KR20150113753A - 복합 화력발전소 저온 배기가스 배열 회수 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저온 배기가스 배열 회수 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복합 화력발전 설비에서 배출되는 저온의 배기가스 열에너지를 회수하여 지역난방 및 시설재배농가의 열원으로 활용 함으로써 복합 화력발전 설비의 열효율 향상 및 에너지를 절감하는 배열 회수 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면 배출 가스의 열에너지를 회수하여 발전 효율을 향상하고 경제성을 높일 수 있으며, 낮은 온도의 배기 가스를 배출하더라도 백연 현상을 방지할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예들에 따르면 전체 설비의 크기를 최소화함으로써 장소적 제약을 최소화하고 설치비용을 절감할 수 있다.

Description

복합 화력발전소 저온 배기가스 배열 회수 시스템{HEAT RECOVERY SYSTEM OF LOW TEMPERATURE EXHAUST GAS FOR COMBINED CYCLE POWER PLANT}

본 발명은 저온 배기가스 배열 회수 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복합 화력발전 설비에서 배출되는 저온의 배기가스 열에너지를 회수하여 지역난방 및 시설재배농가의 열원으로 활용 함으로써 복합 화력발전 설비의 열효율 향상 및 에너지를 절감하는 배열 회수 시스템에 관한 것이다.

최근 고유가가 지속되는 상황에서, 복합 화력발전 설비에 추가적으로 배열을 회수하여 발전 설비의 열효율을 향상시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 지역난방과 연계하여 운영되고 있는 복합 화력발전 설비의 경우, 열 회수기(HRSG, Heat Recovery Steam Generator) 후단에 배열 회수 시스템을 추가로 설치하여, 배열을 통해 지역 난방 온수를 생산 및 공급하고 있다.

이러한 배열 회수 시스템에는 열 회수기 전열구조와 동일한 핀 부착관(finned tube)를 사용한 간접 전열 방식의 열 교환기가 적용되며, 기존의 복합 화력 발전설비는 이러한 배열 회수 시스템을 적용하여 배기가스의 온도가 110 ~ 145 ? 온도 범위에서 80 ~ 90 ? 온도 범위로 배출되고 있다.

이와 같이 저온으로 배출되는 복합 화력 발전 설비에서는 기존의 배열 회수 장치로는 낮은 온도 범위의 배기 가스에서 배열을 회수하기 어렵고, 배열을 회수하기 위해 거대한 설비가 필요하기 때문에 경제성이 문제되고 있다.

또한 배기 가스가 연돌(Stack)에서 낮은 온도로 배출하게 되면 백연 현상이 발생하는 문제점이 발생하였다. 백연 현상은 배기 가스 내에 포함된 수증기가 대기로 방출되면서 대기의 포화 수증기량보다 많을 경우 배기 가스 내의 수증기가 응집하면서 배기 가스가 연기처럼 하얗게 보이는 현상을 의미하는데, 이러한 백연 현상이 발생하면, 배기 가스 내의 수분이 산화물과 반응하여 연돌이나 배기 덕트에 부식을 발생할 수 있다. 특히 온도가 낮은 겨울철에는 백연 현상이 더욱 자주 발생하였다.

본 발명의 일측면은 배출 가스의 열에너지를 회수하여 발전 효율을 향상시키고 경제성이 높은 저온 배기가스 배열 회수 시스템을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 일측면은 낮은 온도의 배기 가스를 배출하더라도 배열을 회수하고, 최종 배출되는 배기 가스의 백연 현상을 방지할 수 있는 저온 배기가스 배열 회수 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템은 복합 화력발전 설비의 배기 시스템에 설치되어 배열을 회수하며, 회수된 배열로 급수를 가열하여 수용가에 승온된 급수를 공급하는 저온 배기가스 배열 회수 시스템으로서, 복합 화력발전 설비로부터 배기 가스를 공급받아 간접 접촉 방식으로 열교환하여 급수를 승온하는 제1 열교환기; 및 제1 열교환기를 통과한 배기 가스를 통과시켜 직접 접촉 방식으로 열교환하여 급수를 승온하는 제2 열교환기;를 포함하며, 급수를 제2 열교환기 및 제1 열교환기에 순차적으로 통과시켜 승온한 후 수용가로 공급하며, 수용가에서 사용 후 온도가 강하한 급수를 회수하여 제2 열교환기로 다시 전달함으로써 급수를 순환시킨다.

본 발명의 실시예들에 따르면 배출 가스의 열에너지를 회수하여 발전 효율을 향상하고 경제성을 높일 수 있으며, 낮은 온도의 배기 가스를 배출하더라도 배열을 회수하고 백연 현상을 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예들에 따르면 전체 설비의 크기를 최소화함으로써 장소적 제약을 최소화하고 설치 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템의 계통도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템에서 급수의 흐름을 나타내는 구성도이다.
도 4는 발명의 제2 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템의 계통도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템에서 급수의 흐름을 나타내는 구성도이다.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템에 관하여 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템의 계통도이며, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템(1)은 복합 화력발전 설비(2)의 배기 시스템에 설치되어 배열을 회수하며, 회수된 배열로 급수를 가열하여 수용가에 승온된 급수(온수)를 공급하는 시스템이다.

여기서 복합 화력발전 설비(2)는 도 1에 도시된 바와 같이, 가스 터빈(10), 배기 가스 댐퍼(20), 열 회수기(HRSG, Heat Recovery Steam Generator, 30), 설비 주연돌(main stack, 40), 증기터빈(50), 복수기(60) 및 탈기기(70)를 포함하여 구성될 수 있다.

복합 화력발전 설비(2)는 천연가스 연료를 사용하여 1차로 가스 터빈(10)을 구동하여 1차적으로 전기를 생산하고, 가스 터빈(10)에서 배출되는 고온의 배기가스를 배기 가스 댐퍼(20)를 통해 열 회수기(30)으로 이송한 후, 열 회수기(30)에서 고온의 배기 가스와 물 사이의 열교환을 통해 수증기를 발생시킨다. 이렇게 발생된 수증기를 증기 터빈(50)으로 이송하여 증기 터빈(50)을 구동하여 전기를 2차적으로 생산할 수 있다. 증기 터빈(50)을 구동시킨 후의 수증기는 복수기(60)를 통해 냉각되어 물로 응결시키고, 탈기기(70)를 통해 물에 용존하는 잔여 가스를 제거할 수 있다.

열 회수기(30)에서 열교환을 통해 열을 방출한 배기 가스는 설비 주연돌(40)을 통해 외부로 배출된다. 이 때 배출되는 배기 가스는 열 회수기(30)에서 열교환되었다고 하더라도 여전히 일정 수준의 열에너지를 갖고 있으므로 이를 회수하는 장치가 필요한데, 본 발명의 실시예들에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템(1)이 이와 같이 한번 열교환이 된 비교적 저온의 배기 가스의 열에너지를 회수하기 위한 시스템이다. 본 발명의 실시예들에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템(1)은 발전 설비(2)에서 배출되는 배기 가스의 온도가 90 ℃ 이하라고 하더라도, 이 온도로부터 배열을 회수하여 더 낮은 온도의 배기 가스를 배출하고 에너지를 회수하는 것을 목적으로 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템(1)은 제1 열교환기(100) 및 제2 열교환기(200)를 포함하여 구성된다.

제1 열교환기(100)는 복합 화력발전 설비(2)의 설비 주연돌(40)로부터 배기 가스를 공급받아 배기 가스의 열을 이용하여 급수를 승온하는 수단이다. 배기 가스는 주연돌(40)에서 분기(分岐)하는 우회 덕트(110)을 통해 제1 열교환기(100)로 유입되고, 열 교환 후 연결 덕트(210)로 배출된다.

제1 열교환기(100)는 간접 접촉 방식으로 열교환하여 급수를 승온하는데, 간접 접촉 방식의 열교환이란 온도 차이가 나는 두 개의 매체 중 하나를 튜브를 통해 흐르게 하고, 다른 하나는 튜브 외부로 흐르게 하여 튜브를 통해 두 개의 매체가 열을 교환하는 방식을 의미한다. 본 실시예에서는 통해 상대적으로 저온의 급수가 제1 열교환기(100) 내부에 열교환 유로(102)를 통해 유입되고, 급수보다 온도가 높은 배기 가스가 열교환 유로(102) 외부로 흘러 가도록 한다. 열교환 유로(102) 내의 급수는 상대적으로 높은 온도의 배기 가스에 의해 승온될 수 있다. 열교환 유로(102)는 열교환 효율을 위해서 배기 가스가 흐르는 방향과 교차하는 방향으로 배치되는 것이 바람직하다.

제2 열교환기(200)는 제1 열교환기(100)를 통과한 배기 가스를 통과시켜 배기 가스의 열을 이용하여 급수를 승온하는 수단이다. 배기 가스는 연결 덕트(210)를 통해 제1 열교환기(100)로부터 제2 열교환기(200)로 유입되고, 열 교환 후 배기 덕트(410)로 배출된다. 제1 열교환기(100)와 제2 열교환기(200)를 연결하는 연결 덕트(210)에는 유인 송풍기(212)가 배치되어, 복합 화력발전 설비(2)에서 주연돌(40)로 배출되는 배기 가스를 저온 배기가스 배열 회수 시스템(1)으로 유인시켜 제2 열교환기(200)로 이송하고 배기 연돌(400)을 통해 대기 중으로 배출시킨다.

제2 열교환기(200)는 직접 접촉 방식으로 열교환하여 급수를 승온하는데, 직접 접촉 방식의 열교환이란 한 공간 내에 두 개의 매체를 서로 다른 방향으로 흐르게 하여 두 개의 매체가 직접적으로 접촉하여 열을 교환하는 방식이다.

제2 열교환기(200)는 하우징(201), 배기 가스 유입구(202), 배기 가스 배출구(203) 및 분사부(204)를 포함하여 구성된다.

하우징(201)은 내부 공간을 구비하며, 보온을 하여 하우징(201)을 통한 열의 출입을 최소화할 수 있다. 하우징(201) 일측에는 제1 열교환기(100)를 통과한 배기 가스를 하우징(201)의 내부 공간으로 유입하는 배기 가스 유입구(202)가 구비되며, 하우징 타측(201)에 배치되어 유입된 배기 가스가 배출되는 배기 가스 배출구(203)가 구비된다. 배기 가스 유입구(202)는 하우징(201)의 하부 측에 배치되고, 배기 가스 배출구(203)는 하우징(201)의 상부 측에 배치되어, 하우징(201)의 내부 공간으로 유입된 배기 가스는 하부에 상부로 상승하여 배기 덕트(410)를 통해 외부로 빠져나갈 수 있다.

분사부(204)는 급수를 하우징(201)의 내부 공간으로 분사하는 수단으로서, 배기 가스 유입구(202)와 배기 가스 배출구(203) 사이에 배치된다. 분사부(204)는 복수개의 노즐을 구비하여 급수를 미세한 입자로 만들어 하우징(201)의 내부 공간으로 분사할 수 있다. 직접 접촉 방식의 열교환은 급수의 입자 표면이 곧 전열(傳熱) 면적이므로 분사부(204)를 통해 급수 입자를 미세하게 분사하는 것이 바람직하며, 이와 같은 방식에 의해 작은 공간에서도 효율적으로 열 전달이 이루어지면서 열 교환을 위한 공간 및 비용을 절감시킬 수 있다.

분사부(204)는 내부 공간의 상측에 배치되어 아래 방향으로 급수를 분사할 수 있는데, 이와 같이 급수가 분사되는 경우, 급수는 하부에서 상부로 상승하는 배기 가스와 접촉할 수 있다. 이와 같이 서로 반대 방향으로 흐르면서 접촉함으로써 급수와 배기 가스의 열교환을 효율적으로 할 수 있다. 배기 가스보다 상대적으로 낮은 온도의 급수는 배기 가스와 접촉 후, 배기 가스의 열을 전달 받아 승온하게 된다. 배기 가스와 접촉하여 승온된 급수는 하우징(201) 하부에 집결된 후, 하우징(201) 하부와 연결된 연결 유로(220)를 통해 외부로 빠져나간다. 본 실시예에서 급수의 상세한 흐름은 후술한다.

분사부(204)와 배기가스 유입구(202) 사이에는 복수개의 다공판(205)이 배치되어 배기 가스와 물 사이의 열교환 효율을 상승시킬 수 있다. 또한 분사부(204)를 지난 배기 가스는 데미스터(206)를 통과하는데, 데미스터(206)는 분사부(204)의 노즐에서 미세하게 분사된 물이 상승하는 배기 가스의 힘에 포함되어 배출되는 것을 방지한다. 데미스터를 통과한 배기 가스는 배기 가스 배출구(203)을 통해 배기 덕트(410)로 빠져 나가 배기 연돌(400)을 통해 대기 중으로 배출된다.

본 실시예에 따른 배열 회수 시스템(1)은 제3 열교환기(207)를 더 포함할 수 있다. 제3 열교환기(207)는 배기 가스를 대기 중으로 배출할 때 백연 현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 수단으로서, 제2 열교환기(200)의 배기 가스 배출구(203) 일측에 배치된다. 배기 가스는 배기 덕트(410)로 빠져나가기 전에 제3 열교환기(207)를 통과한다. 제2 열교환기(200)를 통과한 배기 가스는 물과 직접 접촉하여 배기 가스 내의 수분 포함량이 증가하여 상대습도가 상승한다. 이 배기 가스의 온도를 승온시켜 상대습도를 낮춤으로써 백연 현상을 방지할 수 있다. 제3 열교환기(207)에서 배기 가스는 간접 접촉 방식으로 열교환하여 승온될 수 있는데, 구체적인 내용은 후술한다.

복합 화력발전 설비(2)의 설비 주연돌(40)로부터 배출된 배기 가스는 본 실시예에 따른 배열 회수 시스템(1)에서 제1 열교환기(100), 제2 열교환기(200), 제3 열교환기(300) 및 배기 연돌(400)을 순차적으로 거치면서 급수와 열교환을 함으로써 배열을 회수 할 수 있으며, 열 교환 후에 대기 중으로 배출된다.

수용가(300)는 제1 열교환기(100) 및 제2 열교환기(200)에서 승온된 급수를 온수로써 사용하는 난방 사용처로서, 사용하고 난 후 온도가 강하한 급수를 다시 제2 열교환기(200)로 전달한다. 제2 열교환기(200)로 전달된 급수는 저온 배기가스 배열 회수 시스템(1) 내부에서 순환되면서 상기의 열교환 과정을 거쳐 온수가 된 후, 다시 수용가(300)로 투입되어 난방 등에 사용된다.

이하, 도면을 참조하여 제1 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템에서 급수의 흐름을 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템에서 급수의 흐름을 나타내는 구성도이다.

수용가(300)에서 사용되어 온도가 강하한 급수는 도 3에 도시된 경로 (a)를 따라 흘러 분사부(204)를 통해 제2 열교환기(200)로 내부로 유입된다. 급수는 제2 열교환기(200) 하우징(201)의 내부 공간에서 급수보다 높은 온도의 배기가스와 직접적으로 접촉하면서 열을 전달 받고 승온된다.

승온된 급수는 경로 (b)를 따라가면서 점차 승온되면서 하우징(201)의 아래에 집결되고, 하우징(201) 아래에 연결된 연결 유로(220)를 따라 하우징(201) 외부로 빠져 나온 후(경로 (c)) 분기되어, 설정된 온도로 승온할 수 있는 급수량만큼 일부는 경로 (d1)을 따라 제1 열교환기(100)의 열교환 유로(102)로 유입되고, 나머지 일부는 경로 (d2)를 따라 유입된다. 여기서 설정 온도라 함은 배기 가스보다 낮은 온도로 제 1 열교환기가 승온시킬 수 있는 온도 범위를 의미한다.

열교환 유로(102)로 유입된 급수는 제1 열교환기(100)를 지나는 고온의 배기 가스에 의해 다시 한번 열을 전달받아 원하는 설정 온도까지 승온할 수 있다. 즉, 급수는 수용가(300)를 빠져 나온 후, 1차적으로 제2 열교환기(200)에서 승온되고, 2차적으로 제1 열교환기(100)에서 한번 더 승온된다. 이와 같이 두 번에 걸쳐 급수를 열교환하여 승온함으로써 보다 효율적으로 배열을 회수하여 급수를 승온할 수 있다.

원하는 설정 온도로 승온된 급수는 제1 열교환기(100)를 빠져 나온 후 경로 (e)를 따라 유입되고, 제1 열교환기(100)로 유입되지 못한 급수는 경로 (d2)를 따라 유입되며, 두 급수가 혼합되어 경로 (f1)을 통해 수용가(300)로 공급된다. 즉, 급수 중 일부는 제2 열교환기(200) 및 제1 열교환기(100)를 순차적으로 거쳐 승온되고, 나머지 급수는 제2 열교환기(200)만을 거쳐 승온된 후, 수용가(300)로 공급된다.

제1 열교환기(100)에서 승온 처리시킬 수 있는 급수량이 제한되어 있으며, 제2 열교환기(200)에서 급수를 승온할 수 있는 온도의 한계가 있기 때문에, 이와 같이 급수를 두 경로로 나뉘어 일부 급수만 제1 열교환기(100)를 사용하여 보다 높은 온도로 가열하여 수용가(300)로 공급하는 것이 바람직하다. 두 경로를 통해 온도가 다른 급수를 혼합함으로써 급수의 승온 정도 및 승온 처리량을 고려하여 효율적으로 수용가(300)에 온수를 공급할 수 있다.

승온된 급수는 온수로써 수용가(300)에서 사용된 후, 급수의 온도가 강하하면 다시 제2 열교환기(200)로 보내 상술한 급수 순환 과정을 반복한다.

제2 열교환기(200) 및 제1 열교환기(100)를 순차적으로 통과하여 승온된 급수 중 일부는 경로 (f2)를 따라 제2 열교환기(200)의 제3 열교환기(207)로 유입되어 배기 가스를 승온시킴으로써 백연 현상을 방지할 수 있다. 급수의 온도는 배기 가스와 두번에 걸쳐 열교환하여 승온이 된 상태이며, 배기 가스는 열교환에 의해 온도가 강하되어 급수의 온도가 더 높아진 상태이므로, 이와 같이 승온된 급수를 통해 최종적으로 배기되는 배기 가스의 온도를 높일 수 있다.

이하에서는 급수 및 배기 가스의 온도를 대략적인 수치로 예시하여, 본 실시예에서의 열 흐름을 설명한다. 후술하는 온도는 예시에 불과하므로, 본 실시예에서의 온도가 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 복합 화력발전 설비(2)에서 배출되는 배기 가스의 온도가 80 ~ 90 ℃라고 하고, 수용가(300)에서 사용 후 급수의 온도가 25 ~ 30 ℃라고 가정한다.

배기 가스의 온도는 제1 열교환기(100)에서 급수와 열교환을 한 후 80 ~ 90 ℃에서 50~ 60 ℃로 떨어지고, 제2 열교환기(200)에서 25 ~ 30 ℃의 급수와 열교환을 통해 다시 30 ~ 35 ℃로 떨어질 수 있다. 배기 가스는 제2 열교환기(200)의 분사부(204)를 통과하고 제3 열교환기(207)를 통과하면서 다시 35 ~40 ℃로 승온된 뒤 대기 중으로 배출될 수 있다.

급수의 온도는 제2 열교환기(200)에 유입되기 전(경로 (a))에 25 ~ 30 ℃를 유지하다가 제2 열교환기(200)에서 배기 가스와 열교환을 한 후(경로 (b)), 35 ~ 40 ℃로 승온된 급수 중 일부는 제1 열교환기(100)로 투입된다(경로 (c) 및 경로(d1)). 제1 열교환기(100)로 투입된 급수는 80 ~ 90 ℃의 배기 가스와 열교환하여 60 ~ 65 ℃로 승온되고, 제1 열교환기(100)로 유입되지 못한 급수는 경로 (d2)로 유입되어 승온된 급수와 혼합하여 수용가(300)로 유입된다(경로(f1)). 수용가(300)에서는 혼합되어 40 ~ 50 ℃로 승온된 급수를 난방 사용처, 예를 들어 화훼나 채소를 재배하는 시설 재배 농가에 사용할 수 있으며, 다시 급수의 온도가 25 ~ 30 ℃로 떨어지면 급수 순환 과정을 반복하여 승온된 급수를 사용할 수 있다.

도 4는 발명의 제2 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템의 계통도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다. 또한 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템에서 급수의 흐름을 나타내는 구성도이다.

제2 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템(1')은 히트 펌프(500)가 추가되어 급수의 흐름이 변경된 것을 제외하고 전술한 제1 실시예의 저온 배기가스 배열 회수 시스템과 동일한 구성으로 이루어진다. 제1 실시예와 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략하고 변형된 구성에 대해서만 설명하며, 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.

제2 실시예에 따른 저온 배기가스 배열 회수 시스템(1')은 제1 열교환기(100); 제2 열교환기(200); 및 히트 펌프(500)를 포함하여 구성된다.

수용가(301)는 난방 사용처로서, 수용가(301)에서 난방에 사용되는 난방수는 도 6에 도시된 바와 같이, 사용 후 온도가 떨어지면 경로 (g)를 따라 히트 펌프(500)로 유입되어 열 교환하여 승온된 후, 경로 (h)를 따라 수용가(301)로 되돌아와서 난방 등에 사용될 수 있다.

히트 펌프(500)는 저온에서 고온으로 온도를 끌어올리는 장치로서, 고온의 열원의 열을 빼앗아 저온의 매체를 가열할 수 있다. 본 실시예에서 히트 펌프(500)는 제1 열교환기(100) 및 제2 열교환기(200)를 통과하여 승온된 급수의 열을 빼앗아 수용가(301)의 난방수에 전달하여 난방수를 승온시키는 역할을 한다. 또한 히트펌프(500)는 제1 열교환기(100) 및 제2 열교환기(200)를 통과하여 승온된 급수의 온도보다 더 높은 온도로 승온시키기 위한 장치로 높은 온도의 물을 필요로 하는 수용가(301)에 공급할 수 있다.

급수는 도 6에 도시된 경로 (b)를 따라 제2 열교환기(200)의 하우징(201) 내부 공간에서 배기 가스와 열교환하여 1차적으로 승온되고, 경로 (c) 및 경로 (d1)를 따라 제1 열교환기(100)의 열교환 유로(102)로 유입되어 2차적으로 승온된다.

제1 열교환기(100)에서 빠져나온 급수는 경로 (e)를 따라 유입되고, 제1열교환기(100)로 유입되지 않은 급수는 경로(d2)로 유입되어 두 급수가 혼합된 후 히트 펌프(500)로 유입되어 열원으로 사용되고, 수용가(301)로부터 온도가 강하된 난방수를 승온시킨다. 히트펌프(500)와의 열교환에 의해 온도가 강하된 급수는 다시 경로 (a)를 따라 상기 경로를 순환하면서 승온 및 열교환을 반복한다.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 다양한 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

1 : 저온 배기가스 배열 회수 시스템 2 : 복합 화력발전 설비
100 : 제1 열교환기 200 : 제2 열교환기
300 : 수용가 400 : 배기 연돌
500 : 히트펌프

Claims (6)

1. 복합 화력발전 설비의 배기 시스템에 설치되어 배열을 회수하며, 회수된 배열로 급수를 가열하여 수용가에 승온된 급수를 공급하는 저온 배기가스 배열 회수 시스템으로서,
   상기 복합 화력발전 설비로부터 배기 가스를 공급받아 간접 접촉 방식으로 열교환하여 급수를 승온하는 제1 열교환기; 및
   상기 제1 열교환기를 통과한 배기 가스를 통과시켜 직접 접촉 방식으로 열교환하여 급수를 승온하는 제2 열교환기;를 포함하며,
   상기 급수를 상기 제2 열교환기 및 상기 제1 열교환기에 순차적으로 통과시켜 승온한 후 상기 수용가로 공급하며, 상기 수용가에서 사용 후 온도가 강하한 급수를 회수하여 상기 제2 열교환기로 다시 전달함으로써 급수를 순환시키는 저온 배기가스 배열 회수 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 열교환기는
   내부 공간을 구비하는 하우징;
   상기 하우징 일측에 배치되며, 상기 제1 열교환기를 통과한 배기 가스를 상기 내부 공간으로 유입하는 배기 가스 유입구;
   상기 하우징 타측에 배치되어 유입된 배기 가스가 배출되는 배기 가스 배출구;
   상기 배기 가스 유입구와 상기 배기 가스 배출구 사이에 배치되며, 상기 수용가에서 공급된 급수를 상기 내부 공간으로 분사하는 분사부;
   를 포함하는 저온 배기가스 배열 회수 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   배기 가스 배출구 일측에 배치되며, 상기 배기 가스에 백연 현상이 발생하는 것을 방지하도록 상기 배기 가스를 승온하는 제3 열교환기를 더 포함하는 저온 배기가스 배열 회수 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제3 열교환기는
   상기 제2 열교환기 및 상기 제1 열교환기를 순차적으로 통과하여 승온된 후 상기 수용가로 공급되는 급수 중 일부를 통과시킴으로써, 상기 급수로 상기 배기 가스를 승온하는 저온 배기가스 배열 회수 시스템
5. 제1항에 있어서,
   급수 중 일부는 상기 제2 열교환기를 통과한 후 상기 수용가로 되돌아오는 저온 배기가스 배열 회수 시스템.
6. 복합 화력발전 설비의 배기 시스템에 설치되어 배열을 회수하며, 회수된 배열로 이용하여 수용가의 난방수를 승온하는 저온 배기가스 배열 회수 시스템으로서,
   상기 복합 화력발전 설비로부터 배기 가스를 공급받아 간접 접촉 방식으로 열교환하여 급수를 승온하는 제1 열교환기;
   상기 제1 열교환기를 통과한 배기 가스를 통과시키면서 직접 접촉 방식으로 열교환하여 급수를 승온하는 제2 열교환기; 및
   상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기를 통과하여 승온된 급수의 열을 상기 난방수로 전달하여 상기 수용가에서 사용 후 온도가 떨어진 난방수를 승온시키는 히트 펌프;를 포함하며,
   상기 급수를 상기 제2 열교환기 및 상기 제1 열교환기에 순차적으로 통과시켜 승온한 후 상기 히트 펌프에서 열원으로 사용하여 상기 난방수로 열전달한 다음, 상기 급수를 상기 제2 열교환기로 다시 전달함으로써 순환시키며,
   상기 난방수는 상기 수용가와 상기 히트 펌프 사이를 순환하는 저온 배기가스 배열 회수 시스템.

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