KR20150110365A - Heat recovery apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to heat recovery apparatus and method. According to the heat recovery apparatus and method of the present invention, a steam is generated by using a lower level heat source of less than 100°C discharged from industrial sites or various chemical process, for example a process of manufacturing petrochemicals without discarding, and the generated steam may be used in various processes to reducing use of high temperature steam which is an external heat source to be used in a reactor or a distillation tower, thereby maximizing an energy reducing efficiency.

Description

열 회수 장치{HEAT RECOVERY APPARATUS}HEAT RECOVERY APPARATUS

본 출원은 열 회수 장치 및 생성 방법에 관한 것이다.The present application relates to a heat recovery apparatus and a generation method.

일반적인 화학 공정에서는, 반응기 또는 증류탑을 거치는 다양한 루트에서 열교환이 이루어지며, 이러한 열교환 후 발생하는 폐열은, 재사용되거나 폐기될 수 있다. 예를 들면, 도 1 과 같이, 상기 폐열이 100℃ 미만, 예를 들어, 50 내지 90℃ 수준의 현열 상태의 저급 열원일 경우에는, 온도가 너무 낮아 실질적으로 재사용이 불가능하며, 따라서 응축수에 의하여 응축된 후 버려지고 있다. In a typical chemical process, heat exchange takes place at various routes through the reactor or distillation column, and the waste heat generated after such heat exchange can be reused or discarded. For example, as shown in FIG. 1, when the waste heat is a low-temperature heat source of a sensible state at a level of less than 100 ° C, for example, 50 to 90 ° C, the temperature is too low to be substantially reusable, It is being discarded after being condensed.

한편, 저압 또는 고압의 스팀은 산업 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있으며, 특히, 화학 공정에서는, 고온 및 고압의 스팀이 주로 사용되고 있다. 상기 고온 및 고압의 스팀은 일반적으로 상압 및 상온의 물을 기화점까지 가열하고, 수증기로 변한 물에 고압의 압력을 가하여 내부 에너지를 증가시킴으로써 고온 및 고압의 스팀을 생산하고 있으며, 이 경우, 액체 상태의 물을 기화시키기 위하여, 많은 양의 에너지 소모를 필요로 한다.On the other hand, low-pressure or high-pressure steam is used in a variety of industrial applications, and in particular, high-temperature and high-pressure steam are mainly used in chemical processes. The high-temperature and high-pressure steam generally produces high-temperature and high-pressure steam by heating water at normal pressure and normal temperature to a vaporization point and applying high pressure to water that has turned into steam to increase internal energy. In this case, In order to vaporize the water of the state, it requires a large amount of energy consumption.

본 출원은 열 회수 장치 및 방법을 제공한다.The present application provides a heat recovery apparatus and method.

본 출원은 열 회수 장치에 관한 것이다. 본 출원의 열 회수 장치에 의하면, 산업 현장 또는 다양한 화학 공정, 예를 들면 석유 화학 제품의 제조 공정에서 배출되는 100℃ 미만의 저급 열원을 버리지 않고 이용하여 스팀을 생성할 수 있으며, 생성된 스팀을 다양한 공정에 사용할 수 있으므로, 반응기 또는 증류탑에 사용되기 위한 외부 열원인 고온 스팀의 사용량을 절감할 수 있으며, 이에 따라, 에너지 절감 효율을 극대화시킬 수 있다. The present application relates to a heat recovery apparatus. According to the heat recovery apparatus of the present application, it is possible to generate steam using a low-temperature heat source of less than 100 ° C discharged from an industrial site or various chemical processes, for example, a production process of petrochemical products, It is possible to reduce the amount of high temperature steam used as an external heat source for use in the reactor or the distillation column, thereby maximizing the energy saving efficiency.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 출원의 다양한 구현예들을 설명하나, 첨부된 도면은 예시적인 것으로, 본 출원에 의한 열 회수 장치의 권리 범위를 제한하는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to various embodiments of the present application, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, which are not intended to limit the scope of the heat recovery apparatus according to the present application.

도 2는 본 출원의 예시적인 열 회수 장치(10)를 모식적으로 도시한 도면이다. 2 is a diagram schematically showing an exemplary heat recovery apparatus 10 of the present application.

도 2와 같이 본 출원의 열 회수 장치(10)는, 제 1 열교환기(101), 압축기(102), 제 2 열교환기(103) 및 압력 강하 장치(104)를 포함한다. 상기 제 1 열교환기(101), 압축기(102), 제 2 열교환기(103) 및 압력 강하 장치(104)는 배관을 통하여 연결될 수 있으며, 예를 들어, 상기 배관을 통하여 냉매 또는 유체가 흐를 수 있도록 유체 연결(fluidically connected)되어 있을 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 냉매가 흐르는 배관은 상기 제 1 열교환기(101), 압축기(102), 제 2 열교환기(103) 및 압력 강하 장치(104)를 순차로 순환하도록 연결된 순환 루프일 수 있다. 2, the heat recovery apparatus 10 of the present application includes a first heat exchanger 101, a compressor 102, a second heat exchanger 103, and a pressure drop device 104. The first heat exchanger 101, the compressor 102, the second heat exchanger 103 and the pressure lowering device 104 may be connected to each other through a pipe. For example, a refrigerant or a fluid may flow through the pipe And may be fluidically connected. In one example, the pipe through which the refrigerant flows may be a circulation loop connected to sequentially circulate the first heat exchanger 101, the compressor 102, the second heat exchanger 103, and the pressure drop device 104 .

상기 냉매는, 온도-엔트로피 선도의 포화증기곡선의 접선의 기울기가 양의 기울기를 가지는 냉매일 수 있으며, 예를 들어, 가로축은 엔트로피(J/kg·K), 세로축은 온도(℃)인 상기 냉매의 온도-엔트로피 선도의 포화증기곡선의 접선의 기울기는 50℃ 내지 130℃에서 1 내지 3일 수 있다. 상기 냉매로는, 온도-엔트로피 선도의 포화증기곡선이 양의 값을 가지는 냉매라면, 기술 분야에서 공지된 다양한 냉매를 사용할 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, R245fa, R1234ze 및 R1234yf로 이루어진 군으로부터인 선택된 1종 이상의 냉매를 사용할 수 있다.The refrigerant may be a refrigerant having a positive slope of the tangent line of the saturated vapor curve of the temperature-entropy line. For example, the refrigerant may have an entropy (J / kg · K) The slope of the tangent of the saturated vapor curve of the temperature-entropy curve of the refrigerant may be 1 to 3 at 50 ° C to 130 ° C. If the saturated vapor curve of the temperature-entropy line has a positive value, various refrigerants known in the art can be used as the refrigerant, but the refrigerant is not particularly limited, and for example, R245fa, R1234ze and R1234yf One or more refrigerants selected from the group consisting of:

상기 배관을 통해 순환하는 냉매 흐름의 유량은 5,000 kg/hr 내지 50,000 kg/hr, 예를 들어, 10,000 kg/hr 내지 40,000 kg/hr 또는 30,000 kg/hr 내지 45,000 kg/hr일 수 있으며, 바람직하게는, 25,000 kg/hr 내지 35,000 kg/hr일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The flow rate of the refrigerant flow circulated through the pipe may be from 5,000 kg / hr to 50,000 kg / hr, for example, from 10,000 kg / hr to 40,000 kg / hr or from 30,000 kg / hr to 45,000 kg / May be, but is not limited to, 25,000 to 35,000 kg / hr.

도 2와 같이, 본 출원의 구현예에 따른 열 회수 장치(10)에서는, 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)은 상기 압축기(102)로 유입되고, 상기 압축기(102)에서 압축되어 유출되는 냉매 흐름(F2)은 상기 제 2 열교환기(103)로 유입된 후에 상기 압력 강하 장치(104)로 유입되며, 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 냉매 흐름(Fr)과 상기 제 1 열교환기로 유입되는 유체 흐름(W1)이 상기 제 1 열교환기(101)에서 열교환되고, 상기 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)과 상기 제 2 열교환기(103)로 유입되는 유체 흐름(W3)이 상기 제 2 열교환기(103)에서 열교환될 수 있다.2, in the heat recovery apparatus 10 according to the embodiment of the present application, the refrigerant flow F 1 flowing out from the first heat exchanger 101 flows into the compressor 102, The refrigerant flow F 2 which is compressed and discharged from the first heat exchanger 102 flows into the second heat exchanger 103 and then flows into the pressure drop device 104, (F r ) flowing into the first heat exchanger and the fluid flow W 1 flowing into the first heat exchanger are heat-exchanged in the first heat exchanger (101), and the refrigerant flow (F 2 ) flowing out of the compressor (102) The fluid stream W 3 flowing into the first heat exchanger 103 can be heat-exchanged in the second heat exchanger 103.

상기 제 1 열교환기(101)는, 냉매 흐름과 외부에서 유입되는 유체 흐름을 열교환시키기 위하여, 본 출원의 열 회수 장치(10)에 포함되며, 상기 열교환을 통하여, 냉매는 기화된 후 상기 제 1 열교환기로 유입되는 냉매 흐름보다 상대적으로 고온의 기상 흐름으로 상기 제 1 열교환기(101)로부터 유출될 수 있다. 상기에서 「기상」은 냉매 흐름 전체 성분 중 기체 성분 흐름이 농후(rich)한 상태를 의미하며, 예를 들어, 상기 냉매 흐름 전체 성분 중 기체 성분 흐름의 몰분율이 0.9 내지 1.0인 상태를 의미한다.The first heat exchanger (101) is included in the heat recovery apparatus (10) of the present application in order to exchange heat between the refrigerant flow and the fluid flowing from the outside, and through the heat exchange, the refrigerant is vaporized, The refrigerant can be flowed out from the first heat exchanger 101 by a gas phase flow relatively higher in temperature than the refrigerant flow flowing into the heat exchanger. The term " gas phase " means a state in which the gas component flow is rich among all the components of the refrigerant flow, for example, a state in which the mole fraction of the gas component stream in the entire refrigerant flow component is 0.9 to 1.0.

상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)은, 예를 들어, 폐열 흐름 또는 응축기를 통과한 응축수의 흐름일 수 있으며, 상기 폐열 흐름은, 예를 들어, 발열 반응기의 냉각수일 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다. 본 출원에서는 특히, 100℃ 미만, 예를 들어, 50 내지 90℃ 수준의 현열 상태의 저급 열원의 폐열 흐름을 바람직하게 사용할 수 있다. The fluid stream W 1 flowing into the first heat exchanger 101 may be, for example, a waste heat stream or a flow of condensate that has passed through a condenser, and the waste heat stream may, for example, But it is not meant to be limiting. Particularly in the present application, a waste heat stream of a low-temperature heat source in a sensible state at a temperature of less than 100 ° C, for example, 50 to 90 ° C, can be preferably used.

예를 들어, 상기 제 1 열교환기(101)로는 유체 연결된 배관을 통하여 냉매 흐름(F5) 및 폐열 흐름 등의 유체 흐름(W1)이 유입될 수 있으며, 유입된 상기 냉매 흐름(F5) 및 유체 흐름(W1)은 상기 제 1 열교환기(101)에서 상호 열교환된 후에, 상기 유체 연결된 배관을 통하여 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출될 수 있다. For example, the first heat exchanger 101 may include a refrigerant flow (F 5 ) and a fluid flow (W 1 ) such as a waste heat flow through a fluid-connected pipe, and the introduced refrigerant flow (F 5 ) And the fluid flow W 1 can be flowed out from the first heat exchanger 101 through the fluid-connected pipe after mutual heat exchange in the first heat exchanger 101.

하나의 예시에서, 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 온도와 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)의 온도는 하기 일반식 1을 만족할 수 있다.In one example, the temperature of the refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101 and the temperature of the fluid flow W 1 flowing into the first heat exchanger 101 satisfy the following formula 1 Can be satisfied.

[일반식 1][Formula 1]

1℃ ≤ TF - TR ≤ 20℃1 ° C ≤ T F - T R ≤ 20 ° C

상기 일반식 1에서, TF는 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)의 온도를 나타내고, TR은 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 온도를 나타낸다. Wherein T F represents the temperature of the fluid flow W 1 flowing into the first heat exchanger 101 and T R represents the temperature of the refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101, Lt; / RTI >

즉, 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 온도와 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)의 온도의 차 TF - TR는 1 내지 20℃, 예를 들어, 1 내지 15℃, 2 내지 20℃, 1 내지 10℃, 2 내지 10℃, 또는 5 내지 10℃의 범위로 조절될 수 있다.That is, the difference T F - T R between the temperature of the refrigerant flow (F 1 ) flowing out of the first heat exchanger (101) and the temperature of the fluid flow (W 1 ) flowing into the first heat exchanger (101) To 20 占 폚, for example, 1 to 15 占 폚, 2 to 20 占 폚, 1 to 10 占 폚, 2 to 10 占 폚, or 5 to 10 占 폚.

상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 온도와 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)의 온도가 상기 일반식 1을 만족함으로써, 저온의 폐열, 특히, 100℃ 미만, 예를 들어, 50 내지 90℃ 수준의 현열 상태의 저급 열원의 폐열을 이용하여, 고온의 스팀을 생산할 수 있다. When the temperature of the refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101 and the temperature of the fluid flow W 1 flowing into the first heat exchanger 101 satisfy the general formula 1, Waste heat, in particular, waste heat of a low-temperature heat source of a sensible state at a temperature of less than 100 ° C, for example, 50 to 90 ° C, can be used to produce high-temperature steam.

상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 온도와 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)의 온도는 상기 일반식 1을 만족한다면, 특별히 제한되는 것은 아니며, 적용하고자 하는 공정의 종류 및 각 공정의 조건에 따라 다양하게 조절할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)의 온도는 60℃ 내지 100℃, 예를 들어, 70℃ 내지 90℃, 80℃ 내지 95℃, 80℃ 내지 85℃ 또는 83℃ 내지 87℃일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 온도는, 60℃ 내지 100℃, 예를 들어, 60℃ 내지 95℃, 65℃ 내지 90℃, 65℃ 내지 95℃, 또는 70℃ 내지 85℃일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. If the temperature of the refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101 and the temperature of the fluid flow W 1 flowing into the first heat exchanger 101 satisfy the general formula 1, But it can be variously adjusted according to the type of the process to be applied and the conditions of each process. In one example, the temperature of the fluid stream W 1 entering the first heat exchanger 101 is in the range of 60 ° C to 100 ° C, for example 70 ° C to 90 ° C, 80 ° C to 95 ° C, 85 DEG C or 83 DEG C to 87 DEG C, but is not particularly limited thereto. The temperature of the refrigerant flow F 1 flowing out from the first heat exchanger 101 may be 60 ° C. to 100 ° C., for example, 60 ° C. to 95 ° C., 65 ° C. to 90 ° C., , Or 70 [deg.] C to 85 [deg.] C, but is not particularly limited thereto.

이 경우, 상기 제 1 열교환기(101)에서 상기 냉매 흐름과 열교환된 후에 유출되는 상기 유체 흐름(W2)의 온도는 60℃ 내지 100℃, 예를 들어, 60℃ 내지 95℃, 65℃ 내지 90℃, 65℃ 내지 95℃, 또는 70℃ 내지 85℃일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.In this case, the temperature of the fluid flow (W 2 ) flowing out after the heat exchange with the refrigerant flow in the first heat exchanger 101 is 60 ° C to 100 ° C, for example, 60 ° C to 95 ° C, 90 DEG C, 65 DEG C to 95 DEG C, or 70 DEG C to 85 DEG C, but is not particularly limited thereto.

또한, 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 냉매 흐름(F5)의 온도는, 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)의 온도보다는 낮은 온도, 예를 들어, 60℃ 내지 90℃, 70℃ 내지 80℃, 75℃ 내지 85℃ 또는 73℃ 내지 77℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The temperature of the refrigerant flow F 5 flowing into the first heat exchanger 101 is lower than the temperature of the fluid flow W 1 flowing into the first heat exchanger 101. For example, 60 ° C to 90 ° C, 70 ° C to 80 ° C, 75 ° C to 85 ° C, or 73 ° C to 77 ° C.

상기 제 1 열교환기(101)로 유입되고, 유출되는 냉매 흐름(F5, F1)의 압력은 냉매의 종류 및 운전 조건에 따라 달라질 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되고, 유출되는 냉매 흐름(F5, F1)의 압력은 3.0 kgf/cm2g 내지 20.0 kgf/cm2g, 예를 들어, 3.0 kgf/cm2g 내지 10.0 kgf/cm2g 또는 3.5 kgf/cm2g 내지 7.0 kgf/cm2g일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 냉매 흐름의 압력을 3.0 kgf/cm2g 내지 20.0 kgf/cm2g로 조절함으로써, 압축기의 압축비를 용이하게 조절할 수 있다. 일반적으로, 압축기의 유출 압력은 온도에 따라 정해지나, 유입 압력이 높아지면, 압축비를 낮게 유지할 수 있다. 상기 압축비가 높아질수록, 저온의 열원으로부터 고온의 스팀을 생성할 수 있으나, 이 경우, 성능 계수가 감소하게 되며, 압축비가 낮아질수록, 성능 계수는 증가하나, 저온의 열원으로부터 고온의 스팀을 생성하기 어려운 문제가 발생한다. 상기에서, 압력 단위 kgf/cm2g는 게이지 압력을 의미한다.The pressure of the refrigerant flows (F 5 , F 1 ) flowing into and flowing out of the first heat exchanger (101) may vary depending on the type of refrigerant and operating conditions, and is not particularly limited. For example, the pressure of the refrigerant flow (F 5 , F 1 ) flowing into and flowing out of the first heat exchanger 101 is 3.0 kgf / cm 2 g to 20.0 kgf / cm 2 g, for example, 3.0 kgf / cm 2 g to 10.0 kgf / cm 2 g, or 3.5 kgf / cm 2 g to 7.0 kgf / cm 2 g, but is not limited thereto. By adjusting the pressure of the refrigerant flow to 3.0 kgf / cm 2 g to 20.0 kgf / cm 2 g, the compression ratio of the compressor can be easily controlled. Generally, the outlet pressure of the compressor is determined according to the temperature, but if the inlet pressure is increased, the compression ratio can be kept low. The higher the compression ratio is, the higher the steam temperature can be generated from the low-temperature heat source. In this case, however, the coefficient of performance decreases. As the compression ratio decreases, the coefficient of performance increases. However, Difficult problems arise. In the above, the pressure unit kgf / cm 2 g means gauge pressure.

상기 제 1 열교환기(101)로 유입되고, 유출되는 유체 흐름(W1, W2)의 압력은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 0.5 kgf/cm2g 내지 2.0 kgf/cm2g, 예를 들어, 0.7 kgf/cm2g 내지 1.5 kgf/cm2g 또는 0.8 kgf/cm2g 내지 1.2 kgf/cm2g일 수 있다. The pressure of the flowing fluid W 1 , W 2 flowing into and flowing out of the first heat exchanger 101 is not particularly limited and may be, for example, 0.5 kgf / cm 2 g to 2.0 kgf / cm 2 g, For example, from 0.7 kgf / cm 2 g to 1.5 kgf / cm 2 g or from 0.8 kgf / cm 2 g to 1.2 kgf / cm 2 g.

또한, 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)의 유량은 50,000 kg/hr 이상, 예를 들어, 100,000 kg/hr 이상, 또는 200,000 kg/hr 이상일 수 있으며, 바람직하게는, 250,000 kg/hr 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)의 유량이 증가할수록, 동일한 열량을 냉매로 전달해도 열전달 후 유출되는 유체 흐름(W2)의 유출 온도가 높게 유지되어, 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 유출 온도도 높게 유지할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)의 유량의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 장치의 효율성 및 경제성을 고려하여, 예를 들면, 500,000 kg/hr 이하, 또는 350,000 kg/hr 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The flow rate of the fluid W 1 flowing into the first heat exchanger 101 may be 50,000 kg / hr or more, for example, 100,000 kg / hr or more, or 200,000 kg / hr or more, , 250,000 kg / hr or more, but is not limited thereto. As the flow rate of the fluid flow W 1 flowing into the first heat exchanger 101 increases, even if the same amount of heat is transferred to the refrigerant, the outflow temperature of the fluid flow W 2 flowing out after heat transfer is kept high, The outlet temperature of the refrigerant flow (F 1 ) flowing out of the heat exchanger can be maintained at a high level. Therefore, the upper limit of the flow rate of the fluid flow W 1 flowing into the first heat exchanger 101 is not particularly limited, and may be, for example, 500,000 kg / hr or less, Or 350,000 kg / hr or less, but is not limited thereto.

상기 제 1 열교환기(101)는 흐르는 유체와 냉매 사이의 열교환을 수행하는 장치 또는 기계를 의미하며, 일 구현예에서, 상기 제 1 열교환기(101)는 액상의 냉매 흐름을 기상의 냉매 흐름으로 증발시키는 증발기(evaporator)일 수 있다.The first heat exchanger 101 may be a device or a machine for performing heat exchange between a flowing fluid and a refrigerant. In one embodiment, the first heat exchanger 101 may be configured to convert a liquid refrigerant flow into a gas refrigerant flow And may be an evaporator that evaporates.

상기 압축기(102)는, 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 기상의 냉매 흐름(F1)을 압축시키고 온도 및 압력을 상승시키기 위하여, 본 출원의 열 회수 장치(10)에 포함되며, 상기 압축기(102)를 통과하여 압축되고, 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)에 비하여 상대적으로 고온 및 고압의 기상의 냉매 흐름(F2)은 후술할 제 2 열교환기(103)로 유입될 수 있다. The compressor 102 is included in the heat recovery apparatus 10 of the present application in order to compress the gaseous refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101 and raise the temperature and pressure, A relatively high temperature and high pressure gaseous refrigerant flow F 2 as compared with the refrigerant flow F 1 which is compressed through the compressor 102 and discharged from the first heat exchanger 101 is subjected to a second heat exchange (103). ≪ / RTI >

예를 들어, 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)은 유체 연결된 배관을 통하여 상기 압축기(102)로 유입될 수 있으며, 유입된 상기 냉매 흐름(F1)은 상기 압축기(102)에서 압축된 후에, 상기 유체 연결된 배관을 통하여 유출될 수 있다.For example, the refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101 may be introduced into the compressor 102 through a fluid-connected pipe, and the introduced refrigerant flow F 1 may flow into the compressor 102 and then through the fluidly connected piping.

하나의 예시에서, 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 압력과 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)의 압력의 비는 하기 일반식 2를 만족할 수 있다.In one example, the ratio of the pressure of the refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101 to the pressure of the refrigerant flow F 2 flowing out of the compressor 102 satisfies the following formula 2 have.

[일반식 2][Formula 2]

2 ≤ PC/PH ≤ 52? P C / P H ? 5

상기 일반식 2에서, PC는 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)의 압력(bar)을 나타내고, PH은 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 압력(bar)을 나타낸다.Where P C represents the pressure (bar) of the refrigerant flow F 2 flowing out of the compressor 102 and P H represents the pressure of the refrigerant flow F 1 flowing out from the first heat exchanger 101, (Bar).

즉, 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 압력과 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)의 압력의 비 PC/PH는 2 내지 5, 예를 들어, 3 내지 5, 바람직하게는 3 내지 4.7의 범위로 조절될 수 있다. 상기 압력의 비 PC/PH는 상기 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)의 압력 및 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 압력의 단위가 bar인 경우를 기초로 하여 계산된 값이며, 측정되는 압력의 단위에 따라 환산되는 구체적인 압력의 값이 달라지는 경우, 상기 압력의 비가 일반식 2를 만족하지 않을 수 있는 것은 기술분야에서 자명하다. 따라서, 상기 일반식 2는 측정된 압력의 값을 bar의 압력 단위로 환산하여 만족하는 모든 경우를 포함할 수 있다. That is, the ratio P C / P H of the pressure of the refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101 and the pressure of the refrigerant flow F 2 flowing out of the compressor 102 is 2 to 5, For example, from 3 to 5, preferably from 3 to 4.7. The ratio of the pressure P C / P H is determined by the pressure of the refrigerant flow F 2 flowing out of the compressor 102 and the pressure of the refrigerant flow F 1 flowing out from the first heat exchanger 101 to bar , And it is obvious in the art that the ratio of the pressure may not satisfy the general formula 2 when the specific pressure value converted according to the unit of pressure to be measured is changed. Therefore, the formula (2) may include all cases in which the measured pressure value is converted into the pressure unit of bar to be satisfied.

상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 압력과 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)의 압력의 비가 상기 일반식 2를 만족함으로써, 상기 제 1 열교환기(101)에서 기화된 냉매는 후술할 제 2 열교환기를 통과하는 유체 흐름과 열교환되어 스팀을 생성하기에 충분한 열량을 가지도록 고온 및 고압 상태로 압축될 수 있다. The ratio of the pressure of the refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101 to the pressure of the refrigerant flow F 2 flowing out of the compressor 102 satisfies the formula 2, The refrigerant vaporized in the first heat exchanger 101 may be compressed to a high temperature and a high pressure state so as to have a heat quantity sufficient to generate steam by heat exchange with the fluid flow passing through the second heat exchanger described later.

상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 압력과 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)의 압력은 상기 일반식 2를 만족한다면, 특별히 제한되는 것은 아니며, 적용하고자 하는 공정의 종류 및 각 공정의 조건에 따라 다양하게 조절할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제 1 열교환기(101)에서, 유출되는 냉매 흐름(F1)의 압력은 3.0 kgf/cm2g 내지 20 kgf/cm2g, 예를 들어, 3.0 kgf/cm2g 내지 10.0 kgf/cm2g 또는 3.5 kgf/cm2g 내지 7.0 kgf/cm2g일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)의 압력은 10 내지 30 kgf/cm2g, 예를 들어, 10 내지 25 kgf/cm2g, 13 내지 25 kgf/cm2g, 또는 13 내지 23 kgf/cm2g일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The pressure of the refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101 and the pressure of the refrigerant flow F 2 flowing out of the compressor 102 are not particularly limited as long as they satisfy the expression 2, It can be variously adjusted according to the kind of process to be applied and the condition of each process. In one example, in the first heat exchanger 101, the pressure of the refrigerant flow F 1 flowing out is 3.0 kgf / cm 2 g to 20 kgf / cm 2 g, for example 3.0 kgf / cm 2 g To 10.0 kgf / cm 2 g, or from 3.5 kgf / cm 2 g to 7.0 kgf / cm 2 g, but is not limited thereto. The pressure of the refrigerant flow F 2 flowing out of the compressor 102 is 10 to 30 kgf / cm 2 g, for example, 10 to 25 kgf / cm 2 g, 13 to 25 kgf / cm 2 g, Or 13 to 23 kgf / cm 2 g, but is not limited thereto.

또한, 상기 압축기(102)에서 압축된 후에 유출되는 상기 냉매 흐름(F2)의 온도는 110℃ 내지 150℃, 예를 들어, 120℃ 내지 130℃, 또는 123℃ 내지 128℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Also, the temperature of the refrigerant flow (F 2 ) flowing out after being compressed in the compressor 102 may be 110 ° C to 150 ° C, for example, 120 ° C to 130 ° C, or 123 ° C to 128 ° C, But is not limited to.

상기 압축기(102)로는, 기상의 흐름을 압축시킬 수 있는 압축 장치라면, 기술 분야에서 알려진 다양한 압축 장치를 제한 없이 사용할 수 있으며, 하나의 예시에서, 상기 압축기는 콤프레셔일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As the compressor 102, various compression devices known in the art can be used without limitation as long as the compressor is capable of compressing the gas phase flow. In one example, the compressor may be a compressor, no.

상기 제 2 열교환기(103)는, 상기 압축기(102)에서 유출된 냉매 흐름(F2)과 외부에서 유입되는 유체 흐름(W3)을 열교환시키기 위하여, 본 출원의 열 회수 장치(10)에 포함되며, 상기 열교환을 통하여, 냉매는 응축된 후 상기 압축기에서 유출되는 냉매 흐름(F2)에 비하여 상대적으로 저온의 액상 흐름으로 유출될 수 있으며, 상기 유체 흐름(W3)은 상기 냉매가 응축시에 발생하는 잠열을 흡수할 수 있다. 상기에서 「액상」은 냉매 흐름 전체 성분 중 액체 성분 흐름이 농후한 상태를 의미하며, 예를 들어, 상기 냉매 흐름 전체 성분 중 액체 성분 흐름의 몰분율이 0.9 내지 1.0인 상태를 의미한다.The second heat exchanger 103 is connected to the heat recovery apparatus 10 of the present application to heat the refrigerant flow F 2 flowing out of the compressor 102 and the fluid flow W 3 flowing from the outside Through the heat exchange, the refrigerant can be discharged as a relatively low-temperature liquid stream as compared to the refrigerant flow (F 2 ) flowing out of the compressor after being condensed, and the fluid flow (W 3 ) It is possible to absorb the latent heat generated during the operation. The term "liquid phase" as used herein means a state in which the liquid component flow is rich in the entire refrigerant flow component, for example, a state in which the mole fraction of the liquid component flow in the entire refrigerant flow component is 0.9 to 1.0.

하나의 예시에서, 상기 제 2 열교환기(103)로 유입되는 유체는 물(make-up water)일 수 있으며, 이 경우, 상기 제 2 열교환기(103)에서 열교환된 물은 상기 냉매가 응축시에 발생하는 잠열을 흡수하여 기화되고, 스팀 형태로 배출될 수 있다. In one example, the fluid entering the second heat exchanger 103 may be make-up water, and in this case, the heat-exchanged water in the second heat exchanger 103 may cause the refrigerant to condense And can be discharged in the form of steam.

예를 들어, 상기 제 2 열교환기(103)로는 유체 연결된 배관을 통하여 압축기(102)로부터 유출된 냉매 흐름(F2) 및 상기 냉매 흐름(F2)을 열교환 시키기 위한 유체 흐름(W3)이 유입될 수 있으며, 유입된 상기 냉매 흐름(F2) 및 유체 흐름(W3)은 상기 제 2 열교환기(103) 에서 상호 열교환된 후에, 상기 유체 연결된 배관을 통하여 상기 제 2 열교환기(103)에서 유출될 수 있다. For example, the second heat exchanger 103 may include a refrigerant flow F 2 flowing out of the compressor 102 through a fluid-connected pipe and a fluid flow W 3 for exchanging heat with the refrigerant flow F 2 And the flow of the refrigerant F 2 and the flow W 3 of the refrigerant flowing in the second heat exchanger 103 are mutually heat exchanged in the second heat exchanger 103, Lt; / RTI >

상기 제 2 열교환기(103)로 유입되는 유체 흐름(W3)의 온도 및 압력은 특별히 제한되지 않으며, 다양한 온도 및 압력의 유체 흐름을 상기 제 2 열교환기(103)으로 유입시킬 수 있다. 예를 들어, 110℃ 내지 120℃, 예를 들어, 112℃ 내지 116℃, 또는 115℃ 내지 118℃의 온도 및 0.5 내지 0.9 kgf/cm2g, 예를 들어, 0.6 내지 0.8 kgf/cm2g의 압력으로 유체 흐름(W3)을 상기 제 2 열교환기(103)로 유입될 수 있다.The temperature and pressure of the fluid flow W 3 flowing into the second heat exchanger 103 are not particularly limited and the fluid flows of various temperatures and pressures can be introduced into the second heat exchanger 103. For example, 110 ℃ to 120 ℃, for example, 112 ℃ to 116 ℃, or temperature, and 0.5 to 0.9 kgf / cm 2 g in 115 ℃ to 118 ℃, for example, 0.6 to 0.8 kgf / cm 2 g The fluid flow W 3 can be introduced into the second heat exchanger 103 by the pressure of the second heat exchanger 103.

또한, 상기 제 2 열교환기(103)로 유입되는 유체 흐름(W3)의 유량은, 특별히 제한되는 것은 아니며, 300 kg/hr 내지 6,000 kg/hr, 예를 들어, 500 kg/hr 내지 1,000 kg/hr, 1,000 kg/hr 내지 2,000 kg/hr, 또는, 1,200 kg/hr 내지 1,400 kg/hr일 수 있다.The flow rate of the fluid flow W 3 flowing into the second heat exchanger 103 is not particularly limited and may be 300 kg / hr to 6,000 kg / hr, for example, 500 kg / hr to 1,000 kg / hr, 1,000 kg / hr to 2,000 kg / hr, or 1,200 kg / hr to 1,400 kg / hr.

하나의 예시에서, 상기 압축기(102)에서 유출된 고온 고압의 냉매(F2)와 상기 제 2 열교환기(103)에서 열교환된 유체 흐름(W4)은 115℃ 내지 125℃, 예를 들어, 115℃ 내지 120℃ 120℃ 내지 123℃, 또는 118℃ 내지 122℃의 온도 및 0.5 내지 0.9 kgf/cm2g, 예를 들어, 0.6 내지 0.8 kgf/cm2g의 압력을 가지는 스팀으로 상기 제 2 열교환기(103)에서 유출될 수 있다. In one example, the high temperature, high pressure refrigerant (F 2 ) flowing out of the compressor (102) and the fluid stream (W 4 ) heat exchanged in the second heat exchanger (103) 115 ℃ to 120 ℃ 120 ℃ to 123 ℃, or temperature, and 0.5 to 0.9 kgf / cm 2 g in 118 ℃ to 122 ℃, for example, with steam having a pressure of 0.6 to 0.8 kgf / cm 2 g and the second Can be discharged from the heat exchanger (103).

또한, 상기 제 2 열교환기(103)에서 상기 유체 흐름(W3)과 열교환된 냉매 흐름(F3)은 115℃ 내지 125℃, 예를 들어, 115℃ 내지 120℃ 또는 120℃ 내지 123℃, 바람직하게는 118℃ 내지 122℃의 온도로 상기 제 2 열교환기(103)에서 유출될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 제 2 열교환기(103)에서 상기 유체 흐름(W3)과 열교환된 냉매 흐름(F3)의 압력은, 냉매의 종류 및 운전 조건에 따라 다양하게 변할 수 있으며, 예를 들어, 15.0 내지 30.0 kgf/cm2g, 15 내지 25 kgf/cm2g, 18.0 내지 25.0 kgf/cm2g, 또는 20.0 내지 23.0 kgf/cm2g의 압력으로 상기 제 2 열교환기(103)에서 유출될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The refrigerant flow F 3 that has been heat exchanged with the fluid stream W 3 in the second heat exchanger 103 is heated to a temperature of 115 ° C to 125 ° C, for example, 115 ° C to 120 ° C or 120 ° C to 123 ° C, But may be, but not limited to, the second heat exchanger 103 at a temperature of 118 캜 to 122 캜. The pressure of the refrigerant flow F 3 exchanged with the fluid flow W 3 in the second heat exchanger 103 may vary according to the kind of refrigerant and operating conditions and may be, for example, 15.0 The second heat exchanger 103 can be discharged at a pressure of 30.0 kgf / cm 2 g, 15-25 kgf / cm 2 g, 18.0-25.0 kgf / cm 2 g, or 20.0-23.0 kgf / cm 2 g But is not limited thereto.

상기 제 2 열교환기(103)는 흐르는 유체 사이의 열교환을 수행하는 장치 또는 기계를 의미하며, 일 구현예에서, 상기 제 2 열교환기(103)는 기상의 냉매 흐름을 액상의 냉매 흐름으로 응축시키는 응축기(condensor)일 수 있다.The second heat exchanger 103 refers to an apparatus or a machine that performs heat exchange between flowing fluids. In one embodiment, the second heat exchanger 103 condenses the gaseous refrigerant stream into a liquid phase refrigerant stream It may be a condenser.

예시적인 본 출원의 열 회수 장치(10)는 또한, 저장 탱크(105)를 추가로 포함할 수 있다. 도 2 에 나타나듯이, 상기 저장 탱크(105)는 제 2 열교환기(103)와 배관을 통해 유체 연결된 상태로 구비될 수 있다. 상기 저장 탱크(105)는 제 2 열교환기(103)로 유입되는 유체 흐름을 공급하기 위한 장치로서, 상기 저장 탱크(105)에는, 제 2 열교환기(103)로 유입되는 유체, 예를 들어, 물이 저장되어 있을 수 있다. The exemplary heat recovery apparatus 10 of the present application may further include a storage tank 105. As shown in FIG. 2, the storage tank 105 may be connected to the second heat exchanger 103 through a pipe. The storage tank 105 is an apparatus for supplying a fluid flow to the second heat exchanger 103. The storage tank 105 is provided with a fluid flowing into the second heat exchanger 103, Water may be stored.

상기 저장 탱크(105)에서 유출된 유체 흐름(W3)은 배관을 따라 제 2 열교환기(103)로 유입되며, 상기 제 2 열교환기(103)로 유입된 냉매 흐름(F2)과 열교환될 수 있다. 이 경우, 상기 열교환된 유체 흐름(W4), 예를 들어, 고온 고압의 물은 상기 저장 탱크(105)로 재유입 된 후, 감압 되어, 스팀 형태로 배출될 수 있다.The fluid stream W 3 flowing out from the storage tank 105 flows into the second heat exchanger 103 along the pipe and is heat-exchanged with the refrigerant flow F 2 flowing into the second heat exchanger 103 . In this case, the heat-exchanged fluid stream W 4 , for example, high-temperature and high-pressure water, may be re-introduced into the storage tank 105 and then reduced in pressure and discharged in the form of steam.

상기 압력 강하 장치(104)는, 상기 제 2 열교환기(103)에서 유출되는 액상의 냉매 흐름(F3)을 팽창시키고 온도 및 압력을 낮추기 위하여, 본 출원의 열 회수 장치(10)에 포함되며, 상기 압력 강하 장치(104)를 통과한, 냉매 흐름(F4)은 팽창된 후 상기 제 2 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름에 비하여 상대적으로 저온 및 저압 상태로 전술한 제 1 열교환기(101)로 재유입될 수 있다.The pressure drop device 104 is included in the heat recovery device 10 of the present application in order to expand the liquid refrigerant flow F 3 flowing out of the second heat exchanger 103 and lower the temperature and pressure The refrigerant flow F 4 that has passed through the pressure drop device 104 is expanded to a relatively low temperature and a low pressure state of the first heat exchanger 101 as compared with the refrigerant flow that is expanded and then flows out of the second heat exchanger, Lt; / RTI >

예를 들어, 제 2 열교환기(103)에서 유출되는 액상의 냉매 흐름(F3)은 유체 연결된 배관을 통하여 상기 압력 강하 장치(104)로 유입될 수 있으며, 유입된 상기 냉매 흐름(F3)은 상기 압력 강하 장치(104)에서 팽창된 후에, 상기 제 2 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름에 비하여 상대적으로 저온 및 저압 상태로 상기 유체 연결된 배관을 통하여 유출(F4)될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 압력 강하 장치(104)에서 유출되는 냉매 흐름(F4)은 60℃ 내지 90℃, 예를 들어, 70℃ 내지 80℃ 또는 75℃ 내지 85℃, 바람직하게는 74℃ 내지 77℃의 온도로 상기 압력 강하 장치(104)에서 유출될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 압력 강하 장치(104)에서 유출되는 냉매 흐름(F4)의 압력은, 냉매의 종류 및 운전 조건에 따라 다양하게 변할 수 있으며, 예를 들어, 5.0 kgf/cm2g 내지 10 kgf/cm2g, 예를 들어, 5.5 kgf/cm2g 내지 8.0 kgf/cm2g 또는 5.8 kgf/cm2g 내지 7.0 kgf/cm2g일 수 있으며, 바람직하게는 6.0 kgf/cm2g 내지 6.5 kgf/cm2g의 압력으로 상기 압력 강하 장치(104)에서 유출될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the liquid refrigerant flow F 3 flowing out of the second heat exchanger 103 can flow into the pressure drop device 104 through the fluid-connected piping, and the flow of the introduced refrigerant F 3 , May be discharged (F 4 ) through the fluid-connected pipe at a relatively low temperature and a low pressure state as compared to the refrigerant flow exiting the second heat exchanger after being inflated in the pressure drop device 104. In one example, the refrigerant flow (F 4 ) flowing out of the pressure drop device 104 is between 60 ° C and 90 ° C, for example between 70 ° C and 80 ° C or between 75 ° C and 85 ° C, But may be, but is not limited to, flow out of the pressure drop device 104 at a temperature of 77 占 폚. The pressure of the refrigerant flow F 4 flowing out of the pressure drop device 104 may vary depending on the kind of the refrigerant and the operating conditions. For example, the pressure of the refrigerant flow F 4 may range from 5.0 kgf / cm 2 g to 10 kgf / cm 2 g, for example from 5.5 kgf / cm 2 g to 8.0 kgf / cm 2 g or from 5.8 kgf / cm 2 g to 7.0 kgf / cm 2 g, preferably from 6.0 kgf / cm 2 g to 6.5 kgf / cm < 2 > g at the pressure drop device 104, but is not limited thereto.

상기 압력 강하 장치(104)는, 예를 들어 상기 제 2 열교환기(103)에서 유출된 냉매 흐름이 흐르는 배관에 설치된 컨트롤 밸브 또는 터빈일 수 있다. The pressure drop device 104 may be, for example, a control valve or a turbine installed in a pipe through which the refrigerant flow out of the second heat exchanger 103 flows.

상기 압력 강하 장치(104)가 터빈일 경우, 상기 터빈은 발전 장치일 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 강하 장치(104)는 배관을 통해 흐르는 냉매, 즉 유체의 역학적 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 수차(hydraulic turbine)일 수 있으며, 상기 수차를 이용할 경우, 압축기에서 소모되는 전력을 열 회수 장치(10) 자체적으로 생산할 수 있으므로, 상기 회수 장치의 성능 계수를 증가시킬 수 있다. If the pressure drop device 104 is a turbine, the turbine may be a power generation device. For example, the pressure drop device 104 may be a hydraulic turbine that converts the mechanical energy of the refrigerant flowing through the pipe, that is, the fluid, into electrical energy. When the aberration is used, Since the power can be produced by the heat recovery apparatus 10 itself, the coefficient of performance of the recovery apparatus can be increased.

본 출원의 열 회수 장치(10)에서는, 상기 배관을 통하여, 제 1 열교환기(101), 압축기(102), 제 2 열교환기(103) 및 압력 강하 장치(104)를 통과하는 냉매 흐름이 각각 상이한 온도 및 압력 특성을 가지며, 기상 및/또는 액상의 흐름으로 상기 제 1 열교환기(101), 압축기(102), 제 2 열교환기(103) 및 압력 강하 장치(104)로 유입 또는 유출됨으로써, 상기 냉매 흐름의 온도, 압력 및 상태 변화에 따른 잠열을 스팀 생성을 위한 열원으로서 사용할 수 있다. 또한, 본 출원의 열 회수 장치(10)에서는, 100℃ 미만의 저온의 폐열을 이용하여 스팀을 생성하기 위한 최적의 온도 및 압력 조건을 설정함으로써, 우수한 효율로 스팀을 생성할 수 있다.In the heat recovery apparatus 10 of the present application, the refrigerant flows passing through the first heat exchanger 101, the compressor 102, the second heat exchanger 103, and the pressure drop device 104 through the pipe are respectively (102), the second heat exchanger (103), and the pressure lowering device (104) in a gas-phase and / or liquid-phase flow with different temperature and pressure characteristics, The latent heat according to the change in temperature, pressure and state of the refrigerant flow can be used as a heat source for generating steam. In addition, in the heat recovery apparatus 10 of the present application, steam can be produced with excellent efficiency by setting optimum temperature and pressure conditions for generating steam by using waste heat at a low temperature of less than 100 캜.

하나의 예시에서, 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 냉매 흐름(F5)은 액상의 흐름일 수 있으며, 상기 냉매 흐름 내의 액상 흐름의 부피 분율은 0.4 내지 1.0, 예를 들어, 0.9 내지 1.0, 바람직하게는 0.99 내지 1.0일 수 있다. In one example, the refrigerant flow F 5 entering the first heat exchanger 101 may be a liquid phase stream, and the volume fraction of the liquid phase stream in the refrigerant stream may range from 0.4 to 1.0, 1.0, preferably 0.99 to 1.0.

또한, 상기 압축기(102)에서 등엔트로피 압축 후에 유출되는 냉매 흐름(F2)은 기상의 흐름일 수 있으며, 상기 냉매 흐름 내의 기상 흐름의 부피 분율은 0.7 내지 0.9, 예를 들어, 0.75 내지 0.85, 바람직하게는 0.8 내지 0.85일 수 있다.Also, the refrigerant flow (F 2 ) that exits after isentropic compression in the compressor 102 may be a gaseous stream and the volume fraction of the gaseous stream in the refrigerant stream may range from 0.7 to 0.9, for example from 0.75 to 0.85, Preferably 0.8 to 0.85.

상기 제 2 열교환기(103)에서 유출되는 냉매 흐름(F3)은 액상의 흐름일 수 있으며, 상기 냉매 흐름(F3) 내의 액상 흐름의 부피 분율은 0.8 내지 1.0, 예를 들어, 0.9 내지 1.0, 바람직하게는 0.99 내지 1.0일 수 있다.The refrigerant flow F 3 flowing out of the second heat exchanger 103 may be a liquid phase flow and the volume fraction of the liquid phase flow in the refrigerant flow F 3 may be from 0.8 to 1.0, , Preferably 0.99 to 1.0.

또한, 상기 압력 강하 장치(104)에서 유출된 냉매 흐름(F4)은 액상의 흐름일 수 있으며, 상기 냉매 흐름(F4) 내의 기상 흐름의 분율은 0 내지 0.6, 예를 들어, 0 내지 0.3, 바람직하게는 0 내지 0.1일 수 있다.The refrigerant flow F 4 flowing out of the pressure drop device 104 may be a liquid phase flow and the fraction of the gas phase flow in the refrigerant flow F 4 may range from 0 to 0.6, , Preferably 0 to 0.1.

상기에서, 부피 분율(volume fraction)은 상기 배관을 통하여 흐르는 냉매 흐름 전체의 체적 유량(volume flow rate)에 대한 액상 흐름 또는 기상 흐름의 체적 유량의 비율을 의미하며, 상기 체적 유량은 단위 시간당 흐르는 유체의 체적을 나타내며, 하기 일반식 3에 의하여 구할 수 있다.The volume fraction refers to the ratio of the volume flow rate of the liquid flow or gas phase flow to the volume flow rate of the entire refrigerant flow flowing through the pipe, And can be obtained by the following general formula (3).

[일반식 3][Formula 3]

체적 유량 = Av (m3/s)Volumetric flow rate = Av (m 3 / s)

상기 일반식 3에서, A는 배관의 단면적(m2)을 나타내고, v는 냉매 흐름의 유속(m/s)을 나타낸다. In the above general formula (3), A represents the cross-sectional area (m 2 ) of the pipe, and v represents the flow rate (m / s) of the refrigerant flow.

본 출원의 또 다른 구현예는, 열 회수 방법을 제공한다. Another embodiment of the present application provides a heat recovery method.

예시적인 상기 열 회수 방법은, 전술한 열 회수 장치(10)를 사용하여, 수행될 수 있으며, 이를 통하여, 전술한 바와 같이, 산업 현장 또는 다양한 화학 공정, 예를 들면 석유 화학 제품의 제조 공정에서 배출되는 100℃ 미만의 저급 열원을 버리지 않고 이용하여 스팀을 생성할 수 있으며, 생성된 스팀을 다양한 공정에 사용할 수 있으므로, 반응기 또는 증류탑에 사용되기 위한 외부 열원인 고온 스팀의 사용량을 절감할 수 있어, 에너지 절감 효율을 극대화시킬 수 있다. The exemplary heat recovery method can be performed using the above-described heat recovery apparatus 10, whereby, as described above, in an industrial field or in various chemical processes, for example, in the production process of petrochemical products It is possible to generate steam by using the discharged low temperature heat source of less than 100 캜 without using the low temperature heat source and the generated steam can be used for various processes so that the amount of high temperature steam used as an external heat source for use in the reactor or the distillation column can be reduced , It is possible to maximize energy saving efficiency.

본 출원의 일 구현예에 의한 상기 열 회수 방법은 냉매 순환 단계, 제 1 열교환 단계 및 제 2 열교환 단계를 포함한다.The heat recovery method according to an embodiment of the present application includes a refrigerant circulation step, a first heat exchange step and a second heat exchange step.

하나의 예시에서, 상기 열 회수 방법은, 냉매 흐름을 제 1 열교환기(101), 압축기(102), 제 2 열교환기(103) 및 압력 강하 장치(104)를 순차로 통과하도록 순환시키는 냉매 순환 단계를 포함한다. 예를 들어, 상기 열 회수 방법은, (i) 냉매 흐름을 제 1 열교환기(101)로 유입시키고, (ii) 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)을 압축기(102)로 유입시키며, (iii) 상기 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)을 제 2 열교환기(103)로 유입시키고, (iv) 상기 제 2 열교환기(103)에서 유출되는 냉매 흐름(F3)을 압력 강하 장치(104)로 유입시키며, (v) 상기 압력 강하 장치(104)에서 유출되는 냉매 흐름(F4)을 상기 제 1 열교환기(101)로 재유입 시키는 냉매 순환 단계를 포함할 수 있다.In one example, the heat recovery method includes a refrigerant cycle (not shown) that circulates the refrigerant flow through the first heat exchanger 101, the compressor 102, the second heat exchanger 103, and the pressure drop device 104 in sequence . For example, the heat recovery method may include: (i) introducing a refrigerant flow into a first heat exchanger 101; (ii) flowing a refrigerant flow F 1 out of the first heat exchanger 101 to a compressor (Iii) introducing the refrigerant flow (F 2 ) flowing out of the compressor (102) to the second heat exchanger (103), (iv) the flow (F 3) sikimyeo introducing a pressure drop device (104), (v) refrigerant to re-entering the refrigerant flow (F 4) flowing from the pressure drop device 104, to the first heat exchanger (101) Step < / RTI >

또한, 상기 열 회수 방법은, 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 냉매 흐름(F5)을 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)과 열교환시키는 제 1 열교환 단계 및 상기 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)을 상기 제 2 열교환기(103)로 유입되는 유체 흐름(W3)과 열교환시키는 제 2 열교환 단계를 포함한다.The heat recovery method may further include a first heat exchange step of exchanging a refrigerant flow F 5 flowing into the first heat exchanger 101 with a fluid flow W 1 flowing into the first heat exchanger 101 And a second heat exchange step of exchanging a refrigerant flow (F 2 ) flowing out of the compressor (102) with a fluid flow (W 3 ) flowing into the second heat exchanger (103).

상기 냉매 순환 단계, 제 1 열교환 단계 및 제 2 열교환 단계는 순차적으로 이루어지거나, 또는 순서에 관계없이 서로 독립적으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 냉매 순환 단계의 (i) 내지 (v)의 과정은 순환 과정이므로, 상기와 같이 냉매 흐름이 순환될 수만 있다면, 어느 과정이 먼저 수행되더라도 무방하다.The refrigerant circulation step, the first heat exchanging step and the second heat exchanging step may be performed sequentially, or independently of each other. In addition, since the processes (i) to (v) of the refrigerant circulation step are a circulation process, any process may be performed first if the refrigerant flow can be circulated as described above.

예시적인 본 출원의 열 회수 방법에서, 상기 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 온도와 상기 제 1 열교환기로 유입되는 유체 흐름(W1)의 온도는 하기 일반식 1을 만족할 수 있다.In the exemplary heat recovery method of the present application, the temperature of the refrigerant flow (F 1 ) flowing out of the first heat exchanger and the temperature of the fluid flow (W 1 ) flowing into the first heat exchanger satisfy the following formula have.

[일반식 1][Formula 1]

1℃ ≤ TF - TR ≤ 20℃1 ° C ≤ T F - T R ≤ 20 ° C

상기 일반식 1에서, TF는 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)의 온도를 나타내고, TR은 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 온도를 나타낸다. Wherein T F represents the temperature of the fluid flow W 1 flowing into the first heat exchanger 101 and T R represents the temperature of the refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101, Lt; / RTI >

상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 온도와 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)의 온도가 상기 일반식 1을 만족함으로써, 저온의 폐열, 특히, 100℃ 미만, 예를 들어, 50 내지 90℃ 수준의 현열 상태의 저급 열원의 폐열을 이용하여, 스팀을 생산할 수 있으며, 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 온도와 상기 제 1 열교환기(101)로 유입되는 유체 흐름(W1)의 온도에 관한 설명은, 전술한 열 회수 장치(10)에서 설명한 바와 동일한 바, 생략하기로 한다.When the temperature of the refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101 and the temperature of the fluid flow W 1 flowing into the first heat exchanger 101 satisfy the general formula 1, It is possible to produce steam by using waste heat of a low-temperature heat source, particularly a sensible heat of less than 100 DEG C, for example, at a level of 50 to 90 DEG C, and the refrigerant flow F 1 and the temperature of the fluid flow W 1 flowing into the first heat exchanger 101 are the same as those described in the heat recovery apparatus 10 described above.

또한, 본 출원의 열 회수 방법은, 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 압력과 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)의 압력의 비가 하기 일반식 2를 만족할 수 있다.The heat recovery method of the present application is characterized in that the ratio of the pressure of the refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101 to the pressure of the refrigerant flow F 2 flowing out of the compressor 102 satisfies the following formula 2 Can be satisfied.

[일반식 2][Formula 2]

2 ≤ PC/PH ≤ 52? P C / P H ? 5

상기 일반식 2에서, PC는 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)의 압력(bar)을 나타내고, PH은 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 압력(bar)을 나타낸다.Where P C represents the pressure (bar) of the refrigerant flow F 2 flowing out of the compressor 102 and P H represents the pressure of the refrigerant flow F 1 flowing out from the first heat exchanger 101, (Bar).

상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 압력과 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)의 압력의 비가 상기 일반식 2를 만족함으로써, 상기 제 1 열교환기(101)에서 기화된 냉매는 스팀을 생성하기에 충분한 열량을 가지도록 고온 및 고압 상태로 압축될 수 있으며, 본 출원의 스팀 생성 방법에서, 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 냉매 흐름(F1)의 압력과 압축기(102)에서 유출되는 냉매 흐름(F2)의 압력에 관한 설명은, 전술한 열 회수 장치(10)에서 설명한 바와 동일한 바, 생략하기로 한다.The ratio of the pressure of the refrigerant flow F 1 flowing out of the first heat exchanger 101 to the pressure of the refrigerant flow F 2 flowing out of the compressor 102 satisfies the formula 2, The refrigerant vaporized in the first heat exchanger 101 may be compressed to a high temperature and a high pressure state so as to have a sufficient amount of heat to generate steam. In the steam generation method of the present application, the refrigerant flow F 1 and the pressure of the refrigerant flow F 2 flowing out of the compressor 102 are the same as those described in the heat recovery apparatus 10 described above.

또한, 상기 열 회수 방법에서, 구체적인 온도, 압력 및 유량 조건은 상기 열 회수 장치(10)에서 전술한 바와 동일한 바, 생략하기로 한다.In the heat recovery method, the specific temperature, pressure, and flow rate conditions are the same as those described above in the heat recovery apparatus 10, and will not be described.

하나의 예시에서, 상기 열 회수 방법의 또 다른 구현예에서, 상기 제 2 열교환기(103)로 유입되는 유체(W3)는 물일 수 있으며, 또한, 예시적인 본 출원의 열 회수 방법은 상기 제 2 열교환기(103)로 유입되는 냉매 흐름(F2)과 열교환된 물을 스팀으로 배출시키는 스팀 생성 단계를 추가로 포함할 수 있다In one example, in another embodiment of the heat recovery method, the fluid (W 3 ) entering the second heat exchanger (103) may be water, and the exemplary heat recovery method of the present application And a steam generating step of discharging the heat-exchanged water to the refrigerant flow (F 2 ) flowing into the two-heat exchanger (103)

또한, 상기 열 회수 방법의 다른 구현예는, 상기 제 1 열교환기(101)에서 유출되는 유체 흐름을 응축시켜 배출하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
Further, another embodiment of the heat recovery method may further include a step of condensing and discharging the fluid flow out of the first heat exchanger (101).

본 출원의 열 회수 장치(10) 및 방법은 다양한 석유 화학 공정에 적용될 수 있다. The heat recovery apparatus 10 and method of the present application can be applied to various petrochemical processes.

예를 들어, n-부탄올 제조 시 옥소 반응 공정의 경우, 공정에서 발생하는 폐열의 온도는 약 85℃로, 이 경우, 약 7.6 Gcal/hr의 열량이 버려지므로, 상기 옥소 반응 공정에 적용될 수 있다. 또한, 알킬레이션 반응을 통한 큐멘의 제조 공정의 경우 약 6.8 Gcal/hr의 열량이 버려지고 있어, 상기 큐멘의 제조 공정에도 적용이 가능하다. 또한, 아크릴산의 제조 공정 시, 흡수기에서 발생하는 폐열의 온도는 약 75℃로, 이 경우, 약 1.6 내지 3.4 Gcal/hr의 열량이 버려지고 있어, 상기 아크릴산의 제조 공정에도 적용이 가능하다. For example, in the case of the oxo reaction process in the production of n-butanol, the temperature of the waste heat generated in the process is about 85 ° C, in which case the amount of heat of about 7.6 Gcal / hr is discarded, . In addition, in the process of producing cumene by the alkylation reaction, the amount of heat of about 6.8 Gcal / hr is abandoned, and the present invention can be applied to the production process of the cumene. Further, in the production process of acrylic acid, the temperature of the waste heat generated in the absorber is about 75 DEG C, and in this case, the amount of heat of about 1.6 to 3.4 Gcal / hr is abandoned, which is also applicable to the acrylic acid production process.

본 출원의 열 회수 장치 및 방법에 의하면, 산업 현장 또는 다양한 화학 공정, 예를 들면 석유 화학 제품의 제조 공정에서 배출되는 100℃ 미만의 저급 열원을 버리지 않고 이용하여 스팀을 생성할 수 있으며, 생성된 스팀을 다양한 공정에 사용할 수 있으므로, 반응기 또는 증류탑에 사용되기 위한 외부 열원인 고온 스팀의 사용량을 절감할 수 있어, 에너지 절감 효율을 극대화시킬 수 있다.According to the heat recovery apparatus and method of the present application, it is possible to generate steam by using a low-temperature heat source of less than 100 ° C discharged from an industrial site or various chemical processes, for example, a production process of a petrochemical product, Since steam can be used for various processes, it is possible to reduce the amount of high temperature steam used as an external heat source for use in a reactor or a distillation column, thereby maximizing energy saving efficiency.

도 1은 종래의 폐열 처리 장치를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 출원의 예시적인 열 회수 장치를 모식적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a conventional waste heat treatment apparatus.
2 is a diagram schematically showing an exemplary heat recovery apparatus of the present application.

이하 본 출원에 따르는 실시예 및 본 출원에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 출원을 보다 상세히 설명하나, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present application will be described in more detail by way of examples according to the present application and comparative examples not complying with the present application, but the scope of the present application is not limited by the following embodiments.

실시예Example 1 One

도 2의 열 회수 장치를 이용하여, 스팀을 생성하였다. Using the heat recovery apparatus of Fig. 2, steam was generated.

냉매(1,1,1,3,3-pentafluoropropane, R245fa)가 제 1 열교환기, 압축기, 제 2 열교환기, 압력 강하 장치 및 응축기를 순차로 통과하도록, 상기 냉매를 30,000 kg/hr의 동일한 유량으로 순환시켰다.The refrigerant is passed through the first heat exchanger, the compressor, the second heat exchanger, the pressure drop device, and the condenser in sequence so that the refrigerant (1,1,1,3,3-pentafluoropropane, R245fa) Lt; / RTI >

구체적으로는, 75.4℃, 6.2 kgf/cm2g(7.1 bar), 기체 부피 분율이 0.0인 상태의 냉매 흐름을 제 1 열교환기로 유입시키고, 이와 동시에 상기 제 1 열교환기로 85.0℃(TF), 1.0 kgf/cm2g, 기체 부피 분율이 0.0인 상태의 폐열 흐름을 300,000 kg/hr의 유량으로 유입시켜 열교환을 시켰다. 상기 열교환 후 폐열 흐름은 81.2℃, 1.0 kgf/cm2g, 기체 부피 분율이 0.0인 상태로 300,000 kg/hr의 유량으로 유출시켰으며, 냉매 흐름은 80.0℃(TR), 6.2 kgf/cm2g(7.1 bar), 기체 부피 분율이 1.0인 상태로 유출시킨 후 콤프레셔로 유입하였다. 또한, 상기 콤프레셔에서 압축된 냉매 흐름은 125.0℃, 20.7 kgf/cm2g(21.3 bar), 기체 부피 분율이 0.82인 상태로 콤프레셔에서 유출시켰다. 상기 콤프레셔에서 유출된 냉매 흐름을 제 2 열교환기로 유입시키고, 이와 동시에 상기 제 2 열교환기로 115.0℃, 0.7 kgf/cm2g, 기체 부피 분율이 0.0인 상태의 물을 1,338 kg/hr의 유량으로 유입시켜 상기 냉매 흐름과 열교환을 시켰다. 상기 열교환 후 물은 120.0℃, 0.7 kgf/cm2g, 기체 부피 분율이 1.0인 상태의 스팀으로 배출되었으며, 냉매 흐름은 응축되어 120.0℃, 20.7 kgf/cm2g(21.3 bar), 기체 부피 분율이 0.0인 상태로 유출시킨 후 컨트롤 밸브로 유입하였다. 상기 컨트롤 밸브에서 팽창된 냉매 흐름을 75.4℃, 6.2 kgf/cm2g(7.1 bar), 기체 부피 분율이 0.0인 상태로 상기 컨트롤 밸브에서 유출시킨 후 제 1 열교환기로 재유입하였다.Concretely, a refrigerant flow having a gas volume fraction of 0.04, 6.2 kgf / cm 2 g (7.1 bar) is introduced into the first heat exchanger, and at the same time, a temperature of 85.0 ° C. (T F ) 1.0 kgf / cm 2 g and a gas volume fraction of 0.0 was introduced at a flow rate of 300,000 kg / hr for heat exchange. After the heat exchange, the waste heat was discharged at a flow rate of 300,000 kg / hr at 81.2 ° C. and 1.0 kgf / cm 2 g and a gas volume fraction of 0.0. The refrigerant flow was 80.0 ° C. (T R ), 6.2 kgf / cm 2 g (7.1 bar), the volume fraction of the gas was 1.0, and then flowed into the compressor. In addition, the refrigerant flow compressed in the compressor was discharged from the compressor at 125.0 ° C, 20.7 kgf / cm 2 g (21.3 bar), and a gas volume fraction of 0.82. At the same time, water in a state of 115.0 DEG C, 0.7 kgf / cm < 2 > g, and a gas volume fraction of 0.0 is introduced into the second heat exchanger at a flow rate of 1,338 kg / hr through the second heat exchanger To perform heat exchange with the refrigerant flow. The water after the heat exchange was discharged into steam at 120.0 ° C, 0.7 kgf / cm 2 g and a gas volume fraction of 1.0, and the refrigerant flow was condensed to be 120.0 ° C., 20.7 kgf / cm 2 g (21.3 bar) 0.0 > 0.0, < / RTI > and then flowed into the control valve. The refrigerant flow expanded at the control valve was flowed out from the control valve at 75.4 DEG C, 6.2 kgf / cm < 2 > g (7.1 bar) and a gas volume fraction of 0.0, and then re-flowed into the first heat exchanger.

이 경우, 열 회수 장치의 성능 계수를 하기 일반식 4에 의하여 계산하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 상기 성능계수는, 상기 콤프레셔에 투입된 에너지 대비 열교환 매체가 흡수한 열량을 나타내며, 즉, 에너지 투입량 대비 회수한 에너지의 비율을 의미한다. 예를 들어, 성능 계수가 3이라면, 투입한 전기의 3배의 열량을 얻은 것을 의미한다.In this case, the coefficient of performance of the heat recovery apparatus was calculated by the following formula 4, and the results are shown in Table 1 below. The performance coefficient indicates the amount of heat absorbed by the heat exchange medium with respect to the energy input to the compressor, that is, the ratio of the energy recovered to the energy input amount. For example, if the coefficient of performance is 3, it means that three times as much heat as the input electricity is obtained.

[일반식 4][Formula 4]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 일반식 4에서, Q는 제 2 열교환기에 의하여 응축된 열량을 나타내며, W는 콤프레셔가 한 일의 양을 나타낸다.
In the above general formula (4), Q represents the amount of heat condensed by the second heat exchanger, and W represents the amount of work done by the compressor.

실시예Example 2 2

제 1 열교환기에서 열교환 후, 냉매 흐름을 80℃, 3.77 kgf/cm2g(4.7 bar), 기체 부피 분율이 1.0인 상태로 제 1 열교환기에서 유출시킨 후 압축기로 유입하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매 흐름을 125℃, 13.47 kgf/cm2g(14.2 bar), 기체 부피 분율이 0.82인 상태로 압축기에서 유출시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 스팀을 생성하였으며, 이 경우, 열 회수 장치의 성능 계수를 하기 표 1에 나타내었다.
After the heat exchange in the first heat exchanger, the refrigerant flows out of the first heat exchanger at a temperature of 80 ° C, 3.77 kgf / cm 2 g (4.7 bar) and a gas volume fraction of 1.0, flows into the compressor, Steam was produced in the same manner as in Example 1, except that the refrigerant flow was made to flow out of the compressor at a temperature of 125 캜, 13.47 kgf / cm 2 g (14.2 bar) and a gas volume fraction of 0.82, The performance coefficients of the recovery device are shown in Table 1 below.

실시예Example 3 3

제 1 열교환기에서 열교환 후, 냉매 흐름을 75℃, 5.61 kgf/cm2g(6.5 bar), 기체 부피 분율이 1.0인 상태로 제 1 열교환기에서 유출시킨 후 압축기로 유입하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매 흐름을 125℃, 20.7 kgf/cm2g(21.3 bar), 기체 부피 분율이 0.82인 상태로 압축기에서 유출시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 스팀을 생성하였으며, 이 경우, 열 회수 장치의 성능 계수를 하기 표 1에 나타내었다.
After the heat exchange in the first heat exchanger, the refrigerant flows out of the first heat exchanger at 75 ° C and 5.61 kgf / cm 2 g (6.5 bar) and the gas volume fraction is 1.0, and then flows into the compressor. Steam was produced in the same manner as in Example 1, except that the refrigerant flow was made to flow out of the compressor at 125 ° C, 20.7 kgf / cm 2 g (21.3 bar) and a gas volume fraction of 0.82, The performance coefficients of the recovery device are shown in Table 1 below.

실시예Example 4 4

제 1 열교환기에서 열교환 후, 냉매 흐름을 75℃, 3.77 kgf/cm2g(4.7 bar), 기체 부피 분율이 1.0인 상태로 제 1 열교환기에서 유출시킨 후 압축기로 유입하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매 흐름을 125℃, 20.7 kgf/cm2g(21.3 bar), 기체 부피 분율이 0.82인 상태로 압축기에서 유출시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 스팀을 생성하였으며, 이 경우, 열 회수 장치의 성능 계수를 하기 표 1에 나타내었다.
After the heat exchange in the first heat exchanger, the refrigerant flows out of the first heat exchanger at 75 ° C., 3.77 kgf / cm 2 g (4.7 bar) and the gas volume fraction of 1.0, and then flows into the compressor. Steam was produced in the same manner as in Example 1, except that the refrigerant flow was made to flow out of the compressor at 125 ° C, 20.7 kgf / cm 2 g (21.3 bar) and a gas volume fraction of 0.82, The performance coefficients of the recovery device are shown in Table 1 below.

비교예Comparative Example 1 One

75.4℃, 6.2 kgf/cm2g(7.1 bar), 기체 부피 분율이 0.0인 상태의 냉매 흐름을 제 1 열교환기로 유입시키고, 이와 동시에 상기 제 1 열교환기로 85.0℃(TF), 1.0 kgf/cm2g, 기체 부피 분율이 0.0인 상태의 폐열 흐름을 300,000 kg/hr의 유량으로 유입시켜 열교환을 시켰으며, 상기 열교환 후 냉매 흐름을 58.0℃(TR), 1.53 kgf/cm2g(2.5 bar), 기체 부피 분율이 1.0인 상태로 유출시킨 후 압축기로 유입하였고, 상기 압축기에서 압축된 냉매 흐름을 125℃, 20.7 kgf/cm2g(21.3 bar), 기체 부피 분율이 0.82인 상태로 압축기에서 유출시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 스팀을 생성하였으며, 이 경우, 열 회수 장치의 성능 계수를 하기 표 1에 나타내었다.
 75.4 ℃, 6.2 kgf / cm 2 g (7.1 bar), a gas volume fraction and introducing the flow of refrigerant in the state 0.0 groups the first heat at the same time the group of the first heat exchanger 85.0 ℃ (T F), 1.0 kgf / cm 2 g and a gas volume fraction of 0.0 were introduced at a flow rate of 300,000 kg / hr to effect heat exchange. The refrigerant flow after the heat exchange was set at 58.0 ° C (T R ), 1.53 kgf / cm 2 g ), The refrigerant flowed out in a state where the gas volume fraction was 1.0, and then the refrigerant was flowed into the compressor. The refrigerant flow compressed at the compressor was measured at 125 ° C, 20.7 kgf / cm 2 g (21.3 bar) and the gas volume fraction at 0.82 Steam was produced in the same manner as in Example 1, except that it was spilled. In this case, the coefficient of performance of the heat recovery apparatus is shown in Table 1 below.

비교예Comparative Example 2 2

75.4℃, 6.2 kgf/cm2g(7.1 bar), 기체 부피 분율이 0.0인 상태의 냉매 흐름을 제 1 열교환기로 유입시키고, 이와 동시에 상기 제 1 열교환기로 80.0℃(TF), 1.0 kgf/cm2g, 기체 부피 분율이 0.0인 상태의 폐열 흐름을 300,000 kg/hr의 유량으로 유입시켜 열교환을 시켰으며, 상기 열교환 후 냉매 흐름을 58.7℃(TR), 3.51 kgf/cm2g(4.4 bar), 기체 부피 분율이 1.0인 상태로 유출시킨 후 압축기로 유입하였고, 상기 압축기에서 압축된 냉매 흐름을 125℃, 20.7 kgf/cm2g(21.3 bar), 기체 부피 분율이 0.82인 상태로 압축기에서 유출시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 스팀을 생성하였으며, 이 경우, 열 회수 장치의 성능 계수를 하기 표 1에 나타내었다.(T F ) of 1.0 kgf / cm 2 (T F ) was introduced into the first heat exchanger at a temperature of 80.0 ° C (T F ), and at the same time a refrigerant flow having a gas volume fraction of 0.04, 6.2 kgf / cm 2 2 g and a gas volume fraction of 0.0 were introduced at a flow rate of 300,000 kg / hr to effect heat exchange. The refrigerant flow after the heat exchange was 58.7 ° C. (T R ), 3.51 kgf / cm 2 g (4.4 bar ), The refrigerant flowed out in a state where the gas volume fraction was 1.0, and then the refrigerant was flowed into the compressor. The refrigerant flow compressed at the compressor was measured at 125 ° C, 20.7 kgf / cm 2 g (21.3 bar) and the gas volume fraction at 0.82 Steam was produced in the same manner as in Example 1, except that it was spilled. In this case, the coefficient of performance of the heat recovery apparatus is shown in Table 1 below.

TF(℃)T F (° C) TR(℃)T R (° C) PC(bar)P C (bar) PH(bar)P H (bar) Q
(W)Q
(W) W
(W)W
(W) COPCOP TF - TR(℃)T F - T R (° C) PC/PH P C / P H 실시예 1Example 1 85.085.0 80.080.0 21.3 21.3 7.17.1 830,573.0830,573.0 214,078.6214,078.6 3.883.88 55 3.03.0 실시예 2Example 2 85.085.0 80.080.0 14.214.2 4.74.7 865,980.0865,980.0 212,153.0212,153.0 4.084.08 55 3.023.02 실시예 3Example 3 85.085.0 75.075.0 21.321.3 6.56.5 830,607.0830,607.0 227,315.4227,315.4 3.653.65 1010 3.283.28 실시예 4
Example 4
85.085.0 75.075.0 21.321.3 4.74.7 856,064.0856,064.0 297,720.0297,720.0 2.882.88 1010 4.534.53 비교예 1Comparative Example 1 85.085.0 58.058.0 21.321.3 2.52.5 830,629.1830,629.1 408,593.0408,593.0 2.032.03 2727 8.528.52 비교예 2Comparative Example 2 80.080.0 58.758.7 21.321.3 4.44.4 744,958.8744,958.8 288,622.3288,622.3 2.582.58 21.321.3 4.844.84

10: 열 회수 장치
101: 제 1 열교환기
102: 압축기
103: 제 2 열교환기
104: 압력 강하 장치
105: 저장 탱크
F1: 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름
F2: 압축기에서 유출되는 냉매 흐름
F3: 제 2 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름
F4: 압력 강하 장치에서 유출되는 냉매 흐름
F5: 제 1 열교환기로 유입되는 냉매 흐름
W1: 제 1 열교환기로 유입되는 유체 흐름
W2: 제 1 열교환기에서 유출되는 유체 흐름
W3: 제 2 열교환기로 유입되는 유체 흐름
W4: 제 2 열교환기에서 열교환된 유체 흐름10: Heat recovery device
101: first heat exchanger
102: compressor
103: second heat exchanger
104: Pressure drop device
105: Storage tank
F 1 : refrigerant flow out of the first heat exchanger
F 2 : Refrigerant flow out of the compressor
F 3 : refrigerant flow out of the second heat exchanger
F 4 : Refrigerant flow out of pressure reducing device
F 5 : refrigerant flow flowing into the first heat exchanger
W 1 : Fluid flow into the first heat exchanger
W 2 : Fluid flow out of the first heat exchanger
W 3 : Fluid flow into the second heat exchanger
W 4 : Heat exchanged fluid flow in the second heat exchanger

Claims (24)

냉매가 흐르는 배관을 통하여 유체 연결된 제 1 열교환기, 압축기, 제 2 열교환기 및 압력 강하 장치를 포함하고,
상기 제 1 열교환기로 유입되는 냉매 흐름은 상기 제 1 열교환기로 유입되는 유체 흐름과 열교환되며,
상기 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름은, 상기 압축기로 유입되고,
상기 압축기에서 유출되는 냉매 흐름은 상기 제 2 열교환기로 유입되어 상기 제 2 열교환기로 유입되는 유체 흐름과 열교환되며,
상기 제 2 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름은 상기 압력 강하 장치로 유입되고,
상기 압력 강하 장치에서 유출되는 냉매 흐름은 상기 제 1 열교환기로 유입되며,
상기 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름의 온도와 상기 제 1 열교환기로 유입되는 유체 흐름의 온도가 하기 일반식 1을 만족하는 열 회수 장치:
[일반식 1]
1℃ ≤ TF - TR ≤ 20℃
상기 일반식 1에서, TF는 제 1 열교환기로 유입되는 유체 흐름의 온도를 나타내고, TR은 상기 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름의 온도를 나타낸다.A first heat exchanger, a compressor, a second heat exchanger, and a pressure reducing device fluidly connected through a pipe through which refrigerant flows,
The refrigerant flowing into the first heat exchanger is heat-exchanged with the fluid flowing into the first heat exchanger,
The refrigerant flow out of the first heat exchanger flows into the compressor,
The refrigerant flowing out of the compressor flows into the second heat exchanger and is heat-exchanged with the fluid flowing into the second heat exchanger,
The refrigerant flowing out of the second heat exchanger flows into the pressure drop device,
The refrigerant flow out of the pressure drop device flows into the first heat exchanger,
Wherein the temperature of the refrigerant flowing out of the first heat exchanger and the temperature of the fluid flowing into the first heat exchanger satisfy the following formula 1:
[Formula 1]
1 ° C ≤ T F - T R ≤ 20 ° C
In the general formula (1), T F represents the temperature of the fluid flowing into the first heat exchanger, and T R represents the temperature of the refrigerant flowing out of the first heat exchanger. 제 1 항에 있어서, 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름의 압력과 압축기에서 유출되는 냉매 흐름의 압력의 비가 하기 일반식 2를 만족하는 열 회수 장치:
[일반식 2]
2 ≤ PC/PH ≤ 5
상기 일반식 2에서, PC는 압축기에서 유출되는 냉매 흐름의 압력(bar)을 나타내고, PH은 상기 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름의 압력(bar)을 나타낸다.The heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the ratio of the pressure of the refrigerant flow flowing out of the first heat exchanger to the pressure of the refrigerant flow flowing out of the compressor satisfies the following formula 2:
[Formula 2]
2? P C / P H ? 5
In the general formula (2), P C represents the pressure (bar) of the refrigerant flow flowing out of the compressor, and P H represents the pressure (bar) of the refrigerant flow flowing out of the first heat exchanger. 제 1 항에 있어서, 배관을 통하여 흐르는 냉매의 유량은 5,000 kg/hr 내지 50,000 kg/hr인 열 회수 장치.The heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the flow rate of the refrigerant flowing through the pipe is 5,000 kg / hr to 50,000 kg / hr. 제 1 항에 있어서, 제 1 열교환기로 유입되는 냉매 흐름의 온도는 60℃ 내지 90℃인 열 회수 장치.The heat recovery apparatus of claim 1, wherein the temperature of the refrigerant stream flowing into the first heat exchanger is 60 ° C to 90 ° C. 제 1 항에 있어서, 제 1 열교환기로 유입되는 유체 흐름은, 폐열 흐름 또는 응축기를 통과한 응축수의 흐름인 열 회수 장치.The heat recovery apparatus of claim 1, wherein the fluid flow entering the first heat exchanger is a flow of waste heat or condensate through the condenser. 제 1 항에 있어서, 제 1 열교환기로 유입되는 유체 흐름의 유량은 50,000 kg/hr 내지 500,000 kg/hr인 열 회수 장치.The heat recovery apparatus of claim 1, wherein the flow rate of the fluid flowing into the first heat exchanger is 50,000 kg / hr to 500,000 kg / hr. 제 1 항에 있어서, 제 1 열교환기로 유입되는 유체 흐름의 온도는60℃ 내지 100℃인 열 회수 장치. The apparatus of claim 1, wherein the temperature of the fluid stream entering the first heat exchanger is between 60 ° C and 100 ° C. 제 1 항에 있어서, 제 1 열교환기에서 유출되는 유체 흐름의 온도는 60 내지 100℃인 열 회수 장치.The heat recovery apparatus of claim 1 wherein the temperature of the fluid stream exiting the first heat exchanger is between 60 and 100 ° C. 제 1 항에 있어서, 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름은, 60℃ 내지 100℃의 온도로 압축기로 유입되는 열 회수 장치.The heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the refrigerant flow out of the first heat exchanger is introduced into the compressor at a temperature of 60 to 100 캜. 제 1 항에 있어서, 압축기에서 유출되는 냉매 흐름의 온도는 110℃ 내지 150℃인 열 회수 장치.The heat recovery apparatus of claim 1, wherein the temperature of the refrigerant flow exiting the compressor is between 110 ° C and 150 ° C. 제 1 항에 있어서, 제 2 열교환기로 유입되는 유체는 물이며, 상기 제 2 열교환기에서 열교환된 물은 스팀으로 배출되는 열 회수 장치. The heat recovery apparatus of claim 1, wherein the fluid introduced into the second heat exchanger is water, and the heat-exchanged water in the second heat exchanger is discharged as steam. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 열교환기에서 유출되어 압력 강하 장치로 유입되는 냉매 흐름의 온도는 115℃ 내지 125℃인 열 회수 장치.The heat recovery apparatus of claim 1, wherein the temperature of the refrigerant flow flowing out of the second heat exchanger and flowing into the pressure drop device is in a range of 115 ° C to 125 ° C. 제 11 항에 있어서, 스팀의 온도는 115℃ 내지 125℃이고, 상기 스팀의 압력은 0.5 내지 0.9 kgf/cm2g인 열 회수 장치.The heat recovery apparatus according to claim 11, wherein the temperature of the steam is 115 ° C to 125 ° C and the pressure of the steam is 0.5 to 0.9 kgf / cm 2 g. 제 1 항에 있어서, 압력 강하 장치에서 유출되는 냉매 흐름의 온도는 60℃ 내지 90℃인 열 회수 장치. The heat recovery apparatus of claim 1 wherein the temperature of the refrigerant stream exiting the pressure drop apparatus is between 60 ° C and 90 ° C. 제 1 항에 있어서, 제 1 열교환기로 유입되는 냉매 흐름 내의 액상 흐름의 부피 분율은 0.4 내지 1.0인 열 회수 장치. 2. The heat recovery apparatus of claim 1, wherein the volume fraction of the liquid phase stream in the refrigerant stream entering the first heat exchanger is 0.4 to 1.0. 제 1 항에 있어서, 압축기에서 유출되는 냉매 흐름 내의 기상 흐름의 부피 분율은 0.7 내지 0.9인 열 회수 장치. The heat recovery apparatus of claim 1, wherein the volume fraction of the gaseous stream in the refrigerant stream exiting the compressor is 0.7 to 0.9. 제 1 항에 있어서, 제 2 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름 내의 액상 흐름의 부피 분율은 0.8 내지 1.0인 열 회수 장치.The heat recovery apparatus of claim 1, wherein the volume fraction of the liquid stream in the refrigerant stream exiting the second heat exchanger is 0.8 to 1.0. 제 1 항에 있어서, 압력 강하 장치에서 유출되는 냉매 흐름 내의 기상 흐름의 분율은 0 내지 0.6인 열 회수 장치.The heat recovery apparatus of claim 1 wherein the fraction of gaseous stream in the refrigerant stream exiting the pressure drop apparatus is between 0 and 0.6. 제 1 항에 있어서, 제 2 열교환기로 유입되는 유체 흐름의 유량은 300 kg/hr 내지 6,000 kg/hr인 열 회수 장치.The heat recovery apparatus of claim 1, wherein the flow rate of the fluid flowing into the second heat exchanger is 300 kg / hr to 6,000 kg / hr. 냉매 흐름을 제 1 열교환기로 유입시키고, 상기 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름을 압축기로 유입시키며, 상기 압축기에서 유출되는 냉매 흐름을 제 2 열교환기로 유입시키고, 상기 제 2 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름을 압력 강하 장치로 유입시키며, 상기 압력 강하 장치에서 유출되는 냉매 흐름을 상기 제 1 열교환기로 유입 시키는 냉매 순환 단계;
상기 제 1 열교환기로 유입되는 냉매 흐름을 상기 제 1 열교환기로 유입되는 유체 흐름과 열교환시키는 제 1 열교환 단계; 및
상기 압축기에서 유출되는 냉매 흐름을 상기 제 2 열교환기로 유입되는 유체 흐름과 열교환시키는 제 2 열교환 단계를 포함하며,
상기 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름의 온도와 상기 제 1 열교환기로 유입되는 유체 흐름의 온도가 하기 일반식 1을 만족하는 열 회수 방법:
[일반식 1]
1℃ ≤ TF - TR ≤ 20℃
상기 일반식 1에서, TF는 제 1 열교환기로 유입되는 유체 흐름의 온도를 나타내고, TR은 상기 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름의 온도를 나타낸다.The refrigerant flowing into the first heat exchanger, the refrigerant flowing out of the first heat exchanger into the compressor, the refrigerant flowing out of the compressor into the second heat exchanger, and the refrigerant flowing out of the second heat exchanger A refrigerant circulation step of introducing a flow of the refrigerant into the pressure reducing device and flowing a refrigerant flow out of the pressure reducing device into the first heat exchanger;
A first heat exchange step of exchanging a refrigerant flow flowing into the first heat exchanger with a fluid flow flowing into the first heat exchanger; And
And a second heat exchange step of exchanging a refrigerant flow out of the compressor with a fluid flow flowing into the second heat exchanger,
Wherein the temperature of the refrigerant flowing out of the first heat exchanger and the temperature of the fluid flowing into the first heat exchanger satisfy the following formula 1:
[Formula 1]
1 ° C ≤ T F - T R ≤ 20 ° C
In the general formula (1), T F represents the temperature of the fluid flowing into the first heat exchanger, and T R represents the temperature of the refrigerant flowing out of the first heat exchanger. 제 20 항에 있어서, 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름의 압력과 압축기에서 유출되는 냉매 흐름의 압력의 비가 하기 일반식 2를 만족하는 열 회수 방법:
[일반식 2]
2 ≤ PC/PH ≤ 5
상기 일반식 2에서, PC는 압축기에서 유출되는 냉매 흐름의 압력(bar)을 나타내고, PH은 상기 제 1 열교환기에서 유출되는 냉매 흐름의 압력(bar)을 나타낸다.The heat recovery method according to claim 20, wherein the ratio of the pressure of the refrigerant flow out of the first heat exchanger to the pressure of the refrigerant flow out of the compressor satisfies the following formula 2:
[Formula 2]
2? P C / P H ? 5
In the general formula (2), P C represents the pressure (bar) of the refrigerant flow flowing out of the compressor, and P H represents the pressure (bar) of the refrigerant flow flowing out of the first heat exchanger. 제 20 항에 있어서, 제 2 열교환기로 유입되는 유체는 물인 열 회수 방법.21. The method of claim 20 wherein the fluid entering the second heat exchanger is water. 제 22 항에 있어서, 제 2 열교환기로 유입되는 냉매 흐름과 열교환된 물을 스팀으로 배출시키는 스팀 생성 단계를 추가로 포함하는 열 회수 방법.The heat recovery method according to claim 22, further comprising a steam generating step of discharging the heat exchanged water to the refrigerant flow flowing into the second heat exchanger as steam. 제 20 항에 있어서, 제 1 열교환기에서 유출되는 유체 흐름을 응축시켜 배출하는 단계를 추가로 포함하는 열 회수 방법.21. The method of claim 20, further comprising condensing and discharging the fluid stream exiting the first heat exchanger.
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