KR20190008736A - Supercritical CO2 power generating system for cold-end corrosion - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a supercritical carbon dioxide power generating system for preventing low-temperature corrosion, which is equipped with a recompression pump to improve reliability with respect to low-temperature corrosion. The supercritical carbon dioxide power generating system uses the recompression pump to mix heat discarded into a condenser with a low-temperature working fluid at the rear end of a pump, thereby heating the working fluid above the dew point temperature of a waste heat gas, and providing the same to an external heat exchanger. The supercritical carbon dioxide power generating system mitigates low-temperature corrosion of the external heat exchanger at the low-temperature side, thereby increasing the lifespan of the external heat exchanger and improving reliability in the external heat exchanger and the supercritical carbon dioxide power generating system.

Description

저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템{Supercritical CO2 power generating system for cold-end corrosion}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a supercritical CO2 power generation system for preventing cold corrosion,

본 발명은 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재압축 펌프를 구비하여 저온 부식에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a supercritical carbon dioxide power generation system for preventing low temperature corrosion, and more particularly, to a supercritical carbon dioxide power generation system for preventing low temperature corrosion which can improve reliability against low temperature corrosion by providing a recompression pump .

국제적으로 효율적인 전력 생산에 대한 필요성이 점차 커지고 있고, 공해물질 발생을 줄이기 위한 움직임이 점차 활발해짐에 따라 공해물질의 발생을 줄이면서 전력 생산량을 높이기 위해 여러 가지 노력을 기울이고 있다. 그러한 노력의 하나로 초임계 이산화탄소를 작동 유체로 사용하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템(Power generation system using Supercritical CO2)에 대한 연구 개발이 활성화되고 있다.Internationally, there is an increasing need for efficient power generation. As the movement to reduce the generation of pollutants becomes more active, various efforts are being made to increase the production of electricity while reducing the generation of pollutants. As one of such efforts, research and development on a supercritical carbon dioxide (CO2) power generation system using supercritical carbon dioxide as a working fluid has been activated.

초임계 상태의 이산화탄소는 액체 상태와 유사한 밀도에 기체와 비슷한 점성을 동시에 가지므로 기기의 소형화와 더불어, 유체의 압축 및 순환에 필요한 전력소모를 최소화할 수 있다. 동시에 임계점이 섭씨 31.4도, 72.8기압으로, 임계점이 섭씨 373.95도, 217.7기압인 물보다 매우 낮아서 다루기가 용이한 장점이 있다. Since supercritical carbon dioxide has a gas-like viscosity at a density similar to that of a liquid state, it can minimize the power consumption required for compression and circulation of the fluid as well as miniaturization of the apparatus. At the same time, the critical point is 31.4 degrees Celsius, 72.8 atmospheres, and the critical point is much lower than the water at 373.95 degrees Celsius and 217.7 atmospheres, which is easy to handle.

또한, 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 발전에 사용된 이산화탄소를 외부로 배출하지 않는 폐사이클(closed cycle)로 운영되는 경우가 대부분이기 때문에 국가별 공해물질 배출 감소에 큰 도움이 될 수 있다. In addition, the supercritical carbon dioxide power generation system is often operated as a closed cycle in which the carbon dioxide used in the power generation is not discharged to the outside, which can greatly contribute to reduction of pollutant emissions by country.

그러나 기존의 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 일정 규모 이상으로 대용량화하기가 어려워 필요 전력량의 일부만을 공급할 수 있는 한계가 있다. 또한, 석탄화력 발전의 경우 전력 생산 효율은 증가시키면서도 공해물질의 배출량은 줄여야하는 과제가 있다.However, the existing supercritical carbon dioxide power generation system has a limitation in that it can supply only a part of the required power amount because it is difficult to increase the capacity to a certain scale or more. In addition, in the case of coal-fired power generation, it is necessary to reduce the emission of pollutants while increasing the power generation efficiency.

초임계 이산화탄소 발전 시스템의 효율을 증가시키기 위해 미국특허공개 2014-0102098호에 개시된 바와 같이, 화력 발전소의 보일러에서 배출되는 배기 가스와 같은 폐열을 회수할 수 있는 외부 열교환기를 구비해 작동 유체에 열을 추가로 공급하는 방법을 사용할 수 있다.In order to increase the efficiency of the supercritical carbon dioxide power generation system, as disclosed in U.S. Patent Publication No. 2014-0102098, there is provided an external heat exchanger capable of recovering waste heat such as exhaust gas discharged from a boiler of a thermal power plant, Additional feeding methods may be used.

일반적으로 폐열 기체와 열교환을 할 경우, 외부 열교환기의 저온측 작동 유체의 온도가 폐열 기체에 포함된 황산의 이슬점보다 낮으면 고온측(폐열 가스가 유입되는 쪽)에서 수분이 응축될 수 있다. 응축된 물방울이 외부 열교환기의 금속 튜브에 부착 및 축적되면 부식의 원인이 된다. 이러한 부식 현상을 저온 부식(Cold-End Corrosion)이라고 한다.Generally, when the heat exchange with the waste heat gas is performed, if the temperature of the low-temperature side working fluid of the external heat exchanger is lower than the dew point of the sulfuric acid contained in the waste heat gas, moisture may condense on the high temperature side (the side where the waste heat gas flows). If the condensed water drops adhere to and accumulate in the metal tube of the external heat exchanger, it will cause corrosion. This corrosion phenomenon is called cold-end corrosion.

저온 부식 현상은 외부 열교환기의 수명을 단축시켜 신뢰성을 저하시킴과 동시에 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 신뢰성 저하의 원인이 되므로 이를 해결할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.The low temperature corrosion phenomenon shortens the lifetime of the external heat exchanger to lower the reliability and at the same time causes a decrease in the reliability of the supercritical carbon dioxide power generation system.

미국특허공개 제2014-0102098호 (공개일 2014. 04. 17)U.S. Patent Application Publication No. 2014-0102098 (published on April 4, 2014)

본 발명의 목적은 재압축 펌프를 구비하여 저온 부식에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a supercritical carbon dioxide power generation system for preventing low temperature corrosion which can improve the reliability of low temperature corrosion by providing a recompression pump.

본 발명의 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템은, 작동 유체를 압축시키는 펌프와, 외부 열원으로부터 열을 공급받아 상기 작동 유체를 가열하는 복수의 열교환기와, 상기 작동 유체에 의해 구동되는 복수의 터빈과, 상기 펌프를 통과한 상기 작동 유체의 일부가 공급되며, 상기 터빈을 통과한 상기 작동 유체와 상기 펌프를 통과한 상기 작동 유체를 열교환하여 상기 터빈을 통과한 상기 작동 유체를 냉각시키고 상기 펌프를 통과한 상기 작동 유체는 가열하는 적어도 하나의 리큐퍼레이터와, 상기 터빈을 거쳐 상기 리큐퍼레이터에서 1차로 냉각된 상기 작동 유체를 냉각시켜 상기 펌프로 공급하는 컨덴서를 포함하며, 상기 펌프를 거친 상기 작동 유체의 일부는 상기 열교환기 중 저온측 열교환기로 분기되고, 상기 컨덴서의 유입단으로부터 상기 작동 유체의 일부가 분기되어 상기 저온측 열교환기의 유입단으로 공급되고 상기 펌프를 거친 상기 작동 유체와 혼합되어 상기 저온측 열교환기로 공급되는 것을 특징으로 한다.A supercritical carbon dioxide power generation system for preventing corrosion at a low temperature of the present invention comprises a pump for compressing a working fluid, a plurality of heat exchangers for receiving the heat from an external heat source to heat the working fluid, A turbine and a portion of the working fluid that has passed through the pump are supplied to heat the working fluid that has passed through the turbine and the working fluid that has passed through the pump to cool the working fluid that has passed through the turbine, At least one recuperator for heating the working fluid that has passed through the turbine, and a condenser for cooling the working fluid, which is first cooled by the recuperator, through the turbine and supplying the working fluid to the pump, A part of the working fluid is diverted to the low-temperature heat exchanger of the heat exchanger, and the inlet end of the condenser A part of the working fluid is branched and supplied to the inlet end of the low temperature side heat exchanger and mixed with the working fluid passing through the pump to be supplied to the low temperature side heat exchanger.

상기 컨덴서의 유입단과 상기 저온측 열교환기의 유입단 사이에 설치되어 상기 컨덴서의 유입단으로부터 분기된 상기 작동 유체를 재압축하는 재압축 펌프를 더 포함한다.And a recompression pump installed between the inlet end of the condenser and the inlet end of the low temperature side heat exchanger and recompressing the working fluid branched from the inlet end of the condenser.

상기 열교환기는 폐열 기체를 열원으로 사용하며, 상기 외부 열원으로부터 상기 폐열 기체가 유입되는 입구단에 인접한 고온측 열교환기와, 상기 폐열 기체가 배출되는 출구단에 가까운 상기 저온측 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the heat exchanger includes a high temperature side heat exchanger adjacent to an inlet end through which the waste heat gas flows from the external heat source and a low temperature side heat exchanger close to an outlet end through which the waste heat gas is discharged, do.

상기 저온측 열교환기로 공급되는 상기 작동 유체의 온도는 상기 저온측 열교환기로 상기 폐열 기체가 공급되는 상기 폐열 기체의 이슬점 온도 이상인 것을 특징으로 한다.And the temperature of the working fluid supplied to the low temperature side heat exchanger is equal to or higher than the dew point temperature of the waste heat gas to which the waste heat gas is supplied to the low temperature side heat exchanger.

상기 재압축 펌프의 배출단에는 상기 저온측 열교환기로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 제어하는 컨트롤 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.The discharge port of the recompression pump is provided with a control valve for controlling a flow rate of the working fluid supplied to the low temperature side heat exchanger.

상기 재압축 펌프에는 상기 저온측 열교환기로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 제어하는 모터 VFD가 설치되는 것을 특징으로 한다.And the recompression pump is provided with a motor VFD for controlling the flow rate of the working fluid supplied to the low temperature side heat exchanger.

상기 저온측 열교환기의 입구단에 설치되어 상기 작동 유체의 온도를 측정하는 복수의 온도 전송 지시계(Temperature Transmitter Indicator)를 더 포함한다.And a plurality of temperature transmit indicator indicators installed at an inlet end of the low temperature heat exchanger to measure a temperature of the working fluid.

상기 온도 전송 지시계와 연결되어 상기 온도 전송 지시계에서 측정된 온도에 따라 상기 컨트롤 밸브 또는 상기 모터 VFD를 제어하는 제어기를 더 포함한다.And a controller connected to the temperature transfer indicator and controlling the control valve or the motor VFD according to the temperature measured by the temperature transfer indicator.

상기 제어기는 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 폐열 기체의 온도가 설정 온도보다 낮으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 증가시키는 것을 특징으로 한다.And the controller increases the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump when the temperature of the waste heat gas flowing into the low temperature side heat exchanger is lower than the set temperature.

상기 제어기는 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 폐열 기체의 온도가 설정 온도보다 높으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.Wherein the controller reduces the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump when the temperature of the waste heat gas flowing into the low temperature heat exchanger is higher than the set temperature.

상기 제어기는 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 작동 유체의 온도가 설정 온도보다 낮으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 증가시키는 것을 특징으로 한다.And the controller increases the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump when the temperature of the working fluid flowing into the low temperature side heat exchanger is lower than the set temperature.

상기 제어기는 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 작동 유체의 온도가 설정 온도보다 높으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.And the controller reduces the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump when the temperature of the working fluid flowing into the low temperature side heat exchanger is higher than the set temperature.

또한, 본 발명은 작동 유체를 압축시키는 펌프와, 외부 열원으로부터 열을 공급받아 상기 작동 유체를 가열하는 고온 또는 중온측 열교환기 및 저온측 열교환기와, 상기 작동 유체에 의해 구동되며, 상기 펌프 및 발전기를 각각 구동시키는 복수의 터빈과, 상기 펌프를 통과한 상기 작동 유체의 일부가 공급되며, 상기 터빈을 통과한 상기 작동 유체와 상기 펌프를 통과한 상기 작동 유체를 열교환하여 상기 터빈을 통과한 상기 작동 유체를 냉각시키고 상기 펌프를 통과한 상기 작동 유체는 가열하는 적어도 하나의 리큐퍼레이터와, 상기 터빈을 거쳐 상기 리큐퍼레이터에서 1차로 냉각된 상기 작동 유체를 냉각시켜 상기 펌프로 공급하는 컨덴서와, 상기 컨덴서의 유입단에 연결되어 상기 컨덴서로 공급되는 상기 작동 유체의 일부를 재압축하는 재압축 펌프를 포함하며, 상기 펌프를 거친 상기 작동 유체의 일부는 상기 저온측 열교환기로 분기되고, 상기 재압축 펌프를 거친 상기 작동 유체가 상기 펌프로부터 분기된 상기 작동 유체와 혼합되어 상기 저온측 열교환기로 공급되는 것을 특징으로 한다.The present invention also relates to a pump for compressing a working fluid, a high-temperature or high-temperature side heat exchanger and a low-temperature side heat exchanger which receive heat from an external heat source to heat the working fluid, A plurality of turbines for driving the turbine, a plurality of turbines for driving the turbine, and a plurality of working fluids passing through the turbine, wherein the working fluid has passed through the turbine and the working fluid has passed through the turbine, At least one recuperator for cooling the fluid and heating the working fluid passing through the pump, a condenser for cooling the working fluid cooled by the recuperator, and supplying the working fluid to the pump, A re-compression unit connected to an inlet end of the condenser to recompress a part of the working fluid supplied to the condenser Wherein a part of the working fluid passed through the pump is branched to the low temperature side heat exchanger and the working fluid having passed through the recompression pump is mixed with the working fluid branched from the pump and supplied to the low temperature side heat exchanger .

상기 열교환기는 폐열 기체를 열원으로 사용하며, 상기 고온측 열교환기는 상기 외부 열원으로부터 상기 폐열 기체가 유입되는 입구단에 인접하고, 상기 저온측 열교환기는 상기 폐열 기체가 배출되는 출구단에 가까운 상기 저온측 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the heat exchanger uses waste heat gas as a heat source, the high temperature side heat exchanger is adjacent to an inlet end from which the waste heat gas flows from the external heat source, and the low temperature side heat exchanger has a low temperature side near the outlet end from which the waste heat gas is discharged And a heat exchanger.

상기 저온측 열교환기로 공급되는 상기 작동 유체의 온도는 상기 저온측 열교환기로 상기 폐열 기체가 공급되는 상기 폐열 기체의 이슬점 온도 이상인 것을 특징으로 한다.And the temperature of the working fluid supplied to the low temperature side heat exchanger is equal to or higher than the dew point temperature of the waste heat gas to which the waste heat gas is supplied to the low temperature side heat exchanger.

상기 저온측 열교환기로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 제어하도록 상기 재압축 펌프의 배출단에 설치되는 컨트롤 밸브 또는 상기 재압축 펌프에 설치되는 모터 VFD를 더 포함한다.A control valve installed at a discharge end of the recompression pump to control a flow rate of the working fluid supplied to the low temperature side heat exchanger, or a motor VFD installed in the recompression pump.

상기 저온측 열교환기의 입구단에 설치되어 상기 작동 유체의 온도를 측정하는 복수의 온도 전송 지시계(Temperature Transmitter Indicator)를 더 포함한다.And a plurality of temperature transmit indicator indicators installed at an inlet end of the low temperature heat exchanger to measure a temperature of the working fluid.

상기 온도 전송 지시계와 연결되어 상기 온도 전송 지시계에서 측정된 온도에 따라 상기 컨트롤 밸브 또는 상기 모터 VFD를 제어하는 제어기를 더 포함한다.And a controller connected to the temperature transfer indicator and controlling the control valve or the motor VFD according to the temperature measured by the temperature transfer indicator.

상기 제어기는 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 폐열 기체의 온도가 설정 온도보다 낮으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 증가시키고, 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 폐열 기체의 온도가 설정 온도보다 높으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.The controller increases the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump when the temperature of the waste heat gas flowing into the low temperature side heat exchanger is lower than the set temperature and increases the temperature of the waste heat gas flowing into the low temperature side heat exchanger And the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump is reduced when the temperature is higher than the set temperature.

상기 제어기는 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 작동 유체의 온도가 설정 온도보다 낮으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 증가시키고, 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 작동 유체의 온도가 설정 온도보다 높으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.The controller increases the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump when the temperature of the working fluid flowing into the low temperature side heat exchanger is lower than the set temperature and increases the flow rate of the working fluid flowing into the low temperature side heat exchanger And the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump is reduced when the temperature is higher than the set temperature.

본 발명의 일 실시 예에 따른 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 재압축 펌프를 이용해 컨덴서로 버려지는 열을 펌프 후단의 저온 작동 유체와 혼합함으로써 작동 유체의 온도를 폐열 기체의 이슬점 온도 이상으로 가열해 외부 열교환기로 공급할 수 있다. 따라서 저온측 외부 열교환기의 저온 부식 현상을 저감해 외부 열교환기의 수명을 증가시키고, 외부 열교환기 및 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.The supercritical carbon dioxide power generation system for preventing low-temperature corrosion according to an embodiment of the present invention mixes the heat discharged to the condenser with the low temperature working fluid at the downstream end of the pump by using the recompression pump so that the temperature of the working fluid is higher than the dew point temperature To be supplied to the external heat exchanger. Therefore, the low-temperature corrosion phenomenon of the low-temperature side external heat exchanger is reduced to increase the life of the external heat exchanger, and the reliability of the external heat exchanger and the supercritical carbon dioxide power generation system is improved.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템을 도시한 모식도,
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템을 도시한 모식도,
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템을 도시한 모식도,
도 4는 도 1 내지 3의 재압축 펌프 측 세부 구성을 도시한 모식도,
도 5는 도 1 내지 3의 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 따른 외기 온도와 재압축 펌프의 작동 유체 유량의 관계를 도시한 그래프,
도 6은 도 1 내지 3의 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 따른 외부 열교환기의 입구 온도와 재압축 펌프의 작동 유체 유량의 관계를 도시한 그래프이다.1 is a schematic diagram showing a supercritical carbon dioxide power generation system according to a first embodiment of the present invention,
2 is a schematic diagram showing a supercritical carbon dioxide power generation system according to a second embodiment of the present invention,
3 is a schematic diagram showing a supercritical carbon dioxide power generation system according to a third embodiment of the present invention,
Fig. 4 is a schematic view showing the detailed configuration of the recompression pump side of Figs. 1 to 3,
5 is a graph showing the relationship between the ambient temperature according to the supercritical carbon dioxide power generation system of Figs. 1 to 3 and the operating fluid flow rate of the recompression pump,
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the inlet temperature of the external heat exchanger and the operating fluid flow rate of the recompression pump according to the supercritical carbon dioxide power generation system of FIGS.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a supercritical carbon dioxide power generation system according to various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

일반적으로 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 발전에 사용된 이산화탄소를 외부로 배출하지 않는 폐 사이클(close cycle)을 이루며, 작동 유체로 초임계 상태의 이산화탄소를 이용한다.Generally, a supercritical carbon dioxide power generation system forms a closed cycle that does not discharge the carbon dioxide used for power generation, and uses supercritical carbon dioxide as a working fluid.

초임계 이산화탄소 발전 시스템은 작동 유체가 초임계 상태의 이산화탄소이므로 화력 발전소 등에서 배출되는 배기 가스를 이용할 수 있어 단독 발전 시스템뿐만 아니라 화력 발전 시스템과의 하이브리드 발전 시스템에도 사용될 수 있다. 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 작동 유체는 배기 가스로부터 이산화탄소를 분리하여 공급할 수도 있고, 별도의 이산화탄소를 공급할 수도 있다.The supercritical carbon dioxide power generation system can be used not only in a single power generation system but also in a hybrid power generation system with a thermal power generation system since the working fluid is carbon dioxide in a supercritical state and exhaust gas discharged from a thermal power plant can be used. The working fluid of the supercritical carbon dioxide power generation system may separate carbon dioxide from the exhaust gas and supply the carbon dioxide separately.

사이클 내의 초임계 이산화탄소(이하 작동 유체)는 펌프를 통과한 후, 히터 등과 같은 열원을 통과하면서 가열되어 고온고압의 작동 유체가 되어 터빈을 구동시킨다. 터빈에는 발전기 또는 펌프가 연결되며, 발전기에 연결된 터빈에 의해 전력을 생산하고 펌프에 연결된 터빈을 이용해 펌프를 구동한다. 터빈을 통과한 작동 유체는 열교환기를 거치면서 냉각되며, 냉각된 작동 유체는 다시 펌프로 공급되어 사이클 내를 순환한다. 터빈이나 열교환기는 복수 개가 구비될 수 있다.Supercritical carbon dioxide (hereinafter referred to as working fluid) in the cycle is passed through the pump and then heated while passing through a heat source such as a heater to become a high-temperature high-pressure working fluid to drive the turbine. The turbine is connected to a generator or a pump, which drives the pump using a turbine connected to the pump and generating power by the turbine connected to the generator. The working fluid passing through the turbine is cooled as it passes through the heat exchanger, and the cooled working fluid is supplied to the pump again to circulate in the cycle. A plurality of turbines or heat exchangers may be provided.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템이란 사이클 내에서 유동하는 작동 유체 모두가 초임계 상태인 시스템뿐만 아니라, 작동 유체의 대부분이 초임계 상태이고 나머지는 아임계 상태인 시스템도 포함하는 의미로 사용된다.A supercritical carbon dioxide power generation system according to various embodiments of the present invention includes not only a system in which all of the working fluid flowing in a cycle is in a supercritical state but also a system in which a majority of the working fluid is supercritical and the rest is subcritical It is used as a meaning.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에서 작동 유체로 이산화탄소가 사용되는데, 여기서 이산화탄소란, 화학적인 의미에서 순수한 이산화탄소, 일반적인 관점에서 불순물이 다소 포함되어 있는 상태의 이산화탄소 및 이산화탄소에 한가지 이상의 유체가 첨가물로서 혼합되어 있는 상태의 유체까지도 포함하는 의미로 사용된다.Also, in various embodiments of the present invention, carbon dioxide is used as the working fluid, wherein carbon dioxide refers to pure carbon dioxide in the chemical sense, carbon dioxide in a state where the impurities are somewhat contained in general terms, and carbon dioxide in which at least one fluid is mixed Is used to mean a fluid in a state where the fluid is in a state of being fluidized.

본 발명에서 저온 및 고온이라는 용어는 상대적인 의미를 갖는 용어로서, 특정 온도를 기준값으로 하여 그보다 높으면 고온이고 그보다 낮으면 저온이라는 의미로 이해되지 않아야 함을 밝혀둔다. 저압 및 고압이라는 용어 역시 상대적인 의미로 이해되어야 한다.In the present invention, the terms low temperature and high temperature are relative terms, and it should be understood that a specific temperature is used as a reference value, higher temperature is higher temperature and lower temperature is not lower temperature. The terms low and high pressure should also be understood in relative terms.

본 발명의 각 구성들은 작동 유체가 흐르는 이송관(숫자를 붙인 각 라인을 의미함)에 의해 연결되며, 특별히 언급하지 않더라도 작동 유체는 이송관을 따라 유동하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, 복수 개의 구성들이 일체화 되어 있는 경우, 일체화된 구성 내에 사실상 이송관의 역할을 하는 부품 내지 영역이 있을 것이므로, 이 경우에도 당연히 작동 유체는 이송관을 따라 유동하는 것으로 이해되어야 한다. 별도의 기능을 하는 유로의 경우 추가로 설명하기로 한다. 작동 유체의 흐름은 이송관의 번호를 기재하여 설명하기로 한다.It is to be understood that each component of the present invention is connected by a transfer tube (meaning each line numbered) through which the working fluid flows, and that the working fluid flows along the transfer tube, even if not specifically mentioned. However, in the case where a plurality of components are integrated, it is to be understood that the working fluid flows along the conveying pipe, as a matter of course, since there will be a part or region which actually functions as a conveying pipe in the integrated structure. In the case of a separate functioning channel, a further description will be given. The flow of the working fluid will be described by describing the number of the conveying pipe.

이하에서 설명하는 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 다양한 시스템 구성의 일 예일뿐, 기재된 구성에 한정되지 않는다.The supercritical carbon dioxide power generation system described below is only one example of various system configurations, and is not limited to the described configuration.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템을 도시한 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a supercritical carbon dioxide power generation system according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 작동 유체의 압축 및 순환을 위한 압축기 또는 펌프(100), 작동 유체를 가열하기 위한 리큐퍼레이터(200), 외부 열원인 폐열 기체로부터 폐열을 회수해 작동 유체를 추가로 가열하는 복수의 외부 열교환기(300)와, 작동 유체에 의해 구동되어 전력을 생산하는 복수의 터빈(400), 작동 유체의 냉각을 위한 컨덴서(500)로 구성될 수 있다.1, the supercritical carbon dioxide power generation system according to the first embodiment of the present invention includes a compressor or pump 100 for compressing and circulating a working fluid, a recuperator 200 for heating a working fluid, A plurality of external heat exchangers 300 for recovering waste heat from the waste heat gas as an external heat source to further heat the working fluid, a plurality of turbines 400 driven by the working fluid to produce electric power, And a condenser 500 for supplying a predetermined amount of power.

펌프(100)는 후술할 제2 터빈(430)에 의해 구동되며(도 1의 점선 참조), 작동 유체를 압축한다. 펌프(100)를 거친 작동 유체는(1) 리큐퍼레이터(200) 및 외부 열교환기(300) 중 저온측 열교환기로 각각 분기된다(8, 2B)). The pump 100 is driven by a second turbine 430 to be described later (see a dotted line in Fig. 1), and compresses the working fluid. The working fluid that has passed through the pump 100 branches into the low-temperature side heat exchanger of the recuperator 200 and the external heat exchanger 300 (8, 2B).

리큐퍼레이터(200)는 터빈(400)을 거친 작동 유체를(6) 펌프(100)를 거친 작동 유체와(1) 열교환하며, 터빈(400)을 거친 작동 유체를 1차로 냉각시켜 컨덴서(500)로 보내고, 펌프(100)를 거친 작동 유체는 가열해 외부 열교환기(300) 중 고온측 열교환기로 보낸다(2A). The recuperator 200 exchanges heat between the working fluid that has passed through the turbine 400 with the working fluid that has passed through the pump 100 and the working fluid that has passed through the turbine 400 by first cooling the condenser 500 And the working fluid that has passed through the pump 100 is heated and sent to the high temperature side heat exchanger of the external heat exchanger 300 (2A).

외부 열교환기(300)는 필요에 따라 복수 개로 구비될 수 있으며, 본 실시 예에서는 2개의 열교환기가 구비되는 것을 예로 하여 설명한다. 제1 열교환기(310) 및 제2 열교환기(330)는 발전소의 보일러에서 배출되는 배기 가스와 같이 폐열을 갖는 기체(이하 폐열 기체)를 열원으로 사용한다. 제1 열교환기(310) 및 제2 열교환기(330)는 폐열 기체와 작동 유체를 열교환하여 폐열 기체로부터 공급된 열로 작동 유체를 가열하는 역할을 한다. A plurality of external heat exchangers 300 may be provided as needed. In this embodiment, two heat exchangers are provided. The first heat exchanger 310 and the second heat exchanger 330 use a gas having waste heat (hereinafter referred to as a waste heat gas) as a heat source such as exhaust gas discharged from a boiler of a power plant. The first heat exchanger 310 and the second heat exchanger 330 heat exchange the waste heat gas and the working fluid to heat the working fluid with the heat supplied from the waste heat gas.

또한, 제1 및 제2 열교환기(310, 330)는 폐열 기체의 온도에 따라 상대적으로 저온, 중온, 고온 등으로 구분할 수 있다. 즉, 열교환기는 폐열 기체가 유입되는 입구단 쪽에 가까울수록 고온에서의 열교환이 가능하고, 폐열 기체가 배출되는 출구단 쪽에 가까울수록 저온에서의 열교환이 된다. In addition, the first and second heat exchangers 310 and 330 can be classified into a relatively low temperature, a medium temperature, and a high temperature depending on the temperature of the waste heat gas. That is, as the heat exchanger is closer to the inlet end where the waste heat gas is introduced, heat exchange can be performed at a higher temperature, and heat exchange at a lower temperature becomes closer to the outlet end where the waste heat gas is discharged.

본 실시 예에서 제1 열교환기(310)는 제2 열교환기(330)에 비해 상대적으로 고온 또는 중온의 폐열 기체를 사용하는 열교환기이고, 제2 열교환기(330)는 상대적으로 중온 또는 저온인 폐열 기체를 사용하는 열교환기일 수 있다. 즉, 폐열 기체가 유입되는 입구단에서 배출단 쪽으로 제1 열교환기(310), 제2 열교환기(330)가 순차적으로 배치된 것을 예로 하여 설명하기로 한다.In the present embodiment, the first heat exchanger 310 is a heat exchanger using relatively high temperature or medium temperature waste heat gas as compared with the second heat exchanger 330, and the second heat exchanger 330 is a relatively high temperature or low temperature It may be a heat exchanger using waste heat gas. That is, the first heat exchanger 310 and the second heat exchanger 330 are sequentially arranged from the inlet end to the exhaust end where the waste heat gas flows, will be described as an example.

터빈(400)은 제1 터빈(410) 및 제2 터빈(430)으로 구성되며, 어느 하나의 터빈에 연결된 발전기(450)를 구동시킴으로써 전력을 생산하는 역할을 한다. 제1 터빈(410) 및 제2 터빈(430)을 통과하면서 작동 유체가 팽창되므로 터빈은 팽창기(expander)의 역할도 하게 된다. 본 실시 예에서는 제1 터빈(410)에 발전기(450)가 연결되어 전력을 생산하며, 제2 터빈(430)은 펌프(100)를 구동시키는 역할을 한다. 따라서 제1 터빈(410)이 제2 터빈(430)에 비해 상대적으로 고압인 터빈일 수 있다.The turbine 400 includes a first turbine 410 and a second turbine 430 and generates power by driving a generator 450 connected to any one of the turbines. Since the working fluid is expanded while passing through the first turbine 410 and the second turbine 430, the turbine also functions as an expander. In this embodiment, the generator 450 is connected to the first turbine 410 to generate electric power, and the second turbine 430 drives the pump 100. Accordingly, the first turbine 410 may be a turbine having a relatively high pressure as compared with the second turbine 430.

제1 열교환기(310)를 거쳐 가열된 작동 유체는 제1 터빈(410)과 제2 터빈(430)으로 각각 분기되며(4A, 4B), 제1 터빈(410)과 제2 터빈(430)을 거친 작동 유체는 제2 터빈(430)의 후단에서 혼합되어 리큐퍼레이터(200)로 공급된다(6).The working fluid heated through the first heat exchanger 310 branches into the first turbine 410 and the second turbine 440 and the first turbine 410 and the second turbine 430, Is mixed at the rear end of the second turbine 430 and supplied to the recuperator 200 (6).

컨덴서(500)는 공기 또는 냉각수를 냉매로 사용해 리큐퍼레이터(200)를 통과한 작동 유체를 냉각하는 쿨러 역할을 한다. 리큐퍼레이터(200)를 통과한 작동 유체는 컨덴서(500)로 공급되어 냉각된 뒤, 다시 펌프(100)로 순환된다(9).The condenser 500 serves as a cooler for cooling a working fluid that has passed through the recuperator 200 by using air or cooling water as a refrigerant. The working fluid that has passed through the recuperator 200 is supplied to the condenser 500 and cooled, and then circulated to the pump 100 again (9).

한편, 컨덴서(500)의 유입단과 제2 열교환기(330)의 유입단의 사이에는 재압축 펌프(600)가 구비된다. 재압축 펌프(600)는 컨덴서(500)의 전단에서 작동 유체가 분기되어 유입되며(7C), 재압축된 뒤 제2 열교환기(330)의 유입단으로 공급된다(7D).Meanwhile, a recompression pump 600 is provided between the inlet end of the condenser 500 and the inlet end of the second heat exchanger 330. The recompression pump 600 is branched (7C) at the front end of the condenser 500, is recompressed, and then supplied to the inlet end of the second heat exchanger 330 (7D).

일반적인 연소계에서 연소 가스의 온도 변화에 따라 물리적, 화학적 변화가 일어난다. 이 중에서도 중요한 것은 수증기와 삼산화황(Sulfur trioxide)이 반응하여 황산(Sulfuric Acid)이 생성되는 것이다. 즉, 연소 가스의 온도가 조금씩 내려감에 따라 기체 상태의 황산이 발생하는데, 황산 증기의 온도보다 더 낮은 온도 표면에 접촉하면 황산 증기가 액체상태의 황산으로 응축된다. In a typical combustion system, physical and chemical changes occur as the temperature of the combustion gas changes. The most important of these is the reaction of water vapor with sulfur trioxide to form sulfuric acid. That is, gaseous sulfuric acid is generated as the temperature of the combustion gas is slightly lowered. When the temperature of the sulfuric acid vapor is lower than the temperature of the sulfuric acid vapor, the sulfuric acid vapor condenses into liquid sulfuric acid.

일반적으로 이슬점 부식은 황이나 황화합물을 함유한 연료의 연소와 밀접한 관계가 있는데, 연료 중 황이 산화되어 이산화황(Sulfur Dioxide)이 형성되기 때문이다. 황산화물의 1 ~ 3 %는 보일러의 화염 속 산소 원자와 직접 반응하여 삼산화황을 발생시킨다. 또한, 촉매 역할을 하는 산화 제1철(Ferrous Oxide), 바나듐(Vanadium Pentaoxide)이 존재하면 산화반응이 일어나 삼산화황이 생성된다. 이 때 온도가 이슬점(Dew Point) 이하로 떨어지면 황산이 생성되어 금속과 반응하여 부식이 일어나게 된다.In general, dew-point corrosion is closely related to the combustion of sulfur-containing or sulfur-containing fuels, since sulfur in the fuel is oxidized to form sulfur dioxide (Sulfur Dioxide). One to three percent of the sulfur oxides react directly with the oxygen atoms in the flame of the boiler to generate sulfur trioxide. In addition, if ferrous oxide or vanadium pentaoxide, which serves as a catalyst, exists, an oxidation reaction occurs to form sulfur trioxide. At this time, when the temperature falls below the dew point, sulfuric acid is generated and reacts with the metal to cause corrosion.

부식이 일어나는데 중요한 것은 연소 가스의 온도가 아닌 금속의 표면 온도이다. 이는 연소 가스의 온도가 이슬점 이상이더라도, 부식은 금속 표면의 온도가 이슬점 보다 낮은 곳에서 일어나기 때문이다.따라서 금속으로 이루어진 열교환기의 튜브 표면 온도를 이슬점 온도 이상으로 상승시킬 필요가 있다. 이러한 저온 부식 문제는 특히 저온의 폐열 기체와 열교환하는 저온측 열교환기에서 자주 발생하므로, 본 발명에서는 저온측 열교환기로 공급되는 작동 유체의 온도를 조절하는 방법을 제안하는 것이다.What is important for corrosion to occur is the surface temperature of the metal, not the temperature of the flue gas. This is because, even if the temperature of the combustion gas is higher than the dew point, the corrosion occurs at a temperature lower than the dew point of the metal surface. Therefore, it is necessary to raise the surface temperature of the tube of the metal heat exchanger to the dew point temperature or more. Since the low-temperature corrosion problem frequently occurs in a low-temperature side heat exchanger that exchanges heat with a low-temperature waste heat gas, the present invention proposes a method of controlling the temperature of a working fluid supplied to the low-temperature side heat exchanger.

저온측 열교환기의 저온 부식 방지를 위해 전술한 실시 예에서와 같이 재압축 펌프(600)를 구비함으로써 컨덴서(500)로 버려지는 작동 유체의 열을 일부 회수하게 된다. 또한, 재압축 펌프(600)에서 작동 유체를 압축하여 다시 한번 가열해 제2 열교환기(330)로 공급하므로, 작동 유체는 폐열 기체의 이슬점 온도 이상으로 가열되어 공급된다. 통상 리큐퍼레이터(200)에서 컨덴서(500)로 배출되는 작동 유체의 온도는 섭씨 0도~50도 범위이며, 재압축 펌프(600)를 거친 작동 유체는 섭씨 50~60도 범위이다.In order to prevent low-temperature corrosion of the low-temperature side heat exchanger, the recompression pump 600 is provided as in the above-described embodiment, thereby partially recovering the heat of the working fluid discharged into the condenser 500. Further, since the working fluid is compressed by the recompression pump 600 and is again heated and supplied to the second heat exchanger 330, the working fluid is heated and supplied to the dew point temperature of the waste heat gas. The temperature of the working fluid discharged from the recuperator 200 to the condenser 500 is in the range of 0 to 50 degrees Celsius and the working fluid passing through the recompression pump 600 is in the range of 50 to 60 degrees Celsius.

이하에서는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 대해 설명하기로 한다(단, 전술한 실시 예와 중복되는 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다).Hereinafter, a supercritical carbon dioxide power generation system according to another embodiment of the present invention will be described (although a detailed description of a construction overlapping with the above embodiment will be omitted).

도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템을 도시한 모식도, 도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템을 도시한 모식도, 도 4는 도 1 내지 3의 재압축 펌프 측 세부 구성을 도시한 모식도이다.FIG. 2 is a schematic diagram showing a supercritical carbon dioxide power generation system according to a second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic diagram showing a supercritical carbon dioxide power generation system according to a third embodiment of the present invention, 3 is a schematic view showing the detailed configuration of the recompression pump side.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 도 1의 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 사이클에 외부 열교환기 및 리큐퍼레이터를 추가해 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the supercritical carbon dioxide power generation system according to the second embodiment of the present invention can be constructed by adding an external heat exchanger and a recuperator to the supercritical carbon dioxide power generation cycle according to the embodiment of FIG.

즉, 고온의 폐열 기체로부터 폐열을 회수하는 제1 열교환기(310a)와, 중온의 폐열 기체로부터 폐열을 회수하는 제2 열교환기(330a)와, 저온의 폐열 기체로부터 폐열을 회수하는 제3 열교환기(350a)가 순차적으로 배치될 수 있다. That is, a first heat exchanger (310a) for recovering waste heat from a high temperature waste heat gas, a second heat exchanger (330a) for recovering waste heat from a medium temperature waste heat gas, a third heat exchange Gt; 350a < / RTI > can be sequentially arranged.

또한, 직렬 배치되어 제1 터빈(410a) 및 제2 터빈(430a)을 통과한 작동 유체는 냉각시키고 펌프(100a)를 통과한 작동 유체는 가열하는 제1 리큐퍼레이터(210a) 및 제2 리큐퍼레이터(230a)가 구비될 수 있다. 제1 리큐퍼레이터(210a)는 제1 터빈(410a) 및 제2 터빈(430a)을 통과한 작동 유체가 바로 유입되므로 제2 리큐퍼레이터(230a)에 비해 상대적으로 고온의 작동 유체와 열교환하게 된다. 따라서 제1 리큐퍼레이터(210a)는 고온측, 제2 리큐퍼레이터(230a)는 저온측 리큐퍼레이터가 된다.The first recuperator 210a and the second recirculator 210a, which are arranged in series and heat the working fluid that has passed through the first turbine 410a and the second turbine 430a and cooled through the pump 100a, A purifier 230a may be provided. Since the first recuperator 210a flows directly through the first turbine 410a and the second turbine 430a, the first recuperator 210a performs heat exchange with the relatively high temperature working fluid as compared with the second recuperator 230a do. Therefore, the first recirculator 210a is the high temperature side, and the second recirculator 230a is the low temperature side recirculator.

제2 실시 예에 따른 발전 사이클의 작동 유체 흐름을 간단히 설명하면 다음과 같다.The operation fluid flow in the power generation cycle according to the second embodiment will be briefly described as follows.

펌프(100a)를 통과하면서 압축된 저온의 작동 유체는 펌프(100a)의 후단에서 분기되어 제2 리큐퍼레이터(230a)와 제3 열교환기(350a)로 각각 공급된다(10, 1).The low-temperature working fluid compressed while passing through the pump 100a is branched at the rear end of the pump 100a and supplied to the second recuperator 230a and the third heat exchanger 350a respectively (10, 1).

펌프(100a)를 통과한 작동 유체 중 제3 열교환기(350a)로 공급된 작동 유체는(1) 폐열 기체와 열교환해 1차로 가열된 뒤 제1 리큐퍼레이터(210a)로 공급된다(2).The working fluid supplied to the third heat exchanger 350a among the working fluid that has passed through the pump 100a is heat-exchanged with the waste heat gas to be heated first and then supplied to the first recuperator 210a (2) .

펌프(100a)를 통과한 작동 유체 중 제2 리큐퍼레이터(230a)로 보내진 작동 유체는(10) 제1 리큐퍼레이터(210a)를 거친 작동 유체와 열교환해 1차로 가열된 뒤 제2 열교환기(330a)로 이송된다(11). 터빈(400a)을 거친 작동 유체가 제1 리큐퍼레이터(210a) 바로 유입되므로 제2 리큐퍼레이터(230a)로 공급되는 작동 유체보다 높은 온도의 작동 유체와 열교환한다.The working fluid sent to the second recuperator 230a among the working fluid that has passed through the pump 100a is heat exchanged with the working fluid passing through the first recuperator 210a to be heated first, (11). Since the working fluid passing through the turbine 400a flows directly into the first recuperator 210a, the second recuperator 230a performs heat exchange with the working fluid having a temperature higher than that of the working fluid supplied to the second recuperator 230a.

제2 리큐퍼레이터(230a)에서 1차로 가열된 뒤 제2 열교환기(330a)로 보내진 작동 유체는(11) 폐열 기체와 열교환해 2차로 가열된 후 제2 터빈(430a)으로 공급된다(12). 제1 리큐퍼레이터(210a)를 거친 작동 유체는 제1 열교환기(310a)로 보내져(3) 폐열 기체와 열교환해 2차로 가열된 후 제1 터빈(410a)으로 공급된다(4).The working fluid firstly heated by the second recuperator 230a and then sent to the second heat exchanger 330a is heat-exchanged with the waste heat gas to be heated secondarily and then supplied to the second turbine 430a ). The working fluid that has passed through the first recuperator 210a is sent to the first heat exchanger 310a (3), heat-exchanged with the waste heat gas, and then heated to the second temperature and then supplied to the first turbine 410a (4).

제1 터빈(410a) 및 제2 터빈(430a)을 거친 작동 유체는(5, 13) 제2 터빈(430a)의 후단에서 혼합되어 제1 리큐퍼레이터(210a)로 공급되며, 제1 열교환기(310a)를 거친 작동 유체와 열교환해 1차로 냉각된다. 냉각된 작동 유체는 제2 리큐퍼레이터(230a)로 보내져(6, 7) 재냉각된 후 컨덴서(500a)로 공급된다(8). The working fluid passing through the first turbine 410a and the second turbine 430a is mixed at the rear end of the second turbine 430a and supplied to the first recuperator 210a, And is heat-exchanged with the working fluid passing through the heat exchanger 310a. The cooled working fluid is sent to the second recuperator 230a (6, 7), cooled again, and then supplied to the condenser 500a (8).

컨덴서(500a)의 유입단에서 작동 유체의 일부가 분기되어 재압축 펌프(600)로 공급되며(8A), 재압축 펌프(600)에서 압축된 작동 유체는 열교환기의 튜브 표면 온도를 이슬점 온도 이상인 섭씨 50~60도로 가열되어 제3 열교환기(350a)로 공급된다(8B).A part of the working fluid is branched at the inlet end of the condenser 500a and supplied to the recompression pump 600 (8A), and the working fluid compressed at the recompression pump 600 is supplied to the tube surface temperature of the heat exchanger at a dew- Is heated to 50 to 60 degrees Celsius and supplied to the third heat exchanger 350a (8B).

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 상대적으로 고온의 폐열 기체로부터 폐열을 회수하는 제1 열교환기(310b)와, 중온 또는 저온의 폐열 기체로부터 폐열을 회수하는 제2 열교환기(330b)가 직렬 배치될 수 있다. 3, the supercritical carbon dioxide power generation system according to the third embodiment of the present invention includes a first heat exchanger 310b for recovering waste heat from a relatively high temperature waste gas, a second heat exchanger 310b for recovering waste heat from a waste heat gas at a middle temperature or a low temperature And a second heat exchanger 330b for recovering waste heat may be arranged in series.

리큐퍼레이터(200b)는 제1 리큐퍼레이터(210b) 및 제2 리큐퍼레이터(230b)가 직렬 설치될 수 있다. The first recupillator 210b and the second recirculator 230b may be installed in series with the recuperator 200b.

터빈(400b)은 제1 열교환기(310b)를 거쳐 가열된 작동 유체를 공급받는 제1 터빈(410b)과, 제1 리큐퍼레이터(210b)로부터 복열된 작동 유체를 공급받는 제2 터빈(420b)으로 구성될 수 있다. 이때 제1 터빈(410b)은 발전기(450b)를 구동시키고, 제2 터빈(430b)은 펌프(100b)를 구동시키도록 구성될 수 있다.The turbine 400b includes a first turbine 410b supplied with the working fluid heated through the first heat exchanger 310b and a second turbine 420b supplied with the working fluid recovered from the first recuperator 210b. ). At this time, the first turbine 410b drives the generator 450b and the second turbine 430b drives the pump 100b.

제3 실시 예에 따른 발전 사이클의 작동 유체 흐름을 간단히 설명하면 다음과 같다.The operation fluid flow in the power generation cycle according to the third embodiment will be briefly described as follows.

펌프(100b)를 통과한 작동 유체는(1) 펌프(100b)의 후단에서 분기되어 제2 리큐퍼레이터(230b) 및 제2 열교환기(330b)로 각각 공급된다(2A, 2B). 제2 리큐퍼레이터(230b)를 거쳐 1차로 가열된 작동 유체는(2A) 제2 열교환기(330b)를 거친 작동 유체와 혼합되어(3) 일부는 제1 열교환기(310b)로 공급되고(4A), 일부는 제1 리큐퍼레이터(210b)로 공급된다(4B).The working fluid that has passed through the pump 100b is branched at the rear end of the pump 100b and supplied to the second recuperator 230b and the second heat exchanger 330b respectively (2A, 2B). The working fluid which is firstly heated through the second recuperator 230b is mixed with the working fluid passing through the second heat exchanger 330b and the third portion is supplied to the first heat exchanger 310b 4A) and a part thereof is supplied to the first recuperator 210b (4B).

제1 열교환기(310b)로 공급된 작동 유체는 재가열되어 제1 터빈(410b)으로 공급되고(5A), 제1 터빈(410b)을 구동시킨 후 제1 리큐퍼레이터(210b)로 보내진다(6A). 제2 열교환기(330b)를 거쳐 제1 리큐퍼레이터(210b)로 분기된 작동 유체는(4B) 제1 터빈(410b)을 거친 작동 유체와 열교환해 다시 가열된 뒤 제2 터빈(430b)으로 공급된다(5B). 제2 터빈(430b)을 거친 작동 유체는 제1 리큐퍼레이터(210b)의 후단으로 공급된다(6B). The working fluid supplied to the first heat exchanger 310b is reheated and supplied to the first turbine 410b to drive the first turbine 410b and then to the first recuperator 210b 6A). The working fluid branched to the first recuperator 210b through the second heat exchanger 330b is heat-exchanged with the working fluid passing through the first turbine 410b and then heated again to the second turbine 430b (5B). The working fluid passing through the second turbine 430b is supplied to the rear end of the first recuperator 210b (6B).

제1 터빈(410b) 및 제1 리큐퍼레이터(210b)를 거쳐 1차로 냉각된 작동 유체는 제2 리큐퍼레이터(230b)로 보내져(7A) 펌프(100b)를 거친 작동 유체와 열교환해 냉각된다. 냉각된 작동 유체는 컨덴서(500b)로 보내져(8A) 냉각된 후 다시 펌프(100b)로 순환된다(9).The working fluid that has been firstly cooled through the first turbine 410b and the first recirculator 210b is sent to the second recuperator 230b to be cooled (7A) and heat-exchanged with the working fluid passing through the pump 100b . The cooled working fluid is sent to the condenser 500b (8A), cooled, and then circulated back to the pump 100b (9).

컨덴서(500b)의 유입단에서 작동 유체의 일부가 분기되어 재압축 펌프(600)로 공급되며(8B), 재압축 펌프(600)에서 압축된 작동 유체는 열교환기의 튜브 표면 온도를 이슬점 온도 이상인 섭씨 50~60도로 가열되어 제2 열교환기(330b)로 공급된다(8C).A part of the working fluid is branched at the inlet end of the condenser 500b and supplied to the recompression pump 600 (8B), and the working fluid compressed by the recompression pump 600 is supplied to the tube surface temperature of the heat exchanger at a dew- Is heated to 50 to 60 degrees Celsius and supplied to the second heat exchanger 330b (8C).

전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시 예들에 따른 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 있어서, 외부 열교환기로 유입되는 작동 유체의 온도가 이슬점 온도보다 높게 유지되도록 보조적인 가열 수단 역할을 하는 재압축 펌프의 유량 조절 방법을 설명하기로 한다(편의상 도 1의 참조부호를 기준으로 설명하기로 하나, 도 4의 세부 구성은 전술한 실시 예들에 공통적으로 적용되는 구성임).In the supercritical carbon dioxide power generation system according to the embodiments of the present invention having the above-described configuration, the flow rate control method of the recompression pump serving as an auxiliary heating means so that the temperature of the working fluid flowing into the external heat exchanger is maintained higher than the dew point temperature (For convenience sake, reference will be made to the reference numeral 1 in FIG. 1, but the detailed configuration in FIG. 4 is a configuration commonly applied to the above-described embodiments).

컨덴서(500)의 전단에서 분기되는 작동 유체의 유량은 외부 열교환기로 유입되는 작동 유체의 설정 온도(예를 들어, 섭씨 55도)가 유지되도록 제어되며, 컨트롤 밸브에 의해 조절될 수 있다.The flow rate of the working fluid branched at the front end of the condenser 500 is controlled so as to be maintained at a set temperature (for example, 55 degrees Celsius) of the working fluid flowing into the external heat exchanger, and can be controlled by the control valve.

도 4에 도시된 바와 같이, 재압축 펌프(600)의 배출단에는 컨트롤 밸브(700)가 구비될 수 있다. 또한, 외부 열교환기인 제2 열교환기(330)로 작동 유체가 유입되는 부분에 복수의 온도 전송 지시계(Temperature Transmitter Indicator, 710)가 설치되어 제2 열교환기(330)로 공급되는 작동 유체의 온도를 측정할 수 있다. As shown in FIG. 4, a control valve 700 may be provided at the discharge end of the recompression pump 600. In addition, a plurality of temperature transmission indicators 710 are installed in the second heat exchanger 330, which is an external heat exchanger, to receive the working fluid, so that the temperature of the working fluid supplied to the second heat exchanger 330 Can be measured.

온도 전송 지시계(710)는 통합 온도 제어기(TICA, temperature indicator, controller and alarm, 730)에 연결되며, 온도 전송 지시계(710)에서 측정된 온도값은 통합 온도 제어기(730)로 로 전송된다. 통합 온도 제어기(730)에는 보조 제어기(750, Interlock)가 연결되고, 재순환 펌프(600)에는 펌프 구동을 위한 모터의 동력을 제어하는 동력 제어기(VFD, variable frequency driver, 770)가 구비된다.The temperature transfer indicator 710 is coupled to an integrated temperature controller (TICA) 730 and the temperature value measured at the temperature transfer indicator 710 is transferred to the integrated temperature controller 730. An auxiliary controller 750 is connected to the integrated temperature controller 730 and a recycle pump 600 is provided with a variable frequency driver 770 for controlling the power of the motor for driving the pump.

통합 온도 제어기(730)는 온도 관련 표시 및 제어, 알람의 기능을 하는 제어 장치이고, 보조 제어기(750)는 온도 뿐만 아니라, 압력 등을 보상적으로 확인해 운전을 제어하는 장치이다. 동력 제어기(770)는 낮은 압력 또는 적은 유량으로 시스템 운전이 가능한 경우, 모터의 회전수를 조절해 모터 동력을 줄여주는 장치이다.The integrated temperature controller 730 is a control device that performs temperature related display, control, and alarm functions. The auxiliary controller 750 is a device for controlling operation by compensating not only temperature but also pressure. The power controller 770 is a device that reduces the motor power by adjusting the number of revolutions of the motor when the system can be operated at a low pressure or a small flow rate.

제2 열교환기(330)의 입구단 온도를 측정하는 복수의 온도 전송 지시계(710)를 통해 제2 열교환기(330)의 입구단 온도를 기준으로 메인 제어가 이루어진다. 또한, 보조적으로 재순환 펌프(600)의 후단 온도와 펌프(100) 후단의 압력을 측정할 수 있다. 이를 위해, 펌프(100) 후단에는 압력 전송 지시계(PIT, pressure indicator and transmitter, 790)가 설치될 수 있다. 보조 제어기(750)가 온도 및 압력값을 기준으로 제어 운전이 가능하므로, 펌프(100)의 압력과 동등한 수준의 압력을 재순환 펌프(600)가 생성할 수 있도록 보조적인 수단으로 활용하기 위해 펌프(100) 후단의 압력을 측정한다.The main control is performed based on the inlet end temperature of the second heat exchanger 330 through a plurality of temperature transfer indicator systems 710 that measure the inlet temperature of the second heat exchanger 330. In addition, the temperature of the rear end of the recirculation pump 600 and the pressure of the rear end of the pump 100 can be measured. To this end, a pressure indicator and transmitter (PIT) 790 may be installed downstream of the pump 100. The auxiliary controller 750 can perform the control operation based on the temperature and the pressure value, so that the pump (600) can be operated by the pump (600) in order to utilize the pressure equivalent to the pressure of the pump (100) 100) is measured.

따라서 온도 전송 지시계(710)의 신호를 받는 통합 온도 제어기(730)의 제어 신호와 압력 전송 지시계(790)의 측정 신호는 보조 제어기(750)로 전송된다. 보조 제어기(750)에 의해 컨트롤 밸브(700)의 개도 및 동력 제어기(770)의 동력이 제어된다.Therefore, the control signal of the integrated temperature controller 730 and the measurement signal of the pressure transmission indicator 790, which receive the signal of the temperature transmission indicator 710, are transmitted to the auxiliary controller 750. The opening of the control valve 700 and the power of the power controller 770 are controlled by the auxiliary controller 750.

예를 들어, 압력 제어의 경우, 펌프(100)에서 토출되는 작동 유체의 압력과 동력 제어기(770)에서 토출되는 작동 유체의 압력 차이가 클 경우 동력 제어기(770)의 동력이 낭비될 수 있다. 이를 방지하기 위해 특정 압력 차이 이상으로 압력 차가 발생하는 경우 동력 제어기(770)의 동력을 감소시키거나, 컨트롤 밸브(700)의 개도를 열어주는 보조적인 제어가 가능하다. For example, in the case of pressure control, the power of the power controller 770 may be wasted when the pressure difference between the working fluid discharged from the pump 100 and the working fluid discharged from the power controller 770 is large. In order to prevent this, an auxiliary control for reducing the power of the power controller 770 or opening the opening of the control valve 700 is possible when a pressure difference exceeds a specific pressure difference.

온도 제어의 경우, 미리 보조 제어기(750)에 열역학적인 함수를 내장하여, 온도 전송 지시계(710)를 통해 복수 개소의 온도를 측정한 후 작동 유체의 유량을 추정할 수 있다. 그 후 열역학적인 계산 결과를 바탕으로 동력 제어기(770) 및 컨트롤 밸브(700)의 개도를 피드 포워드(feed forward) 방식으로 제어할 수 있다.In the case of temperature control, a thermodynamic function is built in the sub controller 750 in advance, and the flow rate of the working fluid can be estimated after measuring temperatures at a plurality of locations through the temperature transfer indicator 710. The opening of the power controller 770 and the control valve 700 can then be controlled in a feed forward manner based on the results of the thermodynamic calculation.

초임계 이산화탄소 발전 시스템에서 리큐퍼레이터(200)에서 컨덴서(500)로 보내지는 작동 유체의 온도가 대략 섭씨 0도 내지 100도의 범위이고, 펌프(100)를 거친 작동 유체의 온도가 대략 섭씨 0도 내지 50도의 범위이므로 컨덴서(500)로 버려지는 열이 발생하게 된다.In the supercritical carbon dioxide power generation system, when the temperature of the working fluid sent from the recuperator 200 to the condenser 500 is in the range of about 0 to 100 degrees centigrade and the temperature of the working fluid passing through the pump 100 is about 0 degree centigrade To 50 [deg.], Heat generated in the condenser 500 is generated.

따라서 전술한 실시 예들에서와 같이 재압축 펌프(600)를 이용해 컨덴서(500)로 버려지는 열을 펌프(100) 후단에서 나오는 차가운 작동 유체와(2B) 혼합해 제2 열교환기(330)로 공급되는 작동 유체의 온도를 높이는데 사용할 수 있다. 이를 통해 외부 열교환기의 폐가스 이슬점보다 높은 온도의 작동 유체를 공급할 수 있다.Therefore, the heat discharged to the condenser 500 by the recompression pump 600 is mixed with the cold working fluid 2B discharged from the rear end of the pump 100 and supplied to the second heat exchanger 330 as in the above- Can be used to increase the temperature of the working fluid. Whereby the working fluid at a temperature higher than the dew point of the waste gas of the external heat exchanger can be supplied.

외기 온도에 따라 펌프(100) 후단의 온도가 달라지므로, 재압축 펌프(600) 후단의 작동 유체 유량은 전술한 바와 같이 컨트롤 밸브(700)의 개도 제어를 통해 제어된다.Since the temperature of the rear end of the pump 100 varies depending on the ambient temperature, the operating fluid flow rate at the rear end of the recompression pump 600 is controlled through the opening control of the control valve 700 as described above.

외기 온도와 작동 유체의 유량간의 관계를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.The relationship between the ambient temperature and the flow rate of the working fluid will be described in more detail as follows.

도 5는 도 1 내지 3의 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 따른 외기 온도와 재압축 펌프의 작동 유체 유량의 관계를 도시한 그래프, 도 6은 도 1 내지 3의 초임계 이산화탄소 발전 시스템에 따른 외부 열교환기의 입구 온도와 재압축 펌프의 작동 유체 유량의 관계를 도시한 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the relationship between the ambient temperature according to the supercritical carbon dioxide power generation system of FIGS. 1 to 3 and the operating fluid flow rate of the recompression pump, FIG. 6 is a graph And the operating fluid flow rate of the recompression pump.

도 5에 도시된 바와 같이, 외기 온도에 따른 제2 열교환기(330)의 입구 유량 대비 재압축 펌프(600)로 보내야 하는 유량의 비율은 외기 온도에 따라 큰 차이를 나타낸다.As shown in FIG. 5, the ratio of the flow rate to be sent to the recompression pump 600 with respect to the inlet flow rate of the second heat exchanger 330 according to the ambient temperature shows a large difference according to the ambient temperature.

외기 온도가 낮을 경우, 펌프(100) 후단의 온도가 낮기 때문에 재압축 펌프(600)로 보내줘야 하는 유량이 증가되어야 한다. 반대로 외기 온도가 높을 경우, 펌프(100) 후단의 온도가 높기 때문에 재압축 펌프(600)로 보내줘야 하는 유량기 감소하거나 점차 줄어들어 0이 될 수 있다.When the outdoor air temperature is low, the flow rate to be sent to the recompression pump 600 must be increased because the temperature at the rear end of the pump 100 is low. On the contrary, when the outdoor air temperature is high, the temperature at the rear end of the pump 100 is high, and therefore the flow rate to be sent to the recompression pump 600 may decrease or gradually decrease to zero.

컨덴서(500)의 외기 온도 또는 냉각수의 온도가 섭씨 30도 내지 45도 이상에서는 펌프(100) 후단의 온도가 섭씨 55도 이상이 되기 때문에 별도의 재압축 유량을 필요로하지 않는다. 그러나 외기 온도 또는 냉각수의 온도가 낮아짐에 따라 저 많은 재압축 유량을 필요로한다.When the temperature of the outside air of the condenser 500 or the temperature of the cooling water is more than 30 degrees C to 45 degrees C, the temperature at the rear end of the pump 100 is not less than 55 degrees Celsius, so that a separate recompression flow rate is not required. However, as the ambient temperature or the temperature of the cooling water is lowered, a lower recompression flow rate is required.

재압축 펌프(600)로의 유량은 모터 VFD(770)로 재압축 펌프(600)의 스피드를 조절함으로써 조절이 가능하다. 그러나 펌프(100)에 모터 VFD를 구비하지 않는 경우 펌프(100)는 고정 속도로 운전되며, 이때에는 컨트롤 밸브(700)의 개도로 유량 조절이 가능하다. 모터 VFD(770)의 소모 동력을 최소화하기 위해 재압축 펌프(600)의 유량 조절을 기본으로 하고, 컨트롤 밸브(700)의 차압을 측정해 보상적인 운전을 수행할 수도 있다.The flow rate to the recompression pump 600 is adjustable by adjusting the speed of the recompression pump 600 with the motor VFD 770. However, when the pump 100 is not provided with the motor VFD, the pump 100 is operated at a fixed speed. At this time, the flow rate can be adjusted by opening the control valve 700. Compensating operation may be performed by measuring the differential pressure of the control valve 700 based on the flow rate control of the recompression pump 600 in order to minimize the consumption power of the motor VFD 770.

도 6을 예로 하여 전술한 재압축 유량 제어를 간단히 설명하면 다음과 같다.The recompression flow rate control described above will be briefly described with reference to FIG.

제2 열교환기(330)의 입구측 온도를 온도 센서로 측정해 측정된 온도가 설정값 보다 낮을 경우, 재압축 펌프(600)로 보내는 유량을 증가시키도록 제어할 수 있다.The inlet side temperature of the second heat exchanger 330 is measured by the temperature sensor, and when the measured temperature is lower than the set value, the flow rate to the recompression pump 600 can be controlled to be increased.

반대로 측정된 온도가 설정값 보다 높을 경우, 재압축 펌프(600)로 보내는 유량을 감소시켜 제2 열교환기(330)의 입구측 온도를 설정값 범위(정상 운전 범위) 내로 회복시킬 수 있다.Conversely, when the measured temperature is higher than the set value, the flow rate to the recompression pump 600 can be reduced to restore the inlet side temperature of the second heat exchanger 330 within the set value range (normal operation range).

이상에서 설명한 바와 같이, 재압축 펌프를 이용해 컨덴서로 버려지는 열을 펌프 후단의 저온 작동 유체와 혼합함으로써 작동 유체의 온도를 폐열 기체의 이슬점 온도 이상으로 가열해 외부 열교환기로 공급할 수 있다. 따라서 저온측 외부 열교환기의 저온 부식 현상을 저감해 외부 열교환기의 수명을 증가시키고, 외부 열교환기 및 초임계 이산화탄소 발전 시스템의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the temperature of the working fluid can be heated to the dew point temperature or more of the waste heat gas and supplied to the external heat exchanger by mixing the heat discharged into the condenser by using the recompression pump with the low temperature working fluid at the downstream end of the pump. Therefore, the low-temperature corrosion phenomenon of the low-temperature side external heat exchanger is reduced to increase the life of the external heat exchanger, and the reliability of the external heat exchanger and the supercritical carbon dioxide power generation system is improved.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 권리범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경이 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 권리범위에 속하게 될 것이다.One embodiment of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can improve and modify the technical spirit of the present invention in various forms. Accordingly, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

100: 펌프 200: 리큐퍼레이터
300: 열교환기 400: 터빈
500: 컨덴서 600: 재압축 펌프
700: 컨트롤 밸브100: pump 200: recuperator
300: heat exchanger 400: turbine
500: condenser 600: recompression pump
700: Control valve

Claims (20)

작동 유체를 압축시키는 펌프와,
외부 열원으로부터 열을 공급받아 상기 작동 유체를 가열하는 복수의 열교환기와,
상기 작동 유체에 의해 구동되는 복수의 터빈과,
상기 펌프를 통과한 상기 작동 유체의 일부가 공급되며, 상기 터빈을 통과한 상기 작동 유체와 상기 펌프를 통과한 상기 작동 유체를 열교환하여 상기 터빈을 통과한 상기 작동 유체를 냉각시키고 상기 펌프를 통과한 상기 작동 유체는 가열하는 적어도 하나의 리큐퍼레이터와,
상기 터빈을 거쳐 상기 리큐퍼레이터에서 1차로 냉각된 상기 작동 유체를 냉각시켜 상기 펌프로 공급하는 컨덴서를 포함하며,
상기 펌프를 거친 상기 작동 유체의 일부는 상기 열교환기 중 저온측 열교환기로 분기되고,
상기 컨덴서의 유입단으로부터 상기 작동 유체의 일부가 분기되어 상기 저온측 열교환기의 유입단으로 공급되고 상기 펌프를 거친 상기 작동 유체와 혼합되어 상기 저온측 열교환기로 공급되는 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.A pump for compressing the working fluid,
A plurality of heat exchangers for receiving heat from an external heat source and heating the working fluid,
A plurality of turbines driven by the working fluid;
A portion of the working fluid that has passed through the pump is supplied to heat exchange the working fluid that has passed through the turbine with the working fluid that has passed through the pump to cool the working fluid that has passed through the turbine, At least one recuperator for heating the working fluid,
And a condenser for cooling the working fluid cooled by the recuperator through the turbine and supplying the working fluid to the pump,
A part of the working fluid passing through the pump branches to the low temperature side heat exchanger of the heat exchanger,
Wherein a part of the working fluid is branched from an inlet end of the condenser and supplied to an inlet end of the low temperature side heat exchanger and mixed with the working fluid passed through the pump to be supplied to the low temperature side heat exchanger. Supercritical carbon dioxide power generation system. 제1항에 있어서,
상기 컨덴서의 유입단과 상기 저온측 열교환기의 유입단 사이에 설치되어 상기 컨덴서의 유입단으로부터 분기된 상기 작동 유체를 재압축하는 재압축 펌프를 더 포함하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a recompression pump installed between the inlet end of the condenser and the inlet end of the low temperature side heat exchanger and recompressing the working fluid branched from the inlet end of the condenser. 제2항에 있어서,
상기 열교환기는 폐열 기체를 열원으로 사용하며, 상기 외부 열원으로부터 상기 폐열 기체가 유입되는 입구단에 인접한 고온측 열교환기와, 상기 폐열 기체가 배출되는 출구단에 가까운 상기 저온측 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the heat exchanger includes a high temperature side heat exchanger adjacent to an inlet end through which the waste heat gas flows from the external heat source and a low temperature side heat exchanger close to an outlet end through which the waste heat gas is discharged, Supercritical CO2 Generation System for Low Temperature Corrosion Protection. 제3항에 있어서,
상기 저온측 열교환기로 공급되는 상기 작동 유체의 온도는 상기 저온측 열교환기로 상기 폐열 기체가 공급되는 상기 폐열 기체의 이슬점 온도 이상인 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.The method of claim 3,
Wherein the temperature of the working fluid supplied to the low temperature side heat exchanger is equal to or higher than the dew point temperature of the waste heat gas to which the waste heat gas is supplied to the low temperature side heat exchanger. 제4항에 있어서,
상기 재압축 펌프의 배출단에는 상기 저온측 열교환기로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 제어하는 컨트롤 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.5. The method of claim 4,
And a control valve for controlling a flow rate of the working fluid supplied to the low temperature side heat exchanger is installed at a discharge end of the recompression pump. 제4항에 있어서,
상기 재압축 펌프에는 상기 저온측 열교환기로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 제어하는 모터 VFD가 설치되는 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the recompression pump is provided with a motor VFD for controlling the flow rate of the working fluid supplied to the low temperature side heat exchanger. 제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 저온측 열교환기의 입구단에 설치되어 상기 작동 유체의 온도를 측정하는 복수의 온도 전송 지시계(Temperature Transmitter Indicator)를 더 포함하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.The method according to claim 5 or 6,
Further comprising a plurality of temperature transmit indicator indicators installed at an inlet end of the low temperature side heat exchanger and measuring a temperature of the working fluid. 제7항에 있어서,
상기 온도 전송 지시계와 연결되어 상기 온도 전송 지시계에서 측정된 온도에 따라 상기 컨트롤 밸브 또는 상기 모터 VFD를 제어하는 제어기를 더 포함하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.8. The method of claim 7,
And a controller connected to the temperature transfer indicator and controlling the control valve or the motor VFD according to a temperature measured by the temperature transfer indicator. 제8항에 있어서,
상기 제어기는 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 폐열 기체의 온도가 설정 온도보다 낮으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the controller increases the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump when the temperature of the waste heat gas flowing into the low temperature side heat exchanger is lower than the set temperature. . 제8항에 있어서,
상기 제어기는 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 폐열 기체의 온도가 설정 온도보다 높으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the controller reduces the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump when the temperature of the waste heat gas flowing into the low temperature heat exchanger is higher than the set temperature. 제8항에 있어서,
상기 제어기는 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 작동 유체의 온도가 설정 온도보다 낮으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the controller increases the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump when the temperature of the working fluid flowing into the low temperature side heat exchanger is lower than the set temperature. . 제8항에 있어서,
상기 제어기는 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 작동 유체의 온도가 설정 온도보다 높으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the controller reduces the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump when the temperature of the working fluid flowing into the low temperature side heat exchanger is higher than the set temperature. 작동 유체를 압축시키는 펌프와,
외부 열원으로부터 열을 공급받아 상기 작동 유체를 가열하는 고온 또는 중온측 열교환기 및 저온측 열교환기와,
상기 작동 유체에 의해 구동되며, 상기 펌프 및 발전기를 각각 구동시키는 복수의 터빈과,
상기 펌프를 통과한 상기 작동 유체의 일부가 공급되며, 상기 터빈을 통과한 상기 작동 유체와 상기 펌프를 통과한 상기 작동 유체를 열교환하여 상기 터빈을 통과한 상기 작동 유체를 냉각시키고 상기 펌프를 통과한 상기 작동 유체는 가열하는 적어도 하나의 리큐퍼레이터와,
상기 터빈을 거쳐 상기 리큐퍼레이터에서 1차로 냉각된 상기 작동 유체를 냉각시켜 상기 펌프로 공급하는 컨덴서와,
상기 컨덴서의 유입단에 연결되어 상기 컨덴서로 공급되는 상기 작동 유체의 일부를 재압축하는 재압축 펌프를 포함하며,
상기 펌프를 거친 상기 작동 유체의 일부는 상기 저온측 열교환기로 분기되고,
상기 재압축 펌프를 거친 상기 작동 유체가 상기 펌프로부터 분기된 상기 작동 유체와 혼합되어 상기 저온측 열교환기로 공급되는 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.A pump for compressing the working fluid,
Side heat exchanger and a low-temperature-side heat exchanger which receive heat from an external heat source and heat the working fluid,
A plurality of turbines driven by the working fluid, each driving the pump and the generator,
A portion of the working fluid that has passed through the pump is supplied to heat exchange the working fluid that has passed through the turbine with the working fluid that has passed through the pump to cool the working fluid that has passed through the turbine, At least one recuperator for heating the working fluid,
A condenser for cooling the working fluid that is firstly cooled by the recuperator through the turbine and supplying the working fluid to the pump,
And a recompression pump connected to an inlet end of the condenser to recompress a part of the working fluid supplied to the condenser,
A part of the working fluid passing through the pump branches to the low temperature side heat exchanger,
Wherein the working fluid passed through the recompression pump is mixed with the working fluid branched from the pump and supplied to the low temperature side heat exchanger. 제13항에 있어서,
상기 열교환기는 폐열 기체를 열원으로 사용하며, 상기 고온측 열교환기는 상기 외부 열원으로부터 상기 폐열 기체가 유입되는 입구단에 인접하고, 상기 저온측 열교환기는 상기 폐열 기체가 배출되는 출구단에 가까운 상기 저온측 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.14. The method of claim 13,
Wherein the heat exchanger uses waste heat gas as a heat source, the high temperature side heat exchanger is adjacent to an inlet end from which the waste heat gas flows from the external heat source, and the low temperature side heat exchanger has a low temperature side near the outlet end from which the waste heat gas is discharged A supercritical carbon dioxide power generation system for preventing low-temperature corrosion, comprising a heat exchanger. 제14항에 있어서,
상기 저온측 열교환기로 공급되는 상기 작동 유체의 온도는 상기 저온측 열교환기로 상기 폐열 기체가 공급되는 상기 폐열 기체의 이슬점 온도 이상인 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.15. The method of claim 14,
Wherein the temperature of the working fluid supplied to the low temperature side heat exchanger is equal to or higher than the dew point temperature of the waste heat gas to which the waste heat gas is supplied to the low temperature side heat exchanger. 제15항에 있어서,
상기 저온측 열교환기로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 제어하도록 상기 재압축 펌프의 배출단에 설치되는 컨트롤 밸브 또는 상기 재압축 펌프에 설치되는 모터 VFD를 더 포함하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.16. The method of claim 15,
Further comprising a control valve installed at a discharge end of the recompression pump for controlling a flow rate of the working fluid supplied to the low temperature side heat exchanger, or a motor VFD installed in the recompression pump, the supercritical carbon dioxide generator system. 제16항에 있어서,
상기 저온측 열교환기의 입구단에 설치되어 상기 작동 유체의 온도를 측정하는 복수의 온도 전송 지시계(Temperature Transmitter Indicator)를 더 포함하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.17. The method of claim 16,
Further comprising a plurality of temperature transmit indicator indicators installed at an inlet end of the low temperature side heat exchanger and measuring a temperature of the working fluid. 제17항에 있어서,
상기 온도 전송 지시계와 연결되어 상기 온도 전송 지시계에서 측정된 온도에 따라 상기 컨트롤 밸브 또는 상기 모터 VFD를 제어하는 제어기를 더 포함하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.18. The method of claim 17,
And a controller connected to the temperature transfer indicator and controlling the control valve or the motor VFD according to a temperature measured by the temperature transfer indicator. 제18항에 있어서,
상기 제어기는 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 폐열 기체의 온도가 설정 온도보다 낮으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 증가시키고, 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 폐열 기체의 온도가 설정 온도보다 높으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.19. The method of claim 18,
The controller increases the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump when the temperature of the waste heat gas flowing into the low temperature side heat exchanger is lower than the set temperature and increases the temperature of the waste heat gas flowing into the low temperature side heat exchanger And the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump is decreased when the temperature of the working fluid is higher than the set temperature. 제18항에 있어서,
상기 제어기는 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 작동 유체의 온도가 설정 온도보다 낮으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 증가시키고, 상기 저온측 열교환기로 유입되는 상기 작동 유체의 온도가 설정 온도보다 높으면 상기 재압축 펌프로 공급되는 상기 작동 유체의 유량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템.19. The method of claim 18,
The controller increases the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump when the temperature of the working fluid flowing into the low temperature side heat exchanger is lower than the set temperature and increases the flow rate of the working fluid flowing into the low temperature side heat exchanger And the flow rate of the working fluid supplied to the recompression pump is decreased when the temperature of the working fluid is higher than the set temperature.
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