KR20190038220A - Apparatus and Method for Controlling Concentration of Working Fluid of Waste Heat Power Generation - Google Patents

Apparatus and Method for Controlling Concentration of Working Fluid of Waste Heat Power Generation Download PDF

Info

Publication number
KR20190038220A
KR20190038220A KR1020170154213A KR20170154213A KR20190038220A KR 20190038220 A KR20190038220 A KR 20190038220A KR 1020170154213 A KR1020170154213 A KR 1020170154213A KR 20170154213 A KR20170154213 A KR 20170154213A KR 20190038220 A KR20190038220 A KR 20190038220A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
working fluid
concentration
unit
density
temperature
Prior art date
Application number
KR1020170154213A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102037579B1 (en
Inventor
김광식
이송범
김자영
이형원
최상운
Original Assignee
주식회사 포스코아이씨티
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 주식회사 포스코아이씨티 filed Critical 주식회사 포스코아이씨티
Publication of KR20190038220A publication Critical patent/KR20190038220A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102037579B1 publication Critical patent/KR102037579B1/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
    • 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
    • F01K25/06—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 mixtures of different fluids
    • F01K25/065—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 mixtures of different fluids with an absorption fluid remaining at least partly in the liquid state, e.g. water for ammonia
    • 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
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • 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
    • Y02T10/166—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

An apparatus for controlling concentration of a working fluid of waste heat power generation according to an embodiment of the present invention, which can calculate concentration of a working fluid by using the density and the temperature of the working fluid even without a concentration measurement sensor, is characterized by comprising: a first compression unit pressurizing the working fluid; a heating unit heating the working fluid pressurized by the first compression unit; a power generation unit generating energy by using the working fluid heated by the heating unit; a condensation unit condensing the working fluid discharged by the power generation unit; a condensation drum storing the condensed working fluid, and supplying the condensed working fluid to the first compression unit through a discharge pipe; a sensing unit measuring the temperature and the density of the working fluid stored in the condensation drum; and a concentration control unit calculating concentration of the working fluid based on the measured temperature and the density thereof.

Description

폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법{Apparatus and Method for Controlling Concentration of Working Fluid of Waste Heat Power Generation}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus and method for controlling the concentration of a working fluid,

본 발명은 발전시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 폐열을 이용한 발전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation system, and more particularly, to a power generation system using waste heat.

기존의 스팀 발전에 비해 낮은 온도의 열원을 이용하는 중저온 발전 시스템이 개발 및 확대되고 있다. 낮은 온도에서 발전하기 위해서는 낮은 온도에서 끓는 점을 갖는 작동유체가 이용된다. 작동유체의 특성 또는 발전 시스템의 구성에 따라 중저온 발전 시스템은 카리나 사이클 (Kalina Cycle), 우에하라 사이클(Uehara Cycle), 유기랭킨 사이클(Organic Rankine Cycle: ORC)로 구분된다. 이중 카리나 사이클과 우에하라 사이클은 작동유체로서 암모니아와 물의 혼합물을 사용한다. A low-temperature power generation system using a low-temperature heat source compared to conventional steam power generation has been developed and expanded. To develop at low temperatures, a working fluid with boiling point at low temperature is used. Depending on the nature of the working fluid or the configuration of the power generation system, the low-power generation system is divided into the Kalina Cycle, the Uehara Cycle, and the Organic Rankine Cycle (ORC). The double carina cycle and Uehara cycle use a mixture of ammonia and water as the working fluid.

도 1에 일반적인 카리나 사이클이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 카리나 사이클(100)은 펌프(110), 재생기(120), 증발기(130), 기액분리기(140), 터빈(150), 발전기(160), 및 응축기(170)를 포함한다.A typical Carina cycle is shown in Fig. 1, a typical carina cycle 100 includes a pump 110, a regenerator 120, an evaporator 130, a gas-liquid separator 140, a turbine 150, a generator 160, and a condenser 170 ).

펌프(110)는 작동유체를 가압하여 재생기(120)로 토출한다. 재생기(120)는 펌프(110)로부터 토출되는 고압의 작동유체를 예열하여 증발기(130)로 공급한다. 증발기(130)는 열원을 이용하여 작동유체에 열을 가하여 작동유체를 고온고압의 기체로 상변화시킨다. 기액분리기(140)는 증발기(130)로부터 공급되는 고온고압의 기체를 암모니아가 주성분인 기체상태의 작동유체와 물이 주성분인 액체상태의 작동유체로 분리시킨다.The pump 110 pressurizes the working fluid and discharges it to the regenerator 120. The regenerator 120 preheats the high-pressure working fluid discharged from the pump 110 and supplies it to the evaporator 130. The evaporator 130 applies heat to the working fluid by using a heat source to phase-convert the working fluid into a high-temperature and high-pressure gas. The gas-liquid separator 140 separates the high-temperature and high-pressure gas supplied from the evaporator 130 into a working fluid in the gaseous state, which is mainly composed of ammonia, and a working fluid in the liquid state, in which water is the main component.

터빈(150)은 기액분리기(140)에서 공급되는 기체상태의 작동유체에 의해 회전하여 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 터빈(150)에 연결된 발전기(160)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다. 한편, 기액분리기(140)에서 분리된 액체상태의 작동유체는 열교환된 후 터빈(150)을 통과하고 나온 기체상태의 작동유체와 다시 혼합된다. 응축기(170)는 혼합된 작동유체를 액체상태로 상변화하여 펌프(110)로 공급한다.The turbine 150 is rotated by the gaseous working fluid supplied from the gas-liquid separator 140 to convert chemical energy into mechanical energy, and the generator 160 connected to the turbine 150 converts mechanical energy into electrical energy . On the other hand, the working fluid in the liquid state separated from the gas-liquid separator 140 is heat-exchanged and mixed again with the working fluid in the gaseous state passing through the turbine 150. The condenser 170 phase-shifts the mixed working fluid to a liquid state and supplies it to the pump 110.

이러한 기존의 카리나 사이클에서 작동유체의 농도는 발전효율 및 발전량을 결정하는 중요요소이므로 작동유체의 농도를 측정하고 작동유체의 농도를 일정하게 유지하는 것이 매우 중요하다.It is very important to measure the concentration of the working fluid and to keep the concentration of the working fluid constant since the concentration of the working fluid in this conventional carina cycle is an important factor for determining the power generation efficiency and generation amount.

따라서, 종래에는 작동유체의 농도를 측정하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 펌프(110)의 출력단, 즉 펌프(110)와 재생기(120) 사이에 바이패스배관(180), 작동유체 보관용기(190), 및 농도측정센서(195)를 추가로 설치함으로써 펌프(110)에서 출력되는 작동유체 중 일부 유량을 바이패스배관(180)을 통해 작동유체 보관용기(190)에 보관하고, 농도측정센서(195)를 이용하여 작동유체보관용기(190) 내에 보관된 작동유체의 농도를 측정하는 방법과, 펌프(110) 후단에 작동유체 공급부(197)를 추가로 설치하여 작동유체의 농도 부족시 작동유체 공급부(197)로부터 펌프(110)측으로 암모니아를 직접 공급하는 방법이 제안된 바 있다.In order to measure the concentration of the working fluid, conventionally, as shown in FIG. 1, an output end of the pump 110, that is, a bypass pipe 180, a working fluid storage container 190 and a concentration measuring sensor 195 to store a part of the working fluid output from the pump 110 in the working fluid storage container 190 through the bypass pipe 180, A method of measuring the concentration of the working fluid stored in the working fluid storage container 190 by using the working fluid supply unit 195 and a method of operating the working fluid supply unit 197 at the post- A method of directly supplying ammonia from the fluid supply unit 197 to the pump 110 side has been proposed.

하지만, 도 1에 도시된 바와 같은 종래기술의 경우 펌프(110)가 동작하지 않는 경우에는 작동유체의 농도를 측정할 수 없는 구조이기 때문에 작동유체의 농도를 상시 측정할 수 없다는 문제점이 있다.However, in the prior art as shown in FIG. 1, when the pump 110 is not operated, the concentration of the working fluid can not be measured. Therefore, there is a problem that the concentration of the working fluid can not be measured at all times.

또한, 도 1에 도시된 바와 같은 종래기술의 경우 작동유체의 농도 측정을 위해 작동유체 보관용기(190)를 별도로 구비하여야만 하기 때문에 시스템의 크기 및 설치공간이 증가한다는 문제점이 있다.In addition, in the conventional art as shown in FIG. 1, since the working fluid storage container 190 must be separately provided for measuring the concentration of the working fluid, there is a problem that the size of the system and the installation space are increased.

또한, 도 1에 도시된 바와 같은 종래기술의 경우 바이패스배관(180)을 경유하여 작동유체 보관용기(190) 내에 보관되어 있는 작동유체의 농도를 측정하는 것이기 때문에, 발전 사이클 내에서 순환되는 작동유체의 농도를 실시간으로 측정할 수는 없다는 문제점이 있다.1, since the concentration of the working fluid stored in the working fluid storage container 190 is measured via the bypass piping 180, the operation of circulating in the power generation cycle There is a problem that the concentration of the fluid can not be measured in real time.

또한, 도 1에 도시된 바와 같은 종래기술의 경우 작동유체의 농도 부족시 펌프(110) 측으로 작동유체를 직접 공급하기 때문에 펌프(110)에 기체상태의 암모니아가 공급될 수 있어 펌프(110)가 손상될 수 있다는 문제점이 있다.1, since the working fluid is directly supplied to the pump 110 in the case of lack of working fluid concentration, ammonia in a gaseous state can be supplied to the pump 110, There is a problem that it can be damaged.

미국 등록특허 제5,953,918호(발명의 명칭: Method and apparatus of converting heat to useful energy, 공개일: 1999년 09월 21일)U. S. Patent No. 5,953, 918 entitled " Method and apparatus of converting heat to useful energy ", published on September 21, 1999,

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 농도측정센서의 구비 없이도 작동유체의 밀도 및 온도를 이용하여 작동유체의 농도를 산출할 수 있는 폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention is to solve the above-described problems and provide a device and method for controlling the operation of a waste heat generating fluid capable of calculating the concentration of a working fluid by using density and temperature of a working fluid, It is a technical feature.

또한, 본 발명은 산출된 작동유체의 농도에 기초하여 발전 시스템에서 작동유체의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있는 폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 다른 기술적 특징으로 한다.The present invention also provides another aspect of the present invention to provide an apparatus and method for controlling a working fluid concentration of a working fluid capable of maintaining a concentration of a working fluid constant in a power generation system based on a calculated concentration of the working fluid.

또한, 본 발명은 펌프의 동작여부에 관계없이 상시 작동유체의 농도를 산출할 수 있는 폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 특징으로 한다.It is another technical feature of the present invention to provide an apparatus and method for controlling a working fluid concentration of a wasted heat generator capable of calculating the concentration of the working fluid at all times regardless of whether the pump is operating or not.

또한, 본 발명은 최소한의 설비로 작동유체의 농도를 산출할 수 있는 폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 특징으로 한다.It is another technical feature of the present invention to provide an apparatus and method for controlling a working fluid concentration of a waste heat generator capable of calculating a concentration of a working fluid with a minimum facility.

또한, 본 발명은 작동유체의 농도를 실시간으로 산출할 수 있는 폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 특징으로 한다.The present invention also provides a control apparatus and method for controlling the concentration of a working fluid in a real time.

또한, 본 발명은 작동유체의 농도 보상시 펌프의 손상을 방지할 수 있는 폐열발전 작동유체 농도제어장치 및 제어방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 특징으로 한다.It is another technical feature of the present invention to provide an apparatus and method for controlling a working fluid concentration of a wasted heat generator that can prevent damage to a pump in compensating concentration of a working fluid.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치는, 작동유체를 가압하는 제1 압축유닛; 상기 제1 압축유닛에 의해 가압된 작동유체를 가열하는 가열유닛; 상기 가열유닛에 의해 가열된 작동유체를 이용하여 에너지를 발생시키는 발전유닛; 상기 발전유닛에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 응축유닛; 상기 응축된 작동유체를 보관하고, 상기 응축된 작동유체를 토출배관을 통해 상기 제1 압축유닛으로 공급하는 응축드럼; 상기 응축드럼에 보관된 작동유체의 온도 및 밀도를 측정하는 센싱유닛; 및 상기 측정된 온도 및 밀도를 기초로 상기 작동유체의 농도를 산출하는 농도제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling a working fluid concentration of a waste heat, comprising: a first compression unit for pressurizing a working fluid; A heating unit for heating the working fluid pressurized by the first compression unit; A power generating unit for generating energy using a working fluid heated by the heating unit; A condensing unit for condensing the working fluid discharged from the power generating unit; A condensing drum for storing the condensed working fluid and supplying the condensed working fluid to the first compression unit through a discharge pipe; A sensing unit for measuring the temperature and density of the working fluid stored in the condensing drum; And a concentration controller for calculating the concentration of the working fluid based on the measured temperature and density.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어방법은, 작동유체를 가압하는 단계; 상기 가압된 작동유체를 가열하는 단계; 상기 가열된 작동유체를 이용하여 터빈을 회전시켜 에너지를 발생시키고, 상기 터빈에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 단계; 상기 응축된 작동유체의 온도 및 밀도를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 온도 및 밀도를 기초로 상기 작동유체의 농도를 산출하고, 산출된 작동유체의 농도가 타겟농도 이상으로 유지되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a working fluid concentration of a waste heat generator, comprising: pressurizing a working fluid; Heating the pressurized working fluid; Rotating the turbine using the heated working fluid to generate energy, and condensing the working fluid discharged from the turbine; Measuring the temperature and density of the condensed working fluid; And calculating the concentration of the working fluid based on the measured temperature and density, and controlling the concentration of the calculated working fluid to be maintained above the target concentration.

본 발명에 따르면 작동유체의 온도 및 밀도를 이용하여 작동유체의 농도를 산출할 수 있기 때문에 작동유체의 농도측정을 위한 고가의 농도측정센서가 요구되지 않아 시스템 구축비용을 절감시킬 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, since the concentration of the working fluid can be calculated using the temperature and density of the working fluid, an expensive concentration measuring sensor for measuring the concentration of the working fluid is not required, thereby reducing the system construction cost .

또한, 본 발명에 따르면 산출된 작동유체의 농도에 기초하여 작동유체의 농도를 보상할 수 있기 때문에 폐열발전 작동유체 농도제어장치 내의 작동유체 농도를 항상 일정하게 유지시킬 수 있고, 이를 통해 시스템 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.Further, according to the present invention, since the concentration of the working fluid can be compensated based on the calculated concentration of the working fluid, the working fluid concentration in the apparatus for controlling the working fluid concentration of the waste heat generation can be always kept constant, There is an effect that it can be improved.

또한, 본 발명에 따르면 작동유체의 농도를 측정하기 위한 구성을 펌프의 후단에 설치하기 때문에 펌프의 동작여부에 관계없이 작동유체의 농도를 상시 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 작동유체 농도 측정시 폐열발전 작동유체 농도제어장치의 메인 스트림을 통해 흐르는 작동유체의 유량 변경이 없어 발전효율 저하를 방지할 수 있다는 효과가 있다.Further, according to the present invention, since the structure for measuring the concentration of the working fluid is provided at the rear end of the pump, not only the concentration of the working fluid can be measured at any time regardless of whether the pump is operated or not, The flow rate of the working fluid flowing through the main stream of the working fluid concentration control device does not change, and the power generation efficiency can be prevented from lowering.

또한, 본 발명에 따르면 작동유체를 별도의 용기에 보관한 이후에 그 농도를 측정하는 것이 아니라 펌프 후단에 설치되는 순환배관을 통해 흐르는 작동유체의 농도를 측정하기 때문에 작동유체의 농도를 실시간으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 작동유체의 농도측정을 위한 별도의 보관용기가 필요 없어 작동유체의 농도 측정을 위해 요구되는 시스템 설비 및 시스템 설치공간을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, since the working fluid is stored in a separate container and then the concentration thereof is measured, the concentration of the working fluid flowing through the circulation pipe installed at the rear end of the pump is measured, It is possible to minimize the installation space of the system equipment and the system required for measuring the concentration of the working fluid since a separate storage container for measuring the concentration of the working fluid is not required.

또한, 본 발명에 따르면 작동유체의 농도 부족시 응축드럼 내로 암모니아를 보충함으로써 작동유체의 농도를 보상하기 때문에 암모니아 보충시 기체 상태의 암모니아가 펌프로 직접 공급되지 않아 작동유체 농도 보상시 발생될 수 있는 펌프 손상을 방지할 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, since ammonia is supplemented into the condensing drum when the concentration of the working fluid is insufficient, the concentration of the working fluid is compensated, so that ammonia in the gaseous state is not supplied directly to the pump when ammonia replenishment occurs. It is possible to prevent damage to the pump.

도 1은 일반적인 카리나 사이클을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 농도제어부의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 작동유체의 온도 및 밀도가 작동유체의 농도와 매칭되어 저장되어 있는 제1 룩업테이블의 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 작동유체의 온도 별로 작동유체의 농도와 작동유체의 밀도에 관한 함수식이 매칭되어 저장되어 있는 제2 룩업테이블의 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 테스트 작동유체의 농도의 및 온도의 변화에 따른 밀도를 산출하기 위한 시뮬레이션툴의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 작동유체의 농도와 작동유체의 밀도에 관한 함수식의 예를 보여주는 도면이다.Figure 1 is a diagram showing a typical Carina cycle.
FIG. 2 is a view showing an apparatus for controlling a working fluid concentration of waste heat according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a block diagram showing the configuration of the concentration control unit shown in FIG.
4 is a view showing an example of a first lookup table in which the temperature and density of the working fluid are stored in correspondence with the concentration of the working fluid.
5 is a view showing an example of a second look-up table in which a function formula relating to the concentration of the working fluid and the density of the working fluid is stored for each temperature of the working fluid.
6 is a view showing an example of a simulation tool for calculating the density of the test working fluid and the density according to the temperature change.
7 is a view showing an example of a function formula relating to the concentration of the working fluid and the density of the working fluid.

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described herein should be understood as follows.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.The word " first, "" second," and the like, used to distinguish one element from another, are to be understood to include plural representations unless the context clearly dictates otherwise. The scope of the right should not be limited by these terms.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the terms "comprises" or "having" does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.It should be understood that the term "at least one" includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of "at least one of the first item, the second item and the third item" means not only the first item, the second item or the third item, but also the second item and the second item among the first item, Means any combination of items that can be presented from more than one.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치를 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a view showing an apparatus for controlling a working fluid concentration of waste heat according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)는 제1 압축유닛(210), 재생유닛(220), 가열유닛(230), 기액분리유닛(240), 발전유닛(250), 흡수기(255), 응축유닛(260), 응축드럼(270), 센싱유닛(280), 및 농도제어부(290)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)는 농도조절유닛(300)을 추가로 포함할 수 있다.2, an apparatus 200 for controlling a working fluid concentration of a waste heat source according to an embodiment of the present invention includes a first compression unit 210, a regeneration unit 220, a heating unit 230, A condensing unit 270, a sensing unit 280, and a concentration control unit 290. The condensing unit 270 includes a condensing unit 240, a power generating unit 250, an absorber 255, a condensing unit 260, a condensing drum 270, In addition, the apparatus 200 for controlling a working fluid concentration of waste heat according to an embodiment of the present invention may further include a concentration control unit 300.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)는 제1 압축유닛(210), 재생유닛(220), 가열유닛(230), 기액분리유닛(240), 발전유닛(250), 응축유닛(260), 및 응축드럼(270)이 순차적으로 연결된 폐회로로 구성되고, 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)를 동작시키는 작동유체가 폐회로를 통해 순환하면서 발전유닛(250)을 통해 에너지를 생산한다.The apparatus for controlling the concentration of the working fluid of the waste heat generating fluid 200 according to an embodiment of the present invention includes a first compression unit 210, a regeneration unit 220, a heating unit 230, a gas-liquid separation unit 240, A condensing unit 260 and a condensing drum 270 are sequentially connected to each other and a working fluid for operating the waste heat generating working fluid concentration control device 200 is circulated through the closed circuit and the power generating unit 250 To produce energy.

이때, 본 발명에 따른 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)를 순환하는 작동유체는 2 이상의 성분이 함유된 작동유체일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 작동유체는 낮은 끓는점을 가지는 성분과 높은 끓는점을 가지는 성분을 포함하는 다성분 작동유체일 수 있다. 일 예로 작동유체는 암모니아수 혼합물, 두 가지 이상의 탄화수소, 두 가지 이상의 프레온, 탄화수소와 프레온 혼합물일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 본 발명에 따른 작동유체는 물과 암모니아가 혼합된 암모니아수인 것으로 설명하기로 한다.At this time, the working fluid circulating through the apparatus 200 for controlling the working fluid concentration of the present invention may be a working fluid containing two or more components. In one embodiment, the working fluid according to the present invention may be a multicomponent working fluid comprising a component having a low boiling point and a component having a high boiling point. As an example, the working fluid can be an ammonia water mixture, two or more hydrocarbons, two or more freons, a mixture of hydrocarbons and Freon. Hereinafter, the operating fluid according to the present invention will be described as ammonia water mixed with water and ammonia for convenience of explanation.

제1 압축유닛(210)은 작동유체를 가압한다. 제1 압축유닛(210)은 토출배관(272)을 통해 응축드럼(270)으로부터 토출되는 저온의 작동유체를 압축함으로써, 응축드럼(270)으로부터 토출되는 저온의 작동유체의 압력을 증가시킨다. 제1 압축유닛(210)은 응축드럼(270)과 재생유닛(220) 사이에 위치되게 설치된다. 제1 압축유닛(210)은 가압된 저온의 작동유체를 재생유닛(220)으로 공급한다. 일 실시예에 있어서, 제1 압축유닛(210)은 도 2에 도시된 바와 같이 펌프(Pump, P1)로 구현될 수 있다.The first compression unit 210 pressurizes the working fluid. The first compression unit 210 compresses the low-temperature working fluid discharged from the condensing drum 270 through the discharge pipe 272, thereby increasing the pressure of the low-temperature working fluid discharged from the condensing drum 270. The first compression unit 210 is installed between the condensing drum 270 and the regeneration unit 220. The first compression unit 210 supplies the pressurized low-temperature working fluid to the regeneration unit 220. In one embodiment, the first compression unit 210 may be implemented as a pump (Pump, P1) as shown in FIG.

재생유닛(220)은 제1 압축유닛(210)에서 공급되는 저온의 작동유체를 열교환을 통해 예열시킨다. 일 실시예에 있어서, 재생유닛(220)은 기액분리유닛(240)에 의해 분리된 고온의 액체성분의 작동유체를 열교환 매체로 이용하여 제1 압축유닛(210)에서 공급되는 저온의 작동유체를 예열시킬 수 있다. 즉, 재생유닛(220)은 기액분리유닛(240)으로부터 공급되는 고온의 액체성분의 작동유체와 제1 압축유닛(210)에서 공급되는 저온의 작동유체를 열교환시킴에 의해 제1 압축유닛(210)에서 공급되는 저온의 작동유체를 예열시킨다.The regeneration unit 220 preheats the low-temperature working fluid supplied from the first compression unit 210 through heat exchange. In one embodiment, the regeneration unit 220 uses the working fluid of the high temperature liquid component separated by the gas-liquid separation unit 240 as a heat exchange medium to regenerate the low-temperature working fluid supplied from the first compression unit 210 It can be preheated. That is, the regeneration unit 220 exchanges the working fluid of the high temperature liquid component supplied from the gas-liquid separation unit 240 with the low-temperature working fluid supplied from the first compression unit 210, ) Of the low-temperature working fluid.

가열유닛(230)은 재생유닛(220)을 통해 예열된 작동유체를 외부의 열원(232)에서 공급되는 열을 이용하여 증발시킴으로써 작동유체를 고온고압의 기체로 상변화시킨다. 일 실시예에 있어서, 가열유닛(230)은 배가스나 폐열원을 열원(232)으로 이용할 수 있다.The heating unit 230 phase-changes the working fluid to a high-temperature and high-pressure gas by evaporating the working fluid preheated through the regeneration unit 220 by using heat supplied from an external heat source 232. In one embodiment, the heating unit 230 may use a boiler or a waste heat source as the heat source 232.

기액분리유닛(240)은 가열유닛(230)으로부터 공급되는 고온고압의 작동유체를 암모니아가 주성분인 기체성분의 작동유체와 물이 주성분인 액체성분의 작동유체로 분리시킨다. 기액분리유닛(240)은 액체성분의 작동유체는 재생유닛(220)으로 공급하고, 기체성분의 작동유체는 발전유닛(250)으로 공급한다.The gas-liquid separation unit 240 separates the working fluid of high temperature and high pressure supplied from the heating unit 230 into a working fluid of a gas component which is mainly composed of ammonia and a working fluid of a liquid component which is a main constituent of water. The gas-liquid separation unit 240 supplies the working fluid of the liquid component to the regeneration unit 220, and the working fluid of the gas component is supplied to the power generation unit 250.

발전유닛(250)은 터빈(252) 및 터빈(252)에 연결된 발전기(254)를 포함한다. 터빈(252)은 기액분리유닛(240)에서 공급되는 기체성분의 작동유체에 의해 회전하여 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 터빈(252)에 연결된 발전기(254)는 터빈(252)에 의해 변환된 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다. The power generation unit 250 includes a turbine 252 and a generator 254 connected to the turbine 252. The turbine 252 is rotated by the working fluid of the gas component supplied from the gas-liquid separation unit 240 to convert the chemical energy into mechanical energy. The generator 254 connected to the turbine 252 converts the mechanical energy converted by the turbine 252 into electrical energy.

흡수기(255)는 발전유닛(250)에서 배출된 기체성분의 작동유체와 재생유닛(220)에서 열교환에 이용된 후 배출되는 액체성분의 작동유체를 혼합하여 응축유닛(250)으로 제공한다. 이러한 흡수기(255)를 통과함에 의해 작동유체는 기액분리유닛(240)에 의해 분리되기 이전의 작동유체의 상태가 된다.The absorber 255 mixes the working fluid of the gas component discharged from the power generation unit 250 with the working fluid of the liquid component discharged after being used for the heat exchange in the regeneration unit 220 and supplies it to the condensing unit 250. By passing through the absorber 255, the working fluid is in a state of working fluid before it is separated by the gas-liquid separation unit 240.

응축유닛(260)은 흡수기(255)로부터 제공되는 작동유체를 쿨링타워(262)에서 공급되는 냉각유체를 이용하여 응축시킨다. 일 실시예에 있어서, 응축유닛(260)은 흡수기(255)로부터 제공되는 작동유체와 냉각유체의 열교환을 통해 작동유체를 냉각시킴으로써 작동유체를 액체상태로 상변화시킨다.The condensing unit 260 condenses the working fluid provided from the absorber 255 using the cooling fluid supplied from the cooling tower 262. [ In one embodiment, the condensing unit 260 changes the working fluid to a liquid state by cooling the working fluid through heat exchange between the working fluid and the cooling fluid provided from the absorber 255.

응축드럼(270)은 응축유닛(260)에 의해 액체상태로 상변환된 작동유체가 보관된다. 일 실시예에 있어서, 응축드럼(270)은 액체상태의 작동유체 보관시 액체상태의 작동유체가 응축유닛(260)에 의해 냉각된 상태의 온도로 유지되도록 한다.The condensing drum 270 stores the working fluid that has been phase-converted into the liquid state by the condensing unit 260. In one embodiment, the condensing drum 270 allows the working fluid in the liquid state to be maintained at a temperature that is cooled by the condensing unit 260 during storage of the working fluid in the liquid state.

응축드럼(270)에 보관된 액체상태의 작동유체는 응축드럼(270)의 하부에 설치된 토출배관(272)을 통해 제1 압축유닛(210)으로 공급된다. 본 발명에서 액체상태의 작동유체의 토출을 위한 토출배관(272)을 응축드럼(270)의 하부에 설치하는 이유는, 응축드럼(270)의 상부에 토출배관(272)이 설치되는 경우 응축드럼(270)의 상부에 잔존할 수 있는 작동유체의 기체성분이 상부에 설치된 토출배관(272)을 통해 제1 압축유닛(210)으로 공급되어 제1 압축유닛(210)이 손상될 위험이 있기 때문이다.The working fluid in the liquid state stored in the condensing drum 270 is supplied to the first compression unit 210 through the discharge pipe 272 installed in the lower portion of the condensing drum 270. The reason why the discharge pipe 272 for discharging the working fluid in the liquid state is provided in the lower part of the condensing drum 270 in the present invention is that when the discharge pipe 272 is provided on the upper part of the condensing drum 270, There is a risk that the gas component of the working fluid that may remain in the upper portion of the first compression unit 270 is supplied to the first compression unit 210 through the discharge pipe 272 provided at the upper part thereof, to be.

센싱유닛(280)은 응축드럼(270)에 보관된 작동유닛의 온도 및 밀도를 측정한다. 일 실시예에 있어서, 센싱유닛(280)은 순환배관(282), 제2 압축유닛(284), 센서부(286), 및 제1 밸브(288)를 포함할 수 있다.The sensing unit 280 measures the temperature and density of the operation unit stored in the condensing drum 270. In one embodiment, the sensing unit 280 may include a circulation line 282, a second compression unit 284, a sensor unit 286, and a first valve 288.

순환배관(282)은 작동유체의 온도 및 밀도를 센싱하기 위해 응축드럼(270)의 하부에 설치되어 응축드럼(270)에 보관되어 있는 액체상태의 작동유체를 순환시킨다. 즉, 순환배관(282)은 응축드럼(270)으로부터 공급되는 작동유체를 순환시킨 후 다시 응축드럼(270)으로 공급한다.The circulation pipe 282 is installed at the lower portion of the condensing drum 270 to sense the temperature and density of the working fluid to circulate the working fluid in the liquid state stored in the condensing drum 270. That is, the circulation pipe 282 circulates the working fluid supplied from the condensing drum 270 and then supplies it to the condensing drum 270 again.

본 발명에 따르면 순환배관(282)을 응축드럼(270)의 하부에 설치함으로써 응축드럼(270)에 보관 중인 작동유체의 일부를 순환시켜 그 농도를 측정할 수 있기 때문에, 작동유체의 농도 측정을 위해 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)를 구성하는 폐회로 내에서 순환하는 작동유체 중 일부를 분기하여 이용하는 종래기술에 비해 작동유체의 유량 변경이 없어 발전효율 저하를 방지할 수 있게 된다.According to the present invention, since the circulation pipe 282 is provided below the condensing drum 270, the concentration of the working fluid stored in the condensing drum 270 can be circulated to measure the concentration of the working fluid. The flow rate of the working fluid is not changed and the power generation efficiency can be prevented from lowering as compared with the prior art in which a part of the working fluid circulating in the closed circuit constituting the waste heat power generation working fluid concentration control device 200 is branched and used.

제2 압축유닛(284)은 응축드럼(270)으로부터 공급되는 작동유체를 순환배관(282) 내에서 순환시킨다. 일 실시예에 있엇어, 제2 압축유닛(284)은 펌프(P2)로 구현될 수 있다.The second compression unit 284 circulates the working fluid supplied from the condensing drum 270 in the circulation pipe 282. In one embodiment, the second compression unit 284 may be implemented with a pump P2.

센서부(286)는 순환배관(282)을 통해 순환되는 작동유체의 온도 및 밀도를 측정한다. 이를 위해 센서부(286)는 작동유체의 온도를 측정하기 위한 온도센서(286a) 및 작동유체의 밀도를 측정하기 위한 밀도센서(286b)를 포함할 수 있다.The sensor unit 286 measures the temperature and density of the working fluid circulated through the circulation pipe 282. To this end, the sensor portion 286 may include a temperature sensor 286a for measuring the temperature of the working fluid and a density sensor 286b for measuring the density of the working fluid.

한편, 본 발명에 따른 센서부(286)는 작동유체의 농도를 보다 정확하게 산출하기 위해 작동유체의 압력을 추가로 측정할 수 있다. 이를 위해 센서부(286)는 작동유체의 압력을 측정하기 위한 압력센서(286c)를 추가로 포함할 수 있다.On the other hand, the sensor unit 286 according to the present invention can further measure the pressure of the working fluid to more accurately calculate the concentration of the working fluid. To this end, the sensor unit 286 may further include a pressure sensor 286c for measuring the pressure of the working fluid.

제1 밸브(288)는 개폐여부에 따라 응축드럼(270)에서 순환배관(282)으로 작동유체의 공급 여부를 조절한다. 제1 밸브(288)의 개폐여부는 농도 제어부(290)에 의해 결정된다. 일 실시예에 있어서, 제1 밸브(288)는 미리 정해진 작동유체의 농도측정주기가 도래하면 농도제어부(290)에 의해 개방되어 응축드럼(270)으로부터 순환배관(282)으로 작동유체가 공급되도록 한다. 또한, 제1 밸브(288)는 작동유체의 농도측정주기가 아닌 경우 농도제어부(290)에 의해 폐쇄되어 응축드럼(270)의로부터 순환배관(282)으로 작동유체의 공급이 중단되도록 한다.The first valve 288 adjusts whether the working fluid is supplied to the circulation pipe 282 from the condensing drum 270 depending on whether the first valve 288 is opened or closed. Whether the first valve 288 is opened or closed is determined by the concentration control unit 290. In one embodiment, the first valve 288 is opened by the concentration control unit 290 to provide a working fluid from the condensing drum 270 to the circulation conduit 282 when a predefined working fluid concentration measurement period arrives do. In addition, the first valve 288 is closed by the concentration control unit 290 to stop the supply of the working fluid from the condensing drum 270 to the circulation pipe 282 when the concentration measurement period of the working fluid is not the concentration measurement period.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 작동유체의 농도를 측정하기 위한 센싱유닛(280)이 제1 압축유닛(210)의 후단에 설치되기 때문에 제1 압축유닛(210)이 작동하지 않는 경우에도 작동유체의 농도를 측정할 수 있어 작동유체의 농도를 상시 측정할 수 있다는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, since the sensing unit 280 for measuring the concentration of the working fluid is installed at the rear end of the first compression unit 210, even when the first compression unit 210 is not operated The concentration of the fluid can be measured and the concentration of the working fluid can be measured at any time.

또한, 본 발명에 따르면 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)의 폐회로로 공급되는 작동유체를 분기하여 별도의 용기에 보관한 이후에 그 농도를 측정하는 것이 아니라, 응축드럼(270)에 순환배관(282)을 설치함으로써 순환배관(282)을 통해 흐르는 작동유체의 농도를 측정하기 때문에 작동유체의 농도를 실시간으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 작동유체의 농도측정을 위한 별도의 보관용기가 필요 없어 작동유체의 농도 측정을 위해 요구되는 시스템 설비 및 시스템 설치공간을 최소화할 수 있다.According to the present invention, the working fluid supplied to the closed circuit of the waste heat power generation operating fluid concentration controller 200 is branched and stored in a separate container, Since the concentration of the working fluid flowing through the circulation pipe 282 is measured by providing the circulation pipe 282, the concentration of the working fluid can be measured in real time, and a separate storage container for measuring the concentration of the working fluid is not required It is possible to minimize the system equipment and system installation space required for measuring the concentration of the working fluid.

농도제어부(290)는 센서부(286)에 의해 측정된 작동유체의 온도 및 밀도를 기초로 작동유체의 농도를 산출한다. 또한, 농도제어부(290)는 센서부(286)에 의해 작동유체의 압력이 추가로 측정된 경우 작동유체의 온도, 밀도, 및 압력을 기초로 작동유체의 농도를 산출할 수 있다.The concentration control unit 290 calculates the concentration of the working fluid based on the temperature and density of the working fluid measured by the sensor unit 286. The concentration control unit 290 can calculate the concentration of the working fluid based on the temperature, density, and pressure of the working fluid when the pressure of the working fluid is further measured by the sensor unit 286.

본 발명에서 농도제어부(290)를 통해 작동유체의 농도를 산출하는 이유는 암모니아를 포함하는 작동유체를 이용하는 발전 시스템의 경우, 발전 시스템에 포함된 터빈의 실링부분, 밸브부분, 벤트 설비 등에서 암모니아의 누출(Leak)이 발생할 수 있는데, 암모니아 누출은 작동유체의 농도에 영향을 주며 최종적으로는 발전효율과 발전시간에 악영향을 주게 되기 때문에 작동유체의 농도를 주기적으로 산출함으로써 작동유체의 농도가 변경되는지 여부를 모니터링하기 위한 것이다.The reason for calculating the concentration of the working fluid through the concentration controller 290 in the present invention is that, in the case of a power generation system using a working fluid containing ammonia, the concentration of the ammonia in the sealing portion, the valve portion, Leakage may occur because ammonia leaks affect the concentration of the working fluid and ultimately have an adverse effect on power generation efficiency and generation time. Therefore, by calculating the working fluid concentration periodically, For the purpose of monitoring.

이하, 본 발명에 따른 농도제어부(290)의 구성을 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of the density controller 290 according to the present invention will be described more specifically with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농도제어부의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 농도제어부(290)는 농도산출부(310), 제1 룩업테이블(315), 제2 룩업테이블(320), 밸브제어부(330), 및 작동유체 유출량 산출부(340)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 농도제어부(290)는 제1 룩업테이블 생성부(350) 및 제2 룩업테이블 생성부(360)를 더 포함할 수 있다.3 is a block diagram illustrating the configuration of a density controller according to an embodiment of the present invention. 3, the concentration controller 290 according to an embodiment of the present invention includes a concentration calculator 310, a first lookup table 315, a second lookup table 320, a valve controller 330, And a working fluid flow rate calculation unit 340. [ The density controller 290 according to an embodiment of the present invention may further include a first lookup table generator 350 and a second lookup table generator 360.

농도산출부(310)는 센서부(286)에 의해 측정된 작동유체의 온도 및 밀도를 기초로 작동유체의 농도를 산출한다. 구체적으로, 농도산출부(310)는 센서부(286)로부터 작동유체의 온도 및 밀도에 대한 정보가 수신되면, 작동유체의 온도 및 밀도가 작동유체의 농도와 매칭되어 저장되어 있는 제1 룩업테이블(315) 상에서 센서부(286)에 의해 측정된 온도 및 밀도에 매칭되어 있는 농도를 작동유체의 농도로 산출한다. The concentration calculating unit 310 calculates the concentration of the working fluid based on the temperature and the density of the working fluid measured by the sensor unit 286. Specifically, when the information on the temperature and density of the working fluid is received from the sensor unit 286, the concentration calculating unit 310 calculates a concentration of the working fluid, The concentration that matches the temperature and density measured by the sensor unit 286 on the workpiece 315 is calculated as the concentration of the working fluid.

한편, 센서부(286)로부터 작동유체의 압력에 대한 정보가 추가로 수신되면, 농도산출부(310)는 각 압력별로 분류되어 작성된 복수개의 제1 룩업테이블(315)들 중 센서부(286)에 의해 측정된 압력에 대응되는 제1 룩업테이블(315)을 선택하고, 선택된 제1 룩업테이블(315) 상에서 센서부(286)에 의해 측정된 온도 및 밀도에 매칭되어 있는 농도를 작동유체의 농도로 산출한다.When the information on the pressure of the working fluid is further received from the sensor unit 286, the concentration calculator 310 calculates the concentration of the working fluid in the sensor unit 286 among the plurality of first lookup tables 315, Up table 315 corresponding to the pressure measured by the sensor section 286 and selects the concentration matched to the temperature and the density measured by the sensor section 286 on the selected first lookup table 315 as the concentration of the working fluid .

상술한 실시예에 있어서는 농도산출부(310)가 작동유체의 온도 및 밀도에 대한 정보가 수신되면, 작동유체의 온도 및 밀도가 작동유체의 농도와 매칭되어 저장되어 있는 제1 룩업테이블(315)을 이용하여 작동유체의 농도를 산출하는 것으로 설명하였다.In the above-described embodiment, when the concentration calculating unit 310 receives the information about the temperature and the density of the working fluid, the first lookup table 315, in which the temperature and density of the working fluid are matched with the concentration of the working fluid, To calculate the concentration of the working fluid.

다른 실시예에 있어서, 농도산출부(310)는 작동유체의 온도 별로 작동유체 농도가 작동유체의 밀도에 관한 함수식로 표현된 제2 룩업 테이블(320)을 이용하여 작동유체의 농도를 산출할 수도 있다. 구체적으로, 농도산출부(310)는 제2 룩업테이블(320) 상에서 센서부(286)에 의해 측정된 온도에 매칭되어 있는 함수식을 선택하고, 선택된 함수식에 센서부(286)에 의해 측정된 밀도를 대입함으로써 작동유체의 농도를 산출할 수 있다. In another embodiment, the concentration calculating unit 310 may calculate the concentration of the working fluid by using the second lookup table 320 in which the working fluid concentration is expressed by a function formula relating to the working fluid density by the working fluid temperature have. Specifically, the concentration calculating unit 310 selects a function formula matched to the temperature measured by the sensor unit 286 on the second lookup table 320, and calculates the density (measured by the sensor unit 286) The concentration of the working fluid can be calculated.

이와 같이 농도산출부(310)가 작동유체의 온도 별로 작동유체 농도가 작동유체의 밀도에 관한 함수식로 표현된 제2 룩업테이블(320)을 이용하여 작동유체의 농도를 산출하는 이유는, 제1 룩업테이블(315)을 이용하여 농도 산출하기 위해서는 농도산출부(310)가 제2룩업테이블(320)보다 많은 양의 데이터를 포함하고 있는 제1 룩업테이블(315)을 포함하여야 하므로 큰 용량의 저장공간이 요구되기 때문이다. The reason why the concentration calculator 310 calculates the concentration of the working fluid by using the second lookup table 320 expressed by a functional expression relating to the density of the working fluid for each working fluid temperature is as follows. In order to calculate the density using the lookup table 315, the concentration calculating unit 310 must include a first lookup table 315 including a larger amount of data than the second lookup table 320, Space is required.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 농도측정센서를 이용하여 작동유체의 농도를 직접 측정하는 것이 아니라, 일반적인 온도센서, 밀도센서, 또는 압력센서를 이용하여 작동유체의 온도, 밀도, 또는 압력을 측정하고, 측정된 온도, 밀도, 또는 압력을 이용하여 작동유체의 농도를 산출하기 때문에 고가의 농도측정센서 구비 없이도 작동유체의 농도를 산출할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the temperature, density, or pressure of the working fluid is measured using a general temperature sensor, a density sensor, or a pressure sensor, instead of directly measuring the concentration of the working fluid by using the concentration measuring sensor And the concentration of the working fluid is calculated using the measured temperature, density, or pressure, so that the concentration of the working fluid can be calculated without using the expensive concentration measuring sensor.

제1 룩업테이블(315)에는 작동유체의 온도 및 밀도가 작동유체의 농도와 매칭되어 저장되어 있다. 이때, 제1 룩업테이블(315)은 작동유체의 압력 별로 별도로 작성될 수 있다. 제1 룩업테이블(315)의 일 예가 도 4에 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 룩업테이블(315)에는 온도 및 농도에 따른 밀도가 기록되어 있고, 도 4에 도시된 바와 같은 제1 룩업테이블(315)이 각 압력 별로 별도로 생성될 수 있다.The first lookup table 315 stores the temperature and density of the working fluid matched with the concentration of the working fluid. At this time, the first look-up table 315 may be separately prepared for each working fluid pressure. An example of the first lookup table 315 is shown in FIG. 4, the density according to temperature and concentration is recorded in the first lookup table 315, and a first lookup table 315 as shown in FIG. 4 may be separately generated for each pressure .

제2 룩업테이블(320)에는 작동유체의 농도 산출을 위한 함수식이 작동유체의 온도 별로 기록되어 있다. 이때, 작동유체의 농도 산출을 위한 함수식은 작동유체의 밀도에 관한 함수식으로 정의되고, 작동유체의 농도 산출을 위한 함수식은 제1 룩업테이블(315)을 기초로 작성될 수 있다. 도 5에 제2 룩업테이블(320)의 일 예가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 룩업테이블(320)에는 밀도에 관한 함수식으로 표현된 작동유체의 농도가 온도 별로 기록되어 있고, 함수식을 정의하기 위한 기울기 값(K1) 및 농도의 절편값(K2)이 함께 기록되어 있다. 도 5에서는 작동유체의 농도 산출을 위한 함수식이 1차함수로 표현되어 있지만, 작동유체의 압력이 추가로 반영되는 경우 작동유체의 농도 산출을 위함 함수식은 2차 함수로 표현될 수 있따.In the second look-up table 320, a function formula for calculating the concentration of the working fluid is recorded for each temperature of the working fluid. At this time, the function formula for calculating the concentration of the working fluid is defined as a function formula relating to the density of the working fluid, and the function formula for calculating the concentration of the working fluid can be prepared based on the first lookup table 315. An example of the second lookup table 320 is shown in Fig. As shown in FIG. 5, the concentration of the working fluid expressed by a function formula relating to the density is recorded for each temperature in the second lookup table 320, and a slope value K1 and a slice value K2) are recorded together. In FIG. 5, although the function formula for calculating the working fluid concentration is represented by a linear function, the function formula for calculating the working fluid concentration can be expressed as a quadratic function when the working fluid pressure is further reflected.

밸브제어부(330)는 제1 밸브(288)의 개폐를 제어한다. 구체적으로, 밸브제어부(330)는 미리 정해진 작동유체의 농도측정주기가 도래하면 제1 밸브(288)를 개방시켜 응축드럼(270)에 보관된 작동유체가 순환배관(282)으로 공급되도록 한다. 또한, 농도측정이 완료되거나 농도측정주기가 아닌 경우 밸브제어부(330)는 제1 밸브(288)를 폐쇄시켜 응축드럼(270)의로부터 순환배관(282)으로 작동유체의 공급이 중단되도록 한다.The valve control unit 330 controls the opening and closing of the first valve 288. Specifically, the valve control unit 330 opens the first valve 288 when a predetermined measurement period of the working fluid arrives, so that the working fluid stored in the condensing drum 270 is supplied to the circulation pipe 282. The valve control unit 330 closes the first valve 288 to stop the supply of the working fluid from the condensing drum 270 to the circulation pipe 282 when the concentration measurement is completed or when the concentration measurement period is not completed.

작동유체 유출량 산출부(340)는 농도산출부(310)에 의해 작동유체의 농도가 산출되면, 산출된 작동유체의 농도를 기초로 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)에서 유출되는 작동유체의 양, 즉 작동유체의 유출량을 산출한다. 구체적으로, 작동유체 유출량 산출부(340)는 농도산출부(310)에 의해 산출된 작동유체의 농도를 이용하여 미리 정해진 단위시간 동안의 작동유체의 농도 감소량을 산출하고, 산출된 농도 감소량을 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)에서의 작동유체의 유출량으로 결정한다.When the concentration of the working fluid is calculated by the concentration calculation unit 310, the working fluid flow rate calculation unit 340 calculates the working fluid flow rate of the working fluid flowing out of the waste heat generation working fluid concentration control device 200 based on the calculated working fluid concentration That is, the flow rate of the working fluid. Specifically, the working fluid flow rate calculation section 340 calculates the concentration reduction amount of the working fluid for a predetermined unit time using the concentration of the working fluid calculated by the concentration calculation section 310, and outputs the calculated concentration reduction amount as waste heat Is determined as the flow rate of the working fluid in the power generation working fluid concentration control device (200).

이와 같이, 본 발명에 따르면 작동유체 유출량 산출부(340)를 통해 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)에서 유출되는 작동유체의 양을 산출할 수 있기 때문에, 폐열발전 작동유체 농도제어장치(200)의 정비시간 및 운영시간을 예측할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, since the amount of the working fluid flowing out of the waste heat generation operation fluid concentration control device 200 can be calculated through the working fluid flow amount calculation section 340, ) Can be predicted.

제1 룩업테이블 생성부(350)는 시뮬레이션을 통해 제1 룩업테이블(315)을 생성한다. 일 실시예에 있어서, 제1 룩업테이블 생성부(350)는 도 6에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 시뮬레이션툴(600)을 이용하여 시뮬레이션을 수행함으로써 제1 룩업테이블(315)을 생성할 수 있다. 구체적으로, 제1 룩업 테이블 생성부(350)는 시뮬레이션툴(600)의 펌프(610)를 이용하여 배관(620)으로 테스트 작동유체의 농도를 변화시켜가면서 테스트 작동유체를 공급하고, 온도센서(630a). 밀도센서(630b), 및 압력센서(630c)를 이용하여 테스트 작동유체의 온도, 밀도, 및 압력을 각각 측정함으로써 제1 룩업테이블(315)을 생성한다. 즉, 제1 룩업테이블 생성부(350)는 배관(620)의 입구측에서 온도센서(630a) 및 압력센서(630c)를 이용하여 테스트 작동유체의 온도 및 압력을 측정하고, 배관(620)의 출구측에서 밀도센서(630b)를 이용하여 테스트 작동유체의 밀도를 측정함으로써 제1 룩업테이블(315)을 생성하게 된다. 이때, 테스트 작동유체의 농도변경범위는 암모니아의 질량분율(Mass Fraction)이 0 내지 100% 이내인 범위로 설정되고, 테스트 작동유체의 온도범위는 0도 내지 100도 이내로 설정되고 압력범위는 5bar 내지 10bar 이내로 설정될 수 있다.The first lookup table generator 350 generates a first lookup table 315 through simulation. In one embodiment, the first lookup table generator 350 can generate the first lookup table 315 by performing a simulation using the simulation tool 600 having the configuration as shown in FIG. 6 . Specifically, the first look-up table generating unit 350 supplies the test working fluid while changing the concentration of the test working fluid to the pipe 620 using the pump 610 of the simulation tool 600, 630a). The density sensor 630b, and the pressure sensor 630c to generate the first lookup table 315 by measuring the temperature, density, and pressure of the test working fluid, respectively. That is, the first lookup table generator 350 measures the temperature and pressure of the test working fluid by using the temperature sensor 630a and the pressure sensor 630c at the inlet side of the pipe 620, The first lookup table 315 is generated by measuring the density of the test working fluid by using the density sensor 630b at the outlet side. At this time, the concentration change range of the test working fluid is set to a range in which the mass fraction of ammonia is within 0 to 100%, the temperature range of the test working fluid is set within 0 to 100 degrees, It can be set within 10 bar.

제2 룩업테이블 생성부(360)는 제1 룩업테이블(315)을 기초로 제2 룩업테이블을 생성한다. 제2 룩업테이블 생성부(360)는 제1 룩업테이블(315)로부터 작동유체의 온도 별로 작동유체의 농도에 대한 함수식을 산출하고, 산출된 각 함수식을 온도 별로 매핑함으로써 제2 룩업테이블(320)을 생성한다. 구체적으로, 제2 룩업테이블 생성부(360)는 제1 룩업테이블(315)에 기록되어 있는 작동유체의 온도 및 밀도 데이터들을 이용하여 도 7에 도시된 바와 같은 농도의 추세선을 산출하고, 추세선으로부터 농도에 관한 함수식을 도출한다.The second lookup table generator 360 generates a second lookup table based on the first lookup table 315. The second lookup table generation unit 360 calculates a function formula for the concentration of the working fluid by the temperature of the working fluid from the first lookup table 315 and maps the calculated function formula to the second lookup table 320, . Specifically, the second lookup table generator 360 calculates trend lines of concentration as shown in FIG. 7 using the temperature and density data of the working fluid recorded in the first lookup table 315, Derive a function formula for the concentration.

다시 도 2를 참조하면, 농도조절유닛(300)은 농도제어부(290)에 의해 산출된 작동유체의 농도를 기초로 작동유체의 농도를 보상한다. 구체적으로, 농도조절유닛(300)은 농도제어부(290)에 의해 산출된 작동유체의 농도가 타겟농도보다 작은 경우 응축 드럼(270)에 암모니아를 보충함으로써 작동유체의 농도를 보상한다.Referring again to FIG. 2, the concentration adjusting unit 300 compensates the concentration of the working fluid based on the concentration of the working fluid calculated by the concentration control unit 290. Specifically, the concentration control unit 300 compensates the concentration of the working fluid by replenishing ammonia to the condensing drum 270 when the concentration of the working fluid calculated by the concentration control unit 290 is smaller than the target concentration.

이러한 경우 농도제어부(290)는 도 3에 도시된 바와 같이 응축드럼(270)에 보충할 암모니아의 양을 결정하기 위한 농도보상부(370)를 추가로 포함할 수 있다. 농도보상부(370)는 농도산출부(310)에 의해 산출된 작동유체의 농도를 미리 정해진 타겟농도와 비교하여 작동유체의 농도가 타겟농도보다 작은 경우 암모니아의 주입을 결정한다. 이때, 주입될 암모니아의 양은 타겟농도와 농도산출부(310)에 의해 산출된 작동유체의 농도의 차이값에 기초하여 결정된다.In this case, the concentration control unit 290 may further include a concentration compensating unit 370 for determining the amount of ammonia to be supplemented to the condensing drum 270 as shown in FIG. The concentration compensating unit 370 compares the concentration of the working fluid calculated by the concentration calculating unit 310 with a predetermined target concentration to determine the injection of ammonia when the concentration of the working fluid is smaller than the target concentration. At this time, the amount of ammonia to be injected is determined based on the difference between the target concentration and the concentration of the working fluid calculated by the concentration calculating unit 310.

농도조절유닛(300)은 농도보상부(370)에 의해 작동유체의 농도 보상을 위해 암모니아의 주입 및 주입될 암모니아의 양이 결정되면 결정된 양에 해당하는 암모니아를 응축드럼(270)으로 보충함으로써 작동유체의 농도를 보상하게 된다.The concentration adjusting unit 300 is operated by the concentration compensating unit 370 to compensate the concentration of the working fluid by injecting ammonia and adjusting the amount of the ammonia to be injected by the condensing drum 270 The concentration of the fluid is compensated.

암모니아의 보충을 위해, 농도조절유닛(300)은 도 2에 도시된 바와 같이, 저장탱크(302), 연결배관(304), 공급펌프(306, P3), 및 제2 밸브(308)를 포함한다.The concentration control unit 300 includes a storage tank 302, a connection pipe 304, a feed pump 306, and a third valve 308, as shown in FIG. do.

저장탱크(302)에는 작동유체의 농도 보상을 위한 암모니아가 저장된다.In the storage tank 302, ammonia for concentration of the working fluid is stored.

연결배관(304)은 저장탱크(302)와 응축드럼(270)을 연결시킨다. 저장탱크(302)에 저장된 암모니아는 연결배관(304)을 통해 응축드럼(270)으로 공급된다. 도 2에서는 연결배관(304)에 응축드럼(270)의 하부에 연결되는 것으로 도시하였지만, 이는 하나의 예일 뿐, 연결배관(304)은 응축드럼(270)의 상부에 연결될 수도 있을 것이다.The connecting pipe 304 connects the storage tank 302 and the condensing drum 270. The ammonia stored in the storage tank 302 is supplied to the condensing drum 270 through the connecting pipe 304. The connecting pipe 304 may be connected to the upper portion of the condensing drum 270. The condensing drum 270 may be connected to the lower portion of the condensing drum 270 in FIG.

공급펌프(306)는 저장탱크(302)에 저장되어 있는 암모니아를 응축드럼(270)으로 공급한다.The feed pump 306 supplies the ammonia stored in the storage tank 302 to the condensing drum 270.

제2 밸브(308)는 개폐여부에 따라 응축드럼(270)으로 암모니아의 공급여부를 조절한다. 즉, 제2 밸브(308)가 개방되면 저장탱크(302)에 저장되어 있는 암모니아가 연결배관(304)을 통해 응축드럼(270)으로 공급되고, 제2 밸브(308)가 폐쇄되면 응축드럼(270)으로 암모니아의 공급이 중단된다. 이때, 제2 밸브(308)의 개폐여부는 도 3에 도시된 밸브제어부(330)에 의해 결정된다.The second valve 308 regulates the supply of ammonia to the condensing drum 270 depending on whether the second valve 308 is open or closed. That is, when the second valve 308 is opened, the ammonia stored in the storage tank 302 is supplied to the condensing drum 270 through the connection pipe 304. When the second valve 308 is closed, 270) stops the supply of ammonia. At this time, whether the second valve 308 is opened or closed is determined by the valve control unit 330 shown in FIG.

상술한 실시예에 있어서는 연결배관(304)이 응축드럼(270)에 직접 연결되는 것으로 설명하였다. 하지만, 다른 실시예에 있어서, 연결배관(304)은 응축드럼(270)에 직접 연결되지 않고 센싱유닛(280)의 순환배관(282)에 연결될 수도 있다. 이에 따라, 저장탱크(302)에 저장된 암모니아는 연결배관(304) 및 순환배관(282)을 통해 응축드럼(270)으로 공급될 수도 있을 것이다. 다만, 이러한 실시예에 따르는 경우 저장탱크(302)에 저장된 암모니아가 응축드럼(270)으로 공급되지 않고 순환배관(282) 내에서 역류하는 현상이 발생할 수도 있기 때문에, 순환배관(282) 내에서 암모니아가 역류하는 것을 방지하기 위해 센싱유닛(280)은 제3 밸브(289)를 더 포함할 수도 있다. 이때, 제3 밸브(289)의 개폐여부는 농도제어부(290)의 밸브제어부(330)에 의해 제어된다.The connection pipe 304 is directly connected to the condensing drum 270 in the above-described embodiment. However, in other embodiments, the connection piping 304 may not be directly connected to the condensing drum 270, but may be connected to the circulation piping 282 of the sensing unit 280. Accordingly, the ammonia stored in the storage tank 302 may be supplied to the condensing drum 270 through the connecting pipe 304 and the circulating pipe 282. However, according to this embodiment, the ammonia stored in the storage tank 302 may not be supplied to the condensing drum 270 but may flow back in the circulation pipe 282, so that ammonia in the circulation pipe 282 The sensing unit 280 may further include a third valve 289 to prevent backflow of the gas. At this time, whether or not the third valve 289 is open or closed is controlled by the valve control unit 330 of the concentration control unit 290.

구체적으로, 밸브제어부(330)는 제2 밸브(308)를 개방시켜 저장탱크(302)로부터 응축드럼(270)으로 암모니아가 공급되게 하는 경우 제3 밸브(289)는 폐쇄시킴으로써 저장탱크(302)로부터 순환배관(282)으로 암모니아가 역류하는 것을 방지한다. 한편, 농도측정이 요구되는 경우 밸브제어부(330)는 제3 밸브(289)를 개방시켜 순환배관(282)을 통과한 작동유체가 응축드럼(270)으로 공급되게 하고, 제2 밸브(308)는 폐쇄시켜 저장탱크(302)로부터 응축드럼(270)으로 암모니아의 공급이 중단되게 한다.The valve control unit 330 closes the third valve 289 when the second valve 308 is opened and the ammonia is supplied from the storage tank 302 to the condensing drum 270, Thereby preventing the ammonia from flowing back into the circulation pipe 282. The valve control unit 330 opens the third valve 289 to allow the working fluid that has passed through the circulation pipe 282 to be supplied to the condensing drum 270 and the second valve 308, The supply of ammonia from the storage tank 302 to the condensing drum 270 is stopped.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

200: 폐열발전 작동유체 농도제어장치 210: 제1 압축유닛
220: 재생유닛 230: 가열유닛
240: 기액분리유닛 250: 발전유닛
260: 응축유닛 270: 응축드럼
280: 센싱유닛 290: 농도제어부
300: 농도조절유닛200: waste heat generation operation fluid concentration control device 210: first compression unit
220: regeneration unit 230: heating unit
240: gas-liquid separation unit 250: power generation unit
260: condensing unit 270: condensing drum
280: sensing unit 290: density control unit
300: Concentration control unit

Claims (19)

작동유체를 가압하는 제1 압축유닛;
상기 제1 압축유닛에 의해 가압된 작동유체를 가열하는 가열유닛;
상기 가열유닛에 의해 가열된 작동유체를 이용하여 에너지를 발생시키는 발전유닛;
상기 발전유닛에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 응축유닛;
상기 응축된 작동유체를 보관하고, 상기 응축된 작동유체를 토출배관을 통해 상기 제1 압축유닛으로 공급하는 응축드럼;
상기 응축드럼에 보관된 작동유체의 온도 및 밀도를 측정하는 센싱유닛; 및
상기 측정된 온도 및 밀도를 기초로 상기 작동유체의 농도를 산출하는 농도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.A first compression unit that pressurizes the working fluid;
A heating unit for heating the working fluid pressurized by the first compression unit;
A power generating unit for generating energy using a working fluid heated by the heating unit;
A condensing unit for condensing the working fluid discharged from the power generating unit;
A condensing drum for storing the condensed working fluid and supplying the condensed working fluid to the first compression unit through a discharge pipe;
A sensing unit for measuring the temperature and density of the working fluid stored in the condensing drum; And
And a concentration controller for calculating the concentration of the working fluid on the basis of the measured temperature and density. 제1항에 있어서,
상기 센싱유닛은,
상기 응축드럼에 보관된 작동유체를 순환시키기 위한 순환배관;
상기 순환배관을 통해 순환되는 상기 작동유체의 온도를 측정하는 온도센서; 및
상기 순환배관을 통해 순환되는 상기 작동유체의 밀도를 측정하는 밀도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method according to claim 1,
The sensing unit includes:
A circulation pipe for circulating the working fluid stored in the condensing drum;
A temperature sensor for measuring a temperature of the working fluid circulated through the circulation pipe; And
And a density sensor for measuring the density of the working fluid circulated through the circulation pipe. 제2항에 있어서,
상기 순환배관은 상기 응축드럼의 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치3. The method of claim 2,
Wherein the circulation pipe is installed at a lower portion of the condensing drum. 제2항에 있어서,
상기 센싱유닛은 상기 순환배관 내에서 상기 작동유체를 순환시키는 제2 압축유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치3. The method of claim 2,
Wherein the sensing unit further comprises a second compression unit for circulating the working fluid in the circulation pipe. 제1항에 있어서,
상기 응축드럼으로부터 상기 센싱유닛으로 상기 작동유체의 공급을 조절하는 제1 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method according to claim 1,
Further comprising a first valve for controlling the supply of the working fluid from the condensing drum to the sensing unit. 제1항에 있어서,
상기 센싱유닛은 상기 순환배관을 통해 순환되는 상기 작동유체의 압력을 측정하는 압력센서를 포함하고,
상기 농도제어부는 상기 작동유체의 온도, 밀도, 및 압력을 이용하여 상기 작동유체의 농도를 산출하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method according to claim 1,
Wherein the sensing unit includes a pressure sensor for measuring a pressure of the working fluid circulated through the circulation pipe,
Wherein the concentration controller calculates the concentration of the working fluid by using the temperature, density, and pressure of the working fluid. 제1항에 있어서,
상기 농도제어부는
상기 작동유체의 농도를 이용하여 미리 정해진 시간 동안 상기 작동유체의 농도 감소량을 산출하고, 상기 농도 감소량을 상기 작동유체의 유출량으로 결정하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method according to claim 1,
The concentration control unit
Calculating a concentration reduction amount of the working fluid for a predetermined time using the concentration of the working fluid, and determining the concentration reduction amount as the flow-out amount of the working fluid. 제1항에 있어서,
상기 작동유체는 암모니아를 포함하고, 상기 작동유체의 농도가 타겟농도보다 작을 때 상기 작동유체의 농도를 보상하기 위해 상기 응축 드럼에 암모니아를 보충하는 농도조절유닛을 더 포함하고,
상기 농도제어부는 상기 응축드럼에 보충할 암모니아의 양을 결정하는 농도 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method according to claim 1,
Wherein the working fluid comprises ammonia and further comprises a concentration control unit for supplementing ammonia to the condensing drum to compensate for the concentration of the working fluid when the concentration of the working fluid is less than a target concentration,
Wherein the concentration control unit includes a concentration compensating unit for determining an amount of ammonia to be supplemented to the condensing drum. 제8항에 있어서,
상기 농도조절유닛은,
상기 암모니아가 저장되어 있는 저장탱크;
상기 저장탱크와 상기 응축드럼을 연결시키는 연결배관;
상기 응축드럼으로 상기 암모니아의 공급 여부를 조절하는 제2 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.9. The method of claim 8,
Wherein the concentration adjusting unit comprises:
A storage tank in which the ammonia is stored;
A connection pipe connecting the storage tank and the condensing drum;
And a second valve for controlling whether the ammonia is supplied to the condensing drum. 제9항에 있어서,
상기 농도조절유닛은 상기 저장탱크에 저장되어 있는 암모니아를 상기 연결배관을 통해 상기 응축드럼에 공급하는 공급펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치10. The method of claim 9,
Wherein the concentration adjusting unit further comprises a supply pump for supplying ammonia stored in the storage tank to the condensing drum through the connection pipe, 제8항에 있어서,
상기 센싱유닛은,
상기 응축드럼에 보관된 작동유체를 순환시키는 순환배관; 및
상기 농도조절유닛으로부터 상기 순환배관으로의 암모니아 공급을 차단하기 위한 제3 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.9. The method of claim 8,
The sensing unit includes:
A circulation pipe for circulating the working fluid stored in the condensing drum; And
And a third valve for shutting off the supply of ammonia from the concentration control unit to the circulation pipe. 제1항에 있어서,
상기 농도제어부는
작동유체의 온도 및 밀도가 작동유체의 농도와 매칭되어 저장되어 있는 제1 룩업 테이블; 및
상기 제1 룩업 테이블 상에서 상기 센싱유닛에 의해 측정된 온도 및 밀도에 매칭되어 있는 농도를 상기 작동유체의 농도로 산출하는 농도 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method according to claim 1,
The concentration control unit
A first look-up table in which the temperature and density of the working fluid are stored in correspondence with the concentrations of the working fluid; And
And a concentration calculator for calculating a concentration of the working fluid that matches the temperature and density measured by the sensing unit on the first lookup table. 제12항에 있어서,
상기 농도제어부는,
시뮬레이션 툴을 이용하여 테스트 작동유체의 농도 및 온도의 변화에 따른 밀도를 측정하여 상기 제1 룩업 테이블을 생성하는 제1 룩업 테이블 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.13. The method of claim 12,
Wherein the density control unit comprises:
Further comprising a first lookup table generator for generating the first lookup table by measuring a density of the test working fluid and a density of the test working fluid according to a change in temperature by using a simulation tool. 제1항에 있어서,
상기 농도제어부는
작동유체의 온도 별로 작동유체 농도가 작동유체의 밀도에 관한 함수식로 표현된 제2 룩업 테이블; 및
상기 제2 룩업 테이블 상에서 상기 센싱유닛에 의해 측정된 온도에 매칭되어 있는 함수식에 상기 측정된 밀도를 대입하여 상기 작동유체의 농도를 산출하는 농도 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.The method according to claim 1,
The concentration control unit
A second lookup table in which the working fluid concentration is expressed by a function formula relating to the density of the working fluid by the temperature of the working fluid; And
And a concentration calculator for calculating a concentration of the working fluid by substituting the measured density into a function formula matched to the temperature measured by the sensing unit on the second lookup table. Device. 제14항에 있어서,
상기 농도제어부는
작동유체의 온도 및 밀도가 작동유체의 농도와 매칭되어 저장되어 있는 제1 룩업 테이블로부터 상기 작동유체의 온도 별로 상기 작동유체의 농도에 대한 상기 함수식을 산출하여 상기 제2 룩업 테이블을 생성하는 제2 룩업 테이블 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어장치.15. The method of claim 14,
The concentration control unit
A first look-up table in which a temperature and a density of a working fluid are matched with a concentration of a working fluid, and a second look-up table for calculating the function formula for the concentration of the working fluid by the temperature of the working fluid, Further comprising a look-up table generating unit for generating a look-up table. 작동유체를 가압하는 단계;
상기 가압된 작동유체를 가열하는 단계;
상기 가열된 작동유체를 이용하여 터빈을 회전시켜 에너지를 발생시키고, 상기 터빈에서 배출되는 작동유체를 응축시키는 단계;
상기 응축된 작동유체의 온도 및 밀도를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 온도 및 밀도를 기초로 상기 작동유체의 농도를 산출하고, 산출된 작동유체의 농도가 타겟농도 이상으로 유지되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어방법.Pressurizing the working fluid;
Heating the pressurized working fluid;
Rotating the turbine using the heated working fluid to generate energy, and condensing the working fluid discharged from the turbine;
Measuring the temperature and density of the condensed working fluid; And
Calculating the concentration of the working fluid based on the measured temperature and density, and controlling the concentration of the calculated working fluid to be maintained above the target concentration. 제16항에 있어서,
상기 온도 및 밀도를 측정하는 단계는 상기 응축된 작동유체가 보관된 응축드럼에 설치된 순환배관을 통해 순환되는 작동유체의 온도 및 밀도를 측정하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어방법.17. The method of claim 16,
Wherein the step of measuring the temperature and the density measures the temperature and the density of the working fluid circulated through the circulation pipe installed in the condensing drum storing the condensed working fluid. 제16항에 있어서,
상기 산출된 작동유체의 농도를 이용하여 단위시간 동안 상기 작동유체의 농도 감소량을 산출하는 단계; 및
상기 농도 감소량을 이용하여 상기 단위시간 동안 상기 작동유체의 유출량을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어방법.17. The method of claim 16,
Calculating a concentration reduction amount of the working fluid for a unit time using the calculated concentration of the working fluid; And
Further comprising the step of calculating the flow rate of the working fluid during the unit time using the concentration reduction amount. 제16항에 있어서,
상기 작동유체는 암모니아를 포함하고, 상기 작동유체의 농도가 상기 타겟농도보다 작으면 상기 응축된 작동유체가 보관되는 응축 드럼에 암모니아를 보충하여 상기 작동유체의 농도를 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열발전 작동유체 농도제어방법.17. The method of claim 16,
Further comprising the step of compensating for the concentration of the working fluid by supplementing ammonia to the condensing drum where the working fluid contains ammonia and the concentration of the working fluid is less than the target concentration Wherein the method comprises the steps of:
KR1020170154213A 2017-09-29 2017-11-17 Apparatus and Method for Controlling Concentration of Working Fluid of Waste Heat Power Generation KR102037579B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170127120 2017-09-29
KR20170127120 2017-09-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190038220A true KR20190038220A (en) 2019-04-08
KR102037579B1 KR102037579B1 (en) 2019-10-28

Family

ID=66164387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170154213A KR102037579B1 (en) 2017-09-29 2017-11-17 Apparatus and Method for Controlling Concentration of Working Fluid of Waste Heat Power Generation

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102037579B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05118206A (en) * 1991-10-24 1993-05-14 Toshiba Corp Power plant utilizing organic medium
US20110178647A1 (en) * 2009-07-15 2011-07-21 Recurrent Engineering, Llc Systems and methods for increasing the efficiency of a kalina cycle
KR20130074467A (en) * 2011-12-26 2013-07-04 주식회사 포스코 Power system and the control method of the working fluid in the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05118206A (en) * 1991-10-24 1993-05-14 Toshiba Corp Power plant utilizing organic medium
US20110178647A1 (en) * 2009-07-15 2011-07-21 Recurrent Engineering, Llc Systems and methods for increasing the efficiency of a kalina cycle
KR20130074467A (en) * 2011-12-26 2013-07-04 주식회사 포스코 Power system and the control method of the working fluid in the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
미국 등록특허 제5,953,918호(발명의 명칭: Method and apparatus of converting heat to useful energy, 공개일: 1999년 09월 21일)

Also Published As

Publication number Publication date
KR102037579B1 (en) 2019-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1850354B1 (en) Circulation cooling system for cryogenic cable
JP5786449B2 (en) Heat pump steam generator
KR101946491B1 (en) Steam production heat pump system using recuperator
US10605124B2 (en) Hybrid power generating system
Dino et al. Experimental characterization of an innovative hybrid thermal-electric chiller for industrial cooling and refrigeration application
KR20160037570A (en) Power Generating System Using Supercritical Carbon Dioxide
US20160125965A1 (en) Power Plant
KR20160121417A (en) Thermal energy recovery device
KR102370604B1 (en) Fuel gas supply system and method for vessel
CN104870757A (en) Power generation system and power generation method
US3621653A (en) Power generation plant
KR102037579B1 (en) Apparatus and Method for Controlling Concentration of Working Fluid of Waste Heat Power Generation
US8820099B2 (en) Thermal power upgrade facility
JP2013087644A (en) Increase output operation method in steam power generation plant
JP2019531966A (en) Marine fuel gas supply system and marine fuel gas supply method
KR101876973B1 (en) Fuel Gas Supply System and Method for Vessel
JP2008304149A (en) Cooling system
JP5215815B2 (en) Turbine cooling system control device, turbine cooling system, and turbine cooling system control method
KR101947098B1 (en) Steam production heat pump system
KR101360599B1 (en) Power System For Control Type of The Working Fluid And The Control Method Of The Working Fluid In The Same
KR101947099B1 (en) Steam production heat pump system using supplemental water preheater
KR102042316B1 (en) Apparatus and Method for Supplying Working Fluid of Waste Heat Power Generation
KR102485204B1 (en) Turbine power generation system
KR20150086782A (en) Cogeneration Plant Cooling System
JPH03100307A (en) Supplying method for non-azeotropic mixed medium

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
GRNT Written decision to grant