, up and down, right and left), inside and outside are based on the directions shown in the drawings unless otherwise specified.

본 발명에 따른 고효율 온도차 발전시스템의 전체적인 구성을 요약한다면, 발전소 복수기에서 배출되는 온배수를 고효율 온도차 발전시스템에 공급하여 다시금 전력 생산에 이용함으로써 발전소 전체 시스템의 효율을 향상시키는 동시에 해양에 그대로 방류되는 복수기 온배수를 원천적으로 제거한다는 것에 있다고 할 수 있다.Summarizing the overall configuration of the high-efficiency temperature generator system according to the present invention, by supplying the hot water discharged from the power plant condenser to the high-efficiency temperature generator system to be used for power generation again improves the efficiency of the entire power plant system and at the same time discharged to the ocean as it is It can be said that the removal of warm drainage is at the source.

따라서 본 발명의 이해를 위해서는 종래의 해양온도차발전(OTEC, Ocean Thermal Energy Conversion) 시스템에 대해 설명할 필요가 있으며, 도 2는 이를 도시하고 있다.Therefore, in order to understand the present invention, it is necessary to describe a conventional Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) system, and FIG. 2 illustrates this.

도 2에 도시된 바와 같이, 기존의 해양온도차발전 시스템은 크게 표층수 공급펌프(7), 냉매증발기(9), 냉매터빈(10), 냉매발전기(11), 냉매응축기(12), 심층수 공급펌프(13) 및 냉매공급펌프(14)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, the existing offshore thermoelectric power generation system has a surface water supply pump 7, a refrigerant evaporator 9, a refrigerant turbine 10, a refrigerant generator 11, a refrigerant condenser 12, and a deep water supply pump. 13 and a refrigerant supply pump 14.

그 작동원리를 설명하면, 과냉된 냉매가 냉매공급펌프(14)에 의해 냉매증발기(9)로 들어가며, 냉매가 표층수 공급펌프(7)에 의해 공급된 따뜻한 표층수와의 열교환을 통하여 증발이 일어나 과열증기상태로 냉매증발기를 나오게 된다. 이 과열된 냉매증기는 냉매터빈(10)을 가동시킨 후 냉매발전기(11)를 통하여 전기를 생산하고, 2상 상태가 되어 냉매응축기(12)로 유입된다. 그리고 냉매응축기(12)에서 심층수 공급펌프(13)에 의해 공급된 차가운 심층수와 열교환을 하여 작동유체의 대부분이 과냉된 상태로 냉매응축기(12)로부터 나오게 되며, 마지막으로 냉매공급펌프(14)에 의해 냉매증발기(9)로 다시 들어가게 된다. 즉 해양온도차발전 시스템은 고열원으로서 표층수를 사용하고 저열원으로서 심층수를 사용하는 시스템이며, 이 때문에 해양온도차발전 시스템으로 불리는 것이다.The operation principle is described below. The supercooled refrigerant enters the refrigerant evaporator 9 by the refrigerant supply pump 14, and the refrigerant evaporates through heat exchange with the warm surface water supplied by the surface water supply pump 7, thereby overheating. The refrigerant evaporator leaves the vapor state. The superheated refrigerant steam is supplied to the refrigerant condenser 12 after the refrigerant turbine 10 is operated to produce electricity through the refrigerant generator 11 and become a two-phase state. Then, the refrigerant condenser 12 exchanges heat with the cold deep water supplied by the deep water supply pump 13, and most of the working fluid comes from the refrigerant condenser 12 in a supercooled state. Finally, the refrigerant supply pump 14 As a result, the refrigerant enters into the evaporator 9 again. In other words, the marine thermoelectric generation system is a system that uses surface water as a high heat source and deep water as a low heat source.

여기서 해양온도차발전 시스템의 작동유체인 냉매는 표층수 온도 정도(예를 들어, 열대지방에서는 약 26∼28℃ 정도의 온도)에서 기화가 일어날 수 있어야 하기 때문에 저온비등 냉매를 사용하여야 하는데, R32를 냉매로 사용할 경우 표층수와 심층수의 온도차가 최소 15℃이상일 때 전기를 생산할 수 있다. 따라서 표층수의 온도에 따라서는 상당히 깊은 수심의 심층수를 뽑아 올려야 시스템 운용이 가능하기 때문에 건설비가 과도해질 수 있다는 문제가 있다. 또한 근본적으로는 표면해수와 심해해수 사이의 얼마 안 되는 온도차를 이용한 발전이기 때문에 효율이 낮아 경제성이 떨어진다는 것이 단점이 있고, 따라서 아직까지는 상용화시키기 어려운 기술이라 할 수 있다.In this case, the refrigerant, which is the working fluid of the marine thermo-generation system, needs to use a low-temperature boiling refrigerant because evaporation can occur at surface water temperature (for example, about 26 ~ 28 ℃ in the tropics). When used, electricity can be produced when the temperature difference between surface water and deep water is at least 15 ℃. Therefore, depending on the temperature of the surface water, there is a problem that the construction cost can be excessive because the system can be operated only by extracting the deep water of a very deep depth. In addition, since it is a power generation using a slight temperature difference between the surface and deep seawater, there is a disadvantage that the efficiency is low and the economical efficiency is low, and thus it is a technology that is difficult to commercialize yet.

본 발명은 위와 같이 상용화가 어려웠던 해양온도차발전 시스템을 기존의 발전소 시스템, 특히 복수기의 냉각수(해수)와 결합함으로써 발전시스템 전체의 효율 향상을 도모하고, 복수기 온배수의 해양 방류에 따른 환경오염 문제를 일거에 해소시키기 위한 것이다. 본 발명에 따른 고효율 온도차 발전시스템의 전체적인 구성은 도 3에 도시되어 있다.The present invention seeks to improve the efficiency of the entire power generation system by combining the marine temperature differential power generation system, which was difficult to commercialize, with the existing power plant system, in particular, the cooling water (sea water) of the condenser, and raises the problem of environmental pollution due to the ocean discharge of condenser warm water. To relieve. The overall configuration of the high efficiency temperature difference power generation system according to the present invention is shown in FIG.

도 3을 참조하여 본 발명에서 제시하는 새로운 개념의 고효율 온도차 발전시스템(20)을 설명하면, 본 발명은 보일러(21), 터빈(22), 발전기(23), 복수기(24), 급수펌프(25), 바이패스라인(26), 온배수공급펌프(28), 냉매증발기(29), 냉매터빈(30), 냉매발전기(31), 냉매응축기(32), 심층수 공급펌프(33), 냉매공급펌프(34), 보충수공급라인(35) 및 냉각수공급펌프(36)로 구성된다.Referring to Figure 3 describes a new high-efficiency temperature differential power generation system 20 proposed in the present invention, the present invention is a boiler 21, turbine 22, generator 23, condenser 24, feed water pump ( 25, bypass line 26, on-water drainage pump 28, refrigerant evaporator 29, refrigerant turbine 30, refrigerant generator 31, refrigerant condenser 32, deep water supply pump 33, refrigerant supply The pump 34, the make-up water supply line 35 and the cooling water supply pump (36).

이해의 편의를 돕기 위해 기존의 발전시스템과 연관지어 설명한다면, 보일러(21), 터빈(22), 발전기(23), 복수기(24), 급수펌프(25) 및 냉각수공급펌프(36)는 발전소 시스템에 관한 것이고, 온배수공급펌프(28), 냉매증발기(29), 냉매터빈(30), 냉매발전기(31), 냉매응축기(32), 심층수 공급펌프(33) 및 냉매공급펌프(34)는 해양온도차발전 시스템에 관한 것이라 할 수 있다. 물론 본 발명은 별개의 발전시스템을 유기적으로 결합시킨 것이기 때문에 위와 같이 구분하는 것은 단순히 이해의 편의를 돕기 위한 것임에 불과함을 유의해야 할 것이다.The boiler 21, the turbine 22, the generator 23, the condenser 24, the feed water pump 25 and the cooling water supply pump 36 are described in connection with the existing power generation system for the convenience of understanding. System, the on-water drainage pump (28), the refrigerant evaporator (29), the refrigerant turbine (30), the refrigerant generator (31), the refrigerant condenser (32), the deep water supply pump (33), and the refrigerant supply pump (34). It can be said that it is related to the marine thermo-generation system. Of course, since the present invention is organically combined with a separate power generation system, it should be noted that the above classification is merely for convenience of understanding.

도 3에 도시된 고효율 온도차 발전시스템(20)의 작동원리를 설명하면 다음과 같다. 여기서 본 발명의 작동원리는 작동유체의 이동경로를 따라 설명될 것이며, 따라서 위에 나열된 각 구성요소 사이의 결합관계 내지는 순서 역시 작동유체의 이동경로에 준해서 파악할 수 있다. 다만 특별히 더 상세히 설명해야 할 구성이 있다면, 이에 대해서는 별도로 상술키로 한다.Referring to the operation principle of the high efficiency temperature difference power generation system 20 shown in FIG. Here, the operating principle of the present invention will be described along the movement path of the working fluid, and therefore, the coupling relationship or order between the components listed above may also be understood based on the movement path of the working fluid. However, if there is a configuration to be described in more detail, it will be described in detail separately.

도 3에서의 좌측 시스템은 일반적인 발전시스템인데, 작동유체인 물이 급수펌프(25)를 통하여 보일러(21)에 공급되며, 보일러(21)의 열에 의해 증발이 일어나 과열증기 상태로 보일러(21)를 나오게 된다. 이 증기가 터빈(22)을 가동시킴으로써 발전기(23)에서 전기를 생산한다. 터빈(22)을 빠져나온 배출증기는 물-증기의 2상 상태가 되어 복수기(24)로 유입된다. 그리고 복수기(24)에서 과냉된 물은 사이클을 완성하기 위해 급수펌프(25)에 의해 압력이 상승하며 보일러(21)로 다시 공급된다.The left side system of FIG. 3 is a general power generation system, in which water, which is a working fluid, is supplied to the boiler 21 through a feed water pump 25, and evaporation occurs due to the heat of the boiler 21, thereby operating the boiler 21 in a superheated steam state. Come out. This steam produces electricity in the generator 23 by operating the turbine 22. The discharge steam exiting the turbine 22 enters the condenser 24 in a two-phase state of water-vapor. And the water supercooled in the condenser 24 is supplied back to the boiler 21 by the pressure rise by the feed pump 25 to complete the cycle.

여기서 복수기(24)에 유출입하는 냉각수의 흐름이 본 발명에서 중요한데, 먼저 복수기(24)에서 2상 상태의 배출증기와 열교환을 하여 물로 상태변화를 시키는 과정에서 열을 흡수한 온배수의 배출 흐름에 대해 설명하면, 상기 고온의 온배수는 해양온도차발전 시스템(도 3에서의 우측 발전시스템)의 온배수공급펌프(28)로 공급된다.Here, the flow of cooling water flowing into and into the condenser 24 is important in the present invention. First, the condensate 24 has a heat exchange with the discharge steam in a two-phase state. In other words, the high temperature warm wastewater is supplied to the warm wastewater supply pump 28 of the marine differential power generation system (the right power generation system in FIG. 3).

고온의 온배수의 100% 전부가 온배수공급펌프(28)로 전달될 수 있으며, 해양온도차발전 시스템의 용량이나 기타 안전상의 문제 등을 고려하여 필요하다면 온배수 중의 일부는 바이패스라인(26)을 통해 해양으로 배출될 수도 있다. 다만 바이패스라인(26)은 비상시에 발전소 복수기(24)에서 배출되는 온배수의 전량을 해양으로 배출할 수 있는 정도의 충분한 용량을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.100% of the high temperature warm water can be delivered to the hot water supply pump 28, and some of the warm water is discharged through the bypass line 26 if necessary, taking into account the capacity of the marine thermoelectric power generation system or other safety issues. May be emitted. However, the bypass line 26 is preferably configured to have a sufficient capacity to discharge the entire amount of the warm water discharged from the power plant condenser 24 in the emergency to the sea.

온배수공급펌프(28)로 공급된 온배수는 냉매증발기(29)로 유입되고, 냉매증발기(29)로 유입된 고온의 온배수는 냉매공급펌프(34)에 의해 유입된 냉매와 열교환을 한다. 열을 전달받은 냉매는 증발이 일어나 과열증기상태로 상변화된다.The hot wastewater supplied to the warm wastewater supply pump 28 flows into the refrigerant evaporator 29, and the high temperature warm wastewater introduced into the refrigerant evaporator 29 exchanges heat with the refrigerant introduced by the refrigerant supply pump 34. The refrigerant that receives heat undergoes evaporation and phase changes into a superheated vapor state.

여기서 냉매증발기(29)에서 냉매로 열을 전달하여 냉각된 물은 다시 발전소 복수기의 냉각수로 이용할 수 있도록 복수기(24)의 냉각수 입구라인과 밀폐형으로 연결되어 흘러간다.Here, the water cooled by transferring heat from the refrigerant evaporator 29 to the refrigerant flows in a hermetically connected form to the cooling water inlet line of the condenser 24 so as to be used as the cooling water of the condenser 24 again.

발전소의 복수기(24)에서 배출되는 고온의 온배수를 100% 이용할 경우에는 냉매증발기(29)를 통해 배출되어 복수기(24)로 다시 유입되는 냉각수를 보충수라인(35)에서 따로 보충냉각수를 공급하지 않고, 냉각수공급펌프(36)을 통하여 바로 발전소 복수기 냉각수로 이용하게 된다. 만약 100% 전부를 이용하지 않을 경우에는 해양으로 배출한 온배수의 양만큼 보충수라인(35)에서 보충냉각수를 공급하여 발전소 복수기의 냉각수로 공급한다.When using 100% of the high temperature hot water discharged from the condenser 24 of the power plant, the supplementary cooling water is not supplied separately from the replenishing water line 35 with the coolant discharged through the refrigerant evaporator 29 and flowing back into the condenser 24. Instead, the cooling water supply pump 36 directly serves as the condenser cooling water of the power plant. If 100% is not used in all, the supplementary cooling water is supplied from the supplemental water line 35 by the amount of the warm wastewater discharged to the ocean and then supplied to the cooling water of the power plant condenser.

이러한 복수기(24) 냉각수를 해양온도차발전 시스템의 관점에서 보면, 고온의 표층수 역할을 하는 것이라 할 수 있다. 그러나 복수기(24)에서 배출되는 온배수는 해양 표층수보다 훨씬 고온이기 때문에 해양온도차발전 시스템의 효율이 향상된다.From the viewpoint of the marine temperature differential power generation system, the condenser 24 cooling water may serve as a high temperature surface water. However, since the hot water discharged from the condenser 24 is much higher than the surface water of the ocean, the efficiency of the marine thermoelectric generation system is improved.

또한 냉매증발기(29)에 공급되는 물의 온도가 고온이기 때문에 냉매의 증발온도 폭이 확장되므로, 해양온도차발전 시스템에 사용될 수 있는 냉매 선택의 폭이 넓어진다. 따라서 본 발명에 포함된 해양온도차발전 시스템에는 R22, R125, R143a, R410a, R1270, R32, R134a, R290, NH3, R141b, R123, R245fa, R245ca 등의 다양한 냉매가 적용될 수 있다. 아울러 포함된 해양온도차발전 시스템에서의 고열원의 온도가 높아짐에 따라 저열원에 요구되는 온도를 다소 상승시킬 수 있는 여력이 생기므로, 필요하다면 심층수를 뽑아 올리는 수심을 종전보다 낮게 설정하는 것도 가능해진다.In addition, since the evaporation temperature width of the refrigerant is extended because the temperature of the water supplied to the refrigerant evaporator 29 is a high temperature, the choice of refrigerant that can be used in the marine temperature difference generation system is widened. Therefore, various refrigerants such as R22, R125, R143a, R410a, R1270, R32, R134a, R290, NH 3 , R141b, R123, R245fa, and R245ca may be applied to the marine temperature generator system included in the present invention. In addition, as the temperature of the high heat source in the included offshore thermoelectric power generation system increases, there is room for raising the temperature required for the low heat source, so that it is possible to set the depth of the deep water extraction to be lower than before if necessary. .

더 나아가 본 발명은 복수기(24)와 냉매증발기(29) 사이를 순환하는 냉각수 라인이 폐회로를 구성하고 있다. 즉 복수기(24), 바이패스라인(26), 온배수공급펌프(28), 냉매증발기(29), 보충수공급라인(35), 냉각수공급펌프(36)가 밀폐형으로 구성되어 있어 복수기(24)의 냉각수가 폐회로를 순환하기 때문에 종래처럼 고온의 복수기(24) 온배수 방류에 따른 환경 오염의 위험을 현저히 낮출 수 있다. 또한 복수기(24)의 냉각수가 폐회로를 순환하기 때문에 반드시 해수를 냉각수로 사용하지 않고 담수를 사용하는 것도 가능해진다. 만일 냉각수로 담수를 사용한다면, 기존 발전소의 복수기에서 발생되는 새우 등의 유기물 부착, 스케일 발생, 미생물 부식 및 해수 부식 등의 문제점도 해결할 수 있다.Furthermore, in the present invention, the cooling water line circulating between the condenser 24 and the refrigerant evaporator 29 constitutes a closed circuit. That is, the condenser 24, the bypass line 26, the on-water drainage pump 28, the refrigerant evaporator 29, the make-up water supply line 35, the cooling water supply pump 36 is formed in a sealed type condenser 24 Since the cooling water of circulates in the closed circuit, it is possible to significantly lower the risk of environmental pollution due to the hot water discharge of the high temperature condenser 24 as in the prior art. In addition, since the cooling water of the condenser 24 circulates in a closed circuit, it is possible to use fresh water without necessarily using sea water as the cooling water. If fresh water is used as the cooling water, problems such as adhesion of organic matter such as shrimp generated in the condenser of the existing power plant, generation of scale, microbial corrosion and seawater corrosion can be solved.

한편 보충수공급라인(35)은 비상시 발전소에서 요구하는 냉각수의 전량을 공급할 수 있는 용량으로 설계되는 것이 바람직하다.On the other hand, the replenishment water supply line 35 is preferably designed with a capacity capable of supplying the entire amount of cooling water required by the power plant in an emergency.

도 3의 우측에 도시된 해양온도차발전 시스템을 마저 설명한다면, 냉매증발기(9)에서 과열증기상태로 상변화한 냉매증기는 냉매터빈(30)을 가동시킨 후 냉매발전기(31)를 통하여 전기를 생산하고, 이 과정에서 에너지를 소모함으로써 2상 상태로서 냉매응축기(32)에 유입된다. 그리고 냉매응축기(32)에서는 심층수 공급펌프(33)에 의해 공급된 차가운 심층수와 냉매가 열교환을 하여 작동유체인 냉매의 대부분이 과냉된 상태에서 냉매응축기(32)로부터 나오게 된다. 그리고 마지막으로 사이클을 완성하기 위하여 과냉된 냉매는 냉매공급펌프(34)를 통해 냉매증발기(29)로 다시 들어가게 된다.Referring to the marine temperature differential power generation system shown on the right side of FIG. 3, the refrigerant vapor phase-changed from the refrigerant evaporator 9 to the superheated steam state is operated through the refrigerant generator 31 after the refrigerant turbine 30 is operated. It is produced and consumes energy in this process and flows into the refrigerant condenser 32 in a two phase state. In the refrigerant condenser 32, the cool deep water supplied by the deep water supply pump 33 exchanges heat with the coolant, and the coolant condenser 32 exits from the coolant condenser 32 in a state in which most of the coolant that is a working fluid is supercooled. And finally, the refrigerant cooled to complete the cycle is back into the refrigerant evaporator 29 through the refrigerant supply pump 34.

여기서 해양온도차발전 사이클로는 단순 랜킨 사이클, 재생 사이클, 칼리나 사이클, 혼합형 사이클 등이 모두 적용될 수 있다. 이들 사이클은 모두 기본적으로 증발기, 응축기, 터빈, 펌프로 구성되어 있으며, 물론 사이클의 특징에 따라 몇몇 구성요소가 추가되거나 삭제될 수는 있다.Here, as the marine temperature differential cycle, a simple Rankine cycle, a regeneration cycle, a kalina cycle, a mixed cycle, and the like may be applied. All of these cycles basically consist of an evaporator, a condenser, a turbine and a pump, although some components can be added or removed depending on the nature of the cycle.

이상 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 본 발명이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is merely exemplary, and those skilled in the art to which the art belongs can make various modifications and other equivalent embodiments therefrom. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
20: 고효율 온도차 발전시스템 21: 보일러
22: 터빈 23: 발전기
24: 복수기 25: 급수펌프
26: 바이패스라인 28: 온배수공급펌프
29: 냉매증발기 30: 냉매터빈
31: 냉매발전기 32: 냉매응축기
33: 심층수 공급펌프 34: 냉매공급펌프
35: 보충수공급라인 36: 냉각수공급펌프Description of the Related Art
20: high efficiency temperature difference generation system 21: boiler
22: turbine 23: generator
24: condenser 25: water supply pump
26: bypass line 28: on-water drainage pump
29: refrigerant evaporator 30: refrigerant turbine
31: refrigerant generator 32: refrigerant condenser
33: deep water supply pump 34: refrigerant supply pump
35: make-up water supply line 36: cooling water supply pump

Claims (6)

보일러에서 생산된 과열증기로 터빈을 가동시켜 상기 터빈에 연결된 발전기로부터 전기를 생산하고, 상기 터빈에서 배출된 증기를 복수기에서 냉각수로 과냉시킨 후 다시 상기 보일러로 순환시키는 발전시스템; 및
냉매증발기에서 생산된 과열증기상태의 냉매로 냉매터빈을 가동시켜 강기 냉매터빈에 연결된 냉매발전기로부터 전기를 생산하고, 상기 냉매터빈에서 배출된 냉매증기를 냉매응축기에서 심층수로 과냉시킨 후 다시 상기 냉매증발기로 순환시키는 해양온도차발전 시스템;
을 포함하고,
상기 복수기에서 상기 증기를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수를 상기 냉매증발기로 공급하고, 상기 냉매증발기에서 상기 냉매를 과열증기상태로 만들면서 냉각된 상기 냉각수를 상기 복수기로 다시 공급하는 상기 복수기 냉각수의 폐순환회로를 구비하는 고효율 온도차 발전시스템.A power generation system which operates the turbine with the superheated steam produced by the boiler to produce electricity from the generator connected to the turbine, and subcools the steam discharged from the turbine with the cooling water in the condenser and then circulates the boiler again; And
The refrigerant turbine is operated with a superheated steam produced from a refrigerant evaporator to generate electricity from a refrigerant generator connected to a strong refrigerant turbine. A marine temperature differential power generation system circulating in the furnace;
Including,
The closed circuit of the condenser cooling water for supplying the cooling water discharged after cooling the steam in the condenser to the refrigerant evaporator, and supplying the cooled cooling water to the condenser while making the refrigerant in the superheated steam in the refrigerant evaporator. High efficiency temperature difference power generation system having a. 제1항에 있어서,
상기 복수기에서 배출되는 냉각수를 상기 냉매증발기로 공급하는 것은 바이패스라인을 통해 이루어지고, 상기 바이패스라인을 통해 상기 냉각수의 일부가 외부로 방출될 수 있는 것을 특징으로 하는 고효율 온도차 발전시스템.The method of claim 1,
The supply of the cooling water discharged from the condenser to the refrigerant evaporator is made through a bypass line, the high efficiency temperature difference generation system, characterized in that a portion of the cooling water can be discharged to the outside through the bypass line. 제2항에 있어서,
상기 바이패스라인은 상기 복수기에서 배출되는 냉각수의 전량을 외부로 방출할 수 있는 용량을 가지는 것을 특징으로 하는 고효율 온도차 발전시스템.The method of claim 2,
The bypass line has a high-efficiency temperature difference power generation system, characterized in that it has a capacity to discharge the entire amount of the cooling water discharged from the condenser. 제1항에 있어서,
상기 냉매증발기에서 배출되는 상기 냉각수를 상기 복수기로 공급하는 것은 보충수라인을 통해 이루어지고, 상기 보충수라인을 통해 상기 복수기에 보충냉각수를 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 고효율 온도차 발전시스템.The method of claim 1,
Supplying the cooling water discharged from the refrigerant evaporator to the condenser is made through a replenishment water line, it is possible to supply the replenishment coolant to the condenser through the replenishment water line, characterized in that the high-efficiency temperature generator. 제4항에 있어서,
상기 보충수공급라인은 비상시 상기 발전시스템에서 요구하는 냉각수의 전량을 공급할 수 있는 용량을 가지는 것을 특징으로 하는 고효율 온도차 발전시스템.5. The method of claim 4,
The replenishment water supply line has a high-efficiency temperature difference power generation system, characterized in that it has a capacity to supply the total amount of cooling water required by the power generation system in an emergency. 제1항에 있어서,
상기 복수기와 상기 냉매증발기 사이를 순환하는 냉각수는 담수인 것을 특징으로 하는 고효율 온도차 발전시스템.The method of claim 1,
Cooling water circulating between the condenser and the refrigerant evaporator is a high efficiency temperature difference generation system, characterized in that fresh water.
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