KR20140029253A - Power generation and heating apparatus - Google Patents

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KR20140029253A
KR20140029253A KR1020130102128A KR20130102128A KR20140029253A KR 20140029253 A KR20140029253 A KR 20140029253A KR 1020130102128 A KR1020130102128 A KR 1020130102128A KR 20130102128 A KR20130102128 A KR 20130102128A KR 20140029253 A KR20140029253 A KR 20140029253A
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시게토 아다치
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

Provided is a power generation and heating apparatus which obtains stable power generation amount using a solar heat collector and a fuel boiler as a heat source and which is not necessary to store makeup water. The power generation and heating apparatus of the present invention comprises a power generation unit (2) for supplying heat to a heat load fluid with generating power using a Rankin cycle heat engine; a solar heat boiler (4) for generating steam by evaporating circulating water using the light of the sun; a fuel boiler (5) for generating the steam by evaporating the circulating water by burning fuel; and a heat source unit (1) having a closed flow path, for introducing the steam generated by the solar heat boiler (4) and the fuel boiler (5) to an evaporator (18, 19), and for returning circulating water in which the steam outputted from the evaporator (18, 19) is condensed to the solar heat boiler (4) and the fuel boiler (5). [Reference numerals] (23) Light emission control; (24) Combustion amount control

Description

발전 급열 장치{POWER GENERATION AND HEATING APPARATUS}{POWER GENERATION AND HEATING APPARATUS}

본 발명은, 태양열 집열기 및 연료 보일러에 의해 발생한 증기를 이용하여, 발전 및 급열이 가능한 발전 급열 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power generation heat radiating device capable of power generation and heat generation using steam generated by a solar heat collector and a fuel boiler.

일본·특허 제4370284호에는, 태양열 집열기에서 모은 열과 바이오매스 연료로에서 발생시킨 열을 사용하여 고온의 증기를 생성하고, 이 고온 증기에 의해 증기 터빈을 구동하여 발전한 후, 증기의 배열에 의해 해수를 담수화하는 발명이 기재되어 있다. 이 발명에서는, 중동이나 북아프리카 등의 저위도의 건조 지대에 있어서, 태양열을 이용하여 해수를 담수화하고, 이 담수에 의해 대추야자 등의 식물을 재배하는 동시에, 대추야자 등으로부터 발생한 식물성 폐기물을 바이오매스 연소로의 연료로 한다고 되어 있다.Japanese Patent No. 4370284 discloses a method of generating high temperature steam using heat collected from a solar collector and heat generated from a biomass fuel furnace and driving the steam turbine by the high temperature steam, Is desalinated. In this invention, seawater is desalinated using solar heat in a low-latitude dry region such as the Middle East and North Africa, and plants such as date palms are grown by the fresh water, and vegetable waste generated from date palms is burned by biomass burning It is said that it is fuel of.

이 선행 문헌에는, 태양열 집열기로부터 공급되는 고온의 광물유나 용융염을 열원으로 하는 증기 발생기를 사용하여 증기를 생성하고, 이 증기 발생기에 바이오매스 연소로가 접속되고, 증기 발생기에 있어서 발생한 증기에 바이오매스 연소로로부터 공급되는 열을 전달하는 것이 기재되어 있다. 이 증기 발생기의 구체적인 구성은 기재되어 있지 않지만, 상기한 기능을 감안하여, 증기의 유로와 바이오매스 연소로의 연소 가스의 유로가 인접하고 있어, 증기와 연소 가스 사이에서 열교환하여 증기를 더욱 가열하는 것으로 생각된다. 즉, 그 바이오매스 연소로는, 포화 증기를 과열 증기로 하는 슈퍼 히터이며, 발생하는 증기량을 증가시키는 것은 아니라고 생각된다.This prior art discloses a method of generating steam by using a steam generator that uses a high temperature mineral oil or a molten salt as a heat source supplied from a solar collector and the biomass burner is connected to the steam generator, Thereby transferring the heat supplied from the mass combustion furnace. In consideration of the above-mentioned functions, the flow path of the steam and the flow path of the combustion gas to the biomass combustion are adjacent to each other, and heat exchange is performed between the steam and the combustion gas to further heat the steam . That is, the biomass burning furnace is a superheater which uses saturated steam as superheated steam, and it is considered that the amount of generated steam is not increased.

따라서 이 시스템에 있어서의 발전량은, 태양열 집열기에 의해 모아지는 열량에 의존하여, 야간이나 흐릴 때는, 발전량이 떨어진다고 하는 문제가 있다.Therefore, there is a problem that the amount of power generation in this system depends on the amount of heat collected by the solar collector, and the amount of power generation is reduced at night or when it is cloudy.

또한, 본 발명에서는, 태양열 집열기나 바이오매스 연료 보일러로부터 증기를 발생시키기 위해 대량의 물이 필요하여, 건조 지대에 설치하는 경우, 하구부 등의 극히 한정된 지역에만 설치할 수 있다. 이 물을 해수로 하는 것도 생각되지만, 해수를 증기 터빈에 도입하면 부식 등의 문제가 발생한다. 또한, 기본적으로 해수 담수화 장치이며, 연안부에만 설치할 수 있다.Further, in the present invention, a large amount of water is required to generate steam from a solar collector or a biomass fuel boiler, and when installed in a drying zone, it can be installed only in an extremely limited area such as an estuary. It is also possible to use this water as seawater, but when seawater is introduced into the steam turbine, problems such as corrosion occur. In addition, it is basically a seawater desalination device and can be installed only in the coastal area.

또한, 일본·특허 출원 공개 제2011-214430호에는, 랭킨 사이클에 의해 팽창기를 구동하여 발전을 행하는 바이너리 발전 장치가 개시되어 있고, 그 열원으로서, 태양열 집열기, 바이오매스 보일러, 화석 연료 보일러 등을 이용할 수 있는 것이 기재되어 있다. 그러나 이 선행 문헌에는, 열원측의 구체적인 기기 구성에 관한 개시는 없다. 여기서도, 태양열 집열기를 사용하는 경우에는 주야나 맑을 때와 흐릴 때에 발전량의 차가 크다고 하는 문제가 있다. 또한, 이 선행 문헌은, 열원측의 열매체인 물의 공급이나 배수의 처리에 대해서는, 전혀 교시되어 있지 않다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-214430 discloses a binary power generation apparatus for generating power by driving an expander by Rankine cycle. As the heat source, a solar collector, a biomass boiler, a fossil fuel boiler, or the like is used . ≪ / RTI > However, this prior art document does not disclose a specific device configuration on the heat source side. Here again, when a solar collector is used, there is a problem that the difference in power generation is great between day and night, when it is clear and when it is cloudy. This prior art does not teach at all the supply of water as a heat medium on the heat source side or the treatment of drainage.

일본·특허 출원 공개 제2011-214451호에는, 랭킨 사이클 발전 시스템에 있어서, 열매체를 증발기와 과열기의 2단계로 가열하는 구성으로 하고, 증발기 및 과열기의 어느 한쪽의 열원으로서, 보일러에서 생성된 수증기에 의해 증기 터빈을 구동하여 발전하는 발전 시스템의 배열을 이용하고, 증발기 및 과열기의 다른 쪽의 열원으로서, 태양열 집열기에서 모은 열을 이용하는 발전 시스템이 기재되어 있다. 그러나 이 랭킨 사이클 발전 시스템에 있어서도, 태양열 집열기의 열과 보일러의 열의 기여 비율을 크게 변경할 수는 없어, 시간이나 날씨에 의한 발전량의 변동이 크다고 하는 문제가 있다. 또한, 이 시스템에서도, 보일러에 대량의 보급수가 필요하다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-214451 discloses a Rankine cycle power generation system in which a heating medium is heated in two stages of an evaporator and a superheater, and the evaporator and the superheater are used as a heat source, Discloses a power generation system that uses an arrangement of a power generation system that generates power by driving a steam turbine and uses heat collected from a solar collector as the other heat source of an evaporator and a superheater. However, even in the Rankine cycle power generation system, there is a problem that the contribution of the heat of the solar collector and the heat of the boiler can not be largely changed and the power generation amount due to the time or the weather fluctuates greatly. Also in this system, a large amount of water supply to the boiler is required.

상기 문제점을 감안하여, 본 발명의 과제는, 태양열 집열기 및 연료 보일러를 열원으로 하여 안정적인 발전량을 확보할 수 있고, 다량의 보급수를 필요로 하지 않는 발전 급열 장치를 제공하는 것으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a power generation heat radiating device which can secure a stable power generation by using a solar heat collector and a fuel boiler as a heat source and does not require a large amount of water to be supplied.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 발전 급열 장치는, 랭킨 사이클 열기관을 구성하는 발전부와, 열원부를 갖고, 상기 발전부는, 저비점 열매체가 밀봉된, 폐쇄된 열매체 순환 유로, 상기 저비점 열매체와 수증기 사이에서 열교환하여 상기 저비점 열매체를 증발시키는 증발기, 상기 증발기에서 증발된 상기 저비점 열매체의 팽창력을 회전력으로 변환하여 발전기를 구동하는 팽창기, 상기 팽창기로부터 배출된 상기 저비점 열매체와 열부하 유체 사이에서 열교환하여 상기 저비점 열매체를 응축시키는 동시에 상기 열부하 유체에 열을 공급하는 응축기 및 상기 응축기에서 응축된 상기 저비점 열매체를 가압하여 상기 증발기에 재공급하는 순환 펌프를 갖고, 상기 열원부는, 태양광에 의해 순환수를 증발시켜 수증기를 생성하는 태양열 보일러, 연료를 연소하여 상기 순환수를 증발시켜 수증기를 생성하는 연료 보일러 및 상기 태양열 보일러가 생성한 수증기 및 상기 연료 보일러가 생성한 수증기를 상기 증발기에 도입하고, 상기 증발기로부터 유출되는 상기 수증기가 응축된 상기 순환수를 상기 태양열 보일러 및 연료 보일러에 환류시키는, 폐쇄된 유로 구성을 갖는다.In order to solve the above problems, a power generation and heat radiating device according to the present invention has a power generation unit constituting a Rankine cycle heat pipe and a heat source unit, wherein the power generation unit includes: a closed heat medium circulation channel sealed with a low boiling point heating medium; And an evaporator for converting the expansion force of the low boiling point heating medium evaporated in the evaporator into a rotary force to drive the generator, heat exchange between the low boiling point heating medium discharged from the inflator and the heat load fluid, And a circulation pump for pressurizing the low boiling point heat medium condensed in the condenser and re-supplying the low boiling point heat medium to the evaporator, wherein the heat source evaporates the circulating water by sunlight, A solar-powered boiler to generate water vapor, A fuel boiler for burning fuel to generate steam by evaporating the circulating water, water vapor generated by the solar boiler and water vapor generated by the fuel boiler are introduced into the evaporator, and the water vapor discharged from the evaporator is condensed Circulating water to the solar boiler and the fuel boiler.

이 구성에 따르면, 열원부가 폐쇄된 유로 구성으로 이루어지므로, 증기의 누출 등을 보충하는 보급분을 제외하면, 열원부에 물을 보급할 필요가 없다. 또한, 폐쇄된 유로 중에서 증발·응축을 반복하므로, 방부 처리 등의 수처리도 불필요하다. 또한, 「폐쇄된 유로 구성」이라 함은, 실질적으로 폐쇄된 것이면 되고, 완전하게 폐쇄되어 일절 물 보급을 할 필요가 없는 것을 의미하는 것은 아니다.According to this configuration, since the heat source portion is constituted by the closed channel structure, it is not necessary to supply water to the heat source portion, except for the replenishment which replenishes the leakage of steam or the like. Further, since evaporation and condensation are repeated in the closed flow path, water treatment such as a preservative treatment is also unnecessary. Further, the term " closed channel structure " does not mean that it should be substantially closed, and that it is not necessary to completely close it and to supply water at all.

또한, 본 발명의 발전 급열 장치에 있어서, 상기 태양열 보일러 및 상기 연료 보일러가 생성한 수증기는, 각각, 기수 분리기를 통해 상기 증발기에 도입되어도 된다.In the power generation heat-generating device of the present invention, the water vapor generated by the solar boiler and the fuel boiler may be introduced into the evaporator through a water separator, respectively.

이 구성에 따르면, 태양열 보일러나 연료 보일러를 액상의 물이 통과하도록 할 수 있으므로, 보일러에 있어서의 열교환의 효율을 높게 할 수 있다. 또한, 보일러의 급수량을 보일러의 출력에 관계없이 정할 수 있고, 특히, 태양열 보일러에의 급수량을 시간이나 날씨에 의한 일조 조건의 변화에 관계없이 일정하게 할 수 있으므로, 태양열 보일러의 구성을 간소화할 수 있다.According to this configuration, since the liquid water can pass through the solar boiler or the fuel boiler, the efficiency of heat exchange in the boiler can be increased. In addition, since the water supply amount of the boiler can be determined irrespective of the output of the boiler, and in particular, the amount of water supplied to the solar boiler can be made constant irrespective of changes in the sunshine condition due to time or weather, have.

또한, 본 발명의 발전 급열 장치에 있어서, 상기 열원부는, 상기 증발기로부터 유출된 상기 순환수를 회수하는 복수(復水) 탱크를 구비하고, 상기 기수 분리기에서 분리된 상기 순환수는, 상기 복수 탱크에 환류되고, 상기 복수 탱크에 회수된 상기 순환수가, 펌프에 의해 상기 태양열 보일러 및 상기 연료 보일러에 공급되어도 된다.In addition, in the power generation heat-generating device of the present invention, the heat source unit may include a plurality of condensate tanks for collecting the circulating water flowing out from the evaporator, and the circulating water separated from the water- And the circulating water recovered in the plurality of tanks may be supplied to the solar boiler and the fuel boiler by a pump.

이 구성에 따르면, 복수 탱크를 설치하였으므로, 순환수의 태양열 보일러 및 연료 보일러에의 급수의 배분이 용이해진다.According to this configuration, since the plurality of tanks are provided, it is easy to distribute the water to the circulating water solar boiler and the fuel boiler.

또한, 본 발명의 발전 급열 장치에 있어서, 상기 태양열 보일러에, 소정의 설정 유량의 상기 순환수가 공급되어도 된다.Further, in the electric power generating heat-generating device of the present invention, the circulating water of a predetermined set flow rate may be supplied to the solar-heating boiler.

이 구성에 따르면, 태양열 보일러에 공급하는 순환수의 유량을 제어할 필요가 없으므로, 구성이 간단하다.According to this configuration, since it is not necessary to control the flow rate of the circulating water supplied to the solar boiler, the construction is simple.

또한, 본 발명의 발전 급열 장치에 있어서, 상기 태양열 보일러로부터 공급되는 수증기의 유량을 검출하는 유량계와, 상기 연료 보일러에 공급하는 상기 순환수의 유량을 제어하는 유량 제어 장치를 더 갖고, 상기 유량 제어 장치는, 상기 설정 유량으로부터, 상기 태양열 보일러로부터 공급되는 수증기의 유량을 감한 유량의 상기 순환수를 상기 연료 보일러에 공급하도록 제어를 행해도 된다.Further, in the power generation heat-generating apparatus of the present invention, it is preferable that the apparatus further comprises a flow meter for detecting a flow rate of water vapor supplied from the solar boiler, and a flow rate control device for controlling a flow rate of the circulating water supplied to the fuel boiler, The apparatus may be controlled to supply the circulation water at a flow rate that subtracts the flow rate of water vapor supplied from the solar boiler from the set flow rate to the fuel boiler.

이 구성에 따르면, 증발기에 공급하는 수증기의 총량을 대략 일정하게 유지하는 경우에, 연료 보일러에의 급수량을, 태양열 보일러의 출력에 맞추어 변동시키므로, 연료 보일러로부터 과잉의 열수가 유출되지 않는다.According to this configuration, when the total amount of water vapor to be supplied to the evaporator is kept substantially constant, the amount of water supplied to the fuel boiler fluctuates in accordance with the output of the solar boiler, so that excessive hot water does not flow out from the fuel boiler.

또한, 본 발명의 발전 급열 장치에 있어서, 상기 기수 분리기의 각각을 통과한 후의 수증기를 합류시키는 스팀 헤더와, 상기 스팀 헤더 내의 증기의 압력을 검출하는 압력계와, 상기 연료 보일러의 연소량을 제어하는 연소량 제어 장치를 더 갖고, 상기 연소량 제어 장치는, 상기 압력계의 검출값이 일정해지도록 제어를 행해도 된다.In addition, in the power generation heat-generating device of the present invention, a steam header for joining water vapor after passing through each of the water separators, a pressure gauge for detecting the pressure of the steam in the steam header, And the control device may further include a control device for controlling the combustion amount control device such that the detected value of the pressure gauge becomes constant.

이 구성에 따르면, 상기 증발기에 도입되는 증기의 압력 변동을 억제할 수 있다.According to this configuration, the pressure fluctuation of the vapor introduced into the evaporator can be suppressed.

또한, 본 발명의 발전 급열 장치에 있어서, 상기 증발기로부터 유출된 상기 순환수와 상기 열부하 유체 사이에서 열교환하는 바이패스 열교환기를 가져도 된다.In the power generation heat-generating device of the present invention, a bypass heat exchanger may be provided for heat-exchanging heat between the circulating water flowing out of the evaporator and the heat load fluid.

이 구성에 따르면, 증발기로부터 유출된 증기 또는 복수가 보유하는 열을, 열부하 유체에 전달함으로써, 열부하 유체에의 급열량을 증대시켜, 열효율을 높일 수도 있다. 또한, 응축기에 있어서의 열교환 온도보다도 바이패스 열교환기에 있어서의 열교환 온도를 높게 설정할 수 있으므로, 열부하 유체의 온도를 조절할 수 있다.According to this configuration, the steam discharged from the evaporator or the heat held by the plurality of evaporators can be transferred to the heat-load fluid, thereby increasing the amount of heat supplied to the heat-load fluid, thereby increasing the thermal efficiency. Further, since the heat exchange temperature in the bypass heat exchanger can be set higher than the heat exchange temperature in the condenser, the temperature of the heat load fluid can be adjusted.

또한, 본 발명의 발전 급열 장치에 있어서, 상기 태양열 보일러는, 고비점 열매체가 순환하는 태양열 집열기와, 상기 고비점 열매체와 상기 순환수 사이에서 열교환하여, 상기 순환수를 증발시키는 기화기를 가져도 된다.The solar heat boiler may further comprise a solar collector for circulating the high boiling point heating medium and a vaporizer for heat exchange between the high boiling point heating medium and the circulating water to evaporate the circulating water .

이 구성에 따르면, 일반적인 태양광 집광기를 사용하여 수증기를 제조할 수 있으므로, 저렴하게 태양열 보일러를 구성할 수 있다.According to this configuration, since water vapor can be produced by using a general solar concentrator, a solar heat boiler can be constructed at low cost.

또한, 본 발명의 발전 급열 장치에 있어서, 상기 연료 보일러는, 바이오매스 연료 보일러이어도 된다.Further, in the power generation heat-generating device of the present invention, the fuel boiler may be a biomass fuel boiler.

이 구성에 따르면, 태양열 보일러와 함께 바이오매스 연료 보일러를 이용함으로써, 전체를 재생 가능 에너지를 이용하는 시스템으로 할 수 있다. 이에 의해, 자연 환경에 친화적인 시스템으로서 구성할 수 있을 뿐만 아니라, 재생 에너지 매입 제도의 대상으로 할 수 있다. 또한, 바이오매스 연료 보일러로서, 목질 바이오매스를 사용함으로써, 대추야자나 사탕수수 등의 농업 폐기물을 이용할 수 있어, 저위도 지역에 대한 적성을 높일 수 있다.According to this configuration, by using a biomass fuel boiler together with a solar boiler, the entire system can be made to use renewable energy. As a result, the system can be configured as a system that is friendly to the natural environment, and can be a target of the renewable energy purchase system. In addition, by using woody biomass as a biomass fuel boiler, it is possible to utilize agricultural wastes such as date palms and sugarcane, thereby enhancing aptitude for low latitude regions.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 발전 급열 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태의 발전 급열 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태의 발전 급열 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 제4 실시 형태의 발전 급열 장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 제5 실시 형태의 발전 급열 장치의 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a configuration diagram of a power generation heat radiating device according to a first embodiment of the present invention; Fig.
2 is a configuration diagram of a power generation heat-radiating device according to a second embodiment of the present invention;
3 is a configuration diagram of a power generation heat-radiating device according to a third embodiment of the present invention;
4 is a configuration diagram of a power generation heat radiating device according to a fourth embodiment of the present invention;
5 is a configuration diagram of a power generation heat radiating device according to a fifth embodiment of the present invention.

이하에, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 형태인 발전 급열 장치의 구성을 도시한다. 본 실시 형태의 발전 급열 장치는, 발전을 행함과 동시에, 온수 풀이나 입욕 시설 등의 온욕 시설의 온수(열부하 유체)를 가열, 즉 온수에 열을 공급하는 것이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of this invention is described, referring drawings. Fig. 1 shows the construction of a power generation heat radiating device according to a first embodiment of the present invention. The power generation heat radiating device of the present embodiment performs power generation and simultaneously supplies hot water (heat load fluid) of a hot water pool or hot bath facility such as a bathing facility, that is, heat to hot water.

이 발전 급열 장치는, 순환수를 밀봉한 폐쇄된 유로 구성을 갖고, 내부에서 순환수를 증발 및 응축시키는 열원부(1)와, 대체 플론 HFC-245fa, 암모니아, 펜탄, 에탄, 디메틸에테르와 같은 저비점 열매체를 밀봉하여 이루어지고, 열원부(1)로부터 열을 수취하여 랭킨 사이클 열기관에 의해 발전하는 발전부(2)와, 온욕 시설의 온수를 순환하고, 열원부(1) 및 발전부(2)로부터 열을 수취하여 온수를 가열하는 급열부(3)를 갖는다.This power generation heat-generating device has a closed-flow channel structure in which the circulating water is sealed, and includes a heat source unit 1 for evaporating and condensing the circulating water therein, and a heat source unit 1 such as an alternative flon HFC-245fa, ammonia, pentane, ethane, A power generation section 2 which is formed by sealing the low boiling point heating medium and receives heat from the heat source section 1 and generates electricity by the Rankine cycle heat pipe, and a heat source section 1 and a power generation section 2 (Not shown) for heating the hot water.

열원부(1)는, 순환수를 증발시켜 수증기로 하기 위한 태양열 보일러(4)와, 연료 보일러의 일종인 바이오매스 보일러(5)를 구비한다. 태양열 보일러(4)는, 예를 들어 타워식, 트로프식, 프레넬식 등의 태양열 집열기(6)와, 태양열 집열기(6)에 고체 금속 산화물, 열매체 유류, 용융염류, 금속 수산화물 등으로 이루어지는 고비점 열매체를 일정한 유량으로 순환시키는 펌프(7)와, 고비점 열매체와 순환수 사이에서 열교환하여 순환수를 증발시키는 기화기(8, 9)를 갖는다.The heat source unit (1) has a solar boiler (4) for evaporating the circulating water to make steam, and a biomass boiler (5) as a type of fuel boiler. The solar boiler 4 is provided with a solar collector 6 such as a tower type, a trough type or a Fresnel type and a solar collector 6 with a high boiling point comprising a solid metal oxide, a heating medium oil, a molten salt, A pump 7 for circulating the heating medium at a constant flow rate and vaporizers 8 and 9 for heat exchange between the high boiling point heating medium and the circulating water to evaporate the circulating water.

또한, 열원부(1)는, 순환수를 저류하는 제1 복수 탱크(10)와, 제1 복수 탱크(10)로부터 기화기(8, 9)에 순환수를 공급하는 급수 펌프(11)와, 기화기(8, 9)로부터 유출된 순환수의 기체 성분(수증기)과 액체 성분(열수)을 분리하는 제1 기수 분리기(12)를 갖는다.The heat source unit 1 includes a first plurality of tanks 10 for storing circulating water, a water supply pump 11 for supplying circulating water from the first plurality of tanks 10 to the vaporizers 8, 9, And a first water separator 12 for separating a gas component (water vapor) and a liquid component (hot water) of the circulating water flowing out from the vaporizers 8, 9.

제1 기수 분리기(12)에서 분리된 액체의 순환수는, 제1 복수 탱크(10)로 복귀된다. 한편, 제1 기수 분리기(12)에서 분리된 수증기는, 스팀 헤더(14)에 공급된다.The circulating water of the liquid separated in the first water separator (12) is returned to the first plural tank (10). On the other hand, the water vapor separated from the first water separator (12) is supplied to the steam header (14).

또한, 바이오매스 보일러(5)에는, 급수 펌프(15)에 의해, 제1 복수 탱크(10)로부터 순환수가 공급된다. 바이오매스 보일러(5)는, 바이오매스 연료를 연소시켜, 연소열에 의해 순환수를 증발시키는 것이다. 바이오매스 연료로서는, 목질 칩이나 목질 펠릿의 외에, 대나무 칩이나 대나무 펠릿, 대추야자나 사탕수수의 농업 폐기물, 밀이나 벼의 왕겨나 짚 등이 예시된다. 물론, 바이오매스 연료뿐만 아니라, 화석 연료를 병용할 수 있는 보일러나, 화석 연료만을 연소시키는 보일러를 사용해도 된다.The biomass boiler 5 is also supplied with the circulating water from the first plurality of tanks 10 by the water feed pump 15. The biomass boiler 5 burns the biomass fuel and evaporates the circulating water by the heat of combustion. Examples of the biomass fuel include bamboo chips, bamboo pellets, agricultural wastes of date palms and sugarcane, and rice hulls and straws of wheat or rice, in addition to wood chips and woody pellets. Of course, not only biomass fuels, but also boilers that can use fossil fuels or boilers that burn only fossil fuels may be used.

바이오매스 보일러(5)로부터 유출된 순환수는, 제2 기수 분리기(16)에 의해 수증기와 열수로 분리되고, 수증기만이 스팀 헤더(14)에 공급된다. 또한, 제2 기수 분리기(16)에 의해 분리된 열수는, 제2 복수 탱크(17)에 회수된다.The circulating water flowing out of the biomass boiler 5 is separated into steam and hot water by the second water separator 16, and only steam is supplied to the steam header 14. In addition, the hot water separated by the second water separator (16) is collected in the second plural tank (17).

또한, 본 실시 형태의 발전 급열 장치는, 열원부(1)와 발전부(2) 사이에서 열교환하는 제1 증발기(18) 및 제2 증발기(19), 및 열원부(1)와 급열부(3) 사이에서 열교환하는 바이패스 열교환기(20)를 갖는다.The power generation heat radiating device of the present embodiment includes a first evaporator 18 and a second evaporator 19 for performing heat exchange between the heat source unit 1 and the power generation unit 2 and a heat source unit 1, 3 for heat exchange with each other.

열원부(1)의 유로 구성에 있어서는, 스팀 헤더(14)로부터 제1 증발기(18) 및 제2 증발기(19)에 수증기가 공급되고, 제1 증발기(18) 및 제2 증발기(19)로부터 유출된 순환수(수증기 및／또는 수증기가 응축된 복수)가 제2 복수 탱크(17)에 도입된다. 또한, 제2 복수 탱크(17)에 저류된 순환수는, 펌프(21)에 의해, 바이패스 열교환기(20)를 통과하여 제1 복수 탱크(10)에 환류된다.In the flow path configuration of the heat source unit 1, steam is supplied from the steam header 14 to the first evaporator 18 and the second evaporator 19, and steam is supplied from the first evaporator 18 and the second evaporator 19 The discharged circulating water (plural condensed water vapor and / or water vapor) is introduced into the second plurality of tanks 17. The circulating water stored in the second plurality of tanks 17 is returned to the first plurality of tanks 10 through the bypass heat exchanger 20 by the pump 21.

또한, 열원부(1)는, 제1 기수 분리기(12)로부터 스팀 헤더(14)로 흐르는 증기의 유량을 검출하는 유량계(13)와, 스팀 헤더(14)에 있어서 수증기의 압력을 검출하는 압력계(22)와, 바이오매스 보일러(5)에 급수하는 급수 펌프(15)의 토출량(회전수)을 제어하는 유량 제어 장치(23)와, 바이오매스 보일러(5)의 연소량을 제어하는 연소량 제어 장치(24)를 갖는다. 이 실시 형태에 있어서는, 유량 제어 장치(23)와 연소량 제어 장치(24)를 별체의 것으로 하여 도시하고 있지만, 이들을 일체의 것으로 해도 된다. 또한, 특별한 제어 장치를 설치하는 일 없이, 압력계나 유량계를 기초로 수동으로 조작해도 된다.The heat source unit 1 further includes a flow meter 13 for detecting the flow rate of the steam flowing from the first water separator 12 to the steam header 14 and a pressure gauge 13 for detecting the pressure of the steam in the steam header 14. [ A flow rate control device 23 for controlling the discharge amount (rotation number) of the feed pump 15 supplying water to the biomass boiler 5, a combustion control device 23 for controlling the combustion amount of the biomass boiler 5, (24). In this embodiment, the flow rate control device 23 and the combustion amount control device 24 are shown as separate members, but they may be integrally formed. Further, it may be operated manually based on a pressure gauge or a flow meter without installing a special control device.

발전부(2)는, 제1 증발기(18) 및 제2 증발기(19)와, 팽창기(25)와, 응축기(26)와, 순환 펌프(27)를 개재 설치하여 이루어지는 폐쇄된 열매체 순환 유로(28)로 이루어진다. 열매체 순환 유로(28)에 밀봉된 저비점 열매체는, 제1 증발기(18) 및 제2 증발기(19)에 있어서, 열원부(1)의 수증기와 열교환하여 증발하고, 그 팽창력에 의해 팽창기(25)를 구동한다. 팽창기(25)에는 발전기(29)가 접속되어 있고, 팽창기(25)가 회전력으로 변환된 저비점 열매체의 열에너지를 발전기(29)에 의해 전력으로 변환한다. 발전기(29)가 발전한 전력은, 계통 연계 보호 계전기(30)를 통해, 전원 계통(31)에 공급된다.The power generation section 2 includes a closed heat medium circulation flow path (first heat exchanger) 18 formed by interposing a first evaporator 18 and a second evaporator 19, an inflator 25, a condenser 26 and a circulation pump 27 28). The low boiling point heating medium sealed in the heating medium circulation flow path 28 is evaporated in the first evaporator 18 and the second evaporator 19 by heat exchange with water vapor in the heat source unit 1 and is expanded by the expansion force, . The generator 29 is connected to the inflator 25 and converts the thermal energy of the low boiling point heating medium converted by the inflator 25 into rotational force by the generator 29 into electric power. The electric power generated by the generator 29 is supplied to the power supply system 31 via the grid-related protection relay 30. [

제1 증발기(18) 및 제2 증발기(19)는, 액체의 저비점 열매체를 증발시키는 것이지만, 랭킨 사이클의 설계 조건에 따라, 예열기와 증발기의 조합이어도, 증발기와 과열기의 조합이어도 된다. 팽창기(25)로부터 배출된 저비점 열매체는, 응축기(26)에 있어서, 급열부(3)를 순환하는 온수에 의해 냉각되고, 응축되어 액체로 된다. 응축기(26)에서 액화된 저비점 열매체는, 순환 펌프(27)에 의해 가압되어, 제1 증발기(18)로 재공급된다.The first evaporator 18 and the second evaporator 19 evaporate the liquid low-boiling point heating medium, but may be a combination of a preheater and an evaporator or a combination of an evaporator and a superheater depending on the design conditions of Rankine cycle. The low boiling point heating medium discharged from the expander 25 is cooled by the hot water circulating in the heat supply portion 3 in the condenser 26 and condensed to become a liquid. The low boiling point heating medium liquefied in the condenser 26 is pressurized by the circulation pump 27 and supplied again to the first evaporator 18. [

급열부(3)는, 온수를 저류한 온욕 시설(32)과, 온욕 시설(32)의 온수를 바이패스 열교환기(20) 및 응축기(26)에 공급하는 펌프(33)를 갖는다. 또한, 급열부(3)는, 냉각탑(34)을 갖고, 응축기(26)의 상류측에 있어서 온욕 시설(32)로부터 공급되는 온수에 냉각탑(34)으로부터 공급되는 냉각수를 더하고, 응축기(26)의 하류측에 있어서 동량의 온수를 냉각탑(34)에 도입하게 되어 있다. 냉각탑(34)은, 온욕 시설(32)의 수질을 악화시키지 않도록, 밀폐식의 수냉, 또는 공냉의 냉각탑이 사용되는 것이 바람직하다.The water supply part 3 has a hot bath facility 32 storing hot water and a pump 33 supplying hot water of the hot bath facility 32 to the bypass heat exchanger 20 and the condenser 26. The water supply part 3 has a cooling tower 34. The cooling water supplied from the cooling tower 34 is added to the hot water supplied from the hot bath facility 32 on the upstream side of the condenser 26, The same amount of hot water is introduced into the cooling tower 34 on the downstream side of the cooling tower 34. It is preferable that the cooling tower 34 is a cooling tower of an enclosed water-cooling or air-cooling so as not to deteriorate the quality of the hot bath facility 32.

또한, 바이패스 열교환기(20)에 보내진 온수는, 순환수의 복수와 열교환하여 가열되고, 온욕 시설(32)에 순환된다.The hot water sent to the bypass heat exchanger (20) is heat-exchanged with a plurality of circulating water, and is heated and circulated to the hot bath facility (32).

본 실시 형태의 발전 급열 장치는, 발전량을 일정하게 유지하도록 운전되는 것을 도모한다. 이로 인해, 발전부(2)는, 팽창기(25)의 출력이 일정해지도록 제어된다. 예를 들어, 순환 펌프(27)의 유량을 일정하게 하고, 팽창기(25)의 급기 압력 및 배기 압력을 일정하게 유지하면, 팽창기(25)의 토크가 일정하게 되고, 발전기(29)에 있어서의 발전량이 일정해진다. 이로 인해, 열원부(1)에 있어서의 제1 증발기(18) 및 제2 증발기(19)의 수증기 또는 복수의 유량은, 발전부(2)의 제어 장치(도시하지 않음)에 의해 조절될 수 있다. 랭킨 사이클 열기관에 의한 발전은 공지이므로, 발전부(2)의 상세한 제어의 설명은 생략한다.The power generation heat radiating device of the present embodiment is intended to operate so as to keep the power generation amount constant. As a result, the power generation section 2 is controlled so that the output of the inflator 25 becomes constant. For example, if the flow rate of the circulating pump 27 is made constant and the supply pressure and the exhaust pressure of the inflator 25 are kept constant, the torque of the inflator 25 becomes constant, The power generation amount becomes constant. The water vapor or the plurality of flow rates of the first evaporator 18 and the second evaporator 19 in the heat source unit 1 can be adjusted by a control device (not shown) of the power generation unit 2 have. Since the power generation by the Rankine cycle heat engine is known, a detailed description of the control of the power generation section 2 is omitted.

열원부(1)의 태양열 보일러(4)에 급수하는 급수 펌프(11)의 토출량(회전수)은, 태양열 보일러(4)의 최대 능력에 상당하는 미리 설정된 설정 유량 D(예를 들어, 1t／h)로 고정되어 있다. 이로 인해, 태양열 보일러(4)로부터 유출되는 순환수는, 통상 수증기와 열수의 혼합물로 된다. 제1 기수 분리기(12)는, 태양열 보일러(4)로부터 유출된 순환수를, 수증기와 열수로 분리하고, 수증기만을 스팀 헤더(14)에 공급한다.The discharge amount (the number of revolutions) of the water supply pump 11 supplied to the solar boiler 4 of the heat source unit 1 is set to a preset set flow rate D (for example, 1 t / min) corresponding to the maximum capacity of the solar boiler 4, h). As a result, the circulating water flowing out from the solar boiler 4 is usually a mixture of steam and hot water. The first water separator 12 separates the circulating water flowing out from the solar boiler 4 into water vapor and hot water, and supplies only water vapor to the steam header 14.

유량 제어 장치(23)는, 바이오매스 보일러(5)에 급수하는 급수 펌프(15)의 토출량을, 설정 유량 D로부터 유량계(13)가 검출한 증기의 유량 A를 감한 값(D-A)으로 되도록 조절한다. 이에 의해, 태양열 보일러(4) 및 바이오매스 보일러(5)로부터 스팀 헤더(14)에 공급되는 수증기의 합계 유량이, 대략 설정 유량 D로 되도록 한다.The flow rate control device 23 adjusts the discharge amount of the feed pump 15 supplied to the biomass boiler 5 to a value DA obtained by subtracting the flow rate A of the steam detected by the flow meter 13 from the set flow rate D do. Thereby, the total flow rate of the water vapor supplied from the solar boiler 4 and the biomass boiler 5 to the steam header 14 is set to the set flow rate D.

또한, 연소량 제어 장치(24)는, 압력계(22)의 검출값이 일정(예를 들어, 0.26㎫G:140℃의 포화 증기압)하게 되도록, 바이오매스 보일러(5)의 연소량을 제어한다. 이에 의해, 스팀 헤더(14)로부터 제1 증발기(18) 및 제2 증발기(19)에 공급되는 수증기의 압력 변동을 억제할 수 있다.The combustion amount control device 24 controls the amount of combustion of the biomass boiler 5 such that the detected value of the pressure gauge 22 becomes constant (for example, 0.26 MPG: saturated vapor pressure of 140 캜). This makes it possible to suppress the pressure fluctuation of the steam supplied from the steam header 14 to the first evaporator 18 and the second evaporator 19.

또한, 연소량의 제어는, 바이오매스 연료나 연소 공기의 공급량을 연속적으로 변화시키는 것으로 한정되지 않고, 단계적으로 연소량을 변화시키는 제어나, 복수대의 보일러의 대수 제어에 의해, 압력계(22)의 검출값을, 일정한 압력 범위(예를 들어, 0.17 내지 0.26㎫G:130 내지 140℃의 포화 증기압)의 사이로 유지하는 것이어도 된다. 당연히, 증기 온도는, 스팀 헤더(14)로부터 제1 증발기(18)의 사이에서 약간은 저하된다.The control of the amount of combustion is not limited to continuously varying the supply amount of the biomass fuel or the combustion air. The control of changing the amount of combustion stepwise or the control of the number of boilers of a plurality of boilers, (For example, 0.17 to 0.26 MPaG: a saturated vapor pressure of 130 to 140 占 폚) in a constant pressure range. Naturally, the steam temperature is slightly lowered from the steam header 14 to the first evaporator 18.

이와 같이 하여, 본 실시 형태의 발전 급열 장치는, 태양열 보일러(4)의 출력이 변화되어도, 즉 날씨나 주야를 막론하고, 열원부(1)가 발전부(2)에 대략 일정한 열을 공급할 수 있다.In this way, the power generation heat radiating device of the present embodiment is capable of supplying substantially constant heat to the power generation section 2 regardless of whether the output of the solar-powered boiler 4 is changed, have.

또한, 열원부(1)는, 폐쇄된 유로 내에서 순환수를, 기상과 액상 사이에서 변화시키면서 순환시키는 것이다. 따라서 외부와의 순환수의 교체가 없고, 순환수에 용융되어 있는 물질의 농축이 없으므로, 항상적인 보급수의 급수나, 정기적인 블로우의 필요가 없다. 물론, 압력이 과대해진 경우를 위한 벤트 밸브나, 벤트나 그 외의 누출에 의한 수량 부족을 보충하기 위해, 제1 복수 탱크(10)나 제2 복수 탱크(17)에 보급수를 공급하는 주입구를 형성해도 된다.Further, the heat source unit 1 circulates the circulating water in the closed flow path while changing it between the gas phase and the liquid phase. Therefore, there is no replacement of the circulating water with the outside, and there is no concentration of the molten material in the circulating water, so there is no need to constantly supply water or regularly blow the water. Of course, in order to compensate for a shortage of water due to a vent valve, a vent, or other leakage for the case of excessive pressure, an inlet for supplying water to be supplied to the first plurality of tanks 10 or the second plurality of tanks 17 .

또한, 본 실시 형태는, 열원부(1)의 제1 증발기(18) 및 제2 증발기(19)로부터 유출되는 복수와 급열부(3)의 온수 사이에서 열교환하는 바이패스 열교환기(20)를 구비한다. 이로 인해, 최종적으로 열원부(1)로부터 급열부(3)에 공급하는 열량을, 응축기(26)가 공급 가능한 열량보다도 크게 할 수 있다. 또한, 발전량에 비해 급열부(3)에 공급하는 열량을 작게 하는 경우에는, 냉각탑(34)에 의해 열을 소비시킨다.The present embodiment also includes a bypass heat exchanger 20 that performs heat exchange between a plurality of hot water discharged from the first evaporator 18 and the second evaporator 19 of the heat source unit 1 and hot water of the hot water supply unit 3 Respectively. The amount of heat finally supplied from the heat source unit 1 to the heat supply unit 3 can be made larger than the amount of heat that the condenser 26 can supply. Further, when the amount of heat to be supplied to the heat supply portion 3 is made smaller than the amount of heat generated, the heat is consumed by the cooling tower 34. [

또한, 바이패스 열교환기(20)에서는, 응축기(26)보다도 급열부(3)의 온수의 온도를 높게 하는 것도 가능하다.Further, in the bypass heat exchanger 20, the temperature of the hot water in the heat supply portion 3 can be made higher than that in the condenser 26.

이와 같이, 본 실시 형태의 발전 급열 장치에서는, 바이패스 열교환기(20)를 구비함으로써, 효율적으로 열에너지를 이용할 수 있으므로, 발전 급열 장치 전체의 열효율을 보다 높일 수 있다.As described above, in the power generation heat radiating device of the present embodiment, by providing the bypass heat exchanger 20, the thermal energy can be efficiently used, so that the thermal efficiency of the entire power generation heat radiating device can be further increased.

또한, 발전부(2)에서 발전한 전력은, 계통 연계하여 전력 회사 등에 매전(賣電)해도 되고, 자가 소비해도 된다. 또한, 소규모 촌락에 공급해도 된다.The electric power generated by the power generation section 2 may be supplied to a power company or the like in a grid-connected manner, or may be consumed by itself. It may also be supplied to small villages.

도 2에 본 발명의 제2 실시 형태인 발전 급열 장치의 구성을 도시한다. 또한, 이후의 설명에 있어서, 앞서 설명한 실시 형태와 동일 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.Fig. 2 shows the construction of a power generation heat radiating device according to a second embodiment of the present invention. In the following description, the same constituent elements as those of the previously described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations are omitted.

본 실시 형태에 있어서, 연소량 제어 장치(24)는, 유량계(13)가 검출한 태양열 보일러(4)로부터 공급되는 수증기의 유량 A에 따라, 바이오매스 보일러(5)의 연소량을 설정 유량 D로부터 유량 A를 감한 양(D-A)의 순환수를 증발시키기 위해 필요한 열량으로 설정한다. 이 경우, 증발기(18, 19)에 공급되는 수증기의 압력을 일정하게 유지하고자 하면, 증발기(18, 19)의 복수 유량을 조절할 필요가 있어, 발전부(2)의 운전을 열원부(1)의 상태에 따라 조절할 필요가 있다. 단, 열원부(1)로부터 공급되는 열량이 대략 일정하므로, 발전부(2)의 발전량도 대략 일정하다고 간주할 수 있다.The combustion amount control device 24 controls the amount of combustion of the biomass boiler 5 based on the flow rate A of steam supplied from the solar heating boiler 4 detected by the flow meter 13 from the set flow rate D to the flow rate The amount of heat required to evaporate the circulating water of the amount (DA) from A is set. In this case, it is necessary to adjust a plurality of flow rates of the evaporators 18 and 19 to keep the pressure of the steam supplied to the evaporators 18 and 19 constant, It is necessary to adjust it according to the state of. However, since the amount of heat supplied from the heat source unit 1 is substantially constant, the amount of power generated by the power generation unit 2 can also be regarded as being substantially constant.

또한, 본 실시 형태의 스팀 헤더(14)는, 기수 분리 기능을 갖는다. 바이오매스 보일러(5)는, 급수량과 연소량이 제어되어 있으므로, 바이오매스 보일러(5)로부터 공급되는 수증기에 포함되는 열수는 그다지 많지 않다. 따라서 바이오매스 보일러(5)로부터 수증기가 공급되는 라인에 기수 분리기를 설치하지 않아도, 스팀 헤더(14)에 의해 충분한 기수 분리가 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 스팀 헤더(14)에서 분리된 열수는, 제2 복수 탱크(17)에 환류되게 되어 있다.Further, the steam header 14 of the present embodiment has a water separating function. Since the amount of water and the amount of combustion are controlled in the biomass boiler 5, the amount of water contained in the water vapor supplied from the biomass boiler 5 is not so much. Therefore, even if the water separator is not installed in the line where water vapor is supplied from the biomass boiler 5, sufficient steam separation by the steam header 14 is possible. In the present embodiment, the hot water separated from the steam header 14 is returned to the second plurality of tanks 17.

제1 복수 탱크(10)를 스팀 헤더(14)의 압력과 동일한 압력(예를 들어, 0.26㎫)으로 함으로써, 제1 기수 분리기(12) 및 스팀 헤더(14)에 있어서 분리된 열수의 온도(예를 들어, 140℃)를 유지하고, 열을 폐기하는 일 없이 태양열 보일러(4) 및 바이오매스 보일러(5)에 급수할 수 있다.The temperature of the separated hot water in the first water separator 12 and the steam header 14 can be reduced by setting the pressure of the first plural tanks 10 to be equal to the pressure of the steam header 14 (for example, 0.26 MPa) 140 [deg.] C) and can be supplied to the solar boiler 4 and the biomass boiler 5 without waste of heat.

도 3에 본 발명의 제3 실시 형태인 발전 급열 장치의 구성을 도시한다. 본 실시 형태에서는, 스팀 헤더(14) 및 바이패스 열교환기(20)가 생략되어 있다. 또한, 급열부(3)는, 비닐 하우스(35)의 온수를 순환시키는 것으로 되어 있다. 그리고 바이오매스 보일러(5)에 급수하는 펌프(15)의 유량은, 설정 유량 D로 고정되어 있고, 바이오매스 보일러(5)의 연소량은, 오퍼레이터가 매뉴얼에서 설정하게 되어 있다.Fig. 3 shows the construction of a power generation heat radiating device according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the steam header 14 and the bypass heat exchanger 20 are omitted. In addition, the water supply portion 3 circulates the hot water of the greenhouse 35. The flow rate of the pump 15 supplying water to the biomass boiler 5 is fixed at the set flow rate D and the amount of combustion of the biomass boiler 5 is set manually by the operator.

또한, 본 실시 형태의 발전부(2)의 발전기(29)가 발전한 전력은, 축전지(36)에 공급되게 되어 있고, 전력 회사의 송전망으로부터 독립되어 있다. 즉, 본 실시 형태는, 발전도상국 등의 전력 계통이 약한 지역이나, 낙도나 벽지에 설치하는 것이 도모되는 것이다. 축전지(36)는, NaS 전지나 리튬 전지 등, 임의의 구성의 것을 이용할 수 있다. 이 축전지(36)로부터, 발전 급열 장치 자신의 제어에 필요한 전력을 공급함으로써, 전력 회사로부터 전력 공급을 받는 일 없이, 단독으로 발전 및 급전을 행할 수 있다. 또한, 발전 급열 장치는, 예비의 엔진 발전기를 구비해도 된다.The power generated by the generator 29 of the power generation section 2 of the present embodiment is supplied to the battery 36 and is independent from the power supply network of the utility company. That is, this embodiment is intended to be installed in an area where the power system is weak, such as a developing country, or an island or wallpaper. As the battery 36, an arbitrary configuration such as a NaS battery or a lithium battery can be used. By supplying the electric power necessary for the control of the power generation and heat radiating device itself from the storage battery 36, power generation and power supply can be performed alone without receiving power supply from the electric power company. Further, the power generation heat radiating device may be provided with a spare engine generator.

본 실시 형태의 발전 급열 장치에 있어서, 열원부(1)가 제1 증발기(18) 및 제2 증발기(19)에 공급하는 수증기의 유량은, 일조 조건이나 오퍼레이터의 설정에 따라 변동된다. 이로 인해, 발전부(2)의 발전기(29)의 발전량은 그에 따라 달라진다. 그러나 바이오매스 보일러(5)의 연소량을 일정 이상으로 함으로써, 발전량의 극단적인 저조를 회피할 수 있고, 또한 오퍼레이터가 날씨나 주야의 각각에 맞춰서 바이오매스 보일러(5)의 연소량을 대략 설정하면, 비교적 안정적인 발전량을 확보할 수도 있다.The flow rate of the water vapor supplied to the first evaporator 18 and the second evaporator 19 by the heat source unit 1 varies in accordance with the conditions of the sunshine and the setting of the operator. As a result, the power generation amount of the generator 29 of the power generation section 2 varies accordingly. However, when the combustion amount of the biomass boiler 5 is set at a certain level or more, extremely low power generation can be avoided, and if the operator roughly sets the combustion amount of the biomass boiler 5 in accordance with the weather or the night, It is also possible to secure stable power generation.

또한, 본 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태나 제2 실시 형태와 같이 유량계(13) 및 압력계(22)를 설치하고, 오퍼레이터가 그들 검출값에 기초하여 바이오매스 보일러(5)의 연소량을 매뉴얼 조정해도 된다. 또한, 유량은, 압력이나 온도 등 다른 검출값으로부터 연산에 의해 산출해도 된다. 또한, 기수 분리기(12)에서 분리된 열수의 유량을 검출함으로써, 수증기의 유량을 산출할 수도 있다.Also in the present embodiment, the flow meter 13 and the pressure gauge 22 are provided as in the first embodiment and the second embodiment, and the operator sets the combustion amount of the biomass boiler 5 to manual It may be adjusted. The flow rate may be calculated by calculation from other detected values such as pressure and temperature. Further, the flow rate of water vapor can be calculated by detecting the flow rate of the hot water separated in the water separator (12).

도 4에 본 발명의 제4 실시 형태인 발전 급열 장치의 구성을 도시한다. 본 실시 형태에 있어서, 태양열 보일러(4)는, 단일의 기화기(8)를 갖고, 열원부(1)와 발전부(2) 사이의 열교환기도, 증발기(18)뿐이다.Fig. 4 shows a configuration of a power generation heat radiating device according to a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the solar heating boiler 4 has only a single vaporizer 8, and only the heat exchanger between the heat source unit 1 and the power generation unit 2, the evaporator 18.

본 실시 형태에서는, 태양열 보일러(4)의 기화기(8)에 급수하는 급수 펌프(11)의 토출량은, 기화기(8) 내의 증발면(액면)을 일정하게 유지하도록 조절되고, 바이오매스 보일러(5)에 급수하는 급수 펌프(15)의 토출량은, 바이오매스 보일러(5) 내의 증발면을 일정하게 유지하도록 조절된다. 또한, 본 실시 형태의 연소량 제어 장치(24)는, 증발기(18)에 수증기를 공급하는 배관의 압력을 소정의 설정 압력으로 유지하도록, 바이오매스 보일러(5)의 연소량을 제어한다.In this embodiment, the discharge amount of the feed pump 11 supplied to the vaporizer 8 of the solar boiler 4 is adjusted so as to keep the evaporation surface (liquid level) in the vaporizer 8 constant, and the biomass boiler 5 ) Is regulated so as to keep the evaporation surface in the biomass boiler 5 constant. The combustion amount control device 24 of the present embodiment controls the combustion amount of the biomass boiler 5 so that the pressure of the pipe for supplying steam to the evaporator 18 is maintained at a predetermined set pressure.

또한, 도시한 본 실시 형태의 발전 급열 장치에서는, 급열부(3)의 응축기(26)에서 수취한 열의 급열처를 명시하고 있지 않지만, 제1, 제2 실시 형태의 온욕 시설이나, 제3 실시 형태의 비닐 하우스 등의 농업 시설 외에, 일반 가정이나 공업 시설에의 급탕, 융설 등을 위해 급열을 행할 수 있다.Although the power generation heat radiating apparatus of this embodiment shown in the drawing does not specify the heat receiving destination of the heat received by the condenser 26 of the radiating section 3, it is also possible to use the warm bath facility of the first and second embodiments, In addition to agricultural houses such as vinyl houses in the form, it is possible to carry out rapid heating for hot water supply and snowmelt to general homes and industrial facilities.

도 5에 본 발명의 제5 실시 형태인 발전 급열 장치의 구성을 도시한다. 본 실시 형태에서는, 태양열 보일러(4)는, 고비점 열매체를 사용하지 않고, 태양열에 의해 순환수를 직접 가열하여 수증기를 발생시키도록 구성되어 있다.Fig. 5 shows a configuration of a power generation heat radiating device according to a fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the solar heating boiler 4 is configured to directly generate heat by directly heating the circulating water by solar heat without using a high boiling point heating medium.

또한, 본 실시 형태에서는, 유량계(13)는, 태양열 보일러(4)로부터의 수증기와 바이오매스 보일러(5)로부터의 수증기가 합류한 후의 응축기(18)에 수증기를 공급하기 위한 배관에 있어서 수증기의 유량을 검출하게 되어 있다. 그리고 연소량 제어 장치(24)는, 응축기(18)에 공급되는 수증기의 유량을 일정한 값으로 유지하도록, 바이오매스 보일러(5)의 연소량을 조절한다.In the present embodiment, the flow meter 13 is a device for supplying water vapor to the condenser 18 after the water vapor from the solar boiler 4 and the water vapor from the biomass boiler 5 have joined together. So that the flow rate is detected. The combustion amount control device 24 adjusts the amount of combustion of the biomass boiler 5 so as to keep the flow rate of steam supplied to the condenser 18 at a constant value.

이들 실시 형태가 나타내는 바와 같이, 본원 발명에 있어서의 제어의 세부는, 당업자라면 적절하게 설계 가능하고, 상기한 실시 형태에 나타내는 것으로 한정되지 않는다. 또한, 각 실시 형태의 세부는, 당업자의 기술 상식에 기초하여, 서로 치환, 조합이 가능하다.As shown in these embodiments, details of the control in the present invention can be appropriately designed by those skilled in the art and are not limited to those shown in the above embodiments. The details of each embodiment can be substituted or combined with each other on the basis of technical knowledge of those skilled in the art.

Claims (9)

발전 급열 장치이며,
상기 발전 급열 장치는, 랭킨 사이클 열기관을 구성하는 발전부와, 열원부를 갖고,
상기 발전부는,
저비점 열매체가 밀봉된, 폐쇄된 열매체 순환 유로,
상기 저비점 열매체와 수증기 사이에서 열교환하여 상기 저비점 열매체를 증발시키는 증발기,
상기 증발기에서 증발된 상기 저비점 열매체의 팽창력을 회전력으로 변환하여 발전기를 구동하는 팽창기,
상기 팽창기로부터 배출된 상기 저비점 열매체와 열부하 유체 사이에서 열교환하여 상기 저비점 열매체를 응축시키는 동시에 상기 열부하 유체에 열을 공급하는 응축기 및
상기 응축기에서 응축된 상기 저비점 열매체를 가압하여 상기 증발기에 재공급하는 순환 펌프를 갖고,
상기 열원부는,
태양광에 의해 순환수를 증발시켜 수증기를 생성하는 태양열 보일러,
연료를 연소하여 상기 순환수를 증발시켜 수증기를 생성하는 연료 보일러 및
상기 태양열 보일러가 생성한 수증기 및 상기 연료 보일러가 생성한 수증기를 상기 증발기에 도입하고, 상기 증발기로부터 유출되는 상기 수증기가 응축된 상기 순환수를 상기 태양열 보일러 및 연료 보일러에 환류시키는, 폐쇄된 유로 구성을 갖는, 발전 급열 장치.A power generation heat-
The power generation and heat radiating device has a power generating portion and a heat source portion constituting a Rankine cycle heat pipe,
The power generation unit includes:
A closed heat medium circulation passage in which the low boiling point heat medium is sealed,
An evaporator for exchanging heat between the low boiling point heating medium and the water vapor to evaporate the low boiling point heating medium,
An inflator for converting the expansion force of the low boiling point heating medium evaporated in the evaporator into a rotational force to drive the generator,
A condenser for exchanging heat between the low boiling point heating medium discharged from the inflator and the heat load fluid to condense the low boiling point heating medium and to supply heat to the heat load fluid;
And a circulation pump that pressurizes the low boiling point heating medium condensed in the condenser and re-supplies the low boiling point heating medium to the evaporator,
The heat source unit,
A solar boiler for generating water vapor by evaporating the circulating water by sunlight,
A fuel boiler for burning fuel to evaporate the circulating water to generate steam; and
A closed flow path configuration for introducing water vapor generated by the solar boiler and water vapor generated by the fuel boiler to the evaporator, and refluxing the circulated water condensed with the water vapor discharged from the evaporator to the solar boiler and the fuel boiler. Having a power generation heat supply device. 제1항에 있어서,
상기 태양열 보일러 및 상기 연료 보일러가 생성한 수증기는, 각각, 기수 분리기를 통해 상기 증발기에 공급되는, 발전 급열 장치.The method of claim 1,
And the water vapor generated by the solar boiler and the fuel boiler is supplied to the evaporator through a water separator, respectively. 제2항에 있어서,
상기 열원부는, 상기 증발기로부터 유출된 상기 순환수를 회수하는 복수 탱크를 구비하고,
상기 기수 분리기에서 분리된 상기 순환수는, 상기 복수 탱크에 환류되고,
상기 복수 탱크에 회수된 상기 순환수가, 펌프에 의해 상기 태양열 보일러 및 상기 연료 보일러에 공급되는, 발전 급열 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the heat source unit includes a plurality of tanks for collecting the circulating water flowing out from the evaporator,
Wherein the circulating water separated from the water separator is refluxed into the plurality of tanks,
Wherein the circulating water recovered in the plurality of tanks is supplied to the solar boiler and the fuel boiler by a pump. 제2항에 있어서,
상기 태양열 보일러에, 소정의 설정 유량의 상기 순환수가 공급되는, 발전 급열 장치.3. The method of claim 2,
The power generation heat supply device, wherein the circulating water at a predetermined set flow rate is supplied to the solar boiler. 제4항에 있어서,
상기 태양열 보일러로부터 공급되는 수증기의 유량을 검출하는 유량계와,
상기 연료 보일러에 공급하는 상기 순환수의 유량을 제어하는 유량 제어 장치를 더 갖고,
상기 유량 제어 장치는, 상기 설정 유량으로부터, 상기 태양열 보일러로부터 공급되는 수증기의 유량을 감한 유량의 상기 순환수를 상기 연료 보일러에 공급하도록 제어를 행하는, 발전 급열 장치.5. The method of claim 4,
A flow meter for detecting a flow rate of water vapor supplied from the solar boiler;
Further comprising a flow rate control device for controlling a flow rate of the circulating water supplied to the fuel boiler,
Wherein the flow rate control device performs control to supply the circulation water at a flow rate that subtracts the flow rate of steam supplied from the solar boiler to the fuel boiler from the set flow rate. 제2항에 있어서,
상기 기수 분리기의 각각을 통과한 후의 수증기를 합류시키는 스팀 헤더와,
상기 스팀 헤더 내의 증기의 압력을 검출하는 압력계와,
상기 연료 보일러의 연소량을 제어하는 연소량 제어 장치를 더 갖고,
상기 연소량 제어 장치는, 상기 압력계의 검출값이 일정해지도록 제어를 행하는, 발전 급열 장치.3. The method of claim 2,
A steam header for joining water vapor after passing through each of the water separators,
A pressure gauge for detecting the pressure of the steam in the steam header,
Further comprising a combustion amount control device for controlling a combustion amount of the fuel boiler,
Wherein the combustion amount control device performs control such that the detected value of the pressure gauge becomes constant. 제1항에 있어서,
상기 증발기로부터 유출된 상기 순환수와 상기 열부하 유체 사이에서 열교환하는 바이패스 열교환기를 갖는, 발전 급열 장치.The method of claim 1,
And a bypass heat exchanger that exchanges heat between the circulating water flowing out of the evaporator and the heat load fluid. 제1항에 있어서,
상기 태양열 보일러는, 고비점 열매체가 순환하는 태양열 집열기와, 상기 고비점 열매체와 상기 순환수 사이에서 열교환하여, 상기 순환수를 증발시키는 기화기를 갖는, 발전 급열 장치.The method of claim 1,
The solar heat boiler has a solar collector in which a high boiling point heating medium circulates, and a vaporizer that performs heat exchange between the high boiling point heating medium and the circulating water to evaporate the circulating water. 제1항에 있어서,
상기 연료 보일러는, 바이오매스 연료 보일러인, 발전 급열 장치.The method of claim 1,
The fuel boiler is a biomass fuel boiler.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107605558A (en) * 2017-11-08 2018-01-19 微特博（天津）新能源科技有限公司 The co-generation unit and its heat supply method of hot-water boiler
CN108507188A (en) * 2018-03-13 2018-09-07 上海理工大学 A kind of co-generation unit and its working method integrating oxygen-enriched combusting and burning chemistry chains based on solar energy
KR102321160B1 (en) * 2020-05-13 2021-11-03 농업회사법인 주식회사 기반 Energy Harvesting Power-Generation system

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6788412B2 (en) * 2015-10-09 2020-11-25 株式会社東芝 Exhaust heat recovery system
JP6600605B2 (en) * 2016-07-04 2019-10-30 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Solar thermal power generation system and solar thermal power generation method
JP6851945B2 (en) * 2017-09-19 2021-03-31 株式会社東芝 Thermoelectric generation system
CN108869211A (en) * 2018-06-26 2018-11-23 广东电网有限责任公司 A kind of ORC electricity generation system
JP7330690B2 (en) * 2018-11-30 2023-08-22 三菱重工業株式会社 Boiler system, power plant, and method of operating boiler system

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5452851A (en) * 1977-10-04 1979-04-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Dolst-heat heat pump
JPS5572613A (en) * 1978-11-27 1980-05-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Binary heat source rankine circuit
JPH03111606A (en) * 1989-09-22 1991-05-13 Hisaka Works Ltd Water generating type binary generator
JP2001280104A (en) * 2000-03-31 2001-10-10 Toshiba Corp Electric power plant
JP2002129980A (en) * 2000-10-25 2002-05-09 Osaka Gas Co Ltd Combined cycle power generation plant
KR100567907B1 (en) 2003-12-30 2006-04-05 두산중공업 주식회사 Once Through Heat Recovery Steam Generator and Its Bypass Line Structure
JP4370284B2 (en) * 2005-06-08 2009-11-25 三菱重工業株式会社 Solar heat and biomass desalination device, and greening method using solar heat and biomass desalination device
JP4322902B2 (en) * 2006-08-10 2009-09-02 川崎重工業株式会社 Solar power generation equipment and heat medium supply equipment
JP4786504B2 (en) * 2006-11-10 2011-10-05 川崎重工業株式会社 Heat medium supply facility, solar combined power generation facility, and control method thereof
DE102008051384B3 (en) * 2008-10-11 2010-02-11 Technische Universität Dresden Solar-hybrid operated gas and steam power plant has solar plant, gas turbine system and steam turbine system, where heat-carrier circuit is provided for transmitting solar heat
JP2011169188A (en) * 2010-02-17 2011-09-01 Jfe Engineering Corp Geothermal power generator utilizing solar heat
JP5658473B2 (en) * 2010-03-31 2015-01-28 株式会社神戸製鋼所 Power generation device and operation method of power generation device
JP5534427B2 (en) * 2010-03-31 2014-07-02 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 Solar thermal power generation system
CN201826909U (en) * 2010-09-25 2011-05-11 华北电力大学 Complementary power generation system combining solar energy and biomass energy
CN202001231U (en) * 2011-04-07 2011-10-05 张建城 Slotted solar middle-low-temperature ORC (Organic Rankine Cycle) thermal power generation device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107605558A (en) * 2017-11-08 2018-01-19 微特博（天津）新能源科技有限公司 The co-generation unit and its heat supply method of hot-water boiler
CN108507188A (en) * 2018-03-13 2018-09-07 上海理工大学 A kind of co-generation unit and its working method integrating oxygen-enriched combusting and burning chemistry chains based on solar energy
CN108507188B (en) * 2018-03-13 2020-02-21 上海理工大学 Combined heat and power generation system based on solar integrated oxygen-enriched combustion and chemical looping combustion and working method thereof
KR102321160B1 (en) * 2020-05-13 2021-11-03 농업회사법인 주식회사 기반 Energy Harvesting Power-Generation system

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