KR20180134578A - Generating apparatus - Google Patents

Generating apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR20180134578A
KR20180134578A KR1020170072463A KR20170072463A KR20180134578A KR 20180134578 A KR20180134578 A KR 20180134578A KR 1020170072463 A KR1020170072463 A KR 1020170072463A KR 20170072463 A KR20170072463 A KR 20170072463A KR 20180134578 A KR20180134578 A KR 20180134578A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
line
gas
engine
medium
carbon dioxide
Prior art date
Application number
KR1020170072463A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101970120B1 (en
Inventor
김범주
이철희
함진기
류광년
Original Assignee
한국전력공사
현대중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사, 현대중공업 주식회사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020170072463A priority Critical patent/KR101970120B1/en
Publication of KR20180134578A publication Critical patent/KR20180134578A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101970120B1 publication Critical patent/KR101970120B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F01K25/103—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Disclosed is a composite power generation apparatus capable of generating power by using waste heat produced by an engine. The composite power generation apparatus comprises: an engine driven by combustion of fuel; a first flow line connected to the engine to discharge exhaust gas of the engine; a turbocharger which is connected to the first flow line to supply exhaust gas of the engine, and compresses nitrous oxide supplied by the engine; a second flow line connecting the turbocharger and the engine to supply nitrous oxide compressed by the turbocharger to the engine; a third flow line connected to the turbocharger to discharge exhaust gas discharged by the turbocharger to the outside; a gas compressor to compress carbon dioxide; a first medium line connected to the gas compressor; a gas turbine connected to the first medium line, and driven by carbon dioxide supplied from the first medium line; a second medium line connecting the gas turbine and the gas compressor; a nitrous oxide heat exchanger connected to the second flow line and the first medium line to exchange heat between the second flow line and the first medium line; a reheater connected to the first and the second medium line to exchange heat between the first and the second medium line; a heater connected to the third flow line and the first medium line to exchange heat between the third flow line and the first medium line; a gas cooler installed between the reheater and the gas compressor in the second flow line; and an engine cooling heat exchanger to exchange heat between a cooling line of the engine and the first medium line to cool a cooling medium of the engine.

Description

복합 발전장치{GENERATING APPARATUS}{GENERATING APPARATUS}

본 발명은 복합 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진에서 발생되는 폐열을 이용하여 발전할 수 있는 복합 발전장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combined power generation apparatus, and more particularly, to a combined power generation apparatus capable of generating power using waste heat generated in an engine.

기후변화가 세계적인 관심으로 부상됨에 따라 각 국의 대응도 활발해지고 있다. 주요국들은 온실이산화탄소 감축을 위해 다양한 정책을 도입하고 있다. 선박 분야에서도 에너지효율지수(EEDI: Energy Efficiency Design Index for new ships)를 도입하여 신조선 설계 및 건조 시에 에너지효율 기준치를 만족시키도록 규제하고 있다. 2015년부터 북유럽(발트해, 북해 및 영국 해협 포함)과 북미(미국과 캐나다 해안에서 200해리)에서 배기 이산화탄소 배출 규제 지역을 설정하는 ECA(배기이산화탄소 배출규제지역)를 시행하여, 고효율, 친환경 선박만을 운항 가능하도록 제한하는 등 다양한 규제 정책이 마련되고 있다. As climate change has emerged as a global concern, the response of each country is becoming more active. Major countries are adopting various policies to reduce greenhouse carbon dioxide. In the marine sector, the Energy Efficiency Design Index (EEDI) has been introduced to meet energy efficiency standards in the design and construction of new ships. Since 2015, the ECA (Emission Carbon Dioxide Emission Regulation Area) has been set up to regulate the emission of CO2 in North Europe (including the Baltic Sea, the North Sea and the English Channel) and North America (200 nautical miles from the US and Canada coasts) There are a variety of regulatory policies, including restrictions on flights.

과거에는 선박 엔진의 폐열회수장치를 적용하는 것이 연료비 절감의 측면에 한정되었다면, 최근에는 연료비 절감뿐만 아니라 강화되고 있는 환경규제의 준수 측면에서도 그 필요성이 증대되고 있다. 이러한 기조는 엔진발전분야에서도 점차 강화될 것으로 예측된다. 발전회사에서는 고유황 연료유(HFO: High Sulfur Fuel Oil)를 사용하는 엔진을 청정한 이산화탄소연료 엔진으로 개조하거나, 엔진폐열회수장치를 추가로 설치하여 강화되는 환경규제에 대비하고자 하는 노력들을 경주하고 있다.In the past, if the application of the waste heat recovery device of the marine engine was limited in terms of fuel cost reduction, the necessity is increasing in recent years in terms of not only reducing the fuel cost but also observing the strengthened environmental regulations. This trend is expected to be further strengthened in the field of engine power generation. The power company is making efforts to convert the engine using high sulfur fuel oil (HFO) into a clean carbon dioxide fuel engine or to prepare for the enforced environmental regulations by installing additional engine waste heat recovery device .

그런데 스팀을 생성하여 스팀터빈을 구동하는 기존의 발전방식은 열원의 낮은 온도로 인해 효율이 매우 낮고, 장치 구성이 복잡하며, 장치의 부피도 큰 문제점이 있다. However, the existing power generation system for generating steam to drive the steam turbine has a very low efficiency due to a low temperature of the heat source, a complicated apparatus configuration, and a large volume of the apparatus.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2017-0009336호(2017. 01. 25 공개, 발명의 명칭: 선박 에너지 효율 최적화 시스템 및 방법)에 개시되어 있다.BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2017-0009336 (titled "Ship Energy Efficiency Optimization System and Method", published on Jan. 25, 2015).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진에서 발생되는 폐열을 이용하여 발전할 수 있는 복합 발전장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a combined power generation apparatus capable of generating electricity using waste heat generated in an engine.

본 발명에 따른 복합 발전장치는: 연료의 연소에 의해 구동되는 엔진; 상기 엔진의 배기가 배출되도록 엔진에 연결되는 제1 유동라인; 상기 엔진의 배기가 공급되도록 상기 제1 유동라인에 연결되고, 상기 엔진에서 공급되는 소기를 압축하는 터보차저; 상기 터보차저에서 압축된 소기가 상기 엔진에 공급되도록 상기 터보차저와 상기 엔진을 연결하는 제2 유동라인; 상기 터보차저에서 토출되는 배기가 외부로 배출되도록 상기 터보차저에 연결되는 제3 유동라인; 이산화탄소를 압축하는 가스압축기; 상기 가스압축기에 연결되는 제1 매체라인; 상기 제1 매체라인에 연결되고, 상기 제1 매체라인에서 공급되는 이산화탄소에 의해 구동되는 가스터빈; 상기 가스터빈과 상기 가스압축기를 연결하는 제2 매체라인; 상기 제2 유동라인과 상기 제1 매체라인을 열교환시키도록 상기 제2 유동라인과 상기 제1 매체라인에 연결되는 소기 열교환기; 상기 제1 매체라인과 상기 제2 매체라인을 열교환시키도록 상기 제1 매체라인과 상기 제2 매체라인에 연결되는 재열기; 상기 제3 유동라인과 상기 제1 매체라인을 열교환시키도록 상기 제3 유동라인과 상기 제1 매체라인을 연결하는 가열기; 상기 제2 유동라인에서 상기 재열기와 상기 가스압축기 사이에 설치되는 가스냉각기; 및 상기 엔진의 냉각매체를 냉각시키도록 상기 엔진의 냉각라인과 상기 제1 매체라인을 열교환시키는 엔진냉각 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.An integrated power generation apparatus according to the present invention comprises: an engine driven by combustion of fuel; A first flow line connected to the engine such that exhaust of the engine is discharged; A turbocharger connected to the first flow line for supplying exhaust of the engine and compressing the scavenging gas supplied from the engine; A second flow line connecting the turbocharger and the engine such that the compressed air in the turbocharger is supplied to the engine; A third flow line connected to the turbocharger such that exhaust gas discharged from the turbocharger is discharged to the outside; A gas compressor for compressing carbon dioxide; A first media line connected to the gas compressor; A gas turbine connected to the first medium line and driven by carbon dioxide supplied from the first medium line; A second medium line connecting the gas turbine and the gas compressor; A scavenging heat exchanger connected to the second flow line and the first medium line for exchanging heat between the second flow line and the first medium line; A re-heater coupled to the first media line and the second media line to exchange heat between the first media line and the second media line; A heater connecting the third flow line and the first media line to heat exchange the third flow line and the first media line; A gas cooler installed between the reheater and the gas compressor in the second flow line; And an engine cooling heat exchanger for exchanging heat between the cooling line of the engine and the first medium line to cool the cooling medium of the engine.

상기 복합 발전장치는 상기 제3 유동라인에 연결되고, 상기 제3 유동라인의 배기로부터 이산화탄소를 포집하는 제1 가스포집기; 및 상기 제1 가스포집기에서 포집된 이산화탄소를 상기 제2 매체라인에 공급하도록 상기 제1 가스포집기와 상기 제2 매체라인을 연결하는 제1 가스회수라인을 더 포함할 수 있다.A first gas collector connected to the third flow line for collecting carbon dioxide from the exhaust gas of the third flow line; And a first gas recovery line for connecting the first gas collector and the second medium line to supply carbon dioxide collected in the first gas collector to the second medium line.

상기 제1 가스회수라인은 상기 제2 매체라인에서 상기 재열기와 상기 가스냉각기 사이에 연결될 수 있다.The first gas recovery line may be connected between the reheater and the gas cooler in the second medium line.

상기 복합 발전장치는 상기 제1 가스회수라인의 이산화탄소와 열교환되도록 상기 제1 가스회수라인에 설치되는 회수열교환기를 더 포함할 수 있다.The combined power generation apparatus may further include a recovery heat exchanger installed in the first gas recovery line for heat exchange with carbon dioxide in the first gas recovery line.

상기 복합 발전장치는 상기 제1 가스회수라인과 상기 제2 매체라인이 연결되는 부분에 설치되는 혼합 이젝터를 더 포함할 수 있다.The hybrid power generation apparatus may further include a mixed ejector installed at a portion where the first gas recovery line and the second medium line are connected.

상기 복합 발전장치는 상기 제1 매체라인의 이산화탄소를 상기 제1 매체라인으로부터 배출시키도록 상기 제1 매체라인에 연결되는 가스배출라인; 및 상기 가스배출라인과 상기 제1 매체라인이 연결되는 부분에 배치되는 유로전환밸브를 더 포함할 수 있다.A gas discharge line connected to the first medium line to discharge carbon dioxide of the first medium line from the first medium line; And a flow path switching valve disposed at a portion where the gas discharge line and the first medium line are connected to each other.

상기 가스배출라인은 상기 제1 매체라인에서 상기 가스압축기와 상기 엔진냉각 열교환기 사이에 연결될 수 있다.The gas discharge line may be connected between the gas compressor and the engine cooling heat exchanger in the first medium line.

상기 복합 발전장치는 상기 제1 유동라인에서 분기되는 제4 유동라인; 상기 제4 유동라인에서 배출되는 배기에 의해 구동되는 파워터빈; 상기 파워터빈에서 배출되는 배기가 외부로 배출되게 하는 제5 유동라인; 및 상기 제5 유동라인의 배기와 상기 제1 매체라인의 이산화탄소를 열교환시키는 배기열교환기를 더 포함할 수 있다.The combined power generation apparatus further comprises: a fourth flow line branched from the first flow line; A power turbine driven by exhaust discharged from the fourth flow line; A fifth flow line for discharging the exhaust gas discharged from the power turbine to the outside; And an exhaust heat exchanger for exchanging heat between the exhaust of the fifth flow line and the carbon dioxide of the first medium line.

상기 복합 발전장치는 상기 제5 유동라인에 연결되고, 상기 제5 유동라인의 배기로부터 이산화탄소를 포집하는 제2 가스포집기; 및 상기 제2 가스포집기에서 포집된 이산화탄소를 상기 제1 가스회수라인에 공급하는 제2 가스회수라인을 더 포함할 수 있다.A second gas collector connected to the fifth flow line for collecting carbon dioxide from the exhaust of the fifth flow line; And a second gas recovery line for supplying carbon dioxide collected in the second gas collector to the first gas recovery line.

본 발명에 따르면, 엔진냉각 열교환기와 폐열회수 발전 시스템을 통합함으로써, 설비를 단순화 시키고, 설비의 원가를 절감하며, 설비 운용이 용이할 수 있다.According to the present invention, by integrating the engine cooling heat exchanger and the waste heat recovery power generation system, the facility can be simplified, the cost of the facility can be reduced, and facility operation can be facilitated.

또한, 본 발명에 따르면, 엔진의 배기 및 소기의 열에너지를 회수하여 제1 매체라인의 이산화탄소를 승온시키고, 승온된 이산화탄소가 가스터빈을 구동시키므로, 가스터빈의 발전 효율을 향상시키고, 발전장치의 사이즈를 감소시킬 수 있다. According to the present invention, the exhaust gas of the engine and the desired thermal energy are recovered to raise the temperature of the carbon dioxide in the first medium line, and the heated carbon dioxide drives the gas turbine, thereby improving the power generation efficiency of the gas turbine, Can be reduced.

또한, 본 발명에 따르면, 엔진의 배기에 의해 파워터빈을 구동시키므로, 배기의 폐에너지를 이용하여 전기의 발전량을 증대시킬 수 있다.Further, according to the present invention, since the power turbine is driven by the exhaust of the engine, the amount of electricity generated can be increased by using the waste energy of the exhaust.

또한, 본 발명에 따르면, 엔진에서 배출되는 배기로부터 이산화탄소를 포집하므로, 제1 매체라인과 제2 매체라인에 포집된 이산화탄소를 보충할 수 있다.Further, according to the present invention, since carbon dioxide is captured from the exhaust gas discharged from the engine, carbon dioxide captured in the first medium line and the second medium line can be replenished.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합 발전장치를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 복합 발전장치를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합 발전장치를 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 복합 발전장치를 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 복합 발전장치를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a combined power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a combined power generation apparatus according to a second embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram showing a combined power generation apparatus according to a third embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram showing a combined power generation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram showing a combined power generation apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 복합 발전장치의 일 실시예를 설명한다. 복합 발전장치를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a combined power generation apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the course of describing the combined-cycle power generation apparatus, the thicknesses of the lines and the sizes of the constituent elements shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합 발전장치에 관해 설명하기로 한다.First, the combined power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합 발전장치를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a combined power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합 발전장치는 엔진(110), 제1 유동라인(121), 터보차저(113), 제2 유동라인(122), 제3 유동라인(123), 가스압축기(211), 제1 매체라인(221), 가스터빈(213), 제2 매체라인(222), 소기 열교환기(231), 재열기(232), 가열기(233), 가스냉각기(215) 및 엔진냉각 열교환기(235)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the combined power generation apparatus according to the first embodiment of the present invention includes an engine 110, a first flow line 121, a turbocharger 113, a second flow line 122, A gas compressor 213, a gas compressor 211, a first medium line 221, a gas turbine 213, a second medium line 222, a scavenging heat exchanger 231, a reheater 232, a heater 233, A gas cooler 215 and an engine cooling heat exchanger 235.

엔진(110)은 연료의 연소에 의해 구동된다. 엔진(110)에서 연료가 연소됨에 따라 배기가 발생된다. 엔진(110)의 부하가 변경됨에 따라 배기의 유량과 온도가 변경된다. 엔진(110)에서 배출되는 가스는 연료가 연소됨에 따라 발생되는 배기(배가스)와, 엔진(110) 내부의 가스를 제거하기 위해 공기를 공급한 후 엔진(110)으로 다시 유입시키는 소기(청소용 공기)로 구분된다. 연료의 연소시 발생되는 배기에는 이산화탄소가 포함된다.The engine 110 is driven by combustion of fuel. As the fuel is burned in the engine 110, exhaust is generated. The flow rate and the temperature of the exhaust are changed as the load of the engine 110 is changed. The exhaust gas discharged from the engine 110 is exhausted from the exhaust gas (exhaust gas) generated as the fuel is burned, and the exhaust gas is supplied to the engine 110 after the air is supplied to remove the gas inside the engine 110 ). The exhaust gas generated when the fuel is burned includes carbon dioxide.

제1 유동라인(121)은 엔진(110)의 배기가 토출되도록 엔진(110)에 연결된다. 제1 유동라인(121)은 엔진(110)에서 배출되는 배기를 터보차저(113)에 공급하도록 엔진(110)과 터보차저(113)를 연결한다. The first flow line 121 is connected to the engine 110 so that the exhaust of the engine 110 is discharged. The first flow line 121 connects the engine 110 and the turbocharger 113 to supply exhaust gas discharged from the engine 110 to the turbocharger 113.

터보차저(113)는 엔진(110)의 배기가 공급되도록 제1 유동라인(121)에 연결되고, 엔진(110)에서 공급되는 소기를 압축한다. 엔진(110)에서 배출된 소기는 배기와는 별도로 터보차저(113)에 유입된다.The turbocharger 113 is connected to the first flow line 121 so as to supply the exhaust gas of the engine 110, and compresses the exhaust gas supplied from the engine 110. The scum discharged from the engine 110 flows into the turbocharger 113 separately from the exhaust.

제2 유동라인(122)은 터보차저(113)에서 압축된 소기를 엔진(110)에 공급하도록 터보차저(113)와 엔진(110)을 연결한다.The second flow line 122 connects the turbocharger 113 and the engine 110 to supply the engine 110 with the compressed air in the turbocharger 113.

제3 유동라인(123)은 제1 유동라인(121)의 배기를 외부에 배출하도록 터보차저(113)에 연결된다.The third flow line 123 is connected to the turbocharger 113 to discharge the exhaust of the first flow line 121 to the outside.

가스압축기(211)는 이산화탄소를 고압으로 압축한다. 가스압축기(211)에서 이산화탄소가 압축됨에 따라 이산화탄소의 압력이 상승된다.The gas compressor 211 compresses carbon dioxide to a high pressure. As the carbon dioxide is compressed in the gas compressor 211, the pressure of the carbon dioxide is increased.

제1 매체라인(221)은 가스압축기(211)에 연결된다. 제1 매체라인(221)에는 가스압축기(211)에서 토출되는 이산화탄소가 유동된다. 제1 매체라인(221)은 가스터빈(213)에 이산화탄소를 공급하도록 가스압축기(211)와 가스터빈(213)을 연결하는 배관이다.The first media line 221 is connected to the gas compressor 211. In the first medium line 221, carbon dioxide discharged from the gas compressor 211 flows. The first media line 221 is a pipe connecting the gas compressor 211 and the gas turbine 213 to supply carbon dioxide to the gas turbine 213.

가스터빈(213)은 제1 매체라인(221)에 연결되고, 제1 매체라인(221)에서 공급되는 이산화탄소에 의해 구동된다.The gas turbine 213 is connected to the first medium line 221 and is driven by the carbon dioxide supplied from the first medium line 221.

제2 매체라인(222)에는 가스터빈(213)에서 토출되는 이산화탄소가 유동된다. 제2 매체라인(222)은 가스압축기(211)에 이산화탄소를 공급하도록 가스터빈(213)과 가스압축기(211)를 연결하는 배관이다.The carbon dioxide discharged from the gas turbine 213 flows into the second medium line 222. The second medium line 222 is a pipe connecting the gas turbine 213 and the gas compressor 211 so as to supply carbon dioxide to the gas compressor 211.

제1 매체라인(221)에는 가스압축기(211)에서 토출되는 압축된 이산화탄소가 유동되고, 제2 매체라인(222)에는 가스터빈(213)에서 토출되는 이산화탄소가 유동되므로, 제1 매체라인(221)의 이산화탄소는 제2 매체라인(222)의 이산화탄소에 비해 상대적으로 고온 고압 상태로 유동된다. 따라서, 제1 매체라인(221)은 고압배관이고, 제2 매체라인(222)은 제1 매체라인(221)에 비해 저압배관 이다.Since the compressed carbon dioxide discharged from the gas compressor 211 flows into the first media line 221 and the carbon dioxide discharged from the gas turbine 213 flows into the second media line 222, ) Flows into the high temperature and high pressure state relatively to the carbon dioxide of the second medium line 222. [ Accordingly, the first medium line 221 is a high-pressure pipe, and the second medium line 222 is a low-pressure pipe compared to the first medium line 221. [

소기 열교환기(231)는 제2 유동라인(122)과 제1 매체라인(221)을 열교환시키도록 제2 유동라인(122)과 제1 매체라인(221)에 연결된다. 제2 유동라인(122)의 소기는 제1 매체라인(221)의 이산화탄소보다 고온이다. 따라서, 제2 유동라인(122)에서 소기의 열에너지는 소기 열교환기(231)에 의해 제1 매체라인(221)의 이산화탄소에 회수된다.The scavenging heat exchanger 231 is connected to the second flow line 122 and the first medium line 221 to exchange heat between the second flow line 122 and the first medium line 221. The scavenging of the second flow line 122 is higher than the carbon dioxide of the first medium line 221. Therefore, the desired thermal energy in the second flow line 122 is recovered in the carbon dioxide of the first medium line 221 by the scavenging heat exchanger 231. [

재열기(232)는 제1 매체라인(221)과 제2 매체라인(222)을 열교환시키도록 제1 매체라인(221)과 제2 매체라인(222)에 연결된다. 제2 매체라인(222)의 이산화탄소는 제1 매체라인(221)의 이산화탄소와 열교환됨에 의해 예열된다.The reheater 232 is connected to the first media line 221 and the second media line 222 to exchange heat between the first media line 221 and the second media line 222. The carbon dioxide in the second media line 222 is preheated by heat exchange with the carbon dioxide in the first media line 221.

가열기(233)는 제3 유동라인(123)과 제1 매체라인(221)을 열교환시키도록 제3 유동라인(123)과 제1 매체라인(221)을 연결한다. 제1 매체라인(221)의 이산화탄소는 가열기(233)를 통해 제3 유동라인(123)의 배기의 열에너지를 흡수하여 온도 상승된다.The heater 233 connects the third flow line 123 and the first medium line 221 to exchange heat between the third flow line 123 and the first medium line 221. The carbon dioxide in the first medium line 221 absorbs the heat energy of the exhaust of the third flow line 123 through the heater 233, and the temperature thereof is raised.

가스냉각기(215)는 제2 유동라인(122)에서 재열기(232)와 가스압축기(211) 사이에 설치된다. 가스냉각기(215)는 제2 매체라인(222)을 따라 유동되는 이산화탄소를 가스압축기(211)에 요구되는 온도로 냉각한다. 가스냉각기(215)에는 제2 매체라인(222)과 열교환되도록 냉각공기나 냉각수가 유동된다.The gas cooler 215 is installed between the reheater 232 and the gas compressor 211 in the second flow line 122. The gas cooler 215 cools the carbon dioxide flowing along the second medium line 222 to a temperature required for the gas compressor 211. Cooling air or cooling water flows through the gas cooler 215 to heat-exchange with the second medium line 222.

엔진냉각 열교환기(235)는 엔진(110)의 냉각매체를 냉각시키도록 엔진(110)의 냉각라인(112)과 제1 매체라인(221)을 열교환시킨다. 제1 매체라인(221)의 이산화탄소는 엔진(110)의 냉각라인(112)의 냉각매체보다 현저히 저온이다. 따라서, 제1 매체라인(221)의 이산화탄소는 엔진(110)의 냉각라인(112)에 의해 온도 상승된다. 제1 매체라인(221)의 이산화탄소가 엔진냉각 열교환기(235)를 매개로 엔진(110)의 폐열에너지를 회수하므로, 제1 매체라인(221)에서 이산화탄소의 온도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 상대적으로 고온의 이산화탄소가 제1 매체라인(221)을 통해 가스터빈(213)에 공급될 수 있으므로, 가스터빈(213)의 발전 효율을 향상시킬 수 있다. The engine cooling heat exchanger 235 exchanges heat between the cooling line 112 of the engine 110 and the first medium line 221 so as to cool the cooling medium of the engine 110. [ The carbon dioxide in the first medium line 221 is significantly cooler than the cooling medium in the cooling line 112 of the engine 110. Therefore, the carbon dioxide in the first medium line 221 is raised in temperature by the cooling line 112 of the engine 110. The temperature of the carbon dioxide in the first medium line 221 can be increased since the carbon dioxide in the first medium line 221 recovers the waste heat energy of the engine 110 via the engine cooling heat exchanger 235. [ Therefore, relatively high temperature carbon dioxide can be supplied to the gas turbine 213 through the first medium line 221, so that the power generation efficiency of the gas turbine 213 can be improved.

제2 매체라인(222)에는 가스펌프(217)가 연결되고, 가스펌프(217)에는 가스탱크(218)가 연결된다. 가스탱크(218)에는 이산화탄소가 저장된다. 가스펌프(217)가 구동됨에 따라 가스탱크(218)의 이산화탄소는 제2 매체라인(222)으로 유입된다. 이때, 제2 매체라인(222)과 제1 매체라인(221)에서는 이산화탄소가 폐순환되므로, 이산화탄소 발전 시스템에서 이산화탄소의 유량과 유압이 증가된다.A gas pump 217 is connected to the second medium line 222, and a gas tank 218 is connected to the gas pump 217. The gas tank 218 stores carbon dioxide. As the gas pump 217 is driven, carbon dioxide in the gas tank 218 flows into the second medium line 222. At this time, since the carbon dioxide is circulated in the second medium line 222 and the first medium line 221, the flow rate and the hydraulic pressure of the carbon dioxide are increased in the carbon dioxide power generation system.

다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 복합 발전장치에 관해 설명하기로 한다. 제2 실시예는 이산화탄소를 포집하는 구성을 제외하고는 제1 실시예와 실질적으로 동일하므로, 아래에서는 제2 실시예의 특징부에 관해서만 설명하기로 한다.Next, a hybrid power generation apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. Since the second embodiment is substantially the same as the first embodiment except for the configuration for capturing carbon dioxide, only the features of the second embodiment will be described below.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 복합 발전장치를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram showing a combined power generation apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 복합 발전장치는 제1 가스포집기(241)와 제1 가스회수라인(242)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the combined power generation apparatus includes a first gas collector 241 and a first gas recovery line 242.

제1 가스포집기(241)는 제3 유동라인(123)에 연결되고, 제3 유동라인(123)의 배기로부터 이산화탄소를 포집한다. 제1 가스회수라인(242)은 제1 가스포집기(241)에서 포집된 이산화탄소를 제2 매체라인(222)에 공급하도록 제1 가스포집기(241)와 제2 매체라인(222)을 연결한다. 제1 가스포집기(241)에서 포집된 이산화탄소가 제1 가스회수라인(242)을 통해 제2 매체라인(222)에 공급되므로, 제2 매체라인(222)에서 손실 또는 누설되는 이산화탄소를 보충할 수 있다. 따라서, 제2 매체라인(222)에 이산화탄소를 보충하기 위해 별도의 펌프와 탱크를 설치하지 않아도 된다.The first gas collector 241 is connected to the third flow line 123 and collects carbon dioxide from the exhaust of the third flow line 123. The first gas recovery line 242 connects the first gas collector 241 and the second medium line 222 to supply the carbon dioxide collected in the first gas collector 241 to the second medium line 222. The carbon dioxide collected in the first gas collector 241 is supplied to the second medium line 222 through the first gas recovery line 242 so that carbon dioxide lost or leaked in the second medium line 222 can be replenished have. Therefore, it is not necessary to provide a separate pump and tank for replenishing the second medium line 222 with carbon dioxide.

제1 가스회수라인(242)은 제2 매체라인(222)에서 재열기(232)와 가스냉각기(215) 사이에 연결된다. 따라서, 제2 매체라인(222)에 보충된 이산화탄소가 가스냉각기(215)에서 냉각된 후 가스압축기(211)에서 압축될 수 있다.The first gas recovery line 242 is connected between the reheater 232 and the gas cooler 215 in the second medium line 222. Therefore, the carbon dioxide supplemented to the second medium line 222 can be cooled in the gas cooler 215 and then compressed in the gas compressor 211.

복합 발전장치는 제1 가스회수라인(242)의 이산화탄소와 열교환되도록 제1 가스회수라인(242)에 설치되는 회수열교환기(243)를 더 포함할 수 있다. 제1 가스회수라인(242)의 이산화탄소는 제2 매체라인(222)의 이산화탄소보다 상대적으로 고온이므로, 회수열교환기(243)에서 열교환됨에 따라 제2 매체라인(222)의 이산화탄소와 유사한 온도로 냉각될 수 있다. 또한, 회수열교환기(243)에서 회수된 열에너지는 보일러와 같은 장치에 활용될 수 있다.The combined power generation apparatus may further include a recovery heat exchanger (243) installed in the first gas recovery line (242) for heat exchange with carbon dioxide in the first gas recovery line (242). Since the carbon dioxide in the first gas recovery line 242 is relatively higher in temperature than the carbon dioxide in the second medium line 222, the carbon dioxide in the first gas recovery line 242 is cooled to a temperature similar to the carbon dioxide in the second medium line 222 as heat is exchanged in the recovery heat exchanger 243. [ . Further, the heat energy recovered in the recovery heat exchanger 243 can be utilized in a device such as a boiler.

다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합 발전장치에 관해 설명하기로 한다. 제3 실시예는 혼합 이젝터를 제외하고는 제2 실시예와 실질적으로 동일하므로, 아래에서는 제3 실시예의 특징부에 관해서만 설명하기로 한다.Next, a combined power generation apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. Since the third embodiment is substantially the same as the second embodiment except for the mixed ejector, only the features of the third embodiment will be described below.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 복합 발전장치를 도시한 회로도이다.3 is a circuit diagram showing a combined power generation apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 복합 발전장치는 제1 가스회수라인(242)과 제2 매체라인(222)이 연결되는 부분에 설치되는 혼합 이젝터(244)를 더 포함할 수 있다. 이때, 혼합 이젝터(244)는 제2 매체라인(222)에서 재열기(232)와 가스냉각기(215) 사이에 배치된다. 혼합 이젝터(244)는 제1 가스회수라인(242)의 이산화탄소를 제2 매체라인(222)의 이산화탄소에 분사하여 혼합한다. 따라서, 제2 매체라인(222)에서 이산화탄소의 온도차와 압력차가 발생되는 것을 억제할 수 있다. Referring to FIG. 3, the combined power generation apparatus may further include a mixed ejector 244 installed at a portion where the first gas recovery line 242 and the second medium line 222 are connected. At this time, the mixed ejector 244 is disposed between the reheater 232 and the gas cooler 215 in the second media line 222. The mixed ejector 244 injects carbon dioxide in the first gas recovery line 242 into carbon dioxide in the second medium line 222 and mixes them. Therefore, it is possible to suppress the temperature difference and the pressure difference of carbon dioxide from being generated in the second medium line 222.

복합 발전장치는 가스배출라인(245)과 유로전환밸브(246)를 더 포함할 수 있다. The hybrid power generation apparatus may further include a gas discharge line 245 and a flow path switching valve 246.

가스배출라인(245)은 제1 매체라인(221)의 이산화탄소를 제1 매체라인(221)으로부터 배출시키도록 제1 매체라인(221)에 연결된다. 이때, 가스배출라인(245)은 제1 매체라인(221)에서 가스압축기(211)와 엔진냉각 열교환기(235) 사이에 연결된다. 제1 가스회수라인(242)에서 제2 매체라인(222)에 필요 이상의 이산화탄소가 공급되면, 제1 매체라인(221)의 이산화탄소가 가스배출라인(245)을 통해 제1 매체라인(221)으로부터 보관탱크(미도시)나 장치(미도)로 배출될 수 있다.The gas discharge line 245 is connected to the first medium line 221 so as to discharge the carbon dioxide of the first medium line 221 from the first medium line 221. At this time, the gas discharge line 245 is connected between the gas compressor 211 and the engine cooling heat exchanger 235 in the first medium line 221. Carbon dioxide in the first medium line 221 is supplied from the first medium line 221 through the gas discharge line 245 to the first medium line 221 when the unnecessary carbon dioxide is supplied to the second medium line 222 in the first gas recovery line 242. [ And may be discharged to a storage tank (not shown) or a device (not shown).

유로전환밸브(246)는 가스배출라인(245) 측이나 제1 매체라인(221)의 소기 열교환기(231) 측으로 이산화탄소를 선택적으로 유동시킬 수 있다. 유로전환밸브(246)로는 삼방향 밸브와 개폐밸브 등이 적용될 수 있다. The flow path switching valve 246 can selectively flow carbon dioxide to the gas discharge line 245 side or the scavenging heat exchanger 231 side of the first medium line 221. As the flow path switching valve 246, a three-way valve, an on-off valve, or the like can be applied.

다음으로, 본 발명의 제4 실시예에 따른 복합 발전장치에 관해 설명하기로 한다. 제4 실시예는 파워터빈이 설치되는 구조를 제외하고는 제1 실시예와 실질적으로 동일하므로, 아래에서는 제4 실시예의 특징부에 관해서만 설명하기로 한다.Next, a combined power generation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The fourth embodiment is substantially the same as the first embodiment except for the structure in which the power turbine is installed, and therefore only the features of the fourth embodiment will be described below.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 복합 발전장치를 도시한 회로도이다.4 is a circuit diagram showing a combined power generation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 복합 발전장치는 제4 유동라인(124), 파워터빈(115), 제5 유동라인(125) 및 배기열교환기(237)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the combined power generation system includes a fourth flow line 124, a power turbine 115, a fifth flow line 125, and an exhaust heat exchanger 237.

제4 유동라인(124)은 제1 유동라인(121)에서 분기된다. 파워터빈(115)은 제4 유동라인(124)에서 배출되는 배기에 의해 구동된다. 제5 유동라인(125)은 파워터빈(115)에서 배출되는 배기가 외부로 배출되게 한다. 배기열교환기(237)는 제5 유동라인(125)의 배기와 제1 매체라인(221)의 이산화탄소를 열교환시킨다.The fourth flow line 124 branches at the first flow line 121. The power turbine 115 is driven by exhaust discharged from the fourth flow line 124. The fifth flow line 125 allows the exhaust discharged from the power turbine 115 to be discharged to the outside. The exhaust heat exchanger 237 exchanges heat between the exhaust of the fifth flow line 125 and the carbon dioxide of the first medium line 221.

제1 매체라인(221)의 이산화탄소가 배기열교환기(237)에서 열교환되므로, 제1 매체라인(221)의 이산화탄소의 온도가 상승된다. 제1 매체라인(221)의 이산화탄소는 배기열교환기(237)를 통과한 후 가열기(233)에서 다시 가열되므로, 제1 매체라인(221)의 이산화탄소는 발전에 필요한 충분한 온도로 가열된 후 가스터빈(213)에 공급된다. 따라서, 가스터빈(213)의 구동 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 엔진(110)에서 제4 유동라인(124)으로 배출되는 배기가 파워터빈(115)을 구동시키므로, 배기의 유동에너지를 파워터빈(115)의 구동원으로 활용할 수 있다.Since the carbon dioxide in the first medium line 221 is heat-exchanged in the exhaust heat exchanger 237, the temperature of the carbon dioxide in the first medium line 221 is raised. Since the carbon dioxide in the first media line 221 is heated again in the heater 233 after passing through the exhaust heat exchanger 237, the carbon dioxide in the first medium line 221 is heated to a sufficient temperature necessary for power generation, 213. Therefore, the driving efficiency of the gas turbine 213 can be improved. Since the exhaust gas discharged from the engine 110 to the fourth flow line 124 drives the power turbine 115, the flow energy of the exhaust gas can be utilized as a driving source of the power turbine 115.

다음으로, 본 발명의 제5 실시예에 따른 복합 발전장치에 관해 설명하기로 한다. 제5 실시예는 이산화탄소를 포집하는 구조를 제외하고는 제4 실시예와 실질적으로 동일하므로, 아래에서는 제5 실시예의 특징부에 관해서만 설명하기로 한다.Next, a hybrid power generation apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described. Since the fifth embodiment is substantially the same as the fourth embodiment except for the structure for trapping carbon dioxide, only the features of the fifth embodiment will be described below.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 복합 발전장치를 도시한 회로도이다.5 is a circuit diagram showing a combined power generation apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 복합 발전장치는 제2 가스포집기(247)와 제2 가스회수라인(248)을 더 포함한다.Referring to FIG. 5, the combined power generation apparatus further includes a second gas collector 247 and a second gas recovery line 248.

제2 가스포집기(247)는 제5 유동라인(125)에 연결되고, 제5 유동라인(125)의 배기로부터 이산화탄소를 포집한다. 제2 가스회수라인(248)은 제2 가스포집기(247)에서 포집된 이산화탄소를 제1 가스회수라인(242)에 공급한다. A second gas collector 247 is connected to the fifth flow line 125 and collects carbon dioxide from the exhaust of the fifth flow line 125. The second gas recovery line 248 supplies the carbon dioxide collected in the second gas collector 247 to the first gas recovery line 242.

이때, 제1 가스포집기(241)와 제2 가스포집기(247)에서 포집된 이산화탄소가 제1 가스회수라인(242)에 유입되므로, 제2 매체라인(222)에는 제1 가스회수라인(242)을 통해 보다 많은 양의 이산화탄소가 보충될 수 있다. 제2 매체라인(222)과 제1 매체라인(221)에서 이산화탄소가 필요량 이상 공급되면, 유로전환밸브(246)를 구동하여 가스배출라인(245)을 통해 이산화탄소를 배출할 수 있다. 따라서, 제1 매체라인(221)과 제2 매체라인(222)에는 이산화탄소가 일정하게 유지될 수 있으므로, 이산화탄소 시스템에서 이산화탄소가 부족하거나 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다. At this time, since the carbon dioxide collected in the first gas collector 241 and the second gas collector 247 flows into the first gas recovery line 242, the first gas recovery line 242 is provided in the second medium line 222, A greater amount of carbon dioxide can be replenished. The carbon dioxide can be discharged through the gas discharge line 245 by driving the flow path switching valve 246 when the required amount of carbon dioxide is supplied from the second medium line 222 and the first medium line 221. Therefore, carbon dioxide can be kept constant in the first medium line 221 and the second medium line 222, so that it is possible to prevent the carbon dioxide system from being insufficient or overloaded.

상기와 같이, 본 발명에 따른 실시예에서 엔진(110)의 배기 및 소기의 열에너지를 회수하여 제1 매체라인(221)의 이산화탄소를 승온시키고, 승온된 초임계 이산화탄소가 가스터빈(213)을 구동시키므로, 가스터빈(213)의 발전 효율을 향상시키고, 발전장치의 사이즈를 감소시킬 수 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, the exhaust heat of the engine 110 and the desired thermal energy are recovered to raise the temperature of the carbon dioxide in the first medium line 221, and the heated supercritical carbon dioxide drives the gas turbine 213 The power generation efficiency of the gas turbine 213 can be improved and the size of the power generation apparatus can be reduced.

또한, 엔진(110)의 배기에 의해 파워터빈(115)을 구동시키므로, 배기의 폐에너지를 이용하여 전기의 발전량을 증대시킬 수 있다.Further, since the power turbine 115 is driven by the exhaust of the engine 110, the amount of electricity generated can be increased by using the waste energy of the exhaust.

또한, 엔진(110)에서 배출되는 배기로부터 이산화탄소를 포집하므로, 제1 매체라인(221)과 제2 매체라인(222)에 포집된 이산화탄소를 보충할 수 있다. 따라서, 제1 매체라인(221)과 제2 매체라인(222)에 이산화탄소를 보충하기 위해 별도의 장치를 설치하지 않아도 된다.In addition, since carbon dioxide is captured from the exhaust gas discharged from the engine 110, carbon dioxide captured in the first medium line 221 and the second medium line 222 can be replenished. Therefore, it is not necessary to provide a separate device for replenishing the first medium line 221 and the second medium line 222 with carbon dioxide.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, 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 as defined by the appended claims. I will understand.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be defined by the claims.

110: 엔진 112: 냉각라인
113: 터보차저 115: 파워터빈
121: 제1 유동라인 122: 제2 유동라인
123: 제3 유동라인 124: 제4 유동라인
125: 제5 유동라인 211: 가스압축기
213: 가스터빈 215: 가스냉각기
217: 가스펌프 218: 가스탱크
221: 제1 매체라인 222: 제2 매체라인
231: 소기 열교환기 232: 재열기
233: 가열기 235: 엔진냉각 열교환기
237: 배기열교환기 241: 제1 가스포집기
242: 제1 가스회수라인 243: 회수열교환기
244: 혼합 이젝터 245: 가스배출라인
246: 유로전환밸브 247: 제2 가스포집기
248: 제2 가스회수라인110: engine 112: cooling line
113: Turbocharger 115: Power turbine
121: first flow line 122: second flow line
123: third flow line 124: fourth flow line
125: fifth flow line 211: gas compressor
213: gas turbine 215: gas cooler
217: gas pump 218: gas tank
221: first medium line 222: second medium line
231: Waste heat exchanger 232: Reheating
233: heater 235: engine cooling heat exchanger
237: exhaust heat exchanger 241: first gas collector
242: first gas recovery line 243: recovery heat exchanger
244: Mixed ejector 245: Gas discharge line
246: Flow path switching valve 247: Second gas collecting device
248: second gas recovery line

Claims (9)

연료의 연소에 의해 구동되는 엔진;
상기 엔진의 배기가 배출되도록 상기 엔진에 연결되는 제1 유동라인;
상기 엔진의 배기가 공급되도록 상기 제1 유동라인에 연결되고, 상기 엔진에서 공급되는 소기를 압축하는 터보차저;
상기 터보차저에서 압축된 소기가 상기 엔진에 공급되도록 상기 터보차지와 상기 엔진을 연결하는 제2 유동라인;
상기 터보차저에서 토출되는 배기가 외부로 배출되도록 상기 터보차지에 연결되는 제3 유동라인;
이산화탄소를 압축하는 가스압축기;
상기 가스압축기에 연결되는 제1 매체라인;
상기 제1 매체라인에 연결되고, 상기 제1 매체라인에서 공급되는 이산화탄소에 의해 구동되는 가스터빈;
상기 가스터빈과 상기 가스압축기를 연결하는 제2 매체라인;
상기 제2 유동라인과 상기 제1 매체라인을 열교환시키도록 상기 제2 유동라인과 상기 제1 매체라인에 연결되는 소기 열교환기;
상기 제1 매체라인과 상기 제2 매체라인을 열교환시키도록 상기 제1 매체라인과 상기 제2 매체라인에 연결되는 재열기;
상기 제3 유동라인과 상기 제1 매체라인을 열교환시키도록 상기 제3 유동라인과 상기 제1 매체라인을 연결하는 가열기;
상기 제2 유동라인에서 상기 재열기와 상기 가스압축기 사이에 설치되는 가스냉각기; 및
상기 엔진의 냉각라인과 상기 제1 매체라인을 열교환시키는 엔진냉각 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전장치.
An engine driven by combustion of fuel;
A first flow line connected to the engine to exhaust the exhaust of the engine;
A turbocharger connected to the first flow line for supplying exhaust of the engine and compressing the scavenging gas supplied from the engine;
A second flow line connecting the turbocharger and the engine such that scavengers compressed in the turbocharger are supplied to the engine;
A third flow line connected to the turbocharger such that exhaust gas discharged from the turbocharger is discharged to the outside;
A gas compressor for compressing carbon dioxide;
A first media line connected to the gas compressor;
A gas turbine connected to the first medium line and driven by carbon dioxide supplied from the first medium line;
A second medium line connecting the gas turbine and the gas compressor;
A scavenging heat exchanger connected to the second flow line and the first medium line for exchanging heat between the second flow line and the first medium line;
A re-heater coupled to the first media line and the second media line to exchange heat between the first media line and the second media line;
A heater connecting the third flow line and the first media line to heat exchange the third flow line and the first media line;
A gas cooler installed between the reheater and the gas compressor in the second flow line; And
And an engine cooling heat exchanger for exchanging heat between the cooling line of the engine and the first medium line.
제1 항에 있어서,
상기 제3 유동라인에 연결되고, 상기 제3 유동라인의 배기로부터 이산화탄소를 포집하는 제1 가스포집기; 및
상기 제1 가스포집기에서 포집된 이산화탄소를 상기 제2 매체라인에 공급하도록 상기 제1 가스포집기와 상기 제2 매체라인을 연결하는 제1 가스회수라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전장치.
The method according to claim 1,
A first gas collector connected to the third flow line for collecting carbon dioxide from the exhaust of the third flow line; And
Further comprising a first gas recovery line for connecting the first gas collector and the second medium line to supply carbon dioxide collected in the first gas collector to the second medium line.
제2 항에 있어서,
상기 제1 가스회수라인은 상기 제2 매체라인에서 상기 재열기와 상기 가스냉각기 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 복합 발전장치.
3. The method of claim 2,
And the first gas recovery line is connected between the reheater and the gas cooler in the second medium line.
제3 항에 있어서,
상기 제1 가스회수라인의 이산화탄소와 열교환되도록 상기 제1 가스회수라인에 설치되는 회수열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전장치.
The method of claim 3,
Further comprising a recovery heat exchanger installed in the first gas recovery line for heat exchange with carbon dioxide in the first gas recovery line.
제3 항에 있어서,
상기 제1 가스회수라인과 상기 제2 매체라인이 연결되는 부분에 설치되는 혼합 이젝터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전장치.
The method of claim 3,
And a mixed ejector installed at a portion where the first gas recovery line and the second medium line are connected to each other.
제2 항에 있어서,
상기 제1 매체라인의 이산화탄소를 상기 제1 매체라인으로부터 배출시키도록 상기 제1 매체라인에 연결되는 가스배출라인; 및
상기 가스배출라인과 상기 제1 매체라인이 연결되는 부분에 배치되는 유로전환밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전장치.
3. The method of claim 2,
A gas discharge line connected to the first medium line to discharge carbon dioxide of the first medium line from the first medium line; And
Further comprising a flow path switching valve disposed at a portion where the gas discharge line and the first medium line are connected to each other.
제6 항에 있어서,
상기 가스배출라인은 상기 제1 매체라인에서 상기 가스압축기와 상기 엔진냉각 열교환기 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 복합 발전장치.
The method according to claim 6,
And the gas discharge line is connected between the gas compressor and the engine cooling heat exchanger in the first medium line.
제6 항에 있어서,
상기 제1 유동라인에서 분기되는 제4 유동라인;
상기 제4 유동라인에서 배출되는 배기에 의해 구동되는 파워터빈;
상기 파워터빈에서 배출되는 배기가 외부로 배출되게 하는 제5 유동라인; 및
상기 제5 유동라인의 배기와 상기 제1 매체라인의 이산화탄소를 열교환시키는 배기열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전장치.
The method according to claim 6,
A fourth flow line branching from the first flow line;
A power turbine driven by exhaust discharged from the fourth flow line;
A fifth flow line for discharging the exhaust gas discharged from the power turbine to the outside; And
Further comprising an exhaust heat exchanger for exchanging heat between the exhaust of the fifth flow line and the carbon dioxide of the first medium line.
제8 항에 있어서,
상기 제5 유동라인에 연결되고, 상기 제5 유동라인의 배기로부터 이산화탄소를 포집하는 제2 가스포집기; 및
상기 제2 가스포집기에서 포집된 이산화탄소를 상기 제1 가스회수라인에 공급하는 제2 가스회수라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전장치.
9. The method of claim 8,
A second gas collector connected to the fifth flow line for collecting carbon dioxide from the exhaust of the fifth flow line; And
Further comprising a second gas recovery line for supplying carbon dioxide collected in the second gas collector to the first gas recovery line.
KR1020170072463A 2017-06-09 2017-06-09 Generating apparatus KR101970120B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170072463A KR101970120B1 (en) 2017-06-09 2017-06-09 Generating apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170072463A KR101970120B1 (en) 2017-06-09 2017-06-09 Generating apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180134578A true KR20180134578A (en) 2018-12-19
KR101970120B1 KR101970120B1 (en) 2019-04-19

Family

ID=65009182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170072463A KR101970120B1 (en) 2017-06-09 2017-06-09 Generating apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101970120B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200089462A (en) * 2019-01-17 2020-07-27 한국전력공사 Carbon dioxide power system connected to engine
CN112594020A (en) * 2020-11-26 2021-04-02 中船重工（邯郸）派瑞特种气体有限公司 ORC supercharging energy-saving air compressor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160017740A (en) * 2014-08-01 2016-02-17 현대중공업 주식회사 Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System and Ship having the same
KR101628616B1 (en) * 2015-04-20 2016-06-08 두산중공업 주식회사 Supercritical CO2 generation system
KR20160088847A (en) * 2016-07-19 2016-07-26 현대중공업 주식회사 Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System and Ship having the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160017740A (en) * 2014-08-01 2016-02-17 현대중공업 주식회사 Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System and Ship having the same
KR101628616B1 (en) * 2015-04-20 2016-06-08 두산중공업 주식회사 Supercritical CO2 generation system
KR20160088847A (en) * 2016-07-19 2016-07-26 현대중공업 주식회사 Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System and Ship having the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200089462A (en) * 2019-01-17 2020-07-27 한국전력공사 Carbon dioxide power system connected to engine
CN112594020A (en) * 2020-11-26 2021-04-02 中船重工（邯郸）派瑞特种气体有限公司 ORC supercharging energy-saving air compressor

Also Published As

Publication number Publication date
KR101970120B1 (en) 2019-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101816021B1 (en) Generating apparatus
CN109268099A (en) One kind combining marine diesel residual neat recovering system and its method with Organic Rankine Cycle based on thermo-electric generation
KR101628616B1 (en) Supercritical CO2 generation system
KR101970120B1 (en) Generating apparatus
CN108798902A (en) Intercooled turbine with hold over system
KR101496716B1 (en) Waste heat recoverable power plant for ship
KR101614605B1 (en) Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System and Ship having the same
KR102562651B1 (en) Carbon dioxide power system connected to engine
KR20180134577A (en) Generating apparatus
KR20160073349A (en) Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System and Ship having the same
KR102035891B1 (en) Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System and Ship having the same
KR20160017740A (en) Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System and Ship having the same
KR101839643B1 (en) Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System having Steam Supplying Function and Ship having the same
WO2017191676A1 (en) Heat supply system
KR20160073352A (en) Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System
KR20160073356A (en) Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System
KR20160017286A (en) Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System
KR101928138B1 (en) Ship installed Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System
KR20160066539A (en) Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System using Waste Heat from Solid Oxide Fuel Cell
KR101575511B1 (en) Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System and Ship having the same
KR102117381B1 (en) Energy saving apparatus of a ship using waste heat
KR20160017741A (en) Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System and Ship having the same
KR101575512B1 (en) Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System and Ship having the same
KR101519542B1 (en) Energy saving apparatus for a ship using waste heat of organic cooling medium
KR20160073351A (en) Supercritical Carbon Dioxide Power Generation System for Ship and Turbine Apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right