KR20200063894A - Apparatus for Circulating Heat Transfer Medium Using Exhaust Gas of Fuel Cell and Power Generation System Including That Apparatus - Google Patents

Apparatus for Circulating Heat Transfer Medium Using Exhaust Gas of Fuel Cell and Power Generation System Including That Apparatus Download PDF

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Abstract

According to one embodiment of the present invention, a power generation system capable of preventing pipes from being damaged by an increase and a decrease in volume due to a temperature change of a heat transfer medium includes: a fuel cell stack producing electric power with an electrochemical reaction; a heat collection unit increasing the temperature of a heat transfer medium by exchanging heat between the heat transfer medium and exhaust gas produced when electric power is generated from the fuel cell stack; a power generation cycle evaporating a working fluid by exchanging heat between the working fluid and the heat transfer medium with the increased temperature, and producing electric energy by using the evaporated working fluid; and a heat transfer medium circulating apparatus supplying the heat transfer medium with the increased temperature from the heat collection unit to the power generation cycle, and collecting the heat transfer medium with the lowered temperature from the power generation cycle to supply the heat transfer medium to the heat collection unit. The heat transfer medium circulating apparatus includes a flow rate control part changing the flow rate of the heat transfer medium so that the pressure of the heat transfer medium circulating apparatus is maintained at a reference pressure level when the volume of the heat transfer medium is changed by a temperature change of the heat transfer medium in the heat transfer medium circulating apparatus.

Description

연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치 및 이를 포함하는 발전 시스템{Apparatus for Circulating Heat Transfer Medium Using Exhaust Gas of Fuel Cell and Power Generation System Including That Apparatus}{Apparatus for Circulating Heat Transfer Medium Using Exhaust Gas of Fuel Cell and Power Generation System Including That Apparatus}

본 발명은 발전시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 발전시스템의 작동유체에 열을 전달하는 열전달매체에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation system, and more particularly, to a heat transfer medium that transfers heat to the working fluid of the power generation system.

유기랭킨사이클(Organic Rankine Cycle: ORC) 발전시스템(이하, 'ORC 발전시스템'이라 함)은 외부의 열원에서 발생하는 열에너지를 통하여 작동유체를 기화시키거나 열에너지를 공급하여 터빈을 통하여 팽창시킴으로써 발전하는 시스템이다.An organic Rankine Cycle (ORC) power generation system (hereinafter referred to as an'ORC power generation system') generates power by evaporating a working fluid through heat energy generated from an external heat source or supplying heat energy to expand through a turbine. System.

일반적으로, ORC 발전시스템은 유기매체를 작동유체로 사용하여 비교적 저온의 온도 범위(60 ~ 200℃)의 열원을 회수하여 에너지를 생산한다. 최근 연료전지의 폐열을 이용하여 작동유체를 열교환시키는 ORC 발전시스템이 제안된 바 있다. 이와 같은 ORC 발전시스템을 도 1을 참조하여 설명한다.In general, the ORC power generation system generates energy by recovering a heat source having a relatively low temperature range (60 to 200°C) using an organic medium as a working fluid. Recently, an ORC power generation system for exchanging working fluid using waste heat of a fuel cell has been proposed. The ORC power generation system will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 ORC 발전시스템(100)의 구성을 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 ORC 발전시스템(100)은 연료전지 스택(10), 열회수기(14), 및 유기랭킨사이클(20)을 포함하고, 유기랭킨사이클(20)은 증발기(22), 터빈 발전기(24), 응축기(26), 이송펌프(28)를 포함한다.1 is a view showing the configuration of the ORC power generation system 100. 1, the ORC power generation system 100 includes a fuel cell stack 10, a heat recovery unit 14, and an organic Rankine cycle 20, the organic Rankine cycle 20 is an evaporator 22, It includes a turbine generator 24, a condenser 26, a transfer pump 28.

연료전지 스택(10)은 전기에너지를 생성한다. 연료전지 스택(210)에 의한 전기에너지의 생성과정에서 열에너지가 발생한다.The fuel cell stack 10 generates electrical energy. Thermal energy is generated in the process of generating electrical energy by the fuel cell stack 210.

열회수기(14)는 연료전지 스택(10)에서 전기에너지 생성시 배출되는 배출가스의 열을 회수하고, 회수된 열로 열전달매체를 가열한다. 이때, 열전달매체는 이송펌프(32)에 의해 유기랭킨사이클(20)에서 열회수기(14)로 공급된다.The heat recovery unit 14 recovers the heat of the exhaust gas discharged when generating electric energy from the fuel cell stack 10, and heats the heat transfer medium with the recovered heat. At this time, the heat transfer medium is supplied from the organic Rankine cycle 20 to the heat recovery unit 14 by the transfer pump 32.

유기랭킨사이클(20)의 증발기(Vaporizer)(22)는 증발기(22)로 공급되는 작동유체를 열회수기(14)에서 가열된 열전달매체를 이용하여 기체로 기화시킨다. 터빈 발전기(24)는 증발기(22)를 통해 공급되는 작동유체에 의해 회전하고 이때 증기터빈 축과 연결되어 있는 발전기의 축이 함께 회전을 하면서 발전기에서 전기를 발생한다. 응축기(26)는 터빈을 회전시키고 나온 작동유체를 액체상태로 응축시킨 후 이송펌프(28)를 통해 다시 증발기(14)로 공급함으로써 작동유체를 순환시킨다.The evaporator (Vaporizer) 22 of the organic Rankine cycle 20 vaporizes the working fluid supplied to the evaporator 22 into a gas using a heat transfer medium heated in the heat recovery unit 14. The turbine generator 24 is rotated by the working fluid supplied through the evaporator 22, and the shaft of the generator connected to the steam turbine shaft rotates together to generate electricity in the generator. The condenser 26 circulates the working fluid by rotating the turbine and condensing the working fluid out of the liquid into a liquid state and then supplying it back to the evaporator 14 through the transfer pump 28.

하지만, 도 1에 도시된 바와 같은 ORC 발전시스템(100)에서 오일이 열전달매체로 이용되는 경우 오일은 온도변화에 따라서 부피가 변화게 되는데, 특히 열전달매체의 부피가 팽창하게 되면 열전달매체가 순환되는 배관의 관내압력이 증가됨으로 인해 배관에 손상을 주게 될 뿐만 아니라, 운전제어가 불안정해진다는 문제점이 있다.However, when the oil is used as a heat transfer medium in the ORC power generation system 100 as shown in FIG. 1, the volume of the oil changes depending on the temperature change. In particular, when the volume of the heat transfer medium expands, the heat transfer medium circulates. As the pressure inside the pipe increases, it not only damages the pipe, but also has a problem that operation control becomes unstable.

한국공개특허 제10-2013-0009268호(발명의 명칭: 연료전지를 이용한 유기랭킨 사이클 발전시스템, 공개일: 2013년 01월 23일)Korean Patent Publication No. 10-2013-0009268 (Invention name: Organic Rankine cycle power generation system using fuel cells, Publication date: January 23, 2013)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열전달매체의 온도변화에 따른 부피증감으로 인한 배관손상을 방지할 수 있는 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치 및 이를 포함하는 발전 시스템을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, to provide a heat transfer medium circulating device using a fuel cell exhaust gas and a power generation system including the same that can prevent piping damage due to volume increase or decrease due to temperature change of the heat transfer medium The technical task.

또한, 본 발명은 열전달매체의 온도를 능동적으로 조절할 수 있는 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치 및 이를 포함하는 발전 시스템을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a heat transfer medium circulator using a fuel cell exhaust gas that can actively control the temperature of the heat transfer medium and a power generation system including the same.

또한, 본 발명은 열원으로 동작하는 복수개의 열회수유닛이 병렬로 연결된 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치 및 이를 포함하는 발전 시스템을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a heat transfer medium circulating device using a fuel cell exhaust gas in which a plurality of heat recovery units operating as heat sources are connected in parallel, and a power generation system including the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 발전시스템은, 전기화학적 반응으로 전력을 생산하는 연료전지 스택; 상기 연료전지 스택에서 전력 생산시 발생되는 배출가스와 열전달매체를 열교환시켜 상기 열전달매체의 온도를 증가시키는 열회수유닛; 작동유체를 상기 온도가 증가된 열전달매체와 열교환시켜 상기 작동유체를 기화시키고, 상기 기화된 작동유체를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 발전싸이클; 및 상기 열회수유닛에서 상기 발전싸이클로 상기 온도가 증가된 열전달매체를 공급하고, 상기 발전싸이클에서 온도가 감소된 열전달매체를 회수하여 상기 열회수유닛으로 공급하는 열전달매체 순환환장치를 포함하고, 상기 열전달매체 순환장치는, 상기 열전달매체 순환장치 내에서 상기 열전달매체의 온도변화에 따라 상기 열전달매체의 부피가 변경되면 상기 열전달매체 순환장치의 압력이 기준압력으로 유지되도록 상기 열전달매체의 유량을 변경시키는 유량조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A power generation system according to an aspect of the present invention for achieving the above object, a fuel cell stack for producing electric power by an electrochemical reaction; A heat recovery unit that increases the temperature of the heat transfer medium by heat-exchanging the heat transfer medium with the exhaust gas generated during power generation in the fuel cell stack; A power generation cycle in which a working fluid is exchanged with a heat transfer medium having an increased temperature to vaporize the working fluid, and generate electric energy using the vaporized working fluid; And a heat transfer medium circulating device for supplying the heat transfer medium with the increased temperature from the heat recovery unit to the power generation cycle, and recovering the heat transfer medium with reduced temperature from the power generation cycle and supplying the heat transfer medium to the heat recovery unit, and the heat transfer medium. The circulating device controls the flow rate of changing the flow rate of the heat transfer medium so that the pressure of the heat transfer medium circulating device is maintained at a reference pressure when the volume of the heat transfer medium is changed according to the temperature change of the heat transfer medium in the heat transfer medium circulating device. It is characterized by including wealth.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치는 연료전지 스택의 배출가스와 열교환되어 온도가 증가된 열전달매체를 열회수유닛에서 발전싸이클로 공급하고, 상기 발전싸이클의 작동유체와 열교환되어 온도가 감소된 열전달매체를 상기 발전싸이클로부터 상기 열회수유닛으로 공급하는 열전달매체 순환부; 및 상기 열전달매체 순환부 내에서 상기 열전달매체의 온도변화에 따라 상기 열전달매체의 부피가 변경되면 상기 열전달매체 순환부의 압력이 기준압력으로 유지되도록 상기 열전달매체의 유량을 변경시키는 유량조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The heat transfer medium circulating device using the fuel cell exhaust gas according to an aspect of the present invention for achieving the above object is heat-exchanged with the exhaust gas of the fuel cell stack to supply a heat transfer medium with an increased temperature from the heat recovery unit to the power generation cycle, and the power generation A heat transfer medium circulating unit for supplying a heat transfer medium whose temperature is reduced by heat exchange with the working fluid of the cycle from the power generation cycle to the heat recovery unit; And a flow rate control unit for changing the flow rate of the heat transfer medium so that the pressure of the heat transfer medium circulating portion is maintained at a reference pressure when the volume of the heat transfer medium is changed in accordance with the temperature change of the heat transfer medium in the heat transfer medium circulation part. It is characterized by.

본 발명에 따르면 열전달매체의 온도증가에 따라 열전달매체의 부피가 팽창하면 열전달매체 중 적어도 일부를 팽창탱크로 추출하고, 열전달매체의 온도감소에 따라 열전달매체의 부피가 수축되면 팽창탱크 내의 열전달매체를 열전달매체 순환장치로 보충함으로써 열전달매체의 부피변화가 열전달매체 순환장치에 미치는 영향을 완화시켜 설비를 보호함과 동시에 발전시스템을 안정적으로 제어할 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, when the volume of the heat transfer medium expands as the temperature of the heat transfer medium increases, at least a portion of the heat transfer medium is extracted into the expansion tank, and when the volume of the heat transfer medium shrinks according to the temperature decrease of the heat transfer medium, the heat transfer medium in the expansion tank is removed. By supplementing it with a heat transfer medium circulating device, the effect of volume change of the heat transfer medium on the heat transfer medium circulating device is mitigated to protect the equipment and to stably control the power generation system.

또한, 본 발명에 따르면 열회수유닛에서 발전싸이클로 공급되는 열전달매체를 제1 바이패스배관을 통해 바이패스시켜 열회수유닛으로 공급함으로써 열전달매체의 온도를 빠른 시간 안에 능동적으로 증가시킴으로써 발전싸이클의 작동유체의 온도를 빠른 시간 안에 증가시킬 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the heat transfer medium supplied from the heat recovery unit to the power generation cycle is bypassed through the first bypass pipe and supplied to the heat recovery unit to actively increase the temperature of the heat transfer medium within a short period of time, thereby rapidly increasing the temperature of the working fluid of the power generation cycle. It has the effect that can be increased quickly.

또한, 본 발명에 따르면 회수부를 통해 열전달매체를 열회수유닛으로 공급시 제2 바이패스 배관을 통해 적어도 일부의 열전달매체를 공급부 측으로 분기시킴으로써 열전달매체의 온도를 빠른 시간 내에 능동적으로 감소시 킴으로써 발전싸이클의 작동유체의 온도를 빠른 시간 안에 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, when the heat transfer medium is supplied to the heat recovery unit through the recovery unit, at least a portion of the heat transfer medium is branched to the supply unit through the second bypass pipe, thereby actively reducing the temperature of the heat transfer medium within a short period of time to generate electricity. It has the effect of reducing the temperature of the working fluid in a short time.

또한, 본 발명에 따르면 복수개의 연료전지 스택과 1:1로 연결된 복수개의 열회수유닛을 열전달매체 순환장치에 병렬 연결함으로써 배출가스 흐름에 대한 저항은 물론, 배출가스로 인해 연료전지 스택이 받는 영향을 최소화할 수 있다는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, by connecting a plurality of heat recovery units connected 1:1 to a plurality of fuel cell stacks in parallel to a heat transfer medium circulator, the resistance to the exhaust gas flow, as well as the effect of the fuel cell stack due to the exhaust gas, are affected. It has the effect that it can be minimized.

도 1은 일반적인 ORC 발전시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치를 포함하는 발전시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 유량조절부의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는은 도 2에 도시된 발전시스템 구현 예를 보여주는 도면이다.
도 5a 내지 도 5e는 열전달매체 순환장치의 밸브개폐 상태에 따른 열전달매체의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 6은 복수개의 연료전지스택 및 복수개의 열회수유닛을 포함하는 발전시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
1 is a view showing the configuration of a general ORC power system.
2 is a block diagram schematically showing a configuration of a power generation system including a heat transfer medium circulator using a fuel cell exhaust gas according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing the configuration of the flow control unit shown in FIG. 2.
4 is a view showing an example of the implementation of the power generation system shown in FIG. 2.
5A to 5E are views showing the flow of the heat transfer medium according to the valve opening and closing state of the heat transfer medium circulating device.
6 is a view showing a configuration of a power generation system including a plurality of fuel cell stacks and a plurality of heat recovery units.

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 in this specification 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.It should be understood that a singular expression includes a plurality of expressions unless the context clearly defines otherwise, and the terms "first", "second", etc. are intended to distinguish one component from another component, The scope of rights 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 terms such as “include” or “have” do not preclude the existence or addition possibility of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts 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 2 of the first item, the second item, and the third item, as well as each of the first item, the second item, and the third item. Any combination of items that can be presented from more than one dog.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치를 포함하는 발전시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.2 is a block diagram schematically showing the configuration of a power generation system including a heat transfer medium circulator using a fuel cell exhaust gas according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치를 포함하는 발전시스템(이하, '발전시스템'이라 함, 200)은 연료전지 스택(210), 열회수유닛(220), 열전달매체 순환장치(230), 및 발전싸이클(240)을 포함한다.As shown in FIG. 2, a power generation system (hereinafter referred to as a “power generation system” 200) including a heat transfer medium circulating device using fuel cell exhaust gas includes a fuel cell stack 210, a heat recovery unit 220, and heat transfer. It includes a medium circulating device 230, and a power generation cycle 240.

연료전지 스택(210)은 전기화학적 반응으로 전력을 생산한다. 구체적으로, 연료전지 스택(210)은 수소와 산소 같은 기체의 산화 및 환원반응으로 인해 발생된 전자들의 이동으로 전력을 생성한다. 연료전지 스택(210)에 의한 전력 생성과정에서 약 350~400℃에 해당하는 고온의 배출가스가 발생된다.The fuel cell stack 210 produces electric power through an electrochemical reaction. Specifically, the fuel cell stack 210 generates electric power by the movement of electrons generated due to oxidation and reduction reactions of gases such as hydrogen and oxygen. In the process of generating electricity by the fuel cell stack 210, high-temperature exhaust gas corresponding to about 350 to 400°C is generated.

열회수유닛(220)는 연료전지 스택(210)에서 발생된 고온의 배출가스를 열전달매체와 열교환시켜 열전달매체의 온도를 증가시킨다. 구체적으로 열회수유닛(220)은 연료전지 스택(210)에서 배출되는 약 350~400℃에 해당하는 고온의 배출가스의 열을 약 60~150℃의 온도로 유입되는 열전달매체에 전달함으로써 열전달매체가 약 210~320℃의 온도와 4~7bar의 압력이 되도록 한다. 열회수유닛(220)은 열전달매체로 열을 전달하고 약 100~180℃의 온도가 된 배출가스를 배출한다.The heat recovery unit 220 increases the temperature of the heat transfer medium by heat-exchanging the high-temperature exhaust gas generated in the fuel cell stack 210 with the heat transfer medium. Specifically, the heat recovery unit 220 transfers the heat of the high-temperature exhaust gas corresponding to about 350 to 400°C discharged from the fuel cell stack 210 to the heat transfer medium flowing at a temperature of about 60 to 150°C so that the heat transfer medium is The temperature should be about 210~320℃ and the pressure of 4~7bar. The heat recovery unit 220 transfers heat to the heat transfer medium and discharges exhaust gas having a temperature of about 100 to 180°C.

일 실시예에 있어서, 열회수유닛(220)은 연료전지 스택(210)의 출구와 연통된 배기덕트(미도시)에 설치될 수 있다. 이에 따라, 열회수유닛(220)은 배기덕트를 통해 배출되는 연료전지 스택(220)의 고온의 배출가스를 회수하고, 회수된 배출가스의 열로 열전달매체를 가열한다. In one embodiment, the heat recovery unit 220 may be installed in an exhaust duct (not shown) in communication with the outlet of the fuel cell stack 210. Accordingly, the heat recovery unit 220 recovers the high-temperature exhaust gas of the fuel cell stack 220 discharged through the exhaust duct, and heats the heat transfer medium with the heat of the recovered exhaust gas.

열전달매체 순환장치(230)는 열회수유닛(220)에서 약 210~320℃의 온도와 4~7bar의 압력으로 공급되는 열전달매체를 발전싸이클(240)로 전달한다. 또한, 열전달매체 순환장치(230)는 발전싸이클(240)에서 작동유체와의 열교환을 통해 온도가 감소된 열전달매체를 회수하여 열회수유닛(220)으로 공급한다. 이러한 열전달매체 순환장치(230)를 통해 열전달매체가 순환하게 된다.The heat transfer medium circulating device 230 transfers the heat transfer medium supplied from the heat recovery unit 220 at a temperature of about 210 to 320° C. and a pressure of 4 to 7 bar to the power generation cycle 240. In addition, the heat transfer medium circulating device 230 recovers the heat transfer medium having a reduced temperature through heat exchange with the working fluid in the power generation cycle 240 and supplies it to the heat recovery unit 220. The heat transfer medium circulates through the heat transfer medium circulating device 230.

특히, 본 발명에 따른 열전달매체 순환장치(230)는 열의 흡수 또는 방출로 인해 열전달매체의 온도변화 및 부피변화가 발생하는 경우 열전달매체의 부피변화를 흡수한다.In particular, the heat transfer medium circulating device 230 according to the present invention absorbs the volume change of the heat transfer medium when the temperature change and the volume change of the heat transfer medium occur due to absorption or release of heat.

이를 위해, 본 발명에 따른 열전달매체 순환장치(230)는 도 2에 도시된 바와 같이 열전달매체 순환부(212) 및 유량조절부(214)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 열전달매체 순환장치(230)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 바이패스부(216) 및 제2 바이패스부(218)를 더 포함할 수 있다.To this end, the heat transfer medium circulating device 230 according to the present invention includes a heat transfer medium circulating unit 212 and a flow rate adjusting unit 214 as shown in FIG. 2. In addition, the heat transfer medium circulating device 230 according to the present invention may further include a first bypass unit 216 and a second bypass unit 218, as shown in FIG. 2.

먼저, 열전달매체 순환부(212)는 공급부(310) 및 회수부(320)를 포함한다. 공급부(310)는 열회수유닛(220)과 발전싸이클(240) 사이를 연결하고, 열회수유닛(220)으로부터 연료전지 스택(210)의 배출가스와 열교환되어 온도가 증가된 열전달매체를 공급받아 발전싸이클(240)로 공급한다.First, the heat transfer medium circulation unit 212 includes a supply unit 310 and a recovery unit 320. The supply unit 310 connects between the heat recovery unit 220 and the power generation cycle 240, and receives heat from the heat recovery unit 220 to the exhaust gas of the fuel cell stack 210 to receive a heat transfer medium having an increased temperature to generate power generation cycles. (240).

회수부(320)는 발전싸이클(240)과 열회수유닛(220) 사이를 연결하고, 발전싸이클(240)의 작동유체와 열교환되어 온도가 감소된 열전달매체를 발전싸이클(240)로부터 회수하여 열회수유닛(220)으로 공급함으로써 열전달매체를 순환시킨다.The recovery unit 320 connects between the power generation cycle 240 and the heat recovery unit 220, and heat exchanges with the working fluid of the power generation cycle 240 to recover the heat transfer medium whose temperature has been reduced from the power generation cycle 240 to recover the heat. By supplying it to 220, the heat transfer medium is circulated.

일 실시예에 있어서, 공급부(310) 및 회수부(320)는 도 4에 도시된 바와 같이 배관형태로 형성될 수 있다.In one embodiment, the supply unit 310 and the recovery unit 320 may be formed in a pipe shape as shown in FIG. 4.

특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 회수부(320)는 열전달매체를 순환시키기 위한 제1 펌프(P1), 제1 순환밸브(322), 및 제2 순환밸브(324)를 포함한다. 제1 펌프(P1)는 회수부(320)를 통해 흐르는 열전달매체를 펌핑하여 열회수유닛(220)으로 공급함으로써 열전달매체가 순환될 수 있도록 한다. 제1 순환밸브(322) 및 제2 순환밸브(324)는 시스템(200)의 정상운전시 개방되어 열전달매체가 열전달매체 순환장치(230) 내에서 순환될 수 있도록 한다.In particular, as shown in FIG. 4, the recovery unit 320 includes a first pump P1, a first circulation valve 322, and a second circulation valve 324 for circulating the heat transfer medium. The first pump P1 pumps the heat transfer medium flowing through the recovery unit 320 and supplies it to the heat recovery unit 220 so that the heat transfer medium can be circulated. The first circulation valve 322 and the second circulation valve 324 are opened during normal operation of the system 200 so that the heat transfer medium can be circulated in the heat transfer medium circulation device 230.

다시 도 2를 참조하면, 유량조절부(214)는 열전달매체 순환부(212) 내에서 열전달매체의 온도변화에 따라 열전달매체의 부피가 변경되면 열전달매체 순환부(212)의 압력이 기준압력으로 유지되도록 열전달매체의 유량을 변경시킨다.Referring to FIG. 2 again, when the volume of the heat transfer medium is changed according to the temperature change of the heat transfer medium in the heat transfer medium circulation unit 212, the flow control unit 214 changes the pressure of the heat transfer medium circulation unit 212 to a reference pressure. Change the flow rate of the heat transfer medium to maintain it.

본 발명에서 유량조절부(214)를 포함하는 이유는 열전달매체가 오일로 구현되는 경우 오일은 온도변화에 따라서 부피가 변화게 되는데, 오일의 온도 변화는 오일의 밀도를 변화하게 함으로써 결과적으로 오일의 부피가 팽창 또는 수축하게 되고, 이로 인해 오일이 순환되는 열전달매체 순환부(212)의 배관압력이 변하게 되어 설비에 손상을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 운전제어가 불안정해질 수 있기 때문이다.The reason for including the flow rate control unit 214 in the present invention is that when the heat transfer medium is made of oil, the oil is changed in volume according to the temperature change. This is because the volume expands or contracts, and as a result, the pipe pressure of the heat transfer medium circulating portion 212 through which the oil circulates is changed, which may damage the facility and may cause unstable operation control.

따라서, 본 발명에 따른 열전달매체 순환장치(230)는 유량조절부(214)를 통해 열전달매체의 온도 변화에 따른 부피변화를 흡수한다. 이하, 본 발명에 따른 유량조절부(214)의 구성을 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Therefore, the heat transfer medium circulating device 230 according to the present invention absorbs the volume change according to the temperature change of the heat transfer medium through the flow rate control unit 214. Hereinafter, the configuration of the flow control unit 214 according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량조절부의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유량조절부(214)는 팽창탱크(330), 제1 유량조절부(340), 제2 유량조절부(350)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 유량조절부(214)는 질소주입부(360), 저장탱크(370), 및 수위조절부(380)를 더 포함할 수 있다.Figure 3 is a block diagram schematically showing the configuration of the flow control unit according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 3, the flow control unit 214 according to the present invention includes an expansion tank 330, a first flow control unit 340, a second flow control unit 350. In addition, the flow control unit 214 according to the present invention may further include a nitrogen injection unit 360, a storage tank 370, and a water level control unit 380.

팽창탱크(330)는 열전달매체의 부피변화시 열전달매체 순환부(212)에서 추출되거나 열전달매체 순환부(212)로 공급될 열전달매체가 저장된다. 즉, 본 발명에서는 열전달매체의 온도가 상승함으로 인해 열전달매체의 부피가 증가하게 되면 열전달매체 순환부(212)로부터 적어도 일부의 열절달매체가 추출되어 팽창탱크(330)에 저장된다.The expansion tank 330 stores the heat transfer medium to be extracted from the heat transfer medium circulation unit 212 or supplied to the heat transfer medium circulation unit 212 when the volume of the heat transfer medium changes. That is, in the present invention, when the volume of the heat transfer medium increases due to an increase in the temperature of the heat transfer medium, at least a portion of the heat transfer medium is extracted from the heat transfer medium circulation unit 212 and stored in the expansion tank 330.

반대로, 본 발명에서는 열전달매체의 온도가 감소함으로 인해 열전달매체의 부피가 감소하게 되면 팽창탱크(330)에 저장되어 있는 열전달매체의 적어도 일부가 열전달매체 순환부(212)로 보충된다.Conversely, in the present invention, when the volume of the heat transfer medium decreases due to a decrease in the temperature of the heat transfer medium, at least a portion of the heat transfer medium stored in the expansion tank 330 is supplemented with the heat transfer medium circulation part 212.

일 실시예에 있어서, 팽창탱크(330)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 펌프(P1)에 배압을 제공하기 위해 제1 펌프(P1)의 전단에 위치할 수 있다.In one embodiment, the expansion tank 330 may be located at the front end of the first pump P1 to provide back pressure to the first pump P1, as shown in FIG. 4.

제1 유량조절부(340)는 열전달매체의 부피 증가시 열전달매체 순환부(212)로부터 열전달매체 중 적어도 일부를 추출하여 팽창탱크(330)로 공급하고, 열전달매체의 부피 감소시 팽창챙크(330)에 저장된 열전달매체를 열전달매체 순환부(212)로 공급한다. 이를 위해, 제1` 유량조절부(340)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 연결배관(410) 및 제1 유량조절밸브(420)를 포함한다.When the volume of the heat transfer medium increases, the first flow rate control unit 340 extracts at least a portion of the heat transfer medium from the heat transfer medium circulation unit 212 and supplies it to the expansion tank 330, and when the volume of the heat transfer medium decreases, the expansion tank 330 ) To supply the heat transfer medium stored in the heat transfer medium circulation unit 212. To this end, the first `flow control unit 340 includes a first connection pipe 410 and a first flow control valve 420 as shown in FIG. 4.

제1 연결배관(410)은 도 4에 도시된 바와 같이, 회수부(320)의 제1 지점(T1)에서 분기되어 팽창탱크(330)에 연결된다. 열전달매체의 부피증가시 회수부(320)에서 추출된 열전달매체가 제1 연결배관(410)을 통해 팽창탱크(330)로 공급되고, 열전달매체의 부피 감소시 팽창챙크(330)에 저장된 열전달매체가 제1 연결배관(410)을 통해 열전달매체 순환부(212)로 공급된다.4, the first connection pipe 410 is branched at the first point T1 of the recovery part 320 and is connected to the expansion tank 330. When the volume of the heat transfer medium increases, the heat transfer medium extracted from the recovery unit 320 is supplied to the expansion tank 330 through the first connection pipe 410, and when the volume of the heat transfer medium decreases, the heat transfer medium stored in the expansion tank 330 A is supplied to the heat transfer medium circulation unit 212 through the first connection pipe 410.

제1 유량조절밸브(420)는 열전달매체의 부피 증가시 제1 연결배관(410)을 통해 회수부(320)에서 팽창탱크(330)로 열전달매체가 공급되게 하고 열전달매체의 부피 감소시 제1 연결배관(410)을 통해 팽차탱크(330)에서 회수부(320)로 열전달매체가 공급되게 한다. 구체적으로, 열전달매체의 부피 증가 또는 부피 감소이전에는 회수부(320)와 팽창탱크(330)의 압력이 기준압력으로 평형(Equilibrium)상태이지만 열전달매체의 부피가 증가하거나 감소하게 되면 회수부(320)와 팽창탱크(330)의 압력이 상이해지게 되므로 제1 유량조절밸브(420)를 통해 열전달매체가 회수부(320)에서 팽창탱크(330)측으로 이동하거나 팽창탱크(330)에서 회수부(320)측으로 이동하게 된다.When the volume of the heat transfer medium increases, the first flow rate control valve 420 allows the heat transfer medium to be supplied from the recovery unit 320 to the expansion tank 330 through the first connection pipe 410 and decreases the volume of the heat transfer medium. The heat transfer medium is supplied from the full tank 330 to the recovery unit 320 through the connection pipe 410. Specifically, before the volume increase or volume decrease of the heat transfer medium, the pressure of the recovery unit 320 and the expansion tank 330 is equilibrated to the reference pressure, but when the volume of the heat transfer medium increases or decreases, the recovery unit 320 ) And the pressure of the expansion tank 330 is different, so the heat transfer medium moves from the recovery unit 320 to the expansion tank 330 through the first flow control valve 420 or the recovery unit from the expansion tank 330 320).

이후, 회수부(320)와 팽창탱크(330) 사이에서 열전달매체의 이동을 통해 회수부(320)와 팽창탱크(330)의 압력이 다시 평형(Equilibrium)상태가 되면 회수부(320)와 팽창탱크(330) 사이에서 열전달매체의 이동이 중지된다.Then, when the pressure of the recovery unit 320 and the expansion tank 330 is again in the equilibrium state through the movement of the heat transfer medium between the recovery unit 320 and the expansion tank 330, the recovery unit 320 and the expansion The movement of the heat transfer medium between the tanks 330 is stopped.

예컨대, 발전시스템(200)의 초기 가동시(Startup) 열전달매체는 상온인 25℃ 상태이지만 예열과정을 통해 최종적으로 210~320 ℃까지 온도가 상승하게 된다. 이에 따라, 제1 펌프(P1)의 전단에서 열전달매체는 대략적으로 25℃에서 320℃까지의 온도변화를 겪게 되면서 밀도가 감소하고 부피가 팽창하게 된다. 이에 따라, 제1 펌프(P1)의 전단에 불안정한 압력이 가해지게 되어 열전달매체의 유량 및 압력제어가 불안정해지게 되고, 열전달매체 순환장치(230) 내에 필요 이상의 압력이 부여되어 설비에 손상을 줄 수 있게 된다. 이러한 경우, 본 발명은 제1 유량조절밸브(420)를 통해 회수부(320)의 열전달매체를 팽창탱크(330)에 공급하여 팽창탱크(330)가 열전달매체의 온도증가에 따른 부피변화를 흡수하도록 한다.For example, when the power generation system 200 is initially started, the heat transfer medium is at 25° C., which is room temperature, but finally, the temperature rises to 210 to 320° C. through a preheating process. Accordingly, the heat transfer medium in the front end of the first pump (P1) undergoes a temperature change from approximately 25 ℃ to 320 ℃ density decreases and the volume expands. Accordingly, an unstable pressure is applied to the front end of the first pump P1, and thus the flow rate and pressure control of the heat transfer medium become unstable, and more pressure is applied to the heat transfer medium circulation device 230 to damage the facility. It becomes possible. In this case, the present invention supplies the heat transfer medium of the recovery unit 320 to the expansion tank 330 through the first flow control valve 420 so that the expansion tank 330 absorbs the volume change according to the temperature increase of the heat transfer medium. Do it.

다른 예로, 시스템(200)의 운전정지시(Shutdown) 연료전지 스택(210)에서 공급되는 배출가스의 양을 줄임으로써 열전달매체의 온도를 감소시키게 되는데, 이러한 경우 초기 가동과 유사하게 제1 펌프(P1)의 전단에서 열전달매체의 온도는 320℃에서 25℃까지 변화할 수 있으며, 이로 인해 열전달매체의 밀도증가 및 부피감소가 발생하게 됨으로써 열전달매체 순환장치(230) 내 수축이 발생하게 되며, 열전달매체의 부피가 팽창하는 경우와 유사하게 제1 펌프(P1)의 제어가 불안정해지게 됨으로 인해 제1 펌프(P1)의 전단에 압력부족 또는 기포가 생길 수 있게 된다. 이러한 경우, 본 발명은 제1 유량조절밸브(420)를 통해 팽창탱크(330)에 저장된 열전달매체를 회수부(320)로 보충하여 팽창탱크(330)가 열전달매체의 온도감소에 따른 부피수축을 흡수하도록 한다.As another example, the temperature of the heat transfer medium is reduced by reducing the amount of exhaust gas supplied from the fuel cell stack 210 when the system 200 is shut down, in which case the first pump ( At the front end of P1), the temperature of the heat transfer medium can be changed from 320°C to 25°C, thereby increasing the density and reducing the volume of the heat transfer medium, resulting in shrinkage in the heat transfer medium circulating device 230, and heat transfer. Similar to the case in which the volume of the medium expands, the control of the first pump P1 becomes unstable, so that a pressure shortage or bubbles may be generated in the front end of the first pump P1. In this case, the present invention supplements the heat transfer medium stored in the expansion tank 330 through the first flow control valve 420 with the recovery unit 320 so that the expansion tank 330 shrinks the volume according to the temperature reduction of the heat transfer medium. Try to absorb.

한편, 제1 유량조절밸브(420)는 시스템(200)의 유지보수시에는 클로즈됨으로써 팽창탱크(330) 내에 저장된 열전달매체가 제1 연결배관(410)을 통해 회수부(320)로 공급되는 것이 차단될 수 있도록 한다. 시스템(200)의 유지보수가 완료된 이후 시스템(200)이 재기동되면 제1 유량조절밸브(420)는 다시 개방되어 회수부(320)와 팽창탱크(330) 사이에서 열전달매체가 이동되게 함으로써 열전달매체의 온도변화에 따른 부피증가 또는 부피감소가 완화할 수 있도록 한다.Meanwhile, the first flow control valve 420 is closed during maintenance of the system 200 so that the heat transfer medium stored in the expansion tank 330 is supplied to the recovery unit 320 through the first connection pipe 410. To be blocked. When the system 200 is restarted after the maintenance of the system 200 is completed, the first flow control valve 420 is opened again to allow the heat transfer medium to move between the recovery unit 320 and the expansion tank 330. The volume increase or volume reduction according to the temperature change can be alleviated.

제2 유량조절부(350)는 시스템(200)의 유지보수시 열전달매체 순환부(212) 내의 열전달매체를 팽창팽크(330)로 이동시킨다. 이를 위해, 제2` 유량조절부(350)는 도 4에 도시된 바와 같이 제2 연결배관(430) 및 제2 유량조절밸브(440)를 포함한다.The second flow control unit 350 moves the heat transfer medium in the heat transfer medium circulation unit 212 to the expansion tank 330 during maintenance of the system 200. To this end, the second `flow control unit 350 includes a second connection pipe 430 and a second flow control valve 440 as shown in FIG. 4.

제2 연결배관(430)은 도 4에 도시된 바와 같이, 회수부(320)의 제2 지점(T2)에서 분기되어 팽창탱크(330)에 연결된다. 시스템(200)의 유지보수시 열전달매체 순환부(212) 내의 열전달매체가 제2 연결배관(430)을 통해 팽창탱크(330)로 이동하게 된다.4, the second connection pipe 430 is branched at the second point T2 of the recovery part 320 and is connected to the expansion tank 330. When the system 200 is maintained, the heat transfer medium in the heat transfer medium circulation part 212 is moved to the expansion tank 330 through the second connection pipe 430.

제2 유량조절밸브(440)는 시스템(200)의 기동시에는 클로즈상태로 유지되고 시스템(200)의 유지보수시 개방됨으로써 열전달매체 순환부(212) 내의 열전달매체가 제2 연결배관(430)을 통해 팽창탱크(330)로 이동될 수 있도록 한다. 시스템(200)의 유지보수가 완료되면 제2 유량조절밸브(440)는 다시 클로즈되어 열전달매체 순환부(212) 내의 열전달매체가 팽창탱크(330)로 이동되지 않도록 한다.The second flow control valve 440 is maintained in a closed state when the system 200 is started, and is opened during maintenance of the system 200 so that the heat transfer medium in the heat transfer medium circulation part 212 is connected to the second connection pipe 430. Through it to be moved to the expansion tank 330. When the maintenance of the system 200 is completed, the second flow control valve 440 is closed again so that the heat transfer medium in the heat transfer medium circulation part 212 does not move to the expansion tank 330.

한편, 본 발명에 따른 유량조절부(214)는 질소주입부(360)를 더 포함할 수 있다. 질소주입부(360)는 팽창탱크(330)의 압력이 평형상태의 압력인 기준압력으로 유지될 수 있도록 팽창탱크(330)에서 열전달매체가 채워진 공간을 제외한 공간에 질소를 주입한다. 또한, 질소주입부(360)는 팽창탱크(330)로 열전달매체가 공급되는 경우 팽창탱크(330)가 평형상태의 압력인 기준압력으로 유지될 수 있도록 팽창탱크(330)에서 질소를 배출시킬 수도 있다.Meanwhile, the flow control unit 214 according to the present invention may further include a nitrogen injection unit 360. The nitrogen injection unit 360 injects nitrogen into the space except for the space in which the heat transfer medium is filled in the expansion tank 330 so that the pressure in the expansion tank 330 can be maintained at a reference pressure that is an equilibrium pressure. In addition, the nitrogen injection unit 360 may discharge nitrogen from the expansion tank 330 so that the expansion tank 330 can be maintained at a reference pressure that is a pressure in an equilibrium state when a heat transfer medium is supplied to the expansion tank 330. have.

이와 같이, 본 발명에서는 질소주입부(360)를 통해 팽창탱크(330) 내로 질소를 주입함으로써 팽창탱크(330)가 기준압력(예컨대, 양압: Positive Pressure) 상태로 유지될 수 있도록 하고, 이를 통해 제1 펌프(P1)의 전단에 일정한 배압(Back Pressure)을 제공할 수 있게 된다. 또한, 질소주입부(360)를 통해 팽창탱크(330)내로 주입되는 질소로 인해 통해 팽창탱크(330)에 보관중인 열전달매체가 대기와 분리되도록 하여 산소와 열전달매체의 접촉으로 인해 열전달매체가 산화되는 것을 방지함으로써 열전달매체의 사용수명을 연장시킬 수 있게 된다.As described above, in the present invention, by injecting nitrogen into the expansion tank 330 through the nitrogen injection unit 360, the expansion tank 330 can be maintained at a reference pressure (eg, positive pressure) state. It is possible to provide a constant back pressure at the front end of the first pump P1. In addition, the heat transfer medium stored in the expansion tank 330 is separated from the atmosphere through the nitrogen injected into the expansion tank 330 through the nitrogen injection unit 360, and the heat transfer medium is oxidized due to the contact of oxygen and heat transfer medium. By preventing this, it is possible to extend the service life of the heat transfer medium.

한편, 유량조절부(214)는 저장탱크(370)를 더 포함할 수 있다. 저장탱크(370)는 팽창탱크(330)와 배관(도 4의 450)을 통해 연결되어 팽창탱크(330)에서 추출된 열전달매체를 저장하거나 팽창탱크(330) 내에 열전달매체를 보충시킨다.Meanwhile, the flow control unit 214 may further include a storage tank 370. The storage tank 370 is connected to the expansion tank 330 through a pipe (450 in FIG. 4) to store the heat transfer medium extracted from the expansion tank 330 or supplement the heat transfer medium in the expansion tank 330.

일 실시예에 있어서, 저장탱크(370)는 팽창탱크(330)의 수위가 미리 정해진 상한치를 초과하는 경우 팽창탱크(330)의 수위가 상한치 이하가 되도록 팽창탱크(330)로부터 열전달매체 중 일부를 추출하여 저장할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 저장탱크(370)는 팽창탱크(330)의 수위가 미리 정해진 하한치 이하가 되는 경우 팽창탱크(330)의 수위가 하한치 이상이 되도록 팽창탱크(330)로 열전달매체를 보충할 수도 있다.In one embodiment, the storage tank 370 removes some of the heat transfer medium from the expansion tank 330 so that the water level of the expansion tank 330 is equal to or less than the upper limit when the level of the expansion tank 330 exceeds a predetermined upper limit. Can be extracted and saved. In another embodiment, the storage tank 370 supplements the heat transfer medium with the expansion tank 330 so that the water level of the expansion tank 330 is higher than or equal to the lower limit when the water level of the expansion tank 330 becomes equal to or less than a predetermined lower limit. It might be.

상술한 실시예에 있어서, 저장탱크(370)는 팽창탱크(330)의 수위가 하한치와 상한치 내에서 유지되도록 하기 위해 팽창탱크(330)에서 열전달매체 중 일부를 추출하여 저장하거나 팽창탱크(330)로 열전달매체를 보충하는 것으로 기재하였다. 하지만, 변형된 실시예에 있어서 저장탱크(370)는 열전달매체 순환장치(230)의 유지보수를 위해 열전달매체 순환장치(230)에 존재하는 모든 열전달매체를 추출하여 저장할 수도 있다. In the above-described embodiment, the storage tank 370 extracts and stores a portion of the heat transfer medium from the expansion tank 330 to store the water level in the expansion tank 330 within the lower limit and the upper limit, or the expansion tank 330 It was described as supplementing the heat transfer medium. However, in a modified embodiment, the storage tank 370 may extract and store all heat transfer media present in the heat transfer media circulating apparatus 230 for maintenance of the heat transfer media circulating apparatus 230.

한편, 본 발명에 따른 유량조절부(214)는 수위조절부(380)를 더 포함할 수 있다. 수위조절부(380)는 팽창탱크(330)의 수위를 모니터링하여 팽창탱크(330)의 수위가 상한치를 초과하게 되면 제2 펌프(P2)를 가동시켜 팽창탱크(330)에 보관된 열전달매체가 저장탱크(370)로 이동하게 하고, 팽창탱크(330)에 보관된 열전달매체가 하한치 이하가 되면 저장탱크(330)에 보관된 열전달매체를 팽창탱크(330)에 보충한다.Meanwhile, the flow rate control unit 214 according to the present invention may further include a water level control unit 380. The water level control unit 380 monitors the water level of the expansion tank 330, and when the water level of the expansion tank 330 exceeds the upper limit, the second pump P2 is operated to move the heat transfer medium stored in the expansion tank 330. It moves to the storage tank 370, and when the heat transfer medium stored in the expansion tank 330 is below a lower limit, the heat transfer medium stored in the storage tank 330 is supplemented to the expansion tank 330.

다시 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 열전달매체 순환장치(230)는 제1 바이패스부(216)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 again, the heat transfer medium circulating device 230 according to the present invention may further include a first bypass unit 216.

제1 바이패스부(216)는 열전달매체의 온도 상승이 요구되는 경우 공급부(310)를 통해 열회수유닛(220)으로부터 발전싸이클(240)로 공급되는 열전달매체 중 적어도 일부를 회수부(320)로 바이패스시킨다. 제1 바이패스부(216)를 통해 바이패스된 열전달매체는 발전싸이클(240)를 경유하지 않고 다시 열회수유닛(220)으로 재공급됨으로써 온도가 상승하게 된다.When the temperature increase of the heat transfer medium is required, the first bypass unit 216 transfers at least a portion of the heat transfer medium supplied from the heat recovery unit 220 to the power generation cycle 240 through the supply unit 310 to the recovery unit 320. Bypass. The heat transfer medium bypassed through the first bypass unit 216 is re-supplied to the heat recovery unit 220 without passing through the power generation cycle 240, thereby raising the temperature.

이를 위해, 제1 바이패스부(216)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 바이패스배관(460) 및 제1 바이패스밸브(470)를 포함할 수 있다.To this end, the first bypass unit 216 may include a first bypass pipe 460 and a first bypass valve 470 as shown in FIG. 4.

제1 바이패스배관(460)은 공급부(310)의 제1 지점(P1)에서 분기되어 회수부(320)의 제3 지점(T3)에 연결된다. 이러한 제1 바이패스배관(460)에 의해 공급부(310)를 통해 발전싸이클(240)로 공급되던 열전달매체가 회수부(320)를 통해 열회수유닛(220)으로 직접적으로 공급된다.The first bypass pipe 460 is branched from the first point P1 of the supply unit 310 and connected to the third point T3 of the recovery unit 320. The heat transfer medium supplied from the first bypass pipe 460 to the power generation cycle 240 through the supply unit 310 is directly supplied to the heat recovery unit 220 through the recovery unit 320.

제1 바이패스밸브(470)는 열전달매체의 온도증가가 요구되면 개방됨으로써 공급부(310)에서 발전싸이클(240)로 공급되는 열전달매체 중 적어도 일부가 제1 바이패스배관(460)을 통해 회수부(320)로 공급되게 한다.The first bypass valve 470 is opened when the temperature increase of the heat transfer medium is required, so that at least a portion of the heat transfer medium supplied from the supply unit 310 to the power generation cycle 240 is recovered through the first bypass pipe 460 (320).

열전달매체의 온도증가가 요구되는 예로 시스템(200) 초기 가동시 열전달매체의 온도를 예열하는 경우가 있다. 구체적으로, 열전달매체의 초기온도는 상온인 약 25℃인데, 발전싸이클(240)에서 작동유체와의 열교환을 위해 요구되는 열전달매체의 온도는 약 210~320℃이기 때문에, 열전달매체의 온도가 210~320℃가 될 때까지 제1 바이패스밸브(470)가 개방되어 열전달매체의 온도를 상승시키고, 이후 열전달매체의 온도가 210~320℃가 되면 제1 바이패스밸브(470)가 클로즈되어 열회수유닛(220)에서 공급되는 열전달매체 모두가 발전싸이클(240)로 공급된다.For example, when the temperature of the heat transfer medium is increased, the temperature of the heat transfer medium is preheated when the system 200 is initially operated. Specifically, the initial temperature of the heat transfer medium is about 25° C., which is the normal temperature. Since the temperature of the heat transfer medium required for heat exchange with the working fluid in the power generation cycle 240 is about 210 to 320° C., the temperature of the heat transfer medium is 210. The first bypass valve 470 is opened until it reaches ~320°C to raise the temperature of the heat transfer medium, and when the temperature of the heat transfer medium becomes 210 to 320°C, the first bypass valve 470 is closed to recover heat. All of the heat transfer media supplied from the unit 220 are supplied to the power generation cycle 240.

한편, 본 발명에 따른 열전달매체 순환장치(230)는 제2 바이패스부(218)을 더 포함할 수 있다. 제2 바이패스부(2180)는 열전달매체의 온도 감소가 요구되는 경우 회수부(320)를 통해 열회수유닛(220)으로 공급되는 열전달매체 중 적어도 일부를 공급부(310)로 바이패스시킨다. 제2 바이패스부(218)를 통해 바이패스된 열전달매체는 열회수유닛(220)을 경유하지 않기 때문에 온도 상승이 이루어지지 않아 최종적으로 열전달매체의 전체온도가 감소하게 된다.Meanwhile, the heat transfer medium circulating device 230 according to the present invention may further include a second bypass unit 218. The second bypass unit 2180 bypasses at least a portion of the heat transfer medium supplied to the heat recovery unit 220 through the recovery unit 320 to the supply unit 310 when a temperature reduction of the heat transfer medium is required. Since the heat transfer medium bypassed through the second bypass unit 218 does not pass through the heat recovery unit 220, the temperature does not rise, and thus the overall temperature of the heat transfer medium is reduced.

이를 위해, 제2 바이패스부(218)는 도 4에 도시된 바와 같이 제2 바이패스배관(480) 및 제2 바이패스밸브(490)를 포함할 수 있다.To this end, the second bypass unit 218 may include a second bypass pipe 480 and a second bypass valve 490 as shown in FIG. 4.

제2 바이패스배관(480)은 회수부(320)의 제4 지점(T4)에서 분기되어 공급부(310)의 제2 지점(P2)에 연결된다. 이러한 제2 바이패스배관(480)에 의해 회수부(320)를 통해 열회수유닛(220)로 공급되던 열전달매체가 공급부(310)측으로 바이패스된다.The second bypass pipe 480 is branched from the fourth point T4 of the recovery part 320 and connected to the second point P2 of the supply part 310. The heat transfer medium supplied to the heat recovery unit 220 through the recovery unit 320 is bypassed to the supply unit 310 by the second bypass pipe 480.

제2 바이패스밸브(490)는 열전달매체의 온도감소가 요구되면 개방됨으로써 회수부(320)에서 열회수유닛(220)으로 공급되는 열전달매체 중 적어도 일부가 제2 바이패스배관(480)을 통해 공급부(310)로 공급되게 한다.The second bypass valve 490 is opened when the temperature reduction of the heat transfer medium is required, so that at least a portion of the heat transfer medium supplied from the recovery unit 320 to the heat recovery unit 220 is supplied through the second bypass pipe 480. (310).

열전달매체의 온도감소가 요구되는 일 예로 운전정지시 또는 유지보수시나 발전싸이클(240)의 작동유체의 온도감소가 요구되는 경우가 있다. 이와 같이, 제2바이패스부(218)를 통해 열전달매체의 온도를 적절하게 감소시킬 수 있어 열전달매체의 과도한 온도증가로 인한 탄화를 사전에 방지할 수 있게 된다. An example in which the temperature reduction of the heat transfer medium is required is a case in which the temperature reduction of the working fluid of the power generation cycle 240 is required during operation stoppage or maintenance. In this way, the temperature of the heat transfer medium can be appropriately reduced through the second bypass unit 218, thereby preventing carbonization due to excessive temperature increase of the heat transfer medium.

다시 도 2를 참조하면, 발전싸이클(240)은 열전달매체 순환장치(230)로부터 공급되는 고온의 열전달매체를 작동유체와 열교환시켜 작동유체를 기화시키고, 기화된 작동유체를 이용하여 전기 에너지를 생산한다. 발전싸이클(240)은 작동유체와의 열교환에 이용되어 저온이 된 열전달매체를 열전달매체 순환장치(230)를 통해 열회수유닛(220)으로 다시 공급한다.Referring back to FIG. 2, the power generation cycle 240 heats the high temperature heat transfer medium supplied from the heat transfer medium circulator 230 with the working fluid to vaporize the working fluid, and uses the vaporized working fluid to produce electrical energy. do. The power generation cycle 240 is used for heat exchange with the working fluid to supply the heat transfer medium that has become low temperature back to the heat recovery unit 220 through the heat transfer medium circulation device 230.

일 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 발전싸이클(240)은 작동유체로 유기물질을 이용하는 유기랭킨싸이클일 수 있다. 일 예로 유기작동유체는 사이클로펜테인(Cyclopentane) 또는 실록산(Siloxane)일 수 있다.In one embodiment, the power generation cycle 240 shown in FIG. 2 may be an organic Rankine cycle using organic materials as a working fluid. For example, the organic working fluid may be cyclopentane or siloxane (Siloxane).

이러한 실시예에 따르는 경우 발전싸이클(240)은 도 2에 도시된 바와 같이, 압축유닛(241), 예열유닛(242), 증발유닛(243), 과열유닛(244), 발전유닛(245), 및 응축유닛(246)를 포함한다. In accordance with this embodiment, the power generation cycle 240 is a compression unit 241, a preheating unit 242, an evaporation unit 243, an overheating unit 244, a power generation unit 245, as shown in FIG. And a condensing unit 246.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전싸이클(240)은 압축유닛(241), 예열유닛(242), 증발유닛(243), 과열유닛(244), 발전유닛(245), 및 응축유닛(246)이 순차적으로 연결된 폐회로로 구성되고, 작동유체가 폐회로를 통해 순환하면서 발전유닛(245)을 통해 에너지를 생산한다.The power generation cycle 240 according to an embodiment of the present invention includes a compression unit 241, a preheating unit 242, an evaporation unit 243, an overheating unit 244, a power generation unit 245, and a condensation unit 246. It consists of a closed circuit connected sequentially, and the working fluid circulates through the closed circuit to produce energy through the power generation unit 245.

압축유닛(241)은 작동유체를 가압한다. 압축유닛(241)은 응축유닛(246)에서 공급되는 저온의 작동유체를 압축함으로써, 저온의 작동유체의 압력을 증가시킨다. 압축유닛(241)은 가압된 저온의 작동유체를 예열유닛(242)으로 공급한다. 일 실시예에 있어서, 압축유닛(241)은 도 4에 도시된 바와 같이 펌프(Pump, P)로 구현될 수 있다.The compression unit 241 presses the working fluid. The compression unit 241 compresses the low-temperature working fluid supplied from the condensing unit 246, thereby increasing the pressure of the low-temperature working fluid. The compression unit 241 supplies the pressurized low-temperature working fluid to the preheating unit 242. In one embodiment, the compression unit 241 may be implemented as a pump (Pump, P) as shown in FIG.

예열유닛(242)은 압축유닛(241)에서 공급되는 저온의 작동유체를 열교환을 통해 예열시킨다. 일 실시예에 있어서, 예열유닛(242)은 발전유닛(245)에서 배출되는 고온의 작동유체와 압축유닛(241)에서 공급되는 저온의 작동유체를 열교환시킴에 의해 저온의 작동유체를 예열시킬 수 있다.The preheating unit 242 preheats the low-temperature working fluid supplied from the compression unit 241 through heat exchange. In one embodiment, the preheating unit 242 may preheat the low-temperature working fluid by exchanging heat between the high-temperature working fluid discharged from the power generation unit 245 and the low-temperature working fluid supplied from the compression unit 241. have.

증발유닛(243)은 예열유닛(242)을 통해 예열된 작동유체를 과열유닛(244)에서 배출되는 열전달매체와 열교환시켜 작동유체를 증발시킴으로써 작동유체를 고온고압의 기체로 상변화시킨다. 즉, 증발유닛(243)은 50~100℃의 온도를 갖는 액상의 작동유체를 과열유닛(244)에서 열교환에 이용된 후 배출되는 열전달매체와 열교환시킴으로써 증기상태로 상변화시킨다. 증발유닛(243)은 작동유체의 열교환에 이용된 후 저온이 된 열전달매체를 열전달매체 순환장치(230)로 배출한다.The evaporation unit 243 changes the working fluid into a high temperature and high pressure gas by evaporating the working fluid by exchanging the working fluid preheated through the preheating unit 242 with a heat transfer medium discharged from the superheating unit 244. That is, the evaporation unit 243 changes the phase to a vapor state by exchanging the working fluid in the liquid phase having a temperature of 50 to 100° C. for heat exchange in the superheating unit 244 and then discharging it. The evaporation unit 243 discharges the heat transfer medium that has become low temperature after being used for heat exchange of the working fluid to the heat transfer medium circulation device 230.

과열유닛(244)은 증발유닛(243)에서 상변화된 포화증기를 열전달매체 순환장치(230)에서 공급되는 열전달매체를 이용하여 가열함으로써 과열증기로 변환하여 발전유닛(255)으로 공급한다. 즉, 증발유닛(243)에 의해 증기상태가 된 작동유체는 열전달매체로부터 열을 흡수함으로써 대략 180~240℃의 온도와 18~27 bar의 압력을 갖는 과열 증기 상태가 된다.The superheating unit 244 converts the saturated vapor phase-changed in the evaporation unit 243 into superheated steam by heating it using the heat transfer medium supplied from the heat transfer medium circulator 230 and supplies it to the power generation unit 255. That is, the working fluid that has been vaporized by the evaporation unit 243 absorbs heat from the heat transfer medium to become a superheated vapor having a temperature of approximately 180 to 240°C and a pressure of 18 to 27 bar.

발전유닛(245)은 도4에 도시된 바와 같이 터빈(245a) 및 터빈(245a)에 연결된 발전기(245b)를 포함한다. 터빈(224a)은 과열유닛(244)에서 공급되는 과열증기에 의해 회전하여 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 터빈(245a)에 연결된 발전기(245b)는 터빈(245a)에 의해 변환된 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다. 발전유닛(245)에서 배출된 작동유체는 예열유닛(242)에서 열교환에 이용된 후 응축유닛(246)으로 제공된다.The power generation unit 245 includes a turbine 245a and a generator 245b connected to the turbine 245a, as shown in FIG. 4. The turbine 224a is rotated by superheated steam supplied from the superheating unit 244 to convert chemical energy into mechanical energy. The generator 245b connected to the turbine 245a converts mechanical energy converted by the turbine 245a into electrical energy. The working fluid discharged from the power generation unit 245 is used for heat exchange in the preheating unit 242 and then provided to the condensation unit 246.

응축유닛(246)은 예열유닛(242)에서 제공되는 작동유체를 쿨링타워(미도시)에서 공급되는 냉각유체를 이용하여 응축시킨다. 응축유닛(246)은 응축된 작동유체를 가압유닛(241)으로 공급한다.The condensing unit 246 condenses the working fluid provided from the preheating unit 242 using a cooling fluid supplied from a cooling tower (not shown). The condensing unit 246 supplies the condensed working fluid to the pressurizing unit 241.

이하, 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 발전 시스템에서 열전달매체의 흐름에 대해 설명한다.Hereinafter, the flow of the heat transfer medium in the power generation system according to the present invention will be described with reference to FIG. 5.

도 5a는 초기가동시 열전달매체의 예열시 열전달매체의 흐름을 나타내는 도면이다. 이때, 도 5a에 도시된 바와 같이 초기가동시 제1 순환밸브(322), 제2 순환밸브(324), 제1 유량조절밸브(420) 및 제1 바이패스밸브(470)는 개방되고 제2 유량조절밸브(440) 및 제2 바이패스밸브(490)는 클로즈된다. 이에 따라, 초기가동시 열전달매체는 열회수유닛(220) - 공급부(310) - 제1바이패스 배관(460) - 회수부(320) - 열회수유닛(220) 순서로 순환하게 된다. 이때, 열전달매체의 온도 상승에 따라 제1 바이패스밸브(470)의 개도율을 조절함으로써 제1 바이패스배관(460)을 통해 분기되는 열전달매체의 유량을 조절할 수 있다.5A is a view showing the flow of a heat transfer medium during preheating of the heat transfer medium during initial operation. At this time, as shown in FIG. 5A, the first circulation valve 322, the second circulation valve 324, the first flow control valve 420, and the first bypass valve 470 are opened and second during initial operation. The flow control valve 440 and the second bypass valve 490 are closed. Accordingly, during the initial operation, the heat transfer medium circulates in the order of heat recovery unit 220-supply unit 310-first bypass pipe 460-recovery unit 320-heat recovery unit 220. At this time, the flow rate of the heat transfer medium branched through the first bypass pipe 460 may be controlled by adjusting the opening degree of the first bypass valve 470 according to the temperature rise of the heat transfer medium.

또한, 제1 유량조절밸브(420)가 개방된 상태로 유지되기 때문에 열전달매체의 온도상승으로 인해 열전달매체가 팽창하게 되면 제1 유량조절밸브(420)를 통해 열전달매체가 회수부(320)로부터 팽창탱크(330)로 공급된다.In addition, since the first flow control valve 420 is maintained in an open state, when the heat transfer medium expands due to the temperature rise of the heat transfer medium, the heat transfer medium is recovered from the recovery unit 320 through the first flow control valve 420. It is supplied to the expansion tank 330.

도 5b는 발전시스템(200)의 정상가동시 열전달매체의 흐름을 나타내는 도면이다. 이때, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 순환밸브(322), 제2 순환밸브(324), 및 제1 유량조절밸브(420)는 개방되고 제2 유량조절밸브(440), 제1 바이패스밸브(470), 및 제2 바이패스밸브(490)는 클로즈된다. 이에 따라, 정상운전시 열전달매체는 열회수유닛(220)-공급부(310)-발전싸이클(240)의 과열유닛(244)-발전싸이클(240)의 증발유닛(243)-회수부(320)-열회수유닛(220) 순서로 순환하게 된다. 5B is a view showing the flow of the heat transfer medium during normal operation of the power generation system 200. At this time, as shown in Figure 5b, the first circulation valve 322, the second circulation valve 324, and the first flow control valve 420 is opened and the second flow control valve 440, the first bi The pass valve 470 and the second bypass valve 490 are closed. Accordingly, during normal operation, the heat transfer medium is a heat recovery unit 220-a supply unit 310-an overheating unit 244 of the power generation cycle 240-an evaporation unit 243 of the power generation cycle 240-a recovery part 320- The heat recovery unit 220 is circulated in order.

도 5c는 발전시스템(200)의 운전정지시 열전달매체의 온도감소가 요구될 때 열전달매체의 흐름을 나타내는 도면이다. 이때, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1 순환밸브(322), 제2 순환밸브(324), 제1 유량조절밸브(420), 및 제2 바이패스밸브(490)는 오픈되고 제2 유량조절밸브(440) 및 제1 바이패스밸브(470)는 클로즈된다. 이에 따라, 열전달매체는 공급부(310) - 발전싸이클(240)의 과열유닛(244) - 발전싸이클(240)의 증발유닛(243) - 회수부(320) - 제2 바이패스배관(480) - 공급부(310) 순서로 순환하게 되어 온도가 감소하게 된다. 이때, 제1 유량조절밸브(420)가 개방된 상태로 유지되기 때문에 열전달매체의 온도감소로 인해 열전달매체가 수축하게 되면 제1 유량조절밸브(420)를 통해 열전달매체가 팽창탱크(330)로부터 회수부(320)로부터 추가 공급된다.5C is a view showing the flow of the heat transfer medium when the temperature reduction of the heat transfer medium is required when the power generation system 200 is stopped. At this time, as shown in Figure 5c, the first circulation valve 322, the second circulation valve 324, the first flow control valve 420, and the second bypass valve 490 is opened and the second flow rate The control valve 440 and the first bypass valve 470 are closed. Accordingly, the heat transfer medium is a supply unit 310-an overheating unit 244 of the power generation cycle 240-an evaporation unit 243 of the power generation cycle 240-a recovery part 320-a second bypass pipe 480- The supply unit 310 is circulated in order to decrease the temperature. At this time, since the first flow control valve 420 is maintained in an open state, when the heat transfer medium contracts due to a decrease in temperature of the heat transfer medium, the heat transfer medium is transferred from the expansion tank 330 through the first flow control valve 420. It is further supplied from the recovery unit 320.

도 5d는 발전시스템(200)의 유지보수시 열전달매체의 흐름을 나타내는 도면이다. 이때, 도 5d에 도시된 바와 같이, 제1 순환밸브(322) 및 제2 유량조절밸브(440)는 오픈되고, 제2 순환밸브(324), 제1 유량조절밸브(420), 제1 바이패스밸브(470)되고 및 제2 바이패스밸브(490)는 클로즈된다. 이에 따라, 열전달매체는 열회수유닛(220) - 공급부(310) - 발전싸이클(240)의 과열유닛(244) - 발전싸이클(240)의 증발유닛(243) - 회수부(320) - 제2 유량조절배관(440) - 팽창탱크(330) 순서로 순환하게 된다. 이때, 제1 유량조절밸브(420)는 클로즈되기 때문에 제1 유량조절배관(430)을 통해 팽창탱크(330)에서 회수부(320)로의 열전달매체 이동이 중지된다.5D is a view showing the flow of a heat transfer medium during maintenance of the power generation system 200. At this time, as shown in Figure 5d, the first circulation valve 322 and the second flow control valve 440 is opened, the second circulation valve 324, the first flow control valve 420, the first bi The pass valve 470 and the second bypass valve 490 are closed. Accordingly, the heat transfer medium is a heat recovery unit 220-a supply unit 310-an overheating unit 244 of the power generation cycle 240-an evaporation unit 243 of the power generation cycle 240-a recovery part 320-a second flow rate Control pipe 440-expansion tank 330 will be circulated in order. At this time, since the first flow control valve 420 is closed, movement of the heat transfer medium from the expansion tank 330 to the recovery unit 320 through the first flow control pipe 430 is stopped.

도 5e는 발전시스템(200)의 재기동시 열전달매체의 흐름을 나타내는 도면이다. 이때, 도 5e에 도시된 바와 같이, 제2 순환밸브(324) 및 제1 유량조절밸브(420)는 개방되고, 제1 순환밸브(322), 제2 유량조절밸브(440), 제1 바이패스밸브(470), 및 제2 바이패스밸브(490)는 클로즈된다. 이에 따라, 열전달매체는 팽차탱크(330) - 제1유량조절배관(430) - 회수부(320) - 열회수유닛(220) - 공급부(310) - 발전싸이클(240)의 과열유닛(244) - 발전싸이클(240)의 증발유닛(243) 순서로 이동하게 된다.5E is a diagram showing the flow of the heat transfer medium when the power generation system 200 is restarted. At this time, as shown in Figure 5e, the second circulation valve 324 and the first flow control valve 420 is opened, the first circulation valve 322, the second flow control valve 440, the first bi The pass valve 470 and the second bypass valve 490 are closed. Accordingly, the heat transfer medium is a full tank 330-a first flow control pipe 430-a recovery unit 320-a heat recovery unit 220-a supply unit 310-an overheating unit 244 of the power generation cycle 240- The evaporation unit 243 of the power generation cycle 240 is moved.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치를 포함하는 발전시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.6 is a block diagram schematically showing a configuration of a power generation system including a heat transfer medium circulator using fuel cell exhaust gas according to another embodiment of the present invention.

도 6에 따른 발전시스템(600)은 도 2와 달리 복수개의 연료전지 스택(210a~210n) 및 복수개의 열회수유닛(220a~220n)을 포함한다. 이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 복수개의 연료전지 스택(210a~210n) 및 복수개의 열회수유닛(220a~220n)이 하나의 열전달매체 순환장치(230) 및 하나의 발전싸이클(240)에 연결되기 때문에, 복수개의 연료전지 스택(210a~210n)에서 배출되는 배출가스를 통합하여 발전싸이클(240)의 열원으로 이용할 수 있어 각각의 연료전지 스택(210a~210n) 및 열회수유닛(220a~220n) 별로 열전달매체 순환장치(230) 및 하나의 발전싸이클(240)을 구성하는 것 보다 발전효율 및 경제성을 향상시킬 수 있다.Unlike FIG. 2, the power generation system 600 according to FIG. 6 includes a plurality of fuel cell stacks 210a to 210n and a plurality of heat recovery units 220a to 220n. As described above, according to another embodiment of the present invention, a plurality of fuel cell stacks 210a to 210n and a plurality of heat recovery units 220a to 220n are connected to one heat transfer medium circulating device 230 and one power generation cycle 240. Since it is connected, the exhaust gas emitted from the plurality of fuel cell stacks 210a to 210n can be integrated and used as a heat source of the power generation cycle 240, so that each fuel cell stack 210a to 210n and the heat recovery units 220a to 220n ) It is possible to improve the power generation efficiency and economic efficiency than configuring the heat transfer medium circulating device 230 and one power generation cycle 240 for each.

일 실시예에 있어서, 복수개의 연료전지 스택(210a~210n)과 복수개의 열회수유닛(220a~220n)은 1:1로 연결될 수 있고, 복수개의 열회수유닛(220a~220n)은 하나의 열전달매체 순환장치(230)에 병렬로 연결될 수 있다.In one embodiment, the plurality of fuel cell stacks 210a to 210n and the plurality of heat recovery units 220a to 220n may be connected 1:1, and the plurality of heat recovery units 220a to 220n circulate one heat transfer medium It may be connected to the device 230 in parallel.

구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이 각 열회수유닛(220a~220n)에 연결된 열전달매체 공급라인(222a~222n)들이 병렬로 모여 열전달매체 순환장치(230)에 연결된다. 이에 따라, 열전달매체는 각 열회수유닛(220a~220n)의 열전달매체 공급라인(222a~222n)을 통해 열전달매체 순환장치(230)로 공급된 후 발전싸이클(240)을 경유한 후 다시 열전달매체 순환장치(230)를 통과한 후 각 열전달매체 회수라인(224a~224n)을 통해 각 열회수유닛(220a~220n)으로 공급된다.Specifically, as illustrated in FIG. 6, heat transfer medium supply lines 222a to 222n connected to each heat recovery unit 220a to 220n are gathered in parallel and connected to the heat transfer medium circulating device 230. Accordingly, the heat transfer medium is supplied to the heat transfer medium circulating device 230 through the heat transfer medium supply lines 222a to 222n of each heat recovery unit 220a to 220n, then passed through the power generation cycle 240, and then circulated through the heat transfer medium again. After passing through the device 230 is supplied to each heat recovery unit (220a ~ 220n) through each heat transfer medium recovery line (224a ~ 224n).

이와 같이, 본 발명에서 복수개의 연료전지 스택(210a~210n)과 복수개의 열회수유닛(220a~220n)을 1:1로 연결하고, 복수개의 열회수유닛(220a~220n)들을 열전달매체 순환장치(230)에 병렬로 연결하는 이유는, 각 연료전지 스택(210a~210n)에서 배출되는 배출가스가 열회수유닛(220a~220n) 및 열전달매체 공급라인(222a~222n) 등을 통과할 때 압력강하가 40~70mmAq 이상이 될 경우 연료전지 스택(210a~210n)이 발전하는데 영향을 미치게 되어 연료전지 스택(210a~210n)이 긴급 정지될 수 있기 때문이다.As described above, in the present invention, a plurality of fuel cell stacks 210a to 210n and a plurality of heat recovery units 220a to 220n are connected 1:1, and a plurality of heat recovery units 220a to 220n are connected to a heat transfer medium circulating device 230 ) Is connected in parallel, the pressure drop when the exhaust gas discharged from each fuel cell stack (210a ~ 210n) passes through the heat recovery unit (220a ~ 220n) and the heat transfer medium supply line (222a ~ 222n), etc. This is because the fuel cell stacks 210a-210n may have an emergency stop because the fuel cell stacks 210a-210n are generated when they are greater than -70 mmAq.

이에 따라, 본 발명에서는 복수개의 연료전지 스택(210a~210n)과 복수개의 열회수유닛(220a~220n)을 1:1로 연결하고, 복수개의 열회수유닛(220a~220n)들을 열전달매체 순환장치(230)에 병렬로 연결함으로써 배출가스 흐름의 저항을 최소화함과 동시에 배출가스의 흐름에 따라 연료전지 스택(210a~210n)이 받는 영향을 최소화시킬 수 있게 된다.Accordingly, in the present invention, the plurality of fuel cell stacks 210a to 210n and the plurality of heat recovery units 220a to 220n are connected 1:1, and the plurality of heat recovery units 220a to 220n heat transfer medium circulating device 230 ) In parallel to minimize the resistance of the exhaust gas flow and at the same time to minimize the effect of the fuel cell stack (210a ~ 210n) according to the flow of the exhaust gas.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전시스템(600)은 각 열전달매체 회수라인(224a~224n)을 통해 열회수유닛(220a~220n)으로 회수되는 열전달매체의 유량을 조절하기 위해 각 열전달매체 회수라인(224a~224n) 상에 설치되는 회수밸브(226a~226n)를 더 포함할 수 있다. 이러한 각 회수밸브(226a~226n)의 개도율을 조절함에 의해 각 열회수유닛(220a~220n)에서 공급되는 열전달매체의 온도를 상이하게 조절할 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 6, the power generation system 600 according to another embodiment of the present invention is a heat transfer medium flow rate recovered by the heat recovery unit (220a ~ 220n) through each heat transfer medium recovery line (224a ~ 224n) In order to control the may further include a recovery valve (226a ~ 226n) installed on each heat transfer medium recovery line (224a ~ 224n). By adjusting the opening ratio of each of the recovery valves 226a to 226n, the temperature of the heat transfer medium supplied from each heat recovery unit 220a to 220n can be adjusted differently.

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.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the above-described present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features.

예컨대, 상술한 실시예에 있어서, 열전달매체 순환장치(230)에 포함된 복수개의 밸브(322, 324, 420, 440, 470, 490)들은 별도의 제어기(미도시)를 통해 개도율이 조절될 수 있다. 또한, 수위조절부(380) 또한 제어기를 통해 제어될 수 있다.For example, in the above-described embodiment, the plurality of valves 322, 324, 420, 440, 470, and 490 included in the heat transfer medium circulating device 230 may have an opening degree adjusted through a separate controller (not shown). Can be. In addition, the water level control unit 380 may also be controlled through a controller.

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.Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and it should be interpreted that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts are included in the scope of the present invention. do.

200: 폐열발전 시스템 210: 연료전지 스택
220: 열회수유닛 230: 열전달매체 순환장치
240; 발전싸이클
200: waste heat power generation system 210: fuel cell stack
220: heat recovery unit 230: heat transfer medium circulator
240; Power Generation Cycle

Claims (18)

전기화학적 반응으로 전력을 생산하는 연료전지 스택;
상기 연료전지 스택에서 전력 생산시 발생되는 배출가스와 열전달매체를 열교환시켜 상기 열전달매체의 온도를 증가시키는 열회수유닛;
작동유체를 상기 온도가 증가된 열전달매체와 열교환시켜 상기 작동유체를 기화시키고, 상기 기화된 작동유체를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 발전싸이클; 및
상기 열회수유닛에서 상기 발전싸이클로 상기 온도가 증가된 열전달매체를 공급하고, 상기 발전싸이클에서 온도가 감소된 열전달매체를 회수하여 상기 열회수유닛으로 공급하는 열전달매체 순환환장치를 포함하고,
상기 열전달매체 순환장치는,
상기 열전달매체 순환장치 내에서 상기 열전달매체의 온도변화에 따라 상기 열전달매체의 부피가 변경되면 상기 열전달매체 순환장치의 압력이 기준압력으로 유지되도록 상기 열전달매체의 유량을 변경시키는 유량조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전시스템.
A fuel cell stack that produces electric power through an electrochemical reaction;
A heat recovery unit that increases the temperature of the heat transfer medium by heat-exchanging the heat transfer medium with the exhaust gas generated during power generation in the fuel cell stack;
A power generation cycle that heats the working fluid with the heat transfer medium having an increased temperature to vaporize the working fluid, and generates electrical energy using the vaporized working fluid; And
The heat recovery unit includes a heat transfer medium circulation ring device that supplies the heat transfer medium with the increased temperature to the power generation cycle, and recovers the heat transfer medium with reduced temperature from the power generation cycle and supplies it to the heat recovery unit.
The heat transfer medium circulating device,
When the volume of the heat transfer medium is changed in accordance with the temperature change of the heat transfer medium in the heat transfer medium circulating device comprising a flow control unit for changing the flow rate of the heat transfer medium so that the pressure of the heat transfer medium circulating device is maintained at a reference pressure Power generation system characterized by.
제1항에 있어서,
상기 유량조절부는,
상기 열전달매체 순환장치에서 추출되거나 상기 열전달매체 순환장치로 공급될 열전달매체가 저장되는 팽창탱크; 및
상기 열전달매체의 부피가 증가하면 상기 열전달매체 순환장치에서 상기 열전달매체 중 적어도 일부를 추출하여 상기 팽창탱크로 공급하고, 상기 열전달매체의 부피가 감소하면 상기 팽창탱크 내에 보관된 열전달매체 중 적어도 일부를 상기 열전달매체 순환장치로 공급하는 제1 유량조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전시스템.
According to claim 1,
The flow control unit,
An expansion tank in which a heat transfer medium to be extracted from the heat transfer medium circulating device or to be supplied to the heat transfer medium circulating device is stored; And
When the volume of the heat transfer medium increases, at least a portion of the heat transfer medium is extracted from the heat transfer medium circulating device and supplied to the expansion tank. When the volume of the heat transfer medium decreases, at least a portion of the heat transfer medium stored in the expansion tank is removed. Power generation system comprising a first flow control unit for supplying to the heat transfer medium circulating device.
제2항에 있어서,
상기 유량조절부는,
유지보수시 상기 열전달매체 순환장치에서 상기 열전달매체를 추출하여 상기 팽창탱크로 공급하는 제2 유량조절부를 더 포함하고,
상기 제1 유량조절부는 유지보수 완료 이후 재기동시 상기 팽창탱크내에 보관된 열전달매체를 상기 열전달매체 순환장치로 재공급하는 것을 특징으로 하는 발전시스템.
According to claim 2,
The flow control unit,
Further comprising a second flow control unit for extracting the heat transfer medium from the heat transfer medium circulator during maintenance and supplying it to the expansion tank,
The first flow control unit is a power generation system characterized in that when the restart after maintenance is completed, the heat transfer medium stored in the expansion tank is re-supplied to the heat transfer medium circulation device.
제1항에 있어서,
상기 연료전지 스택 및 상기 열회수유닛은 복수개이고,
상기 복수개의 열회수유닛은 상기 열전달매체 순환장치에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 발전시스템.
According to claim 1,
The fuel cell stack and the heat recovery unit is a plurality,
The plurality of heat recovery units is a power generation system, characterized in that connected in parallel to the heat transfer medium circulating device.
제1항에 있어서,
상기 열전달매체 순환장치는,
상기 열회수유닛에서 상기 발전싸이클로 상기 열전달매체를 공급하는 공급부;
상기 발전싸이클에서 배출되는 상기 열전달매체를 상기 열회수유닛으로 공급하는 회수부; 및
상기 열전달매체의 온도가 상승되도록 상기 공급부를 통해 상기 발전싸이클로 공급되는 열전달매체 중 적어도 일부를 상기 회수부로 바이패스시키는 제1 바이패스부를 더 포함하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전시스템.
According to claim 1,
The heat transfer medium circulating device,
A supply unit supplying the heat transfer medium from the heat recovery unit to the power generation cycle;
A recovery unit that supplies the heat transfer medium discharged from the power generation cycle to the heat recovery unit; And
And further comprising a first bypass unit for bypassing at least a portion of the heat transfer medium supplied to the power generation cycle through the supply unit to the recovery unit so that the temperature of the heat transfer medium is increased.
제1항에 있어서,
상기 열전달매체 순환장치는,
상기 열회수유닛에서 상기 발전싸이클로 상기 열전달매체를 공급하는 공급부;
상기 발전싸이클에서 배출되는 상기 열전달매체를 상기 열회수유닛으로 공급하는 회수부; 및
상기 열전달매체의 온도가 감소되도록 상기 회수부를 통해 상기 열회수유닛으로 공급되는 열전달매체 중 적어도 일부를 상기 공급부로 바이패스시키는 제2 바이패스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전시스템.
According to claim 1,
The heat transfer medium circulating device,
A supply unit supplying the heat transfer medium from the heat recovery unit to the power generation cycle;
A recovery unit that supplies the heat transfer medium discharged from the power generation cycle to the heat recovery unit; And
And a second bypass unit for bypassing at least a portion of the heat transfer medium supplied to the heat recovery unit through the recovery unit to the supply unit so that the temperature of the heat transfer medium is reduced.
제1항에 있어서,
상기 발전싸이클은 유기작동유체를 이용하여 발전하는 유기랭킨싸이클인 것을 특징으로 하는 발전시스템.
According to claim 1,
The power generation cycle is a power generation system, characterized in that the organic Rankine cycle to generate power using an organic working fluid.
연료전지 스택의 배출가스와 열교환되어 온도가 증가된 열전달매체를 열회수유닛에서 발전싸이클로 공급하고, 상기 발전싸이클의 작동유체와 열교환되어 온도가 감소된 열전달매체를 상기 발전싸이클로부터 상기 열회수유닛으로 공급하는 열전달매체 순환부; 및
상기 열전달매체 순환부 내에서 상기 열전달매체의 온도변화에 따라 상기 열전달매체의 부피가 변경되면 상기 열전달매체 순환부의 압력이 기준압력으로 유지되도록 상기 열전달매체의 유량을 변경시키는 유량조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치.
Supplying a heat transfer medium whose temperature is increased by heat exchange with the exhaust gas of the fuel cell stack to a power generation cycle, and supplying a heat transfer medium whose temperature is reduced by heat exchange with a working fluid of the power generation cycle from the power generation cycle to the heat recovery unit A heat transfer medium circulation unit; And
When the volume of the heat transfer medium is changed in accordance with the temperature change of the heat transfer medium in the heat transfer medium circulating portion, a flow control unit for changing the flow rate of the heat transfer medium so that the pressure of the heat transfer medium circulating portion is maintained at a reference pressure, Heat transfer medium circulator using fuel cell exhaust gas.
제8항에 있어서,
상기 유량조절부는,
상기 열전달매체 순환부에서 추출되는 열전달매체가 저장되는 팽창탱크;
상기 열전달매체의 부피가 증가하면 상기 열전달매체 순환부에서 상기 열전달매체 중 적어도 일부를 추출하여 상기 팽창탱크로 공급하고, 상기 열전달매체의 부피가 감소하면 상기 팽창탱크 내에 보관된 열전달매체 중 적어도 일부를 상기 열전달매체 순환장치로 공급하는 제1 유량조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치.
The method of claim 8,
The flow control unit,
An expansion tank in which a heat transfer medium extracted from the heat transfer medium circulation part is stored;
When the volume of the heat transfer medium increases, at least a portion of the heat transfer medium is extracted from the heat transfer medium circulation portion and supplied to the expansion tank. When the volume of the heat transfer medium decreases, at least a portion of the heat transfer medium stored in the expansion tank is removed. A heat transfer medium circulating device using the fuel cell exhaust gas, characterized in that it comprises a first flow control unit for supplying to the heat transfer medium circulating device.
제9항에 있어서,
상기 열전달매체 순환부는 상기 발전싸이클로부터 상기 열회수유닛으로 상기 열전달매체를 공급하는 회수부를 포함하고,
상기 제1 유량조절부는,
상기 회수부의 제1 지점에서 분기되어 상기 팽창탱크에 연결되는 제1 연결배관; 및
상기 열전달매체의 부피 증가시 상기 제1 연결배관을 통해 상기 회수부에서 상기 팽창탱크로 상기 열전달매체가 공급되게 하고 상기 열전달매체의 부피 감소시 상기 제1 연결배관을 통해 상기 팽창탱크에서 상기 회수부로 공급하는 제1 유량조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치.
The method of claim 9,
The heat transfer medium circulation unit includes a recovery unit for supplying the heat transfer medium from the power generation cycle to the heat recovery unit,
The first flow control unit,
A first connection pipe branched from the recovery part at a first point and connected to the expansion tank; And
When the volume of the heat transfer medium is increased, the heat transfer medium is supplied from the recovery unit to the expansion tank through the first connection pipe, and when the volume of the heat transfer medium is decreased, the expansion tank is connected to the recovery unit through the first connection pipe. It characterized in that it comprises a first flow control valve to supply a heat transfer medium circulating device using the fuel cell exhaust gas.
제8항에 있어서,
상기 유량조절부는,
유지보수시 상기 열전달매체 순환부 내의 상기 열전달매체를 상기 팽창탱크로 공급하는 제2 유량조절부를 더 포함하고,
상기 제1 유량조절부는 유지보수 완료 이후 재기동시 상기 팽창탱크내에 보관된 열전달매체를 상기 열전달매체 순환부로 재공급하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치.
The method of claim 8,
The flow control unit,
Further comprising a second flow control unit for supplying the heat transfer medium in the circulation section of the heat transfer medium to the expansion tank during maintenance,
The first flow control unit is a heat transfer medium circulating device using a fuel cell exhaust gas, characterized in that when the restart after maintenance is completed, the heat transfer medium stored in the expansion tank is re-supplied to the heat transfer medium circulation unit.
제11항에 있어서,
상기 제2 유량조절부는,
상기 회수부의 제2 지점에서 분기되어 상기 팽창탱크에 연결되는 제2 연결배관; 및
상기 유지보수시 개방되어 상기 제2 연결배관을 통해 상기 열전달매체 순환부 내의 상기 열전달매체가 상기 팽창탱크로 공급되게 하는 제2 유량조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치.
The method of claim 11,
The second flow control unit,
A second connection pipe branched from the recovery part at a second point and connected to the expansion tank; And
And a second flow control valve that is opened during the maintenance to supply the heat transfer medium in the heat transfer medium circulation section to the expansion tank through the second connection pipe. Circulatory system.
제8항에 있어서,
상기 열전달매체 순환부는,
상기 열전달매체를 상기 열회수유닛에서 상기 발전싸이클로 공급하는 공급부; 및
상기 열전달매체를 상기 발전싸이클로 공급하는 회수부를 포함하고,
상기 열전달매체 순환장치는, 상기 열전달매체의 온도가 상승되도록 상기 공급부를 통해 상기 발전싸이클로 공급되는 열전달매체 중 적어도 일부를 상기 회수부로 바이패스시키는 제1 바이패스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치.
The method of claim 8,
The heat transfer medium circulation unit,
A supply unit supplying the heat transfer medium from the heat recovery unit to the power generation cycle; And
It includes a recovery unit for supplying the heat transfer medium to the power generation cycle,
The heat transfer medium circulating device further comprises a first bypass unit for bypassing at least a portion of the heat transfer medium supplied to the power generation cycle through the supply unit to the recovery unit so that the temperature of the heat transfer medium is increased. Circulation device for heat transfer medium using exhaust gas.
제13항에 있어서,
상기 제1 바이패스부는,
상기 공급부의 제1 지점에서 분기되어 상기 회수부의 제3 지점에 연결된 제1 바이패스배관; 및
상기 열전달매체의 온도증가가 요구되면 개방되어 상기 공급부에서 상기 발전싸이클로 공급되는 열전달매체 중 적어도 일부가 상기 제1 바이패스배관을 통해 상기 회수부로 공급되게 하는 제1 바이패스밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치.
The method of claim 13,
The first bypass unit,
A first bypass pipe branched from the first point of the supply part and connected to the third point of the recovery part; And
When the temperature increase of the heat transfer medium is required, characterized in that it comprises a first bypass valve that is opened to supply at least a portion of the heat transfer medium supplied from the supply unit to the power generation cycle through the first bypass pipe to the recovery unit. A heat transfer medium circulator using the fuel cell exhaust gas.
제8항에 있어서,
상기 열전달매체 순환부는,
상기 열전달매체를 상기 열회수유닛에서 상기 발전싸이클로 공급하는 공급부; 및
상기 열전달매체를 상기 발전싸이클로 공급하는 회수부를 포함하고,
상기 열전달매체 순환장치는,
상기 열전달매체의 온도가 감소하도록 상기 회수부에서 상기 열회수유닛으로 공급되는 열전달매체 중 적어도 일부를 상기 공급부로 바이패스시키는 제2 바이패스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치.
The method of claim 8,
The heat transfer medium circulation unit,
A supply unit supplying the heat transfer medium from the heat recovery unit to the power generation cycle; And
It includes a recovery unit for supplying the heat transfer medium to the power generation cycle,
The heat transfer medium circulating device,
And a second bypass unit for bypassing at least a portion of the heat transfer medium supplied from the recovery unit to the heat recovery unit to the supply unit so that the temperature of the heat transfer medium decreases. Circulatory system.
제15항에 있어서,
상기 제2 바이패스부는,
상기 회수부의 제4 지점에서 분기되어 상기 공급부의 제2 지점에 연결되는 제2 바이패스배관; 및
상기 열전달매체의 온도감소가 요구되면 개방되어 상기 회수부에서 상기 열회수유닛으로 공급되는 열전달매체 중 적어도 일부가 상기 제2 바이패스배관을 통해 상기 공급부로 공급되게 하는 제2 바이패스밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치.
The method of claim 15,
The second bypass unit,
A second bypass pipe branched from the fourth point of the recovery part and connected to the second point of the supply part; And
When the temperature reduction of the heat transfer medium is required to include a second bypass valve that is opened to supply at least a portion of the heat transfer medium supplied from the recovery unit to the heat recovery unit through the second bypass pipe to the supply unit A heat transfer medium circulator using a fuel cell exhaust gas.
제8항에 있어서,
상기 유량조절부는,
상기 열전달매체 순환부에서 추출되는 열전달매체가 저장되는 팽창탱크; 및
상기 팽창탱크의 압력이 상기 기준압력으로 유지되도록 상기 팽창탱크에서 상기 열전달매체가 채워진 공간을 제외한 공간에 질소를 주입하는 질소주입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치.
The method of claim 8,
The flow control unit,
An expansion tank in which a heat transfer medium extracted from the heat transfer medium circulation part is stored; And
And a nitrogen injection unit for injecting nitrogen into a space other than the space filled with the heat transfer medium in the expansion tank so that the pressure of the expansion tank is maintained at the reference pressure. .
제8항에 있어서,
상기 유량조절부는,
상기 열전달매체 순환부에서 추출되는 열전달매체가 저장되는 팽창탱크;
상기 팽창탱크에서 추출된 열전달매체가 저장되거나 상기 팽창탱크로 보충될 열전달매체가 저장되는 저장탱크; 및
상기 팽창탱크에 보관된 열전달매체의 양이 미리 정해진 상한치를 초과하면 상기 팽창탱크에 보관된 상기 열전달매체를 상기 저장탱크에 저장하여 상기 팽창탱크의 수위를 조절하는 수위조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배출가스를 이용한 열전달매체 순환장치.
The method of claim 8,
The flow control unit,
An expansion tank in which a heat transfer medium extracted from the heat transfer medium circulation part is stored;
A storage tank in which a heat transfer medium extracted from the expansion tank is stored or a heat transfer medium to be supplemented with the expansion tank is stored; And
When the amount of the heat transfer medium stored in the expansion tank exceeds a predetermined upper limit, it further comprises a water level control unit that stores the heat transfer medium stored in the expansion tank in the storage tank to adjust the level of the expansion tank. A heat transfer medium circulator using the fuel cell exhaust gas.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0659981A1 (en) * 1993-12-20 1995-06-28 Colorobbia Espana, S.A. Fusion heat recovery and combustion gases filtering system with electric power production
US6571548B1 (en) * 1998-12-31 2003-06-03 Ormat Industries Ltd. Waste heat recovery in an organic energy converter using an intermediate liquid cycle
KR20100101459A (en) * 2009-03-09 2010-09-17 신한열기 주식회사 The surge tank having cooling and heating apparatus and controlling system thereof
KR20130009268A (en) 2011-07-15 2013-01-23 한국에너지기술연구원 Power generation system of organic rankine cycle using exhaust heat of fuel cell
KR20160032172A (en) * 2013-07-15 2016-03-23 오매트 테크놀로지스 인코포레이티드 System for generating power from fuel cell waste heat
JP2018530693A (en) * 2015-08-24 2018-10-18 サウジ アラビアン オイル カンパニー Power generation from waste heat in integrated hydrocracking and diesel hydrogenation facilities

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0659981A1 (en) * 1993-12-20 1995-06-28 Colorobbia Espana, S.A. Fusion heat recovery and combustion gases filtering system with electric power production
US6571548B1 (en) * 1998-12-31 2003-06-03 Ormat Industries Ltd. Waste heat recovery in an organic energy converter using an intermediate liquid cycle
KR20100101459A (en) * 2009-03-09 2010-09-17 신한열기 주식회사 The surge tank having cooling and heating apparatus and controlling system thereof
KR20130009268A (en) 2011-07-15 2013-01-23 한국에너지기술연구원 Power generation system of organic rankine cycle using exhaust heat of fuel cell
KR20160032172A (en) * 2013-07-15 2016-03-23 오매트 테크놀로지스 인코포레이티드 System for generating power from fuel cell waste heat
JP2018530693A (en) * 2015-08-24 2018-10-18 サウジ アラビアン オイル カンパニー Power generation from waste heat in integrated hydrocracking and diesel hydrogenation facilities

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