KR20130123888A - Salt manufacturing, seawater desalination and electricity generation system using solar energy - Google Patents

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Abstract

A generation system producing salt and fresh water by using solar energy is disclosed. The generation system of the present invention comprises: a solar energy regenerative unit forming overheated fluid by pressurizing fluid and heating it with the solar energy in a facility generating power by using seawater and generating salt; and a generation saltpan unit evaporating water from the seawater by using heat supplied from the solar energy and the overheated fluid to generate the salt and generating the power with the generated vapor.

Description

태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템{Salt Manufacturing, Seawater Desalination And Electricity Generation System Using Solar Energy} Salt Manufacturing, Seawater Desalination And Electricity Generation System Using Solar Energy}

본 발명은 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템으로, 더욱 상세하게는 유체를 가압시켜 태양열로 가열하여 형성된 과열 유체 및 태양광을 이용하여 해수를 증발시켜 형성된 증기로 발전하고, 해수로부터 소금 및 담수를 생성할 수 있는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템에 관한 것이다. The present invention is a solar solar salt and fresh water production system, more specifically, by generating a steam formed by evaporating seawater using superheated fluid and sunlight formed by pressurizing the fluid to heat solar heat, and salt and fresh water from seawater It relates to a solar solar salt and fresh water production system that can be produced.

1. 소금은 사람의 세포외액의 중요한 양이온으로 체액의 삼투압을 조절하고 산염기 평형에 관여하며 신경자극 전달물질이 될 뿐만 아니라, 위산의 생성을 도와 소화액을 구성하고, 효소활동에 관여하며, 가장 순수한 짠맛을 내기 때문에 식품의 맛을 내고 저장성을 높이기 위하여 조미료로 많이 이용된다.1. Salt is an important cation in human extracellular fluid, which regulates osmotic pressure of body fluids, is involved in acidic acid equilibrium, and becomes a neurostimulatory transporter. Because of its pure salty taste, it is widely used as a seasoning to flavor foods and increase shelf life.

소금은 제조방식에 따라 천일염, 암염, 기계염, 재제조염, 가공염 등으로 구분될 수 있는데, 특히 천일염은 몸에 좋은 알칼리성 소금으로 산화가 낮고 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 칼륨(K)등 다양한 미네랄을 함유하고 있어 널리 이용된다.Salt can be divided into natural salt, rock salt, mechanical salt, remanufacturing salt, and processed salt, depending on the manufacturing method. Especially, natural salt is an alkaline salt that is good for the body and has low oxidation, calcium (Ca), magnesium (Mg) and potassium (K). It is widely used because it contains various minerals.

우리나라의 천일염의 특징은 세계 5대(캐나다의 동부해안, 미국의 동부해안, 독일의 북해연안, 브라질의 아마존 강 유역, 한국의 서해안)갯벌 중의 하나로서 미네랄이 풍부한 갯벌염전을 기반으로 하고 있다.Natural sea salt in Korea is one of the world's five largest tidal flats, which are based on mineral-rich tidal flat saltwater, which is one of the world's five largest tidal flats: the eastern coast of Canada, the eastern coast of the United States, the north coast of Germany, the Amazon river basin of Brazil, and the west coast of Korea.

현재의 일반적인 천일염 생산 염전은 해수를 염전으로 유입시킨 후 태양과 바람을 이용하여 해수에 포함된 수분 및 유해성분을 증발시키는 과정을 통해 생산되고 있다. 이러한 천일염 생산 염전은 조수 간만의 차이가 비교적 큰 지역에 만들어지게 되며, 유입된 해수가 저수지, 증발지 및 결정지를 차례로 통과하면서 소금을 생산하게 되는데, 만조 때 저수지로 유입된 해수는 증발지에서 농축되어 염수로 만들어진 후 결정지에서 소금결정으로 형성된다. Current general salt salt production is produced by introducing seawater into the saltfield and then evaporating moisture and harmful components contained in the seawater using the sun and wind. These salts are produced in regions where the difference between tides is relatively large, and the incoming seawater passes through reservoirs, evaporators, and crystallites in order to produce salt. At high tide, the seawater introduced into the reservoirs is concentrated in the evaporators. It is made of brine and then formed into crystals of salt in crystal paper.

도 1은 천일염을 생산하는 종래의 염전 사진이다.1 is a conventional photo of salt salt to produce sun salt.

이러한 기존의 염전은 자연적인 증발과정을 거쳐 소금이 생산되기 때문에, 해수로부터 천일염을 얻기까지 약 20여 일이 소요되는 등 단기간에 대량의 소금을 생산하기 어려운 단점이 있으며 일조량, 계절 등의 자연조건에 따라 생산에 상당한 제약이 따르는 등의 문제점이 있었다.Since the salt is produced through natural evaporation process, it takes about 20 days to obtain the natural salt from the sea water, and it is difficult to produce a large amount of salt in a short time, and natural conditions such as sunshine and season There was a problem such as a significant restriction in production.

한편 전통 방식으로 생산된 소금 중 자염이 있다. 이는 해수를 가마솥에 넣고 끓여 소금을 얻는 방식으로 생산된다. 이러한 자염 생산 방식은 화석 연료나 다른 연료의 사용과 이에 따른 환경 오염이 문제되었고, 생산 규모 또한 한정적이라는 단점이 있었다.
Meanwhile, there is suicide among salts produced in the traditional way. It is produced by placing seawater in a cauldron and boiling to obtain salt. This self-producing method has a problem of using fossil fuels or other fuels and the environmental pollution, and the production scale is also limited.

2. 일반적으로 해수로부터 담수를 분리하는 공정은 에너지원에 따라, 크게 열에너지, 기계/전기에너지, 재생에너지 시스템으로 구분되며, 담수 제조 방식에 따라서는 증발/증류법, 역삼투압법, 냉동법, 전기투석법 등이 있다. 이 중 태양열을 이용한 담수법은 열에너지를 이용하는 방법으로 증발기를 1개 적용한 단효용, 그리고 담수 수율을 높이기 위하여 여러 개의 증발기를 채택한 다단 효용 시스템으로 구분된다. 이러한 다단 시스템은 크게 다단 플래시 증류법(Multi-Stage Flash Distillation, MSF)과 다중효용 증발법(Multi-Effect Evaporation, MED)으로 구분되고 있다. 이러한 방식은 고온의 스팀을 사용하거나 대량의 담수를 제조하는 대형 시스템에 적용되고 있다.2. Generally, the process of separating freshwater from seawater is divided into thermal energy, mechanical / electrical energy, and renewable energy system according to the energy source. Depending on the freshwater manufacturing method, evaporation / distillation method, reverse osmosis method, freezing method, and electrodialysis are used. Law, etc. Among them, the solar water desalination method is divided into a single-use system using one evaporator and a multi-stage utility system employing several evaporators to increase freshwater yield. Such multi-stage systems are classified into multi-stage flash distillation (MSF) and multi-effect evaporation (MED). This approach has been applied to large systems that use hot steam or produce large quantities of fresh water.

도 2는 발전설비 스팀을 활용한 종래의 해수 담수화 장치의 일 예를 개략적으로 도시한다.Figure 2 schematically shows an example of a conventional seawater desalination apparatus utilizing the steam generator.

발전설비 등에서 배출되는 스팀을 활용한 종래의 해수 담수화 장치에서, 순환 농염수(Recycling Brine)는 농염수 순환펌프(Brine Recirculation Pump)에 의하여 각각의 열회복구간(Heat Rejection Section)의 응축기(4) 내부를 흘러 해수 가열기(Brine Heater, 2)에 유입되어 해수 가열기(2) 튜브 외부에서 흐르는 발전설비(1)에서 공급된 증기를 이용하여 가열된다.In a conventional seawater desalination apparatus utilizing steam discharged from a power generation facility, a recycling brine is condenser (4) of each heat recovery section by a brine recirculation pump. It flows inside the Brine Heater (2) and flows using the steam supplied from the power plant (1) flowing outside the seawater heater (2) tube.

상기 가열된 순환 농염수는 순차적으로 낮은 압력으로 유지되고 있는 스테이지(Stage)의 증발실(Flash Chamber, 3)로 유입된다. 가열된 순환 농염수가 유입되면 증발실(3) 주변의 낮은 압력으로 인하여 맹렬한 증발이 유도되는데, 이러한 증발 현상은 유입된 순환 농염수가 그 스테이지의 압력에 해당하는 끓는점까지 냉각되는 동안 계속된다. 그리고, 다음 스테이지로 유입되어 이와 같은 과정을 반복하게 되며 점점 농도가 증가한다.The heated circulating brine is sequentially introduced into a flash chamber 3 of a stage that is maintained at a low pressure. When heated circulating brine is introduced, low pressure around the evaporation chamber 3 leads to intense evaporation, which continues while the circulating brine is cooled to a boiling point corresponding to the pressure of the stage. Then, it enters the next stage and repeats this process, and the concentration gradually increases.

최종 스테이지에 이르러 전체 순환 농염수의 농도를 조정하기 위하여 일부는 농염수 배출펌프(Brine Blowdown Pump) 밖으로 배출된다. 생성된 증기는 기수분리기(Demister, 5)를 지나 포함되어 있을 수 있는 염의 알갱이들을 제거한다. 그리고, 스테이지의 응축기(4)부로 유입되어 튜브 내부를 흐르는 순환 농염수에 의하여 담수로 응축된다.To reach the final stage, some are discharged out of the Brine Blowdown Pump to adjust the concentration of the total circulating brine. The resulting steam removes grains of salt that may be contained past the demister (5). Then, it is condensed into fresh water by the circulating concentrated brine flowing into the condenser 4 part of the stage and flowing inside the tube.

이러한 종래의 해수 담수화 장치는 열효율을 향상시키기 위해서 증발기 내의 전열면적과 스테이지 수를 늘려야하기 때문에, 그에 따라 설치공간을 많이 차지하게 되고, 제작비용이 증대되었을 뿐만 아니라, 해수 가열기의 구동을 위해 화석 연료가 필요하였다. 화력 발전소나 원자력 발전소에 설치되어 이로부터 발생하는 스팀을 이용하는 경우에는, 화석 또는 핵 연료 사용과 이에 따른 환경 오염 문제, 폐기물 발생 문제 등이 따른다. 또한 2011년 동일본 대지진과 이에 따른 후쿠시마 원전 사태에서 볼 수 있듯이 원전 설치에 따른 위험성도 문제된다. Since the conventional seawater desalination apparatus needs to increase the heat transfer area and the number of stages in the evaporator in order to improve the thermal efficiency, it takes up a lot of installation space, and the manufacturing cost is increased, as well as fossil fuel for driving the seawater heater. Was needed. In the case of using steam generated in a thermal power plant or a nuclear power plant, the use of fossil or nuclear fuel and the resulting environmental pollution, waste generation, etc. are followed. In addition, as seen in the 2011 Great East Japan Earthquake and subsequent Fukushima nuclear disaster, the risks associated with the installation of nuclear power plants are also a problem.

또한, 상대적으로 온도가 높지 않은 증기를 가열용 열원으로 이용하므로, 해수로부터 발생한 수증기의 증기압이 비교적 작아 이를 발전에 이용하기 어려웠으므로, 바로 응축시켜 담수화할 수 있을 뿐이었다.In addition, since the relatively high temperature of the steam is used as the heat source for heating, the steam pressure of the steam generated from the seawater is relatively small, and thus it is difficult to use it for power generation.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가압 및 태양열을 이용한 가열로 형성된 과열 유체를 염전에서 해수와 열교환시켜 소금을 생산하고, 생성된 증기를 통해 발전한 후 담수화할 수 있는 시스템을 제공함으로써, 종래 화석 연료나 원자력을 이용한 발전 및 담수화 시스템의 환경 오염과 안전성 문제를 해결하고, 종래의 염전 및 담수 생산 방식이 지닌 일조량 변화에 의한 천일염 및 담수 생산량 불규칙 또는 생산 곤란의 문제점을 해결하고자 한다. The present invention is to solve the conventional problems as described above, a system capable of producing salt by heat-exchanging the superheated fluid formed by the heating using the pressurization and solar heat in sea salt and salt water, the power generated through the generated steam and desalination By solving the problem of environmental pollution and safety of power generation and desalination systems using conventional fossil fuels or nuclear power, and solving the problems of irregularity and difficulty in production of natural salt and fresh water due to the changes in the amount of sunlight of conventional salt and fresh water production methods. I would like to.

본 발명의 일 측면에 의하면, 해수를 이용한 발전 및 소금 생성 설비에 있어서,According to an aspect of the present invention, in the power generation and salt generating equipment using sea water,

유체를 가압시켜 태양열로 가열하여 과열 유체를 형성시키는 태양열 축열부; 및A solar heat storage unit configured to pressurize the fluid and heat the solar heat to form a superheated fluid; And

태양광 및 상기 과열 유체로부터 공급된 열을 이용하여 해수로부터 물을 증발시켜 소금이 생산되고 생성된 증기로 발전하는 발전 염전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템이 제공된다. Solar solar salt and fresh water production system is provided comprising a power generation salt portion that evaporates water from seawater using solar light and heat supplied from the superheated fluid to produce salt and generate steam.

상기 태양열 축열부는 상기 과열 유체가 형성되도록 공급되는 유체의 압력을 상승시키는 가압 설비와, 상기 가압 설비에 연결되며 태양열로 상기 유체를 가열하여 상기 과열 유체를 형성시키는 태양열 가열기를 포함할 수 있다.The solar heat storage unit may include a pressurization facility for increasing the pressure of the fluid supplied to form the superheated fluid, and a solar heater connected to the pressurization facility to heat the fluid with solar heat to form the superheated fluid.

상기 태양열 축열부는 상기 과열 유체가 저장되는 과열 유체 탱크와, 상기 과열 유체 탱크에 연결된 유로에 마련되며, 상기 과열 유체의 순환을 조절하는 모터구동밸브를 더 포함할 수 있다.The solar heat storage unit may further include a superheated fluid tank in which the superheated fluid is stored, and a motor driving valve provided in a flow path connected to the superheated fluid tank and controlling circulation of the superheated fluid.

상기 발전 염전부는 해수로부터 물을 증발시켜 소금이 생성되는 염전과, 상기 염전의 바닥부에는 마련되며 상기 과열 유체가 순환하여 흐르는 가열 배관과, 상기 염전의 상부에 마련되어 상기 염전에서 발생하는 수증기를 포집하는 포집 지붕과, 상기 포집 지붕에서 포집된 상기 수증기를 공급받아 전력을 생산하는 터빈 발전기를 포함할 수 있다. The power generation salt portion is provided with salt salt which evaporates water from seawater to generate salt, a heating pipe which is provided at the bottom of the salt field, and the superheated fluid circulates, and is provided on an upper portion of the salt field to collect steam generated from the salt field. It may include a collecting roof and a turbine generator for generating power by receiving the water vapor collected from the collecting roof.

상기 포집 지붕은 햇빛이 투과될 수 있는 투명한 소재로 제작될 수 있다. The collecting roof may be made of a transparent material through which sunlight can pass.

상기 포집 지붕은 염전을 밀폐하도록 지붕과 벽체를 갖춘 구조로 이루어짐으로써, 상기 염전에서 발생하는 수증기가 포집될 수 있다.The collecting roof has a structure having a roof and a wall to seal the saltfield, and thus, water vapor generated in the saltfield may be collected.

상기 발전 염전부는 상기 터빈 발전기에서 배출되는 상기 수증기를 물로 상변화시키는 복수기와, 상기 복수기에서 생성된 물을 저장하는 담수 저장탱크를 포함할 수 있다.
The power generation salt portion may include a condenser for changing the water vapor discharged from the turbine generator into water, and a fresh water storage tank for storing the water generated by the condenser.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 해수를 이용한 소금 및 전기 생성 방법에 있어서,According to another aspect of the invention, in the salt and electricity generation method using sea water,

1) 유체를 태양열로 가열하여 과열 유체가 형성되는 단계;1) heating the fluid with solar heat to form a superheated fluid;

2) 태양광 및 상기 과열 유체로부터 공급된 열을 이용하여 해수로부터 물을 증발시킴으로써 소금이 생성되는 단계; 및2) salt is produced by evaporating water from seawater using sunlight and heat supplied from the superheated fluid; And

3) 해수를 증발시켜 형성된 수증기를 포집하여 터빈을 구동시켜 전기를 생성하는 단계를 포함하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 방법이 제공된다. 3) Provided is a solar solar salt and fresh water production and development method comprising the step of generating water by driving a turbine by collecting steam formed by evaporating sea water.

태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 방법은 전기를 생성하고 배출된 수증기를 응축시켜 담수를 생산하는 단계 4)를 더 포함할 수 있다. Solar solar salt and fresh water production method may further comprise the step 4) to produce fresh water by generating electricity and condensing the discharged water vapor.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 해수를 이용하는 소금 및 담수 생성 발전 방법에 있어서, 태양열로 유체를 가열시켜 과열 유체를 형성하여 저장하고, 태양열을 이용할 수 없는 경우에 해수를 염전에 공급하여 상기 과열 유체와 열교환시켜 소금을 생산하고, 상기 염전에서 형성된 증기로 발전한 후 배출된 상기 증기를 응축시켜 담수를 생산하는 것을 특징으로 하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 방법이 제공된다.According to still another aspect of the present invention, in the salt and fresh water generation power generation method using sea water, the fluid is heated by solar heat to form and store a superheated fluid, and when the solar heat is not available, the sea water is supplied to the salt to overheat the heat. The solar heat transfer salt and fresh water production method is characterized by producing salt by heat-exchanging with the fluid to produce salt, and condensing the discharged steam after generating power from the steam formed in the salt field.

상기 과열 유체는 유체를 가압함으로써 끓는점을 상승시켜 형성될 수 있다.The superheated fluid may be formed by raising the boiling point by pressurizing the fluid.

본 발명의 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전시스템은, 가압 및 태양열을 이용한 가열로 형성된 과열 유체를 염전의 해수에 순환 공급함으로써 천일염 생산 시간을 수 일 내로 단축할 수 있고, 염전에서 생성된 증기를 활용하여 발전하고 담수를 생산할 수 있도록 함으로써, 계절이나 일조량과 무관하게 소금과 담수를 생산할 수 있고, 도서 지방이나 해안 지역의 담수 및 전력 공급에 유용하다.Solar solar salt and fresh water production system of the present invention, by supplying the superheated fluid formed by the pressurization and heating using solar heat to the salt water of salt water can shorten the salt production time within a few days, utilizing the steam generated in the salt field It is possible to produce salt and fresh water irrespective of season or sunshine, and is useful for supplying fresh water and electric power to islands and coastal areas.

도 1은 천일염을 생산하는 종래의 염전 사진이다.
도 2는 발전설비 스팀을 활용한 종래의 해수 담수화 장치의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템을 개략적인 계통도이다.
도 4는 도 3의 태양열 축열부 만을 개략적으로 도시한 도면이다.
1 is a conventional photo of salt salt to produce sun salt.
Figure 2 is a view schematically showing an example of a conventional seawater desalination apparatus utilizing the steam generator.
Figure 3 is a schematic system diagram of a solar solar salt and fresh water production system according to an embodiment of the present invention.
4 is a view schematically showing only the solar heat storage unit of FIG.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템을 개략적인 계통도이다.Figure 3 is a schematic system diagram of a solar solar salt and fresh water production system according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템은, 해수를 이용한 발전 및 소금 생성 설비에 있어서, 유체를 가압시켜 태양열로 가열하여 과열 유체를 형성시키는 태양열 축열부(100)와, 태양광 및 과열 유체로부터 공급된 열을 이용하여 해수로부터 물을 증발시켜 소금이 생산되고 생성된 증기로 발전하는 발전 염전부(200)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the solar solar salt and fresh water production system according to an exemplary embodiment of the present invention is a solar heat generation system that generates superheated fluid by pressurizing a fluid to heat solar heat in a power generation and salt generation facility using sea water. The heat storage unit 100 and a power generation salt unit 200 for generating water by generating evaporated salt by evaporating water from the seawater using heat supplied from solar light and a superheated fluid.

본 실시예에 기재된 과열 유체란 과열 가스와 과열 액체를 포함하는 개념으로 사용된 것으로서, 여기서 과열 액체란 외부압력의 상승에 따라 끓는점 이상의 온도에 도달하였음에도 기화되지 않고 액체 상태를 유지하는 액체를 말한다.The superheated fluid described in this embodiment is used as a concept including a superheated gas and a superheated liquid. Here, superheated liquid refers to a liquid that maintains a liquid state without being vaporized even when the temperature reaches a boiling point or more as the external pressure rises.

이는 다음의 원리에 의한 것이다. This is based on the following principle.

보일-샤를의 법칙(Boyle-Charles' Law)은 온도가 일정할 때 기체의 압력은 부피에 반비례한다는 보일의 법칙과 압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도의 증가에 비례한다는 샤를의 법칙을 조합하여 만든 법칙으로 온도, 압력, 부피가 동시에 변화할 때 이들 사이의 관계를 나타낸다. Boyle-Charles' Law defines Bohr's law that the gas pressure is inversely proportional to the volume when the temperature is constant, and Charles's law that the volume of the gas is proportional to the increase in temperature when the pressure is constant And the relationship between temperature, pressure, and volume at the same time.

이는 다음과 같은 수식으로 표현된다.This is expressed by the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

위의 식에서 k는 일정하다. In the above equation, k is constant.

따라서 위의 식을 만족시키려면, 압력이 상승할 경우 이에 따른 온도도 상승해야 함을 알 수 있다. Therefore, in order to satisfy the above equation, it can be seen that when the pressure rises, the corresponding temperature must also rise.

액체의 끓는점이란, 액체가 증발하면서 발생한 기체의 내부 압력과 외부 압력이 동일하게 되는 온도이고, 이를 위의 식에 적용해보면 외부 압력이 상승하는 경우, 액체의 끓는점도 상승해야 한다는 결론에 도달한다. The boiling point of the liquid is the temperature at which the internal pressure of the gas and the external pressure become the same when the liquid evaporates. Applying this to the above equation, it is concluded that the boiling point of the liquid should rise when the external pressure rises.

본 발명은 이러한 압력 상승에 의한 끓는점 오름 원리를 이용한다. 즉 가압 설비(110)를 통해 압력을 상승시켜 유체의 끓는점을 높이고, 태양열로 가열하여 유체를 원래의 끓는점 이상으로 가열된 과열 유체를 형성시킨 후 이를 염전(210) 내 해수와 열교환시켜 증기를 생성하여 발전에 이용하고 담수화하며, 염전(210)에서는 소금을 얻게 된다. The present invention utilizes the boiling point ascending principle by such a pressure rise. That is, the pressure is increased through the pressurizing device 110 to increase the boiling point of the fluid, and heat the solar heat to form a superheated fluid heated above the original boiling point, and then heat exchange it with seawater in the salt field 210 to generate steam. By using for power generation and desalination, salt (210) will be obtained salt.

태양열 축열부(100)는 과열 유체가 형성되도록 공급되는 유체의 압력을 상승시키는 가압 설비(110)와, 가압 설비(110)에 연결되며 태양열로 유체를 가열하여 과열 유체를 형성시키는 태양열 가열기(120)를 포함할 수 있다.The solar heat storage unit 100 is a pressurization device 110 for increasing the pressure of the fluid supplied to form the superheated fluid, and a solar heater 120 connected to the pressurization device 110 to heat the fluid with solar heat to form the superheated fluid. ) May be included.

가압 설비(110)는 본 실시예의 도 3에 도시된 바와 같은 가압을 위한 펌프를 비롯하여 다양한 설비로 이루어질 수 있으며, 한 가지만으로 원하는 가압 효과를 달성할 수 없는 경우에는 적합한 가압 설비가 추가로 마련될 수 있다.Pressurizing equipment 110 may be made of a variety of equipment, including a pump for pressurization as shown in Figure 3 of the present embodiment, if only one can not achieve the desired pressure effect, a suitable pressurized equipment may be additionally provided. Can be.

이러한 가압 설비의 추가적인 예로 위치 수두를 이용한 가압 탱크를 들 수 있다. 위치 수두란 유체가 지닌 포텐셜 에너지, 즉 위치 에너지를 말한다. 즉, 가압 탱크를 가압용 펌프보다 높게 배치함으로써 가압 탱크 내에 저장된 유체가 높이에 따른 위치 에너지를 가지게 되고, 이러한 저장 유체의 위치 에너지를 통해 가압 펌프로 유입되는 유체의 도입 압력이 상승하는 것을 위치 수두 원리라 할 수 있다.Further examples of such pressurization installations are pressurized tanks using position heads. Potential head refers to the potential energy, or potential energy, of a fluid. That is, by placing the pressurized tank higher than the pressurized pump, the fluid stored in the pressurized tank has the potential energy according to the height, and the positional pressure increases the introduction pressure of the fluid flowing into the pressurized pump through the stored energy of the stored fluid. It can be called a principle.

가압 탱크를 설치하는 경우 설치 높이에 따라 위치 수두에 의한 가압 효과는 달라질 수 있으므로, 시스템의 규모와 위치 수두에 의한 가압 효과를 고려하여 가압 탱크의 설치 높이와 설비 규모를 선택할 수 있다. In the case of installing the pressurized tank, the pressurization effect due to the position head may vary according to the installation height. Therefore, the installation height and the installation scale of the pressurization tank may be selected in consideration of the pressurization effect due to the size of the system and the position head.

가압 설비(110)에 의한 압력 상승의 정도는 원하는 끓는점 오름 효과를 고려하여 결정할 수 있는데, 도입된 유체의 임계점 이하의 압력 중에서 선택될 수 있다. The degree of pressure rise by the pressurizing device 110 may be determined in consideration of the desired boiling point rise effect, and may be selected from pressures below the critical point of the introduced fluid.

일 예로, 도입된 유체가 물인 경우 임계점은 225.56 kgf/㎠, 374.15℃이고, 본 실시예의 가압 설비(110) 및 태양열 가열기(120)를 이용하여 이론적으로 100℃를 초과하는 최고온도 약 370℃까지의 고온수가 형성될 수 있다.
As an example, when the fluid introduced is water, the critical points are 225.56 kgf / cm 2, 374.15 ° C., and up to a maximum temperature of about 370 ° C. above 100 ° C. using the pressurization facility 110 and the solar heater 120 of the present embodiment. Hot water of can be formed.

태양열 축열부(100)는 과열 유체가 저장되는 과열 유체 탱크(130)와, 과열 유체 탱크(130)에 연결된 유로에 마련되며, 과열 유체의 순환을 조절하는 모터구동밸브(140)를 더 포함할 수 있다.The solar heat storage unit 100 may further include a superheated fluid tank 130 in which superheated fluid is stored, and a motor driving valve 140 provided in a flow path connected to the superheated fluid tank 130 to control circulation of the superheated fluid. Can be.

과열 유체 탱크(130)의 설치로 인해, 태양열을 이용하여 과열 유체를 형성하기 어려운 상황, 예를 들어 야간이나 장마철 등 일조량이 충분치 않은 경우에도 안정적으로 과열 유체를 공급해 시스템을 가동하는 것이 가능해진다.Due to the installation of the superheated fluid tank 130, it is possible to stably supply the superheated fluid to operate the system even in a situation where it is difficult to form the superheated fluid using solar heat, for example, at night or during a rainy season.

발전 염전부(200)는 해수로부터 물을 증발시켜 소금이 생성되는 염전(210)과, 염전(210)의 바닥부에는 마련되며 과열 유체가 순환하여 흐르는 가열 배관(220)과, 염전(210)의 상부에 마련되어 염전(210)에서 발생하는 수증기를 포집하는 포집 지붕(230)과, 포집 지붕(230)에서 포집된 수증기를 공급받아 전력을 생산하는 터빈 발전기(240)를 포함할 수 있다. The power generation salt field 200 is provided with salt salt 210 to generate salt by evaporating water from the seawater, and a heating pipe 220 provided at the bottom of the salt field 210 and circulating with superheated fluid, and salt salt 210. It is provided on the top of the collecting roof 230 to collect the steam generated in the salt field 210 and may include a turbine generator 240 for generating power by receiving the water vapor collected from the collecting roof 230.

포집 지붕(230)은 햇빛이 투과될 수 있는 투명한 소재로 제작될 수 있다. The collecting roof 230 may be made of a transparent material through which sunlight can pass.

투명한 소재로 된 포집 지붕(230)을 설치함으로써, 전통적인 염전과 마찬가지로 자연광에 의한 증발 효과를 가지는 동시에, 소금 생산과정에서 불순물이나 오염물질이 들어가는 것을 방지하는 효과도 있다. By installing the collecting roof 230 made of a transparent material, as well as the traditional salt farm, it has the effect of evaporation by natural light and also prevents impurities or contaminants from entering during salt production.

포집 지붕(230)은 지붕이라고 표현하였지만 벽체를 포함함으로써 완전히 염전(210)을 밀폐하는 구조로 이루어질 수 있다. 터빈 발전기(240)의 구동을 위해서, 가능한 한 염전(210)에서 발생한 증기를 손실 없이 포집해야 하기 때문이다. Although the collecting roof 230 is represented as a roof, the collection roof 230 may include a wall to completely enclose the salt field 210. This is because in order to drive the turbine generator 240, steam generated in the salt field 210 should be collected without loss as much as possible.

가압하여 태양열로 가열시킨 과열 유체는 전술한 바와 같이 상당한 고온 상태이므로 염전(210) 내의 해수는 단시간에 증발되고, 이에 따라 과열 유체와의 열교환 및 태양광으로 생성되는 수증기는 상당한 엔탈피를 지니게 된다. 따라서, 종래의 염전과는 달리, 터빈 발전기(240)를 구동하여 전력을 생산하는 것이 가능하다.Since the superheated fluid heated by solar heat is at a substantial high temperature as described above, the seawater in the salt field 210 evaporates in a short time, and thus the water vapor generated by heat exchange with the superheated fluid and sunlight has a significant enthalpy. Therefore, unlike the conventional salt farm, it is possible to drive the turbine generator 240 to produce power.

필요한 경우 터빈 발전기(240)의 효율을 높이기 위해, 형성된 수증기의 건도를 높이거나 과열 증기로 만들 수 있다.If necessary, in order to increase the efficiency of the turbine generator 240, it is possible to increase the dryness of the formed water vapor or to make superheated steam.

건도란 습포화 증기 중에서 건포화 증기의 중량비를 말한다. 건포화 증기란 수분을 전혀 포함하지 않은 상태의 포화증기를 말하며 이때 건도는 1이 된다. 즉, 건도는 습포화 증기에서 어느 정도로 수분을 포함하는지를 나타내는 수분함유율을 의미하는데, 습포화 증기 1 ㎏에 건포화 증기가 x ㎏ 포함되어 있다면, 수분 함량은 (1-x) ㎏이 되며, 이때 건도는 x가 된다. 건도는 잠열량 및 엔탈피와 정비례관계를 나타낸다. Dryness refers to the weight ratio of dry saturated vapor in wet saturated steam. Dried saturated steam is saturated steam that contains no water at all, and the dryness is 1. That is, the dryness refers to a moisture content indicating how much moisture is contained in the wet saturated steam. If 1 kg of wet saturated steam contains x kg of dry saturated steam, the moisture content is (1-x) kg. The dryness is x. The dryness shows the relationship between latent heat capacity and enthalpy.

예를 들어 과열 유체 탱크(130)에 저장된 과열 유체가, 터빈 발전기(240)에 도입되기 전 수증기와 열교환할 수 있는 유로를 추가 설치하면, 간단히 수증기는 초고온의 과열 유체와 열교환을 통해 건도 및 엔탈피가 증가하며, 과열도가 높아지거나 과열 증기로 변환될 수 있다. 이를 터빈 발전기(240)에 도입시켜 발전에 이용하면 발전 효율을 높일 수 있다.
For example, if a superheated fluid stored in the superheated fluid tank 130 is additionally provided with a flow path that can exchange heat with water vapor before being introduced into the turbine generator 240, the water vapor is simply dried and enthalpy through heat exchange with the superheated superheated fluid. Increases, the degree of superheat can be increased or converted to superheated steam. When this is introduced into the turbine generator 240 and used for power generation, power generation efficiency can be increased.

발전 염전부(200)는 터빈 발전기(240)에서 배출되는 수증기를 물로 상변화시키는 복수기(250)와, 복수기(250)에서 생성된 물을 저장하는 담수 저장탱크(260)를 포함할 수 있다.The power generation salt generating unit 200 may include a condenser 250 for changing the water vapor discharged from the turbine generator 240 into water and a fresh water storage tank 260 for storing the water generated by the condenser 250.

해수는 쉽게 구할 수 있으나 담수 취수가 용이하지 않고 전력 공급이 어려운 도서 지역이나 해안 지방에서 특히 본 실시예의 시스템을 설치함으로써 천일자염을 생산하면서 전기와 담수를 얻을 수 있어 매우 유용하리라 판단된다. 본 실시예의 시스템으로 생산되는 소금은 천일염과 자염 생산 방식이 지닌 특성을 동시에 지니므로, 천일자염이라 표현하였다. Seawater can be easily obtained, but in islands and coastal areas where it is difficult to obtain freshwater and is difficult to supply power, it can be very useful because electricity and fresh water can be obtained while producing sun salt by installing the system of this embodiment. Salt produced by the system of the present embodiment has the characteristics of both the natural salt and the self-producing method at the same time, so it was expressed as a natural sun salt.

본 실시예의 유체는 물 및 해수를 포함한 군에서 선택될 수 있는데, 해수 등 몰랄 농도가 높은 유체를 선택한다면 이에 의한 끓는점 오름 효과 또한 있으므로, 보다 효과적으로 과열유체를 형성시킬 수 있을 것이다.
The fluid of the present embodiment may be selected from the group including water and seawater. If a fluid having a high molar concentration such as seawater is selected, the boiling point rise effect thereof may also be formed, thereby more effectively forming a superheated fluid.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 방법은 해수를 이용한 소금 및 전기 생성 방법에 있어서,According to another aspect of the present invention, the solar solar salt and fresh water production method is a salt and electricity generation method using sea water,

1) 유체를 태양열로 가열하여 과열 유체가 형성되는 단계;1) heating the fluid with solar heat to form a superheated fluid;

2) 태양광 및 과열 유체로부터 공급된 열을 이용하여 해수로부터 물을 증발시킴으로써 소금이 생성되는 단계; 및2) salt is produced by evaporating water from seawater using heat supplied from solar and superheated fluids; And

3) 해수를 증발시켜 형성된 수증기를 포집하여 터빈을 구동시켜 전기를 생성하는 단계를 포함한다. 3) collecting water vapor formed by evaporating seawater to drive a turbine to generate electricity.

태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 방법은 전기를 생성하고 배출된 수증기를 응축시켜 담수를 생산하는 단계 4)를 더 포함할 수 있다.
Solar solar salt and fresh water production method may further comprise the step 4) to produce fresh water by generating electricity and condensing the discharged water vapor.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 방법은, 해수를 이용하는 소금 및 담수 생성 발전 방법에 있어서, 태양열로 유체를 가열시켜 과열 유체를 형성하여 저장하고, 태양열을 이용할 수 없는 경우에 해수를 염전에 공급하여 과열 유체와 열교환시켜 소금을 생산하고, 염전에서 형성된 증기로 발전한 후 배출된 증기를 응축시켜 담수를 생산한다.According to another aspect of the present invention, solar solar salt and fresh water production and power generation method, salt and fresh water generation power generation method using sea water, heating the fluid by solar heat to form and store the superheated fluid, solar heat is not available In this case, the seawater is supplied to the saltwater to exchange heat with the superheated fluid to produce salt, and the steam generated in the saltwater is generated to condense the discharged steam to produce fresh water.

과열 유체는 유체를 가압함으로써 끓는점을 상승시켜 형성될 수 있다.
Superheated fluid may be formed by raising the boiling point by pressurizing the fluid.

본 실시예는 가압 및 태양열을 이용한 가열로 형성된 과열 유체를 염전 내 해수 증발에 이용하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템을 제공함으로써, 염전에서 발생하는 증기의 증기압을 활용하여 화석 연료나 원자력을 이용하지 않는 친환경적이고 안전한 전력 생산이 가능하다. This embodiment provides a solar solar salt and fresh water production system using superheated fluid formed by pressurization and heating using solar heat to evaporate seawater in saltfield, thereby utilizing fossil fuels or nuclear power by utilizing the vapor pressure of steam generated in saltwater. Eco-friendly and safe power generation is possible.

그리고 본 실시예는 과열 유체의 순환과 태양열을 동시에 이용함으로써, 종래 20여 일이 소요되던 천일염 생산 시간을 수일 내로 단축할 수 있고, 일조량, 계절 등의 자연조건에 따른 천일염 생산의 제약을 해결할 수 있다. 소금 생산 시간이 획기적으로 단축됨에 따라, 외부 환경에 장시간 노출됨으로써 수반될 수 있는 오염물질이나 불순물의 유입 가능성도 낮아지게 된다. In this embodiment, by using the circulation of superheated fluid and solar heat at the same time, it is possible to shorten the production time of natural salt, which took 20 days or more, in a few days, and to solve the limitation of the production of natural salt according to natural conditions such as sunshine and season. have. As the salt production time is dramatically shortened, the possibility of influx of contaminants or impurities, which may be accompanied by prolonged exposure to the external environment, is also reduced.

본 실시예의 소금 및 전력 생산과정 후 발생한 수증기를 응축시켜 담수를 생산하므로, 발전소의 스팀을 활용하는 종래 해수 담수화 장치의 온실 가스 발생이나 핵 폐기물 발생과 같은 환경 오염 문제와 설비 안전성 문제를 해결할 수 있다.Since condensed water vapor generated after the salt and power production process of the present embodiment to produce fresh water, it is possible to solve environmental pollution problems such as greenhouse gas generation or nuclear waste generation and facility safety problems of the conventional seawater desalination system using steam of the power plant. .

또한 태양열을 이용하므로 추가적인 연료나 에너지 사용 비용이 발생하지 않아 경제적이다. In addition, solar power is economical because there is no additional fuel or energy use cost.

태양열을 이용해 형성된 과열 유체를 저장해두었다가 일조량이 부족한 장마철이나 겨울에도 천일자염 및 담수 생산에 사용할 수 있으므로 계절이나 일조량 변화와 무관하게 안정적으로 소금 및 담수를 생산할 수 있다.
The superheated fluid formed by solar heat can be stored and used in the production of sun salt and fresh water even in the rainy season or winter season when there is not enough sunshine, so salt and fresh water can be stably produced regardless of season or sunshine change.

이와 같은 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

100: 태양열 축열부
110: 가압 설비
120: 태양열 가열기
130: 과열 유체 탱크
140: 모터구동밸브
200: 발전 염전부
210: 염전
220: 가열 배관
230: 포집 지붕
240: 터빈 발전기
250: 복수기
260: 담수 저장탱크
100: solar heat storage unit
110: pressurization
120: solar burner
130: superheated fluid tank
140: motor driving valve
200: power generation
210: torsion
220: heating piping
230: capture roof
240: turbine generator
250: Avenger
260: freshwater storage tank

Claims (11)

해수를 이용한 발전 및 소금 생성 설비에 있어서,
유체를 가압시켜 태양열로 가열하여 과열 유체를 형성시키는 태양열 축열부; 및
태양광 및 상기 과열 유체로부터 공급된 열을 이용하여 해수로부터 물을 증발시켜 소금이 생산되고 생성된 증기로 발전하는 발전 염전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템.
In power generation and salt generating equipment using sea water,
A solar heat storage unit configured to pressurize the fluid and heat the solar heat to form a superheated fluid; And
Solar power solar salt and fresh water production system characterized in that it comprises a power generation salt portion that evaporates the water from the seawater using the heat supplied from the solar light and the superheated fluid to produce salt and generate steam.
제 1항에 있어서, 상기 태양열 축열부는
상기 과열 유체가 형성되도록 공급되는 유체의 압력을 상승시키는 가압 설비; 및
상기 가압 설비에 연결되며 태양열로 상기 유체를 가열하여 상기 과열 유체를 형성시키는 태양열 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템.
The method of claim 1, wherein the solar heat storage unit
A pressurizing device for raising a pressure of the fluid supplied to form the superheated fluid; And
And a solar heater connected to the pressurization system to heat the fluid with solar heat to form the superheated fluid.
제 2항에 있어서, 상기 태양열 축열부는
상기 과열 유체가 저장되는 과열 유체 탱크; 및
상기 과열 유체 탱크에 연결된 유로에 마련되며, 상기 과열 유체의 순환을 조절하는 모터구동밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템.
The method of claim 2, wherein the solar heat storage unit
A superheated fluid tank in which the superheated fluid is stored; And
And a motor driving valve provided in a flow passage connected to the superheated fluid tank to control circulation of the superheated fluid.
제 1항에 있어서, 상기 발전 염전부는
해수로부터 물을 증발시켜 소금이 생성되는 염전;
상기 염전의 바닥부에는 마련되며 상기 과열 유체가 순환하여 흐르는 가열 배관;
상기 염전의 상부에 마련되어 상기 염전에서 발생하는 수증기를 포집하는 포집 지붕; 및
상기 포집 지붕에서 포집된 상기 수증기를 공급받아 전력을 생산하는 터빈 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템.
According to claim 1, wherein the power generation salt portion
Salt fields in which salt is produced by evaporating water from seawater;
A heating pipe provided at the bottom of the salt field and circulating with the superheated fluid;
A collecting roof provided on an upper portion of the salt field to collect water vapor generated from the salt field; And
Solar solar salt and fresh water production system characterized in that it comprises a turbine generator for producing electric power by receiving the steam collected from the collecting roof.
제 4항에 있어서,
상기 포집 지붕은 햇빛이 투과될 수 있는 투명한 소재로 제작되는 것을 특징으로 하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템.
5. The method of claim 4,
The collection roof is a solar solar salt and fresh water production system, characterized in that made of a transparent material that can transmit sunlight.
제 5항에 있어서,
상기 포집 지붕은 염전을 밀폐하도록 지붕과 벽체를 갖춘 구조로 이루어짐으로써, 상기 염전에서 발생하는 수증기가 포집되는 것을 특징으로 하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템.
6. The method of claim 5,
The collection roof is made of a structure having a roof and a wall to seal the salt field, the solar solar salt and fresh water production system characterized in that the water vapor generated in the salt field is collected.
제 4항에 있어서, 상기 발전 염전부는
상기 터빈 발전기에서 배출되는 상기 수증기를 물로 상변화시키는 복수기; 및
상기 복수기에서 생성된 물을 저장하는 담수 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 시스템.
The method of claim 4, wherein the power generation salt portion
A condenser for changing the water vapor discharged from the turbine generator into water; And
Solar solar salt and fresh water production system characterized in that it comprises a fresh water storage tank for storing the water generated in the condenser.
해수를 이용한 소금 및 전기 생성 방법에 있어서,
1) 유체를 태양열로 가열하여 과열 유체가 형성되는 단계;
2) 태양광 및 상기 과열 유체로부터 공급된 열을 이용하여 해수로부터 물을 증발시킴으로써 소금이 생성되는 단계; 및
3) 해수를 증발시켜 형성된 수증기를 포집하여 터빈을 구동시켜 전기를 생성하는 단계를 포함하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 방법.
In the salt and electricity generation method using sea water,
1) heating the fluid with solar heat to form a superheated fluid;
2) salt is produced by evaporating water from seawater using sunlight and heat supplied from the superheated fluid; And
3) A method of generating solar solar salt and fresh water, comprising the steps of generating water by driving a turbine by collecting steam formed by evaporating seawater.
제 8항에 있어서,
전기를 생성하고 배출된 수증기를 응축시켜 담수를 생산하는 단계 4)를 더 포함하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 방법.
The method of claim 8,
A solar solar salt and fresh water production method further comprising the step 4) of generating electricity and producing fresh water by condensing the discharged water vapor.
해수를 이용하는 소금 및 담수 생성 발전 방법에 있어서,
태양열로 유체를 가열시켜 과열 유체를 형성하여 저장하고, 태양열을 이용할 수 없는 경우에 해수를 염전에 공급하여 상기 과열 유체와 열교환시켜 소금을 생산하고, 상기 염전에서 형성된 증기로 발전한 후 배출된 상기 증기를 응축시켜 담수를 생산하는 것을 특징으로 하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 방법.
In the method of generating salt and fresh water using sea water,
Heat the fluid with solar heat to form and store the superheated fluid, and if solar heat is not available, supply seawater with salt to heat exchange with the superheated fluid to produce salt, and generate steam after generating the steam formed in the salt to discharge the steam. Solar solar salt and fresh water production method, characterized in that to produce fresh water by condensing.
제 8항 또는 제 10항에 있어서,
상기 과열 유체는 유체를 가압함으로써 끓는점을 상승시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 태양열 천일자염 및 담수 생산 발전 방법.
The method of claim 8 or 10,
The superheated fluid is a solar thermal sun salt and fresh water production method, characterized in that formed by increasing the boiling point by pressurizing the fluid.
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