KR20180076070A - Tri-generation system - Google Patents

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KR20180076070A
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박화춘
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Abstract

The present invention relates to a triple cogeneration system, increasing energy efficiency by using waste heat of exhaust gas generated from a motor. For example, disclosed is a triple cogeneration system, which comprises: a motor generating power; a combustor receiving exhaust gas generated from the motor and burning the exhaust gas with fuels and air; a purification unit purifying exhaust gas generated from the combustor using a reaction with a catalyst; and a cold and hot water supplier generating cold or hot water by heat-exchanging purified gas discharged from the purification unit.

Description

삼중열병합발전 시스템 {Tri-generation system}Tri-generation system [0002]

본 발명은 삼중열병합발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a triple cogeneration system.

열병합발전(CHP, Cogeneration or Combined Heat and Power) 시스템은 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 생산하는 시스템으로 종합에너지 시스템(Total Energy System)이라 부른다. 근래에는 이러한 열병합 발전 시스템에 냉방까지 함께 조화시키는 삼중열병합발전(CCHP, Tri-generation or Combined Cooling, Heat and Power) 시스템에 대한 요구가 증대되고 있다. 즉, 삼중열병합발전은 건물에 전력, 난방, 냉방을 일괄 제공할 수 있어 관심이 높아지고 있다.CHP (Cogeneration or Combined Heat and Power) system is a system that simultaneously produces power and heat from a single energy source. It is called Total Energy System. In recent years, there has been a growing demand for a triple-cogeneration (CCHP) system, which combines cooling and cooling of such a cogeneration system. In other words, triple-cogeneration power generation can provide power, heating, and air-conditioning in buildings at the same time.

도 1은 종래 방식에 따른 삼중열병합발전 시스템의 개념도이다. 도 1을 참조하면, 삼중열병합발전 시스템은 가스 엔진, 보일러, 냉동기 및 수요처로 구성될 수 있다.1 is a conceptual diagram of a triple cogeneration system according to a conventional system. Referring to FIG. 1, the triple cogeneration system may comprise a gas engine, a boiler, a refrigerator, and a customer.

종래에 따르면, 가스 엔진에 의하여 발전이 이루어져 수요처에 전력을 공급할 수 있다. 이 때, 가스 엔진에서 발생된 배기 가스는 외부로 배출될 수 있다. 또한, 보일러를 통해 온수를 생성하여 수요처 및 냉동기에 공급할 수 있다. 그리고 냉동기는 보일러로부터 온수 또는 증기를 공급받아 열교환에 의하여 냉수를 생성하고, 이를 수요처에 공급할 수 있다. 이로부터 수요처는 전력, 온수, 냉수를 공급받을 수 있었다.According to the conventional art, power can be supplied to a customer by power generation by a gas engine. At this time, the exhaust gas generated in the gas engine can be discharged to the outside. Also, hot water can be generated through the boiler and supplied to the consumer and the refrigerator. The refrigerator can receive hot water or steam from the boiler, generate cold water by heat exchange, and supply it to the customer. From this, consumers could receive electricity, hot water, and cold water.

한편, 냉동기의 효율은 공급되는 열에너지의 준위에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 냉동기에 온수(약 90℃ 이상)나 증기(약 100 내지 150℃)를 공급하는 대신 가스 엔진의 배기가스 열에너지(약 250℃ 이상)를 이용할 수 있다면, 냉동기의 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 배기가스의 폐열을 냉동기에 이용할 수 있다면 삼중열병합발전 시스템의 전체적인 기관 효율 및 운영 효율이 상당히 상승될 것으로 예상된다. 따라서, 가스 엔진의 배기가스의 폐열을 활용하기 위한 논의가 이루어지고 있다.On the other hand, the efficiency of the refrigerator may vary depending on the level of the supplied thermal energy. Therefore, if the exhaust gas heat energy (about 250 ° C or higher) of the gas engine can be used instead of supplying hot water (about 90 ° C or more) or steam (about 100 to 150 ° C) to the freezer, efficiency of the freezer can be improved. That is, if the waste heat of the exhaust gas can be used in the freezer, the overall engine efficiency and operating efficiency of the triple-cogeneration system are expected to be considerably increased. Therefore, a discussion has been made to utilize the waste heat of the exhaust gas of the gas engine.

본 발명은 원동기에서 발생된 배기가스의 폐열을 이용함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 삼중열병합발전 시스템을 제공한다.The present invention provides a triple cogeneration system capable of improving energy efficiency by using waste heat of exhaust gas generated from a prime mover.

본 발명에 따른 삼중열병합발전 시스템은 전력을 발생시키는 원동기; 상기 원동기로부터 발생된 배기가스를 공급받아 연료 및 공기와 함께 연소시키는 연소기; 상기 연소기로부터 발생된 연소가스를 촉매와의 반응에 의하여 정화시키는 정화부; 및 상기 정화부로부터 배출된 정화가스를 열교환시켜 냉수 또는 온수를 발생시키는 냉온수기를 포함할 수 있다.The triple cogeneration system according to the present invention includes a prime mover generating electric power; A combustor for receiving the exhaust gas generated from the prime mover and burning it together with fuel and air; A purifier for purifying the combustion gas generated from the combustor by reaction with the catalyst; And a cooler / heater for generating cold or hot water by exchanging heat with the purge gas discharged from the purifier.

여기서, 상기 연소기로 연료 및 공기를 투입하는 공급부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a supply unit for supplying fuel and air to the combustor.

그리고 상기 연소기 및 정화부와 연결되는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 연소기 내의 온도 및 가스 조성을 측정하고, 상기 연소기로 투입되는 연료 및 공기의 종류와 양을 제어하며, 상기 정화부로 투입되는 촉매의 종류를 결정할 수 있다.And a controller connected to the combustor and the purifier, wherein the controller measures a temperature and a gas composition in the combustor, controls the type and amount of fuel and air introduced into the combustor, Can be determined.

또한, 상기 제어부는 결정된 상기 촉매의 반응 온도 및 반응 가스 조성에 대응되는 연소가스를 생성하기 위하여, 상기 연소기 내의 온도 및 가스 조성을 측정하고 상기 연소기로 투입되는 연료 및 공기의 종류와 양을 제어할 수 있다.The control unit may measure the temperature and gas composition in the combustor and control the type and amount of fuel and air introduced into the combustor in order to generate combustion gas corresponding to the determined reaction temperature of the catalyst and the reaction gas composition have.

또한, 상기 냉온수기는, 액상의 냉매가 열교환에 의하여 냉매 증기로 변환되는 증발기; 흡수제에 의하여 상기 냉매 증기가 흡수되는 흡수기; 상기 냉매 증기를 흡수한 흡수제를 가열함으로써, 상기 냉매 증기와 흡수제를 분리하는 재생기; 및 상기 재생기에서 분리된 냉매 증기를 응축시켜 액상의 냉매로 변환시키는 응축기를 포함할 수 있다.In addition, the cold / hot water generator may include an evaporator in which liquid refrigerant is converted into refrigerant vapor by heat exchange; An absorber in which the refrigerant vapor is absorbed by the absorbent; A regenerator for separating the refrigerant vapor and the absorbent by heating the absorbent absorbing the refrigerant vapor; And a condenser for condensing the refrigerant vapor separated in the regenerator and converting the condensed refrigerant into a liquid refrigerant.

또한, 상기 정화가스는 상기 재생기의 가열원으로 제공될 수 있다.Further, the purifying gas may be provided as a heating source of the regenerator.

본 발명에 의한 삼중열병합발전 시스템은 원동기에서 발생된 배기가스의 폐열을 이용함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.The triple cogeneration system according to the present invention can improve the energy efficiency by using the waste heat of the exhaust gas generated in the prime mover.

도 1은 종래 방식에 따른 삼중열병합발전 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 삼중열병합발전 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a triple cogeneration system according to a conventional system.
2 is a conceptual diagram of a triple cogeneration system according to an embodiment of the present invention.

본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 삼중열병합발전 시스템의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of a triple cogeneration system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 삼중열병합발전 시스템은 원동기(10), 연소기(20), 정화부(30), 냉온수기(40), 제어부(50) 및 수요처(60)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 삼중열병합발전 시스템은 공급부(25)를 더 포함할 수도 있다.2, a triple-cogeneration system according to an embodiment of the present invention includes a prime mover 10, a combustor 20, a purifier 30, a cold / hot water generator 40, a controller 50, can do. Further, the triple cogeneration system according to the present invention may further include a supply unit 25.

원동기(10)는 원동력, 구체적으로 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 원동기(10)는 수요처(40)에 전력을 공급할 수 있다. 원동기(10)의 발전에 의하여 생성된 배기가스는 배기가스 공급라인(L1)을 통하여 연소기(20)로 공급될 수 있다. 원동기(10)는 가스엔진, 가스터빈, 스털링엔진 및 디젤엔진 등 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.The prime mover 10 can generate a driving force, specifically electrical energy. The prime mover 10 can supply electric power to the customer 40. [ The exhaust gas generated by the power generation of the prime mover 10 can be supplied to the combustor 20 through the exhaust gas supply line L1. The prime mover 10 may include any one of a gas engine, a gas turbine, a Stirling engine, and a diesel engine.

원동기(10)는 린번(Lean Burn) 방식 또는 리치번(Rich Burn) 방식으로 구동될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 삼중열병합발전 시스템은 린번 방식을 통해 구동될 수 있다.The prime mover 10 may be driven by a lean burn method or a rich burn method. Particularly, the triple cogeneration system according to the present invention can be driven through a lean-burn system.

린번 방식의 경우, 리치번 방식에 비하여 연소 온도가 낮다. 또한, 공기와 연료의 불균형 혼합이 적어 질소산화물, 일산화탄소, 미연탄화수소가 적게 발생한다는 장점이 있다. 그러나, 배기가스 중 산소가 포함되어 있어 값싸고 효율이 높은 삼원촉매(Three-way catalyst)의 사용이 어렵다. 또한, 배기가스의 온도가 낮아(400℃) 고온에서 사용 가능한 값싼 촉매들을 사용하지 못한다는 단점이 있다. 따라서, 배기가스의 정화를 위하여 전환 효율이 비교적 낮고, 가격이 고가인 SCR, Lean-NOx 촉매 등을 사용한다.In the case of the lean burn method, the combustion temperature is lower than that in the rich burn method. Also, there is an advantage that less unbalanced mixing of air and fuel results in less nitrogen oxides, carbon monoxide and unburned hydrocarbons. However, it is difficult to use a three-way catalyst, which contains oxygen in exhaust gas and is inexpensive and highly efficient. In addition, there is a disadvantage in that the temperature of the exhaust gas is low (400 캜), and cheap catalysts usable at high temperatures can not be used. Therefore, SCR, Lean-NOx catalyst or the like having a relatively low conversion efficiency and high price is used for purifying the exhaust gas.

반면, 리치번 방식의 경우, 린번 방식에 비하여 연소 온도가 높다. 또한, 공기와 연료의 불균형 혼합으로 질소산화물과 일산화탄소, 미연탄화수소가 많이 발생되나, 삼원촉매를 통하여 확실한 정화가 가능하다는 장점이 있다.On the other hand, in the case of the rich burn system, the burning temperature is higher than that of the lean burn system. In addition, the unbalanced mixture of air and fuel generates nitrogen oxide, carbon monoxide and unburned hydrocarbons in a large amount, but it has an advantage that it is possible to purify reliably through a three-way catalyst.

본 발명의 경우, 연소기(20)를 통해 린번 방식을 적용한 원동기(10)의 단점을 극복할 수 있다. 즉, 연소기(20)를 통하여 연소 온도, 공급 온도 및 연소 후 가스의 조성 등을 조절할 수 있어 저렴하고 효율이 좋은 삼원촉매 등의 고온촉매를 사용하여 배기가스의 효과적인 정화가 이루어질 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.In the case of the present invention, it is possible to overcome the drawbacks of the prime mover 10 that employs the lean burn system via the combustor 20. That is, the combustion temperature, the supply temperature, and the composition of the gas after combustion can be controlled through the combustor 20, so that the exhaust gas can be effectively purified using a high-temperature catalyst such as a three-way catalyst which is inexpensive and efficient. This will be described later.

연소기(20)는 배기가스 공급 라인(L1)을 통해 원동기(10)에서 발생한 배기가스를 공급받을 수 있다. 연소기(20)는 추가적인 연소 반응을 일으키고, 이 때 발생한 연소 가스는 연소가스 공급라인(L2)을 통해 정화부(30)에 공급될 수 있다.The combustor 20 can receive the exhaust gas generated in the prime mover 10 through the exhaust gas supply line L1. The combustor 20 causes an additional combustion reaction, and the generated combustion gas can be supplied to the purifier 30 through the combustion gas supply line L2.

연소기(20)에는 공급부(25)가 더 연결될 수 있다. 공급부(25)는 연소기(20)로 연료 또는 공기를 공급할 수 있다. 즉, 연소기(20)는 공급부(25)로부터 연료와 공기를 공급받아, 원동기(10)에서 발생한 배기가스와 함께 연소 반응을 일으킬 수 있다.The combustor 20 may further be connected to a supply unit 25. [ The supply part 25 can supply fuel or air to the combustor 20. [ That is, the combustor 20 receives the fuel and air from the supply unit 25 and can cause a combustion reaction together with the exhaust gas generated in the prime mover 10.

연소기(20)에서 연소 반응이 이루어지기 위해서는 기본적으로 연료(가연물), 산소(공기) 및 점화원(열) 등이 필요하다. 연소기(20)는 공급부(25)로부터 연료와 산소를 공급받고, 원동기(10)로부터 열(배기가스의 폐열)을 공급받을 수 있다. 이로부터 연소기(20)에서 연소 반응이 이루어질 수 있다.Basically, fuel (combustible material), oxygen (air), and ignition source (heat) are required for the combustion reaction in the combustor 20. The combustor 20 receives fuel and oxygen from the supply unit 25 and can receive heat (waste heat of the exhaust gas) from the prime mover 10. [ From this, a combustion reaction can be performed in the combustor 20.

한편, 본 발명에서는 연소기(20)에 투입되는 연료와 공기의 종류 및 양을 제어하여 연소가스(연소기에서 연소 후 배출된 배기가스)의 조성을 조절할 수 있다. 따라서, 사용하고자 하는 촉매의 종류에 대응되도록 연소가스의 조성을 조절할 수 있다.In the present invention, the composition of the combustion gas (exhaust gas discharged after combustion in the combustor) can be controlled by controlling the type and amount of the fuel and air injected into the combustor 20. Therefore, the composition of the combustion gas can be adjusted so as to correspond to the kind of the catalyst to be used.

예를 들어, 산소가 존재하는 가스 분위기에서 반응하지 않는 삼원촉매를 사용할 경우, 연소가스를 산소가 존재하지 않는 분위기로 만들 필요가 있다. 하지만, 원동기(10)의 린번 방식에 의하여 발생되는 배기가스에는 다량(대략 3% 이상)의 산소가 포함되어 있을 수 있다. For example, in the case of using a three-way catalyst that does not react in a gas atmosphere in which oxygen exists, it is necessary to make the combustion gas an atmosphere in which oxygen does not exist. However, the exhaust gas generated by the lean burn system of the prime mover 10 may contain a large amount (approximately 3% or more) of oxygen.

따라서, 본 발명에서는 연소기(20)에 적정량의 연료와 공기를 투입하여 연소 반응을 일으킴으로써, 배기가스 내의 산소를 모두 소비하도록 할 수 있다. 따라서, 연소기(20)는 산소가 존재하지 않는 분위기의 연소가스를 배출할 수 있다. 이러한 연소가스는 정화부(30)에 삼원촉매를 투입함으로써 정화되어 외부로 배출될 수 있다.Therefore, in the present invention, by injecting an appropriate amount of fuel and air into the combustor 20 to cause a combustion reaction, it is possible to consume all the oxygen in the exhaust gas. Therefore, the combustor 20 can discharge the combustion gas in an atmosphere in which oxygen is not present. Such a combustion gas can be purified by injecting a three-way catalyst into the purifying section 30 and discharged to the outside.

또한, 본 발명에서는 연소기(20)에 투입되는 연료와 공기의 종류 및 양을 조절하여 연소 후 배출되는 연소가스의 온도를 제어할 수 있다. 따라서, 사용하고자 하는 촉매의 종류에 대응되도록 연소가스의 온도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 발열반응을 보다 많이 일으키는 연료를 투입시키거나, 연소 반응이 보다 많이 이루어지도록 하여 연소가스의 온도를 상승시킬 수 있다.In addition, in the present invention, the type and amount of the fuel and air introduced into the combustor 20 can be controlled to control the temperature of the combustion gas discharged after the combustion. Therefore, the temperature of the combustion gas can be adjusted so as to correspond to the type of the catalyst to be used. For example, it is possible to inject a fuel which causes more exothermic reaction, or to cause a higher combustion reaction to increase the temperature of the combustion gas.

특히, 연소가스의 온도가 높아질수록 연소가스의 정화를 위한 촉매와의 반응이 활발하게 이루어질 수 있다. 따라서, 연료 및 공기의 제어를 통해 연소가스의 온도를 높일수록 연소가스의 정화가 효과적으로 이루어질 수 있다.Particularly, the higher the temperature of the combustion gas, the more active the reaction with the catalyst for purifying the combustion gas. Accordingly, as the temperature of the combustion gas increases through the control of the fuel and the air, the purification of the combustion gas can be effectively performed.

또한, 고온에서 반응이 이루어지는 고온 촉매를 이용할 경우, 배출되는 연소가스가 높은 열에너지(고온)를 갖도록 해야 한다. 만약, 고온 촉매 중 하나인 삼원 촉매를 이용할 경우, 삼원 촉매가 대략 450℃ 이상에서 반응을 일으키므로 이 이상의 온도 분위기를 만들어줄 필요가 있다. 일반적인 린번 방식의 원동기에서 발생되는 배기가스의 온도는 대략 350 내지 450℃이고, 리치번 방식의 원동기에서 발생되는 배기가스의 온도는 대략 500 내지 550℃일 수 있다. 따라서, 리치번 방식의 배기가스는 삼원 촉매의 적용이 가능하나, 린번 방식의 배기가스는 삼원촉매의 이용이 어려울 수 있다.Further, when using a high-temperature catalyst in which a reaction is carried out at a high temperature, the combustion gas to be discharged must have high heat energy (high temperature). If a three-way catalyst, which is one of the high-temperature catalysts, is used, the three-way catalyst causes a reaction at about 450 ° C or higher. The temperature of the exhaust gas generated in the general reboiler type prime mover is approximately 350 to 450 ° C, and the temperature of the exhaust gas generated in the rich burn type prime mover may be approximately 500 to 550 ° C. Therefore, the exhaust gas of the rich burning system can be applied to the three-way catalyst, but the exhaust gas of the lean burn system may be difficult to use the three-way catalyst.

본 발명의 연소기(20)는 연료 및 공기의 제어를 통해 연소가스의 온도를 높일 수 있다. 따라서, 린번 방식의 배기가스를 이용하더라도, 연소기(20)에서 연소 반응을 보다 많이 일으켜 연소가스의 온도를 450℃ 이상으로 상승시킬 수 있다. 이러한 경우, 리치번 방식에 의한 배기가스에서만 사용될 수 있었던 고온 촉매(예를 들면, 삼원촉매)들의 사용이 가능해질 수 있다. The combustor 20 of the present invention can increase the temperature of the combustion gas through control of fuel and air. Therefore, even when the exhaust gas of the lean burn system is used, the combustion reaction is more likely to occur in the combustor 20, and the temperature of the combustion gas can be raised to 450 ° C or higher. In this case, the use of high temperature catalysts (for example, three-way catalysts), which could only be used in the exhaust gas by the rich burning method, may become possible.

따라서, 본 발명에 따른 삼중열병합발전 시스템은 연소기(20)를 추가함으로써, 연소가스의 조성 및 온도를 제어할 수 있다. 따라서, 촉매 선택의 폭이 넓어지고, 비용 절감이 가능하다. 특히, 전환 효율이 좋은 고온 촉매의 사용이 가능하여 연소가스의 효과적인 정화 반응이 이루어질 수 있다. 더불어, 동일한 촉매를 사용하더라도, 보다 높은 온도에서 정화 반응이 이루어지도록 함으로써 정화 효율이 상승될 수 있다.Therefore, the tritium cogeneration system according to the present invention can control the composition and the temperature of the combustion gas by adding the combustor 20. Therefore, the range of catalyst selection can be widened and the cost can be reduced. In particular, the use of a high-temperature catalyst having a high conversion efficiency makes it possible to effectively purify the combustion gas. In addition, even if the same catalyst is used, the purification efficiency can be raised by allowing the purification reaction to be performed at a higher temperature.

또한, 본 발명에 따른 삼중열병합발전 시스템은 연소기(20)에 투입되는 연료 및 공기를 조절함으로써 냉난방 부하에 효과적으로 대처할 수 있다. 즉, 기존 방식에서는 온/오프 동작만을 수행하여 냉방 및 난방의 부하를 자유롭게 변화시키지 못한다는 단점이 있었다. 따라서, 냉방과 난방의 수요가 변할 때 대수제어 등과 같은 소극적인 제어를 통하여 대응할 수 있었다. 그러나, 본 발명의 경우, 냉방과 난방의 실부하에 직접 대응하여 연료와 공기의 공급량만을 조절함으로써 비례제어가 가능해질 수 있다.In addition, the triple cogeneration system according to the present invention can effectively cope with the cooling / heating load by controlling the fuel and air supplied to the combustor 20. [ That is, there is a disadvantage in that the conventional method does not freely change the load of cooling and heating by performing ON / OFF operation only. Therefore, when the demand for cooling and heating changes, it has been possible to respond through passive control such as logarithmic control. However, in the case of the present invention, proportional control can be made by adjusting only the supply amount of fuel and air directly corresponding to the actual load of cooling and heating.

정화부(30)는 연소가스 공급라인(L2)을 통해 연소기로부터 배출된 연소가스를 공급받을 수 있다. 정화부(30)에는 촉매가 투입되어 연소가스의 정화가 이루어질 수 있다. 특히, 연소가스에 유해가스가 포함되어 있을 수 있으므로, 촉매와의 반응을 통해 유해가스를 분해 및 제거할 수 있다. The purifying section 30 can receive the combustion gas discharged from the combustor through the combustion gas supply line L2. A catalyst is injected into the purifying part 30 to purify the combustion gas. Particularly, since harmful gas may be contained in the combustion gas, the harmful gas can be decomposed and removed through reaction with the catalyst.

한편, 정화부(30)는 경우에 따라 생략될 수 있으며, 냉온수기(40)의 후단에 설치될 수도 있다. 만약 냉온수기(40)의 후단에 정화부(30)가 배치될 경우, 연소가스가 바로 냉온수기(40)로 투입되고, 열교환되어 냉온수기(40)에서 배출된 이후 정화 기능이 이루어질 수 있다.On the other hand, the purifier 30 may be omitted in some cases and may be installed at the rear end of the cold / hot water generator 40. If the purifier 30 is disposed at the rear end of the cold / hot water generator 40, the purge function may be performed after the combustion gas is directly inputted into the cold / hot water machine 40, heat exchanged and discharged from the cold / hot water machine 40.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 삼중열병합발전 시스템은 정화 반응에 사용되는 촉매의 선택의 폭이 넓어질 수 있다. 따라서, 정화 반응의 효율이 상승되고, 비용이 절감될 수 있다. 특히, 촉매는 그 종류에 따라 반응이 이루어지는 온도나 분위기가(가스 조성) 다르다. 본 발명은 연소기(20)를 통해 온도 및 가스 조성을 조절함으로써, 보다 저렴하고 효율이 좋은 촉매를 사용할 수 있다. 또한, 연소기(20)를 통해 온도를 상승시켜 촉매와의 반응이 보다 활발하게 이루어지도록 할 수 있다.As described above, the triple-cogeneration system of the present invention can broaden the selection of the catalyst used in the purification reaction. Therefore, the efficiency of the purification reaction is increased and the cost can be reduced. Particularly, the temperature and the atmosphere (gas composition) at which the reaction is performed differ depending on the type of the catalyst. By adjusting the temperature and gas composition through the combustor 20, the present invention can use less expensive and more efficient catalysts. Further, the temperature can be raised through the combustor 20 so that the reaction with the catalyst can be more actively performed.

한편, 일반적으로 촉매의 정화 반응은 발열 반응으로 이루어질 수 있다. 따라서, 정화부(30)에서 고온의 연소가스가 정화되더라도, 정화 가스(연소가스가 정화된 후의 가스)는 냉온수기에 공급할만한 충분한 열에너지를 가질 수 있다.On the other hand, in general, the purification reaction of the catalyst may be an exothermic reaction. Therefore, even if the high temperature combustion gas is purified in the purifying section 30, the purifying gas (gas after the combustion gas has been purified) can have sufficient heat energy to supply the cold / hot water heater.

냉온수기(40)는 정화가스 공급라인(L3)을 통해 정화부(30)로부터 정화가스를 공급받을 수 있다. 냉온수기(40)는 공급받은 정화가스의 폐열을 통해 냉수 또는 온수를 생성할 수 있다. 냉온수기(40)로부터 생성된 냉수 또는 온수는 수요처(50)로 공급될 수 있다. 또한, 열교환된 정화가스는 외부로 배출될 수 있다.The cold / hot water machine 40 can receive the purified gas from the purifier 30 through the purge gas supply line L3. The cold / hot water system 40 can generate cold water or hot water through the waste heat of the supplied purifying gas. The cold water or hot water generated from the cold / hot water machine 40 can be supplied to the consumer 50. Further, the heat-exchanged purified gas can be discharged to the outside.

냉온수기(40)는 일반적인 흡수식 냉온수기일 수 있다. 예를 들어, 냉온수기(40)는 통상의 이중 효용 흡수식 냉온수기일 수 있다. 냉온수기(40)는 그 열원으로써 정화가스의 폐열이 이용된다는 것을 제외하면 통상의 구성이 적용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.The cold / hot water machine 40 may be a general absorption type cold / hot water machine. For example, the cold / hot water machine 40 may be a conventional dual effect absorption chiller. The cold / hot water heater 40 can be of a general configuration except that the waste heat of the purified gas is used as its heat source, and thus a detailed description thereof will be omitted.

냉온수기(40)는 증발기, 흡수기, 재생기, 응축기를 포함할 수 있다. 증발기에서는 냉매가 전열관을 통과하는 물(열교환에 의하여 냉수 또는 온수가 생성됨)과 열교환으로 증발되어 냉매증기가 될 수 있다. 흡수기에서는 흡수제가 냉매증기를 흡수할 수 있다. 재생기에서는 냉매를 흡수한 흡수제를 가열하여 흡수제와 냉매(냉매증기)를 분리할 수 있다. 응축기에서는 재생기에서 생성된 냉매증기를 냉각수로 응축시켜 액상의 냉매를 생성한다. 이러한 냉매는 다시 증발기로 공급될 수 있다. 상기와 같은 사이클에 의하여 냉온수의 생성이 가능하다.The cold / hot water machine 40 may include an evaporator, an absorber, a regenerator, and a condenser. In the evaporator, the refrigerant can be evaporated by the water passing through the heat transfer tube (cold water or hot water is generated by heat exchange) and heat exchanged to become the refrigerant vapor. In the absorber, the absorbent can absorb the refrigerant vapor. In the regenerator, the absorbent absorbing the refrigerant can be heated to separate the absorbent and the refrigerant (refrigerant vapor). In the condenser, the refrigerant vapor generated in the regenerator is condensed with the cooling water to generate the liquid refrigerant. This refrigerant can be supplied to the evaporator again. The cold and hot water can be generated by the above cycle.

냉수 및 온수는 증발기로 투입된 물이 열교환 반응에 의하여 냉각 또는 가열됨으로써 발생될 수 있다. 그러나, 냉온수기의 기종에 따라 응축기 또는 재생기에서 온수를 발생시킬 수도 있다. 본 발명에서는 상기의 구성으로 냉온수기를 한정하는 것은 아니며, 통상적인 냉수와 온수를 공급하는 장치이면 어떤 것이 적용되어도 무방하다. Cold water and hot water can be generated by cooling or heating the water introduced into the evaporator by a heat exchange reaction. However, hot water may be generated in the condenser or regenerator depending on the type of the cold / hot water machine. In the present invention, the cold / hot water supply device is not limited to the above-described configuration, and any device that supplies ordinary cold water and hot water may be applied.

일반적으로 냉온수기(40)는 냉수와 온수를 발생시키기 위한 사이클에서 열원을 필요로 한다. 예를 들어, 재생기에서 흡수제를 가열할 때 열원이 필요할 수 있다. 본 발명에서는 재생기에 고온의 정화가스를 공급하여 흡수제의 가열에 정화가스의 폐열이 이용될 수 있다. 따라서, 기존에는 별도의 열원이 공급되어 흡수제를 가열시켰으나, 본 발명에서는 이러한 폐열을 이용함으로써 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.Generally, the cold / hot water machine 40 requires a heat source in a cycle for generating cold water and hot water. For example, a heat source may be required when heating the sorbent in the regenerator. In the present invention, waste heat of the purifying gas can be used for heating the absorbent by supplying a high-temperature purifying gas to the regenerator. Therefore, although a separate heat source is conventionally used to heat the absorbent, in the present invention, energy efficiency can be increased by using such waste heat.

제어부(50)는 연소기(20) 및 공급부(25)와 연결되어 연소기 내의 온도 및 가스 조성을 파악하고, 공급부(25)로부터 공급되는 연료와 공기를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(50)는 연소가스의 분위기(온도, 가스 조성)를 파악하고, 원하는 연소가스 분위기를 만들기 위하여 공급부(25)로부터 공급되는 연료의 공기의 종류 및 양을 조절할 수 있다.The control unit 50 is connected to the combustor 20 and the supply unit 25 to determine the temperature and gas composition in the combustor and to control the fuel and air supplied from the supply unit 25. [ That is, the control unit 50 can determine the atmosphere (temperature, gas composition) of the combustion gas and adjust the type and amount of the air of the fuel supplied from the supply unit 25 in order to create a desired combustion gas atmosphere.

또한, 제어부(50)는 정화부(30)와 연결되어 정화부(30)로 투입되는 촉매를 결정할 수도 있다. 이 때, 제어부(50)에는 촉매 별 반응 온도 및 반응 가스 조성에 대한 정보가 저장되어 있을 수 있다. 또는, 조작에 의하여 이러한 정보를 저장하는 것도 가능하다. 제어부(50)는 선택된 촉매의 반응 조건에 대응되도록 연소기(20) 및 공급부(25)를 제어할 수 있다.In addition, the controller 50 may determine the catalyst to be supplied to the purifier 30 by being connected to the purifier 30. At this time, the control unit 50 may store information on the reaction temperature and the reaction gas composition for each catalyst. Alternatively, it is also possible to store such information by an operation. The control unit 50 may control the combustor 20 and the supply unit 25 so as to correspond to the reaction conditions of the selected catalyst.

수요처(60)는 원동기(10)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 또한, 수요처(60)는 냉온수기(40)로부터 냉수와 온수를 공급받을 수 있다. 수요처(60)는, 예를 들면, 대단위 주거 단지나 산업체 단지 등을 포함할 수 있다.The consumer 60 can receive electric power from the prime mover 10. In addition, the consumer 60 can receive cold water and hot water from the cold / hot water machine 40. The customer 60 may include, for example, a large residential complex or an industrial complex.

본 발명에 따른 삼중열병합발전 시스템은 전력, 냉수 및 온수를 사용자에게 용이하게 제공할 수 있다. 또한, 전력 발생 시 발생하는 배기가스의 폐열을 재연소시키고, 연소가스(연소 후의 배기가스) 또는 정화가스(연소가스를 정화시킨 가스)를 이용하여 냉온수기를 구동함으로써, 별도의 열에너지 공급부가 불필요하고 에너지 절감이 가능하다. 또한, 고온의 배기가스의 폐열을 사용하여 냉온수기의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다. 더불어, 연소기를 통해 연소가스의 온도 및 조성을 제어함으로써, 배기가스의 정화가 보다 저렴하고 효과적으로 이루어질 수 있다.The triple cogeneration system according to the present invention can easily provide power, cold water, and hot water to a user. Further, waste heat of the exhaust gas generated at the time of power generation is re-burned, and the cold / hot water generator is driven by using the combustion gas (exhaust gas after combustion) or the purified gas (gas purified from the combustion gas) Energy saving is possible. Further, the energy efficiency of the cold / hot water generator can be increased by using the waste heat of the high temperature exhaust gas. In addition, by controlling the temperature and composition of the combustion gas through the combustor, the purification of the exhaust gas can be made more inexpensive and effective.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 삼중열병합발전 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be applied to a three-phase cogeneration system according to the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

10; 원동기 20; 연소기
25; 공급부 30; 정화부
40; 냉온수기 50; 제어부
60; 수요처10; Prime mover 20; burner
25; A supply unit 30; Purifying section
40; A cold / hot water heater 50; The control unit
60; Customer

Claims (6)

전력을 발생시키는 원동기;
상기 원동기로부터 발생된 배기가스를 공급받아 연료 및 공기와 함께 연소시키는 연소기;
상기 연소기로부터 발생된 연소가스를 촉매와의 반응에 의하여 정화시키는 정화부; 및
상기 정화부로부터 배출된 정화가스를 열교환시켜 냉수 또는 온수를 발생시키는 냉온수기를 포함하는 삼중열병합발전 시스템. A prime mover generating power;
A combustor for receiving the exhaust gas generated from the prime mover and burning it together with fuel and air;
A purifier for purifying the combustion gas generated from the combustor by reaction with the catalyst; And
And a cold / hot water generator for generating cold water or hot water by heat-exchanging the purified gas discharged from the purifier. 제 1 항에 있어서,
상기 연소기로 연료 및 공기를 투입하는 공급부를 더 포함하는 삼중열병합발전 시스템.The method according to claim 1,
And a supply unit for supplying fuel and air to the combustor. 제 1 항에 있어서,
상기 연소기 및 정화부와 연결되는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 연소기 내의 온도 및 가스 조성을 측정하고, 상기 연소기로 투입되는 연료 및 공기의 종류와 양을 제어하며, 상기 정화부로 투입되는 촉매의 종류를 결정하는 삼중열병합발전 시스템.The method according to claim 1,
And a control unit connected to the combustor and the purifier,
Wherein the control unit measures the temperature and gas composition in the combustor, controls the type and amount of fuel and air introduced into the combustor, and determines the type of catalyst to be input to the purifier. 제 3 항에 있어서,
상기 제어부는 결정된 상기 촉매의 반응 온도 및 반응 가스 조성에 대응되는 연소가스를 생성하기 위하여, 상기 연소기 내의 온도 및 가스 조성을 측정하고 상기 연소기로 투입되는 연료 및 공기의 종류와 양을 제어하는 삼중열병합발전 시스템.The method of claim 3,
The control unit measures the temperature and the gas composition in the combustor and controls the type and amount of the fuel and air introduced into the combustor in order to generate the combustion gas corresponding to the determined reaction temperature of the catalyst and the reaction gas composition, system. 제 1 항에 있어서,
상기 냉온수기는,
액상의 냉매가 열교환에 의하여 냉매 증기로 변환되는 증발기;
흡수제에 의하여 상기 냉매 증기가 흡수되는 흡수기;
상기 냉매 증기를 흡수한 흡수제를 가열함으로써, 상기 냉매 증기와 흡수제를 분리하는 재생기; 및
상기 재생기에서 분리된 냉매 증기를 응축시켜 액상의 냉매로 변환시키는 응축기를 포함하는 삼중열병합발전 시스템.The method according to claim 1,
The cold /
An evaporator in which a liquid refrigerant is converted into a refrigerant vapor by heat exchange;
An absorber in which the refrigerant vapor is absorbed by the absorbent;
A regenerator for separating the refrigerant vapor and the absorbent by heating the absorbent absorbing the refrigerant vapor; And
And a condenser for condensing the refrigerant vapor separated in the regenerator and converting the condensed refrigerant into liquid-phase refrigerant. 제 5 항에 있어서,
상기 정화가스는 상기 재생기의 가열원으로 제공되는 삼중열병합발전 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the purifying gas is provided as a heating source of the regenerator.
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