KR20220109244A - Multiple waste heat recycling system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다종 폐열 재활용 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백연저감 장치의 폐열을 ORC 발전 장치, 스털링 엔진 및 흡수식 냉동기의 열원으로 재활용하는 다종 폐열 재활용 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-type waste heat recycling system, and more particularly, to a multi-type waste heat recycling system for recycling waste heat from a plume abatement device as a heat source for an ORC power generation device, a Stirling engine, and an absorption chiller.
일반적으로, 대기 오염 물질의 배출 시설인 소각로, 금속 용해로, 보일러, 습식 탈황시설 등은, 운전 중, 고농도의 오염물질이 포함된 고온의 배기가스를 대기중으로 배출하고 있다.In general, incinerators, metal melting furnaces, boilers, wet desulfurization facilities, etc., which are air pollutant discharge facilities, discharge high-temperature exhaust gas containing high-concentration pollutants into the atmosphere during operation.
따라서, 배기가스 내에 포함된 오염물질을 제거하기 위하여, 수용액을 분사하여 유해물질을 제거하는 습식 집진시설인 흡수탑을 설치하여 사용하고 있다.Therefore, in order to remove pollutants contained in the exhaust gas, an absorption tower, which is a wet dust collection facility that removes harmful substances by spraying an aqueous solution, is installed and used.
최근에는, 배기가스의 대기중으로 방출시킬 때, 흡습액을 이용하여 배기가스로부터 수분과 열량을 회수하여, 백연 발생이 최소화되도록 하는 백연저감 장치가 연구되고 있다. 이 때 백연저감 장치는 배기가스 내에 함유된 수증기의 잠열까지 회수하므로 높은 에너지 재활용성을 가질 수 있다.Recently, when the exhaust gas is discharged into the atmosphere, a white smoke reduction device that uses a moisture absorbent to recover moisture and heat from the exhaust gas to minimize the generation of white smoke has been studied. At this time, since the plume abatement device recovers even the latent heat of water vapor contained in the exhaust gas, it can have high energy recyclability.
즉, 백연저감 장치는 배기가스의 잠열까지 회수한 흡습액으로부터 그 열량을 회수하여 온수로 배출하고, 흡습액을 재생시키는 과정에서 스팀이 응축된 고온의 응축수를 배출한다.That is, the plume abatement device recovers the amount of heat from the absorbent liquid recovered up to the latent heat of the exhaust gas, discharges it as hot water, and discharges the high-temperature condensed water in which steam is condensed in the process of regenerating the absorbent liquid.
그러나, 백연저감 장치에서 배출되는 온수나 응축수는 대부분 그대로 버려져 에너지의 낭비를 초래하였다.However, most of the hot water or condensed water discharged from the plume abatement device is discarded as it is, resulting in wastage of energy.
본 발명은 백연저감 장치에서 배출되는 온수 및 응축수 중 적어도 하나의 폐열수를 재활용할 수 있는 다종 폐열 재활용 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a multi-type waste heat recycling system capable of recycling at least one of hot water and condensed water discharged from a plume abatement device.
본 발명의 일례에 따른 다종 폐열 재활용 시스템은 흡습액을 이용하여 배기가스의 수분과 열량을 흡수하되, 냉수를 이용하여 상기 흡습액으로부터 열량을 흡수한 후 온수를 배출하고, 스팀을 이용하여 상기 흡습액을 재생시킨 후 응축수를 배출하는 백연저감 장치; 열원을 이용하여 제1 작동 유체를 가열시키고, 상기 제1 작동 유체의 유기 랭킨 사이클(ORC)에 따라 전기를 생산하는 ORC 발전 장치; 및 냉매의 증발 잠열을 이용하여 외부로부터 공급된 제1 강냉수를 제2 강냉수로 냉각시켜 외부에 재공급하되, 열원을 이용하여 상기 냉매를 재생하는 흡수식 냉동기를 포함하고, 상기 백연저감 장치는 상기 온수와 상기 응축수 중 적어도 하나인 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 ORC 발전 장치와 상기 흡수식 냉동기에 병렬로 제공하며, 상기 ORC 발전 장치와 상기 흡수식 냉동기에서 열원으로 사용된 폐열수를 냉각시켜 상기 백연저감 장치에 상기 냉수로 공급하는 제1 열교환기;를 더 포함하되, 상기 제1 열교환기는 상기 흡수식 냉동기로부터 상기 제2 강냉수를 공급받아 상기 폐열수를 냉각시킨다.The multi-type waste heat recycling system according to an example of the present invention absorbs moisture and heat of exhaust gas using a moisture absorbent, absorbs heat from the absorbent using cold water, then discharges hot water, and uses steam to absorb the moisture a plume reduction device for discharging condensed water after regenerating the liquid; an ORC power generation device that heats a first working fluid using a heat source and generates electricity according to an organic Rankine cycle (ORC) of the first working fluid; and an absorption refrigerator that cools the first strong cold water supplied from the outside using the latent heat of evaporation of the refrigerant and re-supply the second cold water to the outside, and regenerates the refrigerant using a heat source, wherein the white smoke reduction device comprises: The waste heat water of the plume abatement device, which is at least one of the hot water and the condensed water, is provided in parallel to the ORC power generation device and the absorption chiller, and the waste heat water used as a heat source in the ORC power generation device and the absorption chiller is cooled to said Further comprising; a first heat exchanger for supplying the cold water to the white smoke reduction device, wherein the first heat exchanger receives the second strong cold water from the absorption refrigerator to cool the waste heat water.
본 발명의 다른 일례에 따른 다종 폐열 재활용 시스템은 흡습액을 이용하여 배기가스의 수분과 열량을 흡수하되, 냉수를 이용하여 상기 흡습액으로부터 열량을 흡수한 후 온수를 배출하고, 스팀을 이용하여 상기 흡습액을 재생시킨 후 응축수를 배출하는 백연저감 장치; 열원을 이용하여 밀폐 공간 안의 제2 작동 유체를 팽창 및 압축시켜 전기를 생산하는 스털링 엔진; 및 냉매의 증발 잠열을 이용하여 외부로부터 공급된 제1 강냉수를 제2 강냉수로 냉각시켜 외부에 재공급하되, 열원을 이용하여 상기 냉매를 재생하는 흡수식 냉동기를 포함하고, 상기 백연저감 장치는 상기 온수와 상기 응축수 중 적어도 하나인 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 스털링 엔진과 상기 흡수식 냉동기에 병렬로 제공하고, 상기 스털링 엔진과 상기 흡수식 냉동기에서 열원으로 사용된 폐열수를 냉각시켜 상기 백연저감 장치에 상기 냉수로 공급하는 제1 열교환기;를 더 포함하되, 상기 제1 열교환기는 상기 흡수식 냉동기로부터 상기 제2 강냉수를 공급받아 상기 폐열수를 냉각시킨다.A multi-type waste heat recycling system according to another example of the present invention absorbs moisture and heat of exhaust gas using a moisture absorbent, absorbs heat from the absorbent liquid using cold water, then discharges hot water, and uses steam to White smoke reduction device for discharging condensed water after regenerating the moisture absorbent; a Stirling engine that uses a heat source to expand and compress a second working fluid in an enclosed space to generate electricity; and an absorption refrigerator that cools the first strong cold water supplied from the outside using the latent heat of evaporation of the refrigerant and re-supply the second cold water to the outside, and regenerates the refrigerant using a heat source, wherein the white smoke reduction device comprises: Waste heat water of the white smoke reduction device, which is at least one of the hot water and the condensed water, is provided in parallel to the Stirling engine and the absorption refrigerator, and the waste heat water used as a heat source in the Stirling engine and the absorption refrigerator is cooled to reduce the white smoke Further comprising a first heat exchanger for supplying the cold water to the apparatus, wherein the first heat exchanger receives the second strong cold water from the absorption refrigerator to cool the waste heat water.
본 발명의 또 다른 일례에 따른 다종 폐열 재활용 시스템은 흡습액을 이용하여 배기가스의 수분과 열량을 흡수하되, 냉수를 이용하여 상기 흡습액으로부터 열량을 흡수한 후 온수를 배출하고, 스팀을 이용하여 상기 흡습액을 재생시킨 후 응축수를 배출하는 백연저감 장치; 열원을 이용하여 제1 작동 유체를 가열시키고, 상기 제1 작동 유체의 유기 랭킨 사이클(ORC)에 따라 전기를 생산하는 ORC 발전 장치; 열원을 이용하여 밀폐 공간 안의 제2 작동 유체를 팽창 및 압축시켜 전기를 생산하는 스털링 엔진; 및 냉매의 증발 잠열을 이용하여 외부로부터 공급된 제1 강냉수를 제2 강냉수로 냉각시켜 외부에 재공급하되, 열원을 이용하여 상기 냉매를 재생하는 흡수식 냉동기를 포함하고, 상기 백연저감 장치는 상기 온수와 상기 응축수 중 적어도 하나인 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 ORC 발전 장치와 스털링 엔진에 직렬 또는 병렬로 제공하고, 상기 흡수식 냉동기에는 상기 ORC 발전장치 및 스털링 엔진과 병렬로 제공하며, 상기 ORC 발전 장치, 스털링 엔진 및 상기 흡수식 냉동기에서 열원으로 사용된 폐열수를 냉각시켜 상기 백연저감 장치에 상기 냉수로 공급하는 제1 열교환기;를 더 포함하되, 상기 제1 열교환기는 상기 흡수식 냉동기로부터 상기 제2 강냉수를 공급받아 상기 폐열수를 냉각시킨다.A multi-type waste heat recycling system according to another example of the present invention absorbs moisture and heat of exhaust gas using a moisture absorbent, absorbs heat from the moisture absorbent using cold water, then discharges hot water, and uses steam a white smoke reduction device for discharging condensed water after regenerating the moisture absorbent; an ORC power generation device that heats a first working fluid using a heat source and generates electricity according to an organic Rankine cycle (ORC) of the first working fluid; a Stirling engine that uses a heat source to expand and compress a second working fluid in an enclosed space to generate electricity; and an absorption refrigerator that cools the first strong cold water supplied from the outside using the latent heat of evaporation of the refrigerant and re-supply the second cold water to the outside, and regenerates the refrigerant using a heat source, wherein the white smoke reduction device comprises: The waste heat water of the plume abatement device, which is at least one of the hot water and the condensate, is provided in series or parallel to the ORC power generation device and the Stirling engine, and the absorption chiller is provided in parallel with the ORC power generation device and the Stirling engine, the ORC power generation device, Stirling engine, and a first heat exchanger for cooling the waste heat water used as a heat source in the absorption chiller and supplying the cold water to the plume abatement device, wherein the first heat exchanger is The second cold water is supplied to cool the waste hot water.
여기서, 상기 온수를 배출하는 온수 배관 및 상기 응축수를 배출하는 응축수 배관 중 적어도 하나와 연결된 제1 공급 배관을 더 포함할 수 있다.Here, it may further include a first supply pipe connected to at least one of the hot water pipe for discharging the hot water and the condensed water pipe for discharging the condensed water.
상기 백연저감 장치는 상기 온수와 상기 응축수 중 적어도 하나인 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 ORC 발전 장치와 스털링 엔진에 직렬로 제공하며, 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 제1 공급 배관을 통해 상기 ORC 발전 장치 및 상기 스털링 엔진 중 어느 하나인 제1 발전 장치에 공급하고, 상기 제1 발전 장치는 상기 제1 발전 장치의 폐열수를 상기 ORC 발전 장치 및 상기 스털링 엔진 중 나머지 하나의 발전 장치인 제2 발전 장치에 공급할 수 있다.The white smoke reduction device provides the waste heat water of the white smoke reduction device, which is at least one of the hot water and the condensed water, to the ORC power generation device and the Stirling engine in series, and the waste heat water of the white smoke reduction device is supplied through the first supply pipe. supplying to a first power generation device which is one of the ORC power generation device and the Stirling engine, wherein the first power generation device supplies the waste heat water of the first power generation device to the other power generation device of the ORC power generation device and the Stirling engine It can supply to a 2nd power generation device.
일단이 상기 백연저감 장치에 상기 냉수를 공급하는 냉수 배관에 연결되고, 타단이 상기 제2 발전 장치 및 상기 흡수식 냉동기에 연결된 회수 배관을 더 포함하되, 상기 회수 배관 상에 상기 제1 열교환기가 구비될 수 있다.Further comprising a recovery pipe having one end connected to a cold water pipe for supplying the cold water to the plume reduction device and the other end connected to the second power generation device and the absorption refrigerator, wherein the first heat exchanger is provided on the recovery pipe can
또한, 상기 제2 발전 장치는 상기 제2 발전 장치의 폐열수를 상기 회수 배관으로 배출할 수 있다.In addition, the second power generation device may discharge the waste heat water of the second power generation device to the recovery pipe.
또한, 상기 제1 공급 배관과 별도로 상기 온수 배관 및 상기 응축수 배관 중 적어도 하나와 연결된 제2 공급 배관을 더 포함하고, 상기 백연저감 장치는 상기 제2 공급 배관을 통하여, 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 흡수식 냉동기에 공급할 수 있다.In addition, it further comprises a second supply pipe connected to at least one of the hot water pipe and the condensed water pipe separately from the first supply pipe, wherein the white smoke reduction device is a waste heat water of the white smoke reduction device through the second supply pipe. may be supplied to the absorption chiller.
여기서, 상기 흡수식 냉동기는 상기 제2 공급 배관을 통하여 공급받은 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 냉매를 재생하기 위한 열원으로 사용하고, 상기 흡수식 냉동기의 폐열수를 상기 회수 배관으로 배출할 수 있다.Here, the absorption chiller may use the waste heat water of the white smoke reduction device supplied through the second supply pipe as a heat source for regenerating the refrigerant, and discharge the waste heat water of the absorption chiller to the recovery pipe.
여기서, 상기 제1 열교환기는 상기 회수 배관을 통해 유입되는 상기 제2 발전 장치의 폐열수와 상기 흡수식 냉동기의 폐열수를 함께 냉각시킬 수 있다.Here, the first heat exchanger may cool the waste heat water of the second power generation device introduced through the recovery pipe and the waste heat water of the absorption refrigerator together.
또한, 상기 제2 발전 장치의 후단과 상기 회수 배관 사이에 위치하고, 상기 흡수식 냉동기로부터 상기 제2 강냉수 공급받아 상기 제2 발전 장치의 폐열수를 냉각시켜 상기 제1 열교환기로 공급하는 제2 열교환기를 더 포함할 수 있다.In addition, a second heat exchanger located between the rear end of the second power generating device and the recovery pipe, receiving the second strong cold water supplied from the absorption refrigerator, cooling the waste heat water of the second power generating device, and supplying the second heat exchanger to the first heat exchanger. may include more.
여기서, 상기 백연저감 장치는 상기 흡습액을 이용하여 상기 배기가스로부터 수분과 열량을 흡수한 후 상기 배기가스를 대기중으로 배출하는 흡습부, 상기 배기가스로부터 상기 수분과 열량을 흡수한 상기 흡습액을 저장하는 저장부, 상기 저장부와 상기 흡습부 사이에 위치하여, 상기 냉수를 이용하여 상기 흡습액으로부터 열량을 회수한 후, 열량을 빼앗긴 상기 흡습액을 상기 흡습부에 공급하고, 상기 온수를 배출하는 제1 열교환기, 및 상기 저장부로부터 상기 흡습액을 공급받아 상기 스팀을 이용하여 상기 흡습액을 재생시킨 후, 상기 저장부로 재생된 상기 흡습액을 공급하고, 상기 응축수를 배출하는 흡습액 재생부를 포함할 수 있다.Here, the white smoke reduction device absorbs moisture and heat from the exhaust gas by using the moisture absorption liquid and then discharges the exhaust gas to the atmosphere. A storage unit for storing, located between the storage unit and the moisture absorption unit, after recovering the amount of heat from the moisture absorption liquid using the cold water, the moisture absorption liquid from which the amount of heat has been lost is supplied to the moisture absorption unit, and the hot water is discharged a first heat exchanger that receives the absorbent liquid from the storage unit and regenerates the absorbent liquid using the steam, then supplies the regenerated absorbent liquid to the storage unit, and discharges the condensed water. may include wealth.
상기 제1 발전 장치는 상기 ORC 발전 장치이고, 상기 ORC 발전 장치는 유기 랭킨 사이클(ORC)에 따라 동작하는 증발기, 터빈, 발전기, 응축기 및 펌프를 포함하고, 상기 증발기는 상기 백연저감 장치의 폐열수를 열원으로 사용하여 제1 작동 유체를 고온 고압의 기체로 상태 변화시키고, 상기 열원으로 사용된 폐열수를 배출하고, 상기 터빈은 고온 고압 기체 상태의 상기 제1 작동 유체를 팽창시키면서 내부에 구비된 회전축을 회전시키고, 상기 발전기는 상기 회전축에 연결되어 상기 회전축의 회전에 따라 전기를 발생시키고, 상기 응축기는 제1 냉각수를 이용하여 상기 제1 작동 유체를 냉각시켜, 기체 상태의 상기 제1 작동 유체를 액체 상태로 응축시킬 수 있다.The first power generation device is the ORC power generation device, and the ORC power generation device includes an evaporator, a turbine, a generator, a condenser and a pump operating according to an organic Rankine cycle (ORC), wherein the evaporator is the waste heat water of the plume abatement device. is used as a heat source to change the state of the first working fluid into a high-temperature and high-pressure gas, discharge the waste heat water used as the heat source, and the turbine expands the first working fluid in a high-temperature and high-pressure gas state. rotating a rotating shaft, the generator is connected to the rotating shaft to generate electricity according to the rotation of the rotating shaft, and the condenser uses a first cooling water to cool the first working fluid, and the first working fluid in a gaseous state can be condensed into a liquid state.
또한, 상기 제1 냉각수를 상기 응축기로부터 공급받아 냉각시킨 후 상기 응축기로 재공급하는 제1 주냉각부를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a first main cooling unit for receiving the first cooling water from the condenser, cooling it and then re-supplying the first cooling water to the condenser.
상기 응축기와 상기 제1 주냉각부 사이에 배치되어, 상기 흡수식 냉동기로부터 상기 제2 강냉수 공급받아 상기 제1 냉각수를 예비 냉각시켜 상기 제1 주냉각부에 공급하는 제1 예비 냉각부를 더 포함할 수 있다.A first pre-cooling unit disposed between the condenser and the first main cooling unit, receiving the second strong cold water from the absorption chiller, pre-cooling the first cooling water, and supplying the first main cooling unit to the first main cooling unit. can
상기 제2 발전 장치는 상기 스털링 엔진이고, 상기 스털링 엔진은 상기 공동으로 밀폐된 공간을 형성하되, 서로 반대 방향에 위치하는 고온부와 저온부 및 상기 고온부와 상기 저온부에 구비된 각 피스톤의 왕복 운동에 의해 전기를 발생시키는 발전부를 포함하고, 상기 고온부는 상기 제1 발전 장치의 폐열수를 열원으로 사용하여 상기 밀폐된 공간을 형성하는 제1 실린더 내부의 상기 제2 작동 유체를 팽창시켜 제1 피스톤을 외측으로 밀어내고, 열원으로 사용된 폐열수를 배출하고, 상기 저온부는 제2 냉각수로 상기 밀폐된 공간을 형성하는 제2 실린더 내부의 상기 제2 작동 유체를 압축시켜 제2 피스톤을 내측으로 끌어당길 수 있다.The second power generation device is the Stirling engine, and the Stirling engine forms the jointly sealed space, and the high temperature part and the low temperature part located in opposite directions and each piston provided in the high temperature part and the low temperature part are reciprocated by reciprocating motion. a power generation unit generating electricity, wherein the high temperature unit expands the second working fluid inside the first cylinder forming the sealed space using the waste heat water of the first power generation device as a heat source to move the first piston to the outside and discharging the waste heat water used as a heat source, and the low-temperature part compresses the second working fluid inside the second cylinder forming the sealed space with the second cooling water to draw the second piston inward. have.
상기 제2 냉각수를 상기 저온부로부터 공급받아 냉각시킨 후 상기 저온부로 재공급하는 제2 주냉각부를 더 포함할 수 있다.It may further include a second main cooling unit for receiving the second cooling water from the low-temperature unit, cooling it and then re-supplying the second cooling water to the low-temperature unit.
상기 저온부와 상기 제2 주냉각부 사이에 배치되어, 상기 흡수식 냉동기로부터 상기 제2 강냉수 공급받아 상기 제2 냉각수를 예비 냉각시켜 상기 제2 주냉각부에 공급하는 제2 예비 냉각부를 더 포함할 수 있다.It is disposed between the low-temperature part and the second main cooling unit, receiving the second strong cold water from the absorption refrigerator to pre-cool the second cooling water and further include a second pre-cooling unit for supplying the second main cooling unit to the second main cooling unit can
상기 흡수식 냉동기는 재생기, 응축기, 증발기 및 흡수기를 더 포함하되, 상기 재생기는 상기 백연저감 장치의 폐열수를 이용하여, 희석 수용액을 가열하여, 상기 희석 수용액으로부터 상기 냉매를 수증기 형태로 분리하고, 상기 응축기는 상기 재생기로부터 수증기 형태로 증발된 상기 냉매를 공급받아 제3 냉각수를 이용하여 상기 냉매를 응축시키고, 상기 증발기는 상기 응축기로부터 상기 냉매를 공급받아, 상기 냉매의 증발 잠열을 이용하여 상기 제1 강냉수를 상기 제2 강냉수로 냉각시키고, 상기 흡수기는 상기 재생기로부터 상기 냉매가 분리된 농축 수용액을 공급받아, 상기 농축 수용액을 이용하여 상기 증발 잠열에 의해 기화된 증기 형태를 갖는 상기 냉매를 흡수하여 상기 희석 수용액을 상기 재생기로 공급할 수 있다.The absorption refrigerator further includes a regenerator, a condenser, an evaporator and an absorber, wherein the regenerator uses the waste heat water of the plume abatement device to heat the diluted aqueous solution, and separates the refrigerant from the diluted aqueous solution in the form of water vapor, The condenser receives the refrigerant evaporated in the form of water vapor from the regenerator and condenses the refrigerant using a third cooling water, and the evaporator receives the refrigerant from the condenser and uses the latent heat of evaporation of the refrigerant to obtain the first Cooling the strong cold water with the second cold water, the absorber receives the concentrated aqueous solution from which the refrigerant is separated from the regenerator, and absorbs the refrigerant having a vapor form vaporized by the latent heat of evaporation using the concentrated aqueous solution Thus, the diluted aqueous solution may be supplied to the regenerator.
상기 백연저감 장치는 상기 온수와 상기 응축수 중 적어도 하나인 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 ORC 발전 장치 및 상기 스털링 엔진에 병렬로 제공하며, 상기 온수를 배출하는 온수 배관 및 상기 응축수를 배출하는 응축수 배관 중 적어도 하나에 각각 연결되는 복수의 공급 배관을 더 포함하고, 상기 백연저감 장치는 상기 복수의 공급 배관 각각을 통하여 상기 ORC 발전 장치, 상기 스털링 엔진 및 상기 흡수식 냉동기에 상기 백연저감 장치의 폐열수를 공급할 수 있다.The white smoke reduction device provides the waste heat water of the white smoke reduction device, which is at least one of the hot water and the condensed water, to the ORC power generation device and the Stirling engine in parallel, and a hot water pipe for discharging the hot water and condensed water for discharging the condensed water It further comprises a plurality of supply pipes respectively connected to at least one of the pipes, wherein the plume abatement device is the waste heat water of the plume abatement device to the ORC power generation device, the Stirling engine and the absorption refrigerator through each of the plurality of supply pipes. can supply
본 발명은 백연저감 장치에서 배출되는 온수 및 응축수 중 적어도 하나의 폐열수를 ORC 발전 장치, 스털링 엔진 및 흡수식 냉동기에 열원으로 제공함으로써, 온수나 응축수와 같은 폐열수의 활용도를 보다 높일 수 있다.The present invention provides at least one waste heat water of hot water and condensed water discharged from the plume abatement device as a heat source to an ORC power generation device, a Stirling engine, and an absorption chiller, so that the utilization of waste heat water such as hot water or condensed water can be further increased.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다종 폐열 재활용 시스템의 전체 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 2는 도 1에 도시된 백연저감 장치의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 도 1에 도시된 ORC 발전 장치의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 도 1에 도시된 스털링 엔진의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 도 1에 도시된 흡수식 냉동기의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예의 변경례에 따른 다종 폐열 재활용 시스템을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다종 폐열 재활용 시스템을 설명하기 위한 도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예의 변경례에 따른 다종 폐열 재활용 시스템을 설명하기 위한 도이다.1 is a diagram for explaining the overall configuration of a multi-type waste heat recycling system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining an example of the white smoke reduction device shown in FIG.
3 is a view for explaining an example of the ORC power generation device shown in FIG.
FIG. 4 is a view for explaining an example of the Stirling engine shown in FIG. 1 .
5 is a view for explaining an example of the absorption refrigerator shown in FIG.
6 is a view for explaining a multi-type waste heat recycling system according to a modified example of the first embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining a multi-type waste heat recycling system according to a second embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining a multi-type waste heat recycling system according to a modified example of the second embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that adding a detailed description of a technique or configuration already known in the relevant field may obscure the gist of the present invention, it will be partially omitted from the detailed description. In addition, the terms used in this specification are terms used to properly express the embodiments of the present invention, which may vary according to a person or custom in the relevant field. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of 'comprising' specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and other specific characteristic, region, integer, step, operation, element, component, and/or group. It does not exclude the existence or addition of
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다종 폐열 재활용 시스템의 구성을 설명하기 위한 도이다.1 is a diagram for explaining the configuration of a multi-type waste heat recycling system according to a first embodiment of the present invention.
본 발명의 제1 실시예에 따른 다종 폐열 재활용 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 백연저감 장치(100, LHBS: Latent Heat Backstreaming System), ORC(Organic Rankine Cycle) 발전 장치(200), 스털링 엔진(300), 흡수식 냉동기(400) 및 제1 열교환기(510)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the multi-type waste heat recycling system according to the first embodiment of the present invention is a white smoke reduction device 100 (LHBS: Latent Heat Backstreaming System), an ORC (Organic Rankine Cycle)
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다종 폐열 재활용 시스템은 ORC 발전 장치(200)의 냉각수를 냉각시키는 제1 주냉각부(290)와 제1 예비 냉각부(280), 스털링 엔진의 냉각수를 냉각시키는 제2 주냉각부(390) 및 제2 예비 냉각부(380) 및 제3 주냉각부(490)를 더 포함할 수 있다.In addition, in the multi-type waste heat recycling system according to the first embodiment of the present invention, the first
이와 같은 본 발명에 따른 다종 폐열 재활용 시스템은 백연저감 장치(100)에서 동작 중에 배출되는 폐열수를 ORC 발전 장치(200)와 스털링 엔진(300)에 열원으로 제공하여 구동시킬수 있으며, 흡수식 냉동기(400)에 열원으로 제공하여 흡수식 냉동기(400)를 구동시킬 수 있다.The multi-type waste heat recycling system according to the present invention can be driven by providing the waste heat water discharged during operation from the white
백연저감 장치(100)는 보일러(1)에서 화석과 같은 연료를 연소시키는 과정에서 발생하는 배기가스를 배기가스 공급관(P1)을 통해 공급받아 흡습액을 이용하여 배기가스로부터 수분과 열량(잠열까지 포함)을 흡수한 후, 배기가스 배출관(P2, P3)을 통해 배기가스를 굴뚝을 통하여 대기중으로 배출하는 기능을 수행할 수 있다. The
이에 따라, 백연저감 장치(100)는 배기가스가 대기중으로 배출되기 전에 배기가스로부터 수분과 열량을 흡수하여 배기가스를 배출하므로, 배기가스에 함유된 수분에 의해 백연이 발생하는 현상을 최소화할 수 있다. 또한, 배기가스의 잠열까지 회수하여 에너지 재활용성을 크게 높여준다.Accordingly, the white
이와 같은 백연저감 장치(100)는 냉수 배관(P12)을 통해 공급된 냉수를 이용하여 흡습액으로부터 열량을 흡수하고, 열량을 흡수하면서 발생된 온수를 온수 배관(P14)을 통해 배출하고, 스팀 배관(P15)을 통해 공급된 스팀을 이용하여 흡습액을 재생시키고, 스팀이 열량을 배출하면서 응축되는 응축수를 응축수 배관(P16)을 통해 배출할 수 있다. This white
여기서, 백연저감 장치(100)에 공급되는 스팀의 온도는 140℃ 내지 150℃ 사이의 온도 범위 중 어느 하나일 수 있으며, 일례로, 스팀은 150℃일 수 있다.Here, the temperature of the steam supplied to the white
백연저감 장치(100)에 공급되는 냉수의 온도는 35℃ 내지 45℃ 사이의 온도 범위 중 어느 하나일 수 있으며, 일례로, 냉수는 40℃일 수 있다. 이와 같이, 냉수가 40℃로 공급될 때, 백연저감 장치(100)의 효율이 극대화될 수 있다.The temperature of the cold water supplied to the white
백연저감 장치(100)에서 배출되는 응축수의 온도는 90℃ 내지 150℃ 사이의 온도 범위 중 어느 하나일 수 있으며, 온수의 온도는 80℃ 내지 90℃ 사이의 온도 범위 중 어느 하나일 수 있다. 일례로, 온수의 온도는 대략 85℃ 일 수 있다.The temperature of the condensed water discharged from the
이와 같이, 백연저감 장치(100)는 온수와 응축수 중 적어도 하나를 폐열수(즉, 백연저감 장치(100)의 폐열수)로 배출할 수 있다. In this way, the white
여기서, 온수 배관(P14) 및 응축수 배관(P16) 중 적어도 하나에는 제1 공급 배관(SP1)이 연결될 수 있으며, 제1 공급 배관(SP1)을 통해 백연저감 장치(100)의 폐열수가 배출될 수 있다.Here, the first supply pipe SP1 may be connected to at least one of the hot water pipe P14 and the condensate pipe P16, and the waste heat water of the
ORC 발전 장치(200)는 열원을 이용하여, ORC 발전 장치(200)를 동작시키는 제1 작동 유체를 가열시키고, 유기 랭킨 사이클(ORC)에 따라 전기를 생산할 수 있다. ORC 발전 장치(200)에 대한 구체적인 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.The ORC
스털링 엔진(300)은 열원을 이용하여 밀폐 공간 안의 제2 작동 유체를 팽창 및 압축시켜 전기를 생산할 수 있다. 스털링 엔진(300)에 대한 구체적인 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.The
흡수식 냉동기(400)는 냉매의 증발 잠열을 이용하여 외부로부터 공급된 제1 강냉수를 제2 강냉수로 냉각시켜 외부에 재공급하되, 열원을 이용하여 희석 수용액으로부터 냉매를 수증기 형태로 분리하여, 냉매를 재생할 수 있다. 흡수식 냉동기(400)에 대한 구체적인 설명은 도 5를 참조하여 설명한다.The
한편, 본 발명의 시스템에서 백연저감 장치(100)는 배기가스를 처리하는 과정에 발생하는 백연저감 장치(100)의 폐열수를 ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)에 열원으로 제공할 수 있다.On the other hand, in the system of the present invention, the
일례로, 백연저감 장치(100)는 백연저감 장치(100)의 폐열수를 ORC 발전 장치(200) 및 스털링 엔진(300)에 직렬로 제공할 수 있다. 백연저감 장치(100)는 백연저감 장치(100)의 폐열수를 ORC 발전 장치(200) 및 스털링 엔진(300) 중 어느 하나인 제1 발전 장치에 1차로 공급하고, ORC 발전 장치(200) 및 스털링 엔진(300) 중 나머지 하나인 제2 발전 장치에 2차로 공급할 수 있다. For example, the white
도 1에서는 상기 백연저감 장치(100)의 폐열수가 ORC 발전 장치(200) 및 스털링 엔진(300) 모두에 직렬로 제공되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 기술사상은 이에 한정되지 않으며 상기 백연저감 장치(100)의 폐열수가 ORC 발전 장치(200) 및 스털링 엔진(300) 중 어느 하나에만 공급되도록 구성될 수 있다. 즉, 백연저감 장치(100), ORC 발전 장치(200) 및 흡수식 냉동기(400)로 된 구성 또는 백연저감 장치(100), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)로 된 구성도 본 발명의 기술사상에 포함된다 할 것이다.1 shows that the waste heat water of the white
보다 구체적으로, 백연저감 장치(100)는 백연저감 장치(100)의 폐열수를 제1 공급 배관(SP1)을 통해 ORC 발전 장치(200) 및 스털링 엔진(300) 중 어느 하나인 제1 발전 장치에 공급하고, 제1 발전 장치로부터 배출되는 폐열수를 제1 발전 장치의 후단에 연결된 제1 연결 배관(CP1)을 통하여 제2 발전 장치에 공급할 수 있다.More specifically, the white
도 1에서는 백연저감 장치(100)가 백연저감 장치(100)의 폐열수를 1차로 ORC 발전 장치(200)에 공급하고, 제1 연결 배관(CP1)을 통해 ORC 발전 장치(200)의 폐열수를 스털링 엔진(300)에 2차로 공급하는 경우를 일례로 도시하였다. 여기서, 스털링 엔진(300)을 ORC 발전 장치(200)의 후단에 위치한 것은 스털링 엔진(300)이 ORC 발전 장치(200)와 비교하여 상대적으로 저온에서도 구동이 가능하기 때문이다.In FIG. 1 , the white
그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 1과 다르게, 백연저감 장치(100)의 폐열수를 스털링 엔진(300)에 1차로 공급한 후, ORC 발전 장치(200)에 2차로 공급하는 경우도 가능하다. 이하에서는 도 1에 도시된 예를 일례로 설명한다.However, the present invention is not limited thereto, and differently from FIG. 1 , the waste heat water of the white
또한, 도 1과 같이, 온수 배관(P14) 및 응축수 배관(P16) 중 적어도 하나에는 제2 공급 배관(SP2)이 제1 공급 배관(SP1)과 별도로 더 연결될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 1 , a second supply pipe SP2 may be further connected to at least one of the hot water pipe P14 and the condensate pipe P16 separately from the first supply pipe SP1 .
백연저감 장치(100)는 제2 공급 배관(SP2)을 통하여 백연저감 장치(100)의 폐열수를 흡수식 냉동기(400)에 병렬로 공급할 수 있다. 이에 따라, 백연저감 장치(100)는 제1 공급 배관(SP1)과 다른 경로인 제2 공급 배관(SP2)을 통해 흡수식 냉동기(400)에 백연저감 장치(100)의 폐열수를 공급할 수 있다.The white
이와 같이, 백연저감 장치(100)가 흡수식 냉동기(400)에 병렬로 백연저감 장치(100)의 폐열수를 공급하는 것은 흡수식 냉동기(400)에서 냉매를 재생할 때, 가장 효율적인 열원의 온도가 백연저감 장치(100)의 폐열수의 온도와 가장 근접하기 때문이다. In this way, when the white
또한, 본 발명은 도 1과 같이, ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)의 폐열수를 회수하여, 백연저감 장치(100)에 냉수로 공급하는 회수 배관(RP)을 더 구비할 수 있다. In addition, the present invention recovers the waste heat water of the ORC
이와 같은 회수 배관(RP)과 제2 발전 장치 사이는 제2 연결 배관(CP2)을 통해 연결될 수 있다.The recovery pipe RP and the second power generation device may be connected through a second connection pipe CP2.
회수 배관(RP)은 일단이 백연저감 장치(100)에 냉수를 공급하는 냉수 배관(P12)에 연결되고, 타단이 제2 발전 장치 및 흡수식 냉동기(400)에 연결될 수 있다. 여기서, 제2 발전 장치와 회수 배관(RP) 사이에는 별도의 배관이 더 구비될 수 있다.The recovery pipe RP may have one end connected to the cold water pipe P12 for supplying cold water to the
이에 따라, 제2 발전 장치는 제2 발전 장치의 폐열수를 회수 배관(RP)으로 배출하고, 흡수식 냉동기(400)는 제2 공급 배관(SP2)을 통하여 공급받은 백연저감 장치(100)의 폐열수를 열원으로 사용하고, 열원으로 사용된 흡수식 냉동기(400)의 폐열수를 회수 배관(RP)으로 배출할 수 있다.Accordingly, the second power generation device discharges the waste heat water of the second power generation device to the recovery pipe (RP), and the
이와 같은, 회수 배관(RP) 상에는 제1 열교환기(510)가 구비될 수 있다. A
제1 열교환기(510)는 ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)에서 열원으로 사용된 폐열수를 냉각시켜 백연저감 장치(100)에 냉수로 공급할 수 있다. The
여기서, 제1 열교환기(510)는 흡수식 냉동기(400)로부터 제2 강냉수를 공급받아, ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)로부터 배출되는 폐열수를 함께 냉각시킬 수 있다.Here, the
구체적으로, 제1 열교환기(510)는 회수 배관(RP)을 통해 유입되는 제2 발전 장치의 폐열수와 흡수식 냉동기(400)의 폐열수를 함께 냉각시킨 후, 냉각된 폐열수를 백연저감 장치(100)에 냉수로 공급할 수 있다.Specifically, the
이와 같은 제1 열교환기(510)는 ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)의 폐열수를 냉각하여, 백연저감 장치(100)의 냉수로 공급함으로써, 폐열수에 의해 백연저감 장치(100)의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Such a
즉, 제1 열교환기(510)를 구비하지 않고, ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)로부터 배출되는 폐열수를 그대로 백연저감 장치(100)에 냉수로 공급하는 경우, 폐열수의 온도가 과도하게 높아 백연저감 장치(100)의 효율이 크게 저하될 수 있다. That is, the waste heat water discharged from the ORC
그러나, 본 발명은 제1 열교환기(510)를 통해 폐열수를 냉각시켜 백연저감 장치(100)의 냉수로 공급하므로, 백연저감 장치(100)의 효율을 저하시키지 않고, 백연저감 장치(100)의 폐열수와 ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)의 폐열수를 재활용할 수 있다. 이에 따라 에너지의 효율을 크게 증가시킬 수 있다.However, in the present invention, since waste heat water is cooled through the
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)는 구동을 위해 각각 제1, 2, 3 냉각수가 이용될 수 있으며, 제1, 2, 3 냉각수 각각은 제1, 2, 3 주냉각부(290, 390, 490)에 의해 냉각될 수 있다.In addition, the ORC
구체적으로, ORC 발전 장치(200)는 냉각탑 형태로 구비된 제1 주냉각부(290)와 연결될 수 있다. 이와 같은 제1 주냉각부(290)는 ORC 발전 장치(200)로부터 열량을 흡수한 제1 냉각수를 공급받아 냉각시킨 후, ORC 발전 장치(200)에 재공급할 수 있다.Specifically, the ORC
제1 예비 냉각부(280)는 ORC 발전 장치(200)와 제1 주냉각부(290) 사이에 열교환기 형태로 구비되어, 흡수식 냉동기(400)로부터 제2 강냉수 공급받아, 제2 강냉수를 이용하여 제1 냉각수를 예비 냉각시킨 후 제1 주냉각부(290)에 공급할 수 있다.The first
스털링 엔진(300)은 냉각탑 형태로 구비된 제2 주냉각부(390)와 연결될 수 있다. 이와 같은 제2 주냉각부(390)는 스털링 엔진(300)으로부터 열량을 흡수한 제2 냉각수를 공급받아 냉각시킨 후 스털링 엔진(300)에 재공급할 수 있다.The
제2 예비 냉각부(380)는 스털링 엔진(300)과 제2 주냉각부(390) 사이에 열교환기 형태로 구비되어, 흡수식 냉동기(400)로부터 제2 강냉수 공급받아, 제2 강냉수를 이용하여 제2 냉각수를 예비 냉각시킨 후 제2 주냉각부(390)에 공급할 수 있다.The
흡수식 냉동기(400)는 냉각탑 형태로 구비된 제3 주냉각부(490)와 연결될 수 있다. 이와 같은 제3 주냉각부(490)는 흡수식 냉동기(400)로부터 열량을 흡수한 제3 냉각수를 공급받아 냉각시킨 후, 흡수식 냉동기(400)에 재공급할 수 있다.The
이하에서는, 도 1에 도시된 백연저감 장치(100), ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)에 대해 설명한다.Hereinafter, the white
도 2는 도 1에 도시된 백연저감 장치(100)의 일례를 설명하기 위한 도이다.FIG. 2 is a view for explaining an example of the white
본 발명의 일례에 따른 백연저감 장치(100)는 배기가스로부터 수분과 열량을 흡수하기 위하여, 흡습부(110), 저장부(120), 제1 백연 열교환기(131) 및 흡습액 재생부(132)를 포함하고, 선택적으로 제2 백연 열교환기(133) 및 기액 분리기(134)를 더 포함할 수 있다. 이하에서는 제2 백연 열교환기(133) 및 기액 분리기(134)를 더 구비한 경우를 일례로 설명하지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The white
흡습부(110)는 세로로 길게 구비되는 탑 형태로 구비되며, 흡습액을 이용하여 배기가스로부터 수분과 열량을 흡수한 후 배기가스를 대기중으로 배출할 수 있다.The
일례로, 배기가스는 흡습부(110)의 하부에 연결된 배기가스 공급관(P1)을 통해 공급되어, 흡습액에 의해 수분과 열량이 회수된 후, 흡습부(110)의 상부에 연결되는 배기가스 배출관(P2, P3)을 통해 굴뚝으로 배출될 수 있다.For example, the exhaust gas is supplied through the exhaust gas supply pipe P1 connected to the lower part of the
흡습액은 흡습부(110)의 상부에 연결된 흡습액 공급관(P4, P5)을 통해 공급되되, 흡습부(110)의 상부에서 분사되는 형태로 공급될 수 있으며, 흡습부(110)에서 배기가스의 수분과 잠열을 포함한 열량을 흡수하여 흡습액 배출관(P6)을 통해 저장부(120)로 배출될 수 있다.The moisture absorption liquid is supplied through the moisture absorption liquid supply pipes (P4, P5) connected to the upper part of the
이와 같은 흡습액은 흡습성이 강한 염류를 함유한 용액으로 배기가스와 접촉되었을 때, 화학적 열회수 반응을 일으켜 배기가스로부터 수분과 잠열을 흡수하는 물질일 수 있다. Such a hygroscopic liquid may be a material that absorbs moisture and latent heat from the exhaust gas by causing a chemical heat recovery reaction when it is in contact with the exhaust gas as a solution containing salts with strong hygroscopicity.
일례로, 흡습액은 질산 칼슘, 질산 암모늄, 황산 암모늄, 질산 바륨, 과염소산 바륨, 개미산 칼륨 (potasium formate), 염소산 나트륨 (Sodium chlorate), 질산 나트륨, 질산 칼륨, 염화나트륨, 및 염화칼슘으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 물질이 포함될 수 있으며, 흡습액의 농도는 40~80중량% 일 수 있다. In one example, the moisture absorbent is selected from the group consisting of calcium nitrate, ammonium nitrate, ammonium sulfate, barium nitrate, barium perchlorate, potassium formate, sodium chlorate, sodium nitrate, potassium nitrate, sodium chloride, and calcium chloride. The material selected above may be included, and the concentration of the absorbent liquid may be 40 to 80 wt%.
이와 같은 흡습액은 배기가스의 열량과 수분을 흡수하여 열량이 높고 농도가 낮아질 수 있다. 이와 같은, 흡습액은 흡습부(110), 흡습액 배출관(P6), 저장부(120) 및 흡습액 공급관(P4, P5)을 통하여 순환될 수 있다.Such a hygroscopic liquid absorbs heat and moisture of the exhaust gas, so that the amount of heat may be high and the concentration may be low. As such, the moisture absorption liquid may be circulated through the
저장부(120)는 배기가스로부터 수분과 열량을 흡수한 후 흡습부(110)로부터 배출되는 흡습액을 저장할 수 있으며, 탱크 형태로 구비될 수 있다. 이와 같은 저장부(120)에는 제1 모터(121)와 제2 모터(122)가 구비될 수 있다.The
제1 모터(121)는 흡습액의 순환을 위해, 저장부(120)와 흡습부(110)를 연결되는 흡습액 공급관(P4, P5)을 통해 흡습액을 순환시키고, 제2 모터(122)는 흡습액을 배관(P7)을 통해 흡습액 재생부(132)로 공급할 수 있다.The
제1 백연 열교환기(131)는 저장부(120)와 흡습부(110) 사이의 흡습액 공급관(P4, P5) 상에 위치하며, 냉수를 이용하여 흡습액으로부터 열량을 회수한 후, 열량이 낮아진 흡습액을 흡습부(110)에 공급할 수 있다. 이때, 흡습액으로부터 열량을 흡수한 냉수는 온도가 상승하여 온수로 변환되고, 온수는 온수 배관(P14)(P13, P14)을 통해 흡수식 냉동기(400)(200)의 열원으로 공급될 수 있다.The first white
여기서, 냉수의 온도는 일례로 30℃ 내지 50℃ 사이일 수 있으며, 예를 들어, 냉수의 온도가 40℃일 때, 백연저감 장치(100)가 최적의 효율로 동작될 수 있다. Here, the temperature of the cold water may be, for example, between 30° C. and 50° C., for example, when the temperature of the cold water is 40° C., the white
흡습액 재생부(132)는 수분을 흡수하는 흡습액의 화학적 특성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. The absorbent
이를 위해 흡습액 재생부(132)는 저장부(120)로부터 흡습액을 공급받아 고온의 스팀을 이용하여 흡습액을 가열하여, 흡습액으로부터 수분을 수증기 형태로 분리시킬 수 있다. To this end, the absorbent
이때, 흡습액을 가열하는 열원으로 사용된 스팀은 응축수로 응축될 수 있다. 여기서, 스팀은 보일러(1)와 연결되는 스팀 배관(P15)을 통하여 공급받을 수 있다. 여기서, 스팀은 140℃ 내지 180℃ 범위 중 어느 하나의 제1 온도를 가질 수 있으며, 일례로, 150℃일 수 있다.At this time, the steam used as a heat source for heating the absorbent liquid may be condensed into condensed water. Here, steam may be supplied through a steam pipe P15 connected to the
흡습액 재생부(132) 내에서 흡습액과 스팀은 서로 독립된 배관을 통하여 흐르되, 각 배관은 서로 교차하여 접촉되어 있어, 상호간에 열을 교환할 수 있다. 흡습액 재생부(132)에서는 흡습액이 고온의 스팀에 의해 가열되면서, 흡습액에 함유된 수분이 분리되어 수증기로 발생될 수 있다. 이에 따라 흡습액 재생부(132)에서 수분 함유량이 높은 흡습액은 스팀에 의해 수증기를 배출하면서 수분 함유량이 상대적으로 낮은 흡습액으로 화학적 특성이 변화될 수 있다.In the moisture absorption
흡습액 재생부(132) 내에서 발생된 수증기와 수분 함유량이 상대적으로 낮은 흡습액은 분리 배출관(P8)을 통해 기액 분리기(134)로 배출될 수 있다.The moisture absorption liquid having a relatively low moisture content and water vapor generated in the absorbent
또한, 흡습액 재생부(132)에서 스팀은 흡습액에 의해 열량을 빼앗겨 응축수로 변환되고, 응축수는 응축수 배관(P16)을 통해 흡수식 냉동기(400)(200)의 열원으로 공급될 수 있다.In addition, the steam in the absorbent
여기서, 응축수는 스팀의 제1 온도보다 낮은 제2 온도를 가질 수 있다. 일례로, 응축수의 제2 온도는 90℃ 내지 150℃ 사이의 온도 범위 중 제1 온도보다 낮은 어느 하나의 온도일 수 있다.Here, the condensed water may have a second temperature lower than the first temperature of the steam. For example, the second temperature of the condensate may be any one temperature lower than the first temperature in a temperature range between 90°C and 150°C.
기액 분리기(134)는 내부에 공간이 구비되는 통 형태로 구비되고, 측면에 분리 배출관(P8)을 통해 흡습액 재생부(132)에 연결되고, 상측에 수증기를 배출하는 수증기 배출관(P10)이 연결되며, 하측에 수증기와 분리된 흡습액이 저장부(120)로 회수되는 흡습액 회수관(P9)이 연결될 수 있다. The gas-
이에 따라, 흡습액 재생부(132)에서 배출되는 흡습액과 수증기가 분리 배출관(P8)을 통해 유입되면, 기액 분리기(134) 내에서 흡습액은 하부에, 수증기는 상부에 위치하게 될 수 있다.Accordingly, when the absorbent liquid and water vapor discharged from the absorbent
이에 따라, 기액 분리기(134) 내부에 위치하는 흡습액은 기액 분리기(134)의 하부에 연결된 흡습액 회수관(P9)을 통해 저장부(120)로 회수될 수 있고, 기액 분리기(134) 내부에 위치하는 수증기는 상부에 연결된 수증기 배출관(P10)을 통해 제2 백연 열교환기(133)로 공급될 수 있다.Accordingly, the absorbent liquid located inside the gas-
제2 백연 열교환기(133)는 제1 백연 열교환기(131)에 연결된 온수 배관(P14)(P13, P14) 상에 구비되고, 수증기 배출관(P10)을 통해 기액 분리기(134)와 연결될 수 있다.The second
제2 백연 열교환기(133)는 일측에 연결된 온수 배관(P14)(P13)을 통해 유입되는 온수를 수증기 배출관(P10)을 통해 유입된 고온의 수증기로 가열한 후, 타측에 연결된 온수 배관(P14)를 통해 배출할 수 있다. 이와 같이 온수 배관(P14)을 통해 배출되는 온수는 흡수식 냉동기(400)(200)로 공급될 수 있다.The second
제2 백연 열교환기(133)를 통해 배출되는 온수는 80℃ 내지 95℃ 범위 중 응축수의 제2 온도보다 낮은 어느 하나의 제3 온도를 가질 수 있으며, 일례로 온수의 온도는 85.1℃ 일 수 있다.The hot water discharged through the second white
이와 같이, 배기가스로부터 수분과 열량을 흡수하는 백연저감 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 온수 및 응축수를 폐열수로 배출할 수 있다.In this way, the white
이와 같은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 백연저감 장치(100)는 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 온수 및 응축수 중 적어도 하나의 폐열수를 ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)에 열원으로 제공할 수 있다.As described above with reference to FIG. 1 , the white
도 3은 도 1에 도시된 ORC 발전 장치(200)의 일례를 설명하기 위한 도이다.3 is a view for explaining an example of the ORC
ORC 발전 장치(200)는 백연저감 장치(100)의 폐열수를 열원으로 이용하여, 제1 작동 유체를 가열시켜 유기 랭킨 사이클(ORC)에 따라 전기를 생산하기 위하여, 증발기(210), 터빈(220), 발전기(230), 응축기(240) 및 펌프(250)를 포함할 수 있다.The ORC
증발기(210)는 백연저감 장치(100)의 폐열수를 제1 공급 배관(SP1)을 통해 공급받아 열원으로 사용하여 제1 작동 유체를 고온 고압의 기체로 상태 변화시키고, 열원으로 사용된 폐열수를 제1 연결 배관(CP1)을 통해 배출할 수 있다. The
터빈(220)은 고온 고압 기체 상태의 제1 작동 유체를 팽창시키면서 내부에 구비된 회전축을 회전시켜, 제1 작동 유체의 열에너지를 기계적 에너지로 변환시킬 수 있고, 발전기(230)는 터빈(220)의 회전축에 연결되어 회전축의 회전에 따라 전기를 발생시킬 수 있다.The
응축기(240)는 제1 냉각수를 이용하여 터빈(220)에서 빠져나온 기체 상태의 제1 작동 유체를 냉각시켜 액체 상태로 응축시킬 수 있다. 여기서, 제1 작용 유체로부터 열량을 흡수한 제1 냉각수는 응축기(240)로부터 제1 예비 냉각부(280) 및 제1 주냉각부(290)에 순차적으로 공급되어, 제1 예비 냉각부(280) 및 제1 주냉각부(290)에서 다시 냉각된 후, 응축기(240)로 회수될 수 있다.The
펌프(250)는 응축기(240)에서 액체 상태 상태로 응축된 제1 작동 유체가 증발기(210)에 공급되도록 할 수 있다.The
도 4는 도 1에 도시된 스털링 엔진(300)의 일례를 설명하기 위한 도이다.4 is a view for explaining an example of the
도 4에 도시된 바와 같이, 스털링 엔진(300)은 열원을 이용하여 밀폐 공간 안의 제2 작동 유체를 팽창 및 압축시켜 전기를 생산할 수 있다. 이를 위해 스털링 엔진(300)은 고온부(310)와 저온부(320) 및 발전부(330)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 4 , the
고온부(310)와 저온부(320)는 공동으로 밀폐된 공간을 형성하되, 서로 반대 방향에 위치할 수 있으며, 고온부(310)와 저온부(320)에 의해 공동으로 형성되는 밀폐된 공간에는 제2 작동 유체가 충전되어 있을 수 있다. 제2 작동 유체는 기체, 혼합 기체인 공기 혹은 순수 기체인 수소, 헬륨 등이 주로 사용될 수 있다.The high temperature part 310 and the low temperature part 320 form a jointly sealed space, but may be located in opposite directions, and the second operation is performed in the closed space jointly formed by the high temperature part 310 and the low temperature part 320 . It may be filled with fluid. As the second working fluid, gas, air as a mixed gas, hydrogen, helium, or the like as pure gas may be mainly used.
고온부(310)는 밀폐된 공간을 형성하는 제1 실린더(310A) 및 제1 실린더(310A) 내부에 구비된 제1 피스톤(310B)을 포함할 수 있으며, 제1 실린더(310A) 외측에는 열원이 공급되는 배관이 둘러쌓여 있을 수 있다. 여기서, 제1 피스톤(310B)은 크랭크 축을 통해 발전부(330)의 플라이 휠에 연결될 수 있다.The high temperature part 310 may include a
이와 같은 고온부(310)는 제1 발전 장치(일례로, ORC 발전 장치(200))의 폐열수를 제1 연결 배관(CP1)을 통해 공급받아 열원으로 사용하여, 제1 실린더(310A) 내부의 제2 작동 유체를 가열 및 팽창시켜 제1 피스톤(310B)을 외측으로 밀어내고, 열원으로 사용된 스털링 엔진(300)의 폐열수를 제2 연결 배관(CP2)을 통해 배출할 수 있다.Such a high temperature part 310 receives the waste heat water of the first power generation device (eg, the ORC power generation device 200) through the first connection pipe CP1 and uses it as a heat source, inside the
저온부(320)는 밀폐된 공간을 형성하는 제2 실린더(320A) 및 제2 실린더(320A) 내부에 구비된 제2 피스톤(320B)을 포함할 수 있으며, 제2 실린더(320A) 외측에는 제2 냉각수가 흐르는 배관이 둘러쌓여 있을 수 있다. 여기서, 제2 피스톤(320B)은 크랭크 축을 통해 발전부(330)의 플라이 휠에 연결될 수 있다.The low temperature part 320 may include a
이와 같은 저온부(320)는 제2 냉각수를 이용하여, 제2 실린더(320A) 내부로 유입된 고온 고압의 제2 작동 유체를 냉각시켜, 제2 작동 유체를 압축시켜, 제2 피스톤(320B)을 내측으로 끌어당길 수 있다. The low-temperature part 320 uses the second coolant to cool the high-temperature and high-pressure second working fluid introduced into the
저온부(320)에서 제2 작동 유체로부터 열량을 흡수한 제2 냉각수는 저온부(320)로부터 제2 예비 냉각부(380) 및 제2 주냉각부(390)에 순차적으로 공급되어, 제2 예비 냉각부(380) 및 제2 주냉각부(390)에서 다시 냉각된 후, 저온부(320)로 회수될 수 있다. 한편, 도 4에 도시되어 있지는 않지만, 상기 스털링 엔진(300)의 저온부(320)를 냉각시키는 냉매로서 도 5에 도시된 흡수식 냉동기(400)의 제2 강냉수를 이용할 수도 있다.The second cooling water, which has absorbed heat from the second working fluid in the low-temperature unit 320 , is sequentially supplied from the low-temperature unit 320 to the
발전부(330)는 고온부(310)와 저온부(320)에 구비된 각 피스톤의 왕복 운동에 의해 회전하는 플라이 휠을 회전시켜 전기를 발생시킬 수 있다. 즉, 고온부(310)에 구비된 제1 피스톤(310B)과 냉각부에 구비된 제2 피스톤(320B)은 제2 작동 유체를 반복적으로 팽창 및 압축시켜, 발전부(330)의 플라이 휠을 회전시키고, 이를 통해 발전부(330)에서 전기가 발생될 수 있다.The
도 5는 도 1에 도시된 흡수식 냉동기(400)의 일례를 설명하기 위한 도이다.5 is a view for explaining an example of the
도 5에 도시된 흡수식 냉동기(400)는 냉매의 증발 잠열 이용하여 외부로부터 공급된 제1 강냉수를 제2 강냉수로 냉각시켜 외부에 재공급하는 역할을 수행할 수 있다. 이와 같은 흡수식 냉동기(400)는 건물을 냉방시킨 후, 온도가 상승한 제1 강냉수를 유입받아 냉각시켜 제2 강냉수로 변환한 다음, 건물에 재공급할 수 있다.The
여기서, 제1 강냉수는 10℃ ~ 20℃ 사이일 수 있고, 제1 강냉수는 5℃ ~ 10℃ 사이일 수 있다.Here, the first cold water may be between 10 °C and 20 °C, and the first cold water may be between 5 °C and 10 °C.
이를 위해, 흡수식 냉동기(400)는 냉매 재생기(420), 응축기(430), 증발기(440), 흡수기(410) 및 제3 주냉각부(490)를 포함할 수 있다.To this end, the
냉매 재생기(420)는 제1 강냉수를 제2 강냉수로 냉각시킬 때 사용되는 냉매를 희석 수용액으로부터 분리하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 냉매 재생기(420)는 흡수식 냉동기(400)의 백연저감 장치(100)로부터 폐열수를 열원으로 공급받아, 희석 수용액을 가열하여 희석 수용액으로부터 증발된 수증기 형태로 냉매를 분리할 수 있다. The
냉매 재생기(420)에서 희석 수용액으로부터 냉매가 분리된 농축 수용액은 농용액 배관(P421)을 통해 흡수기(410)로 재공급될 수 있다.The concentrated aqueous solution in which the refrigerant is separated from the diluted aqueous solution in the
냉매 재생기(420)는 냉매 재생기(420)에 사용되는 열원으로 백연저감 장치(100)의 폐열수를 제2 공급 배관(SP2)을 통해 공급받을 수 있으며, 열원으로 사용된 흡수식 냉동기(400)의 폐열수를 회수 배관(RP)을 통해 배출할 수 있다.The
응축기(430)는 연결 통로(P422)를 통해 냉매 재생기(420)와 연결되고, 내부에 냉각수가 배관을 통해 흐르고, 하부에는 응축된 냉매가 배출되는 응축수 배출관(P431)이 연결될 수 있다.The
응축기(430)는 냉매 재생기(420)로부터 발생되는 수증기 형태의 냉매를 공급받아, 내부에 흐르는 제3 냉각수를 이용하여 수증기 형태의 냉매를 응축시켜 액체 상태로 변환시킬 수 있다. 여기서 액체로 응축된 냉매는 응축기(430)의 하부에 연결된 응축수 배출관(P431)을 통해 증발기(440)로 배출될 수 있다.The
증발기(440)는 상측에 응축기(430)와 연결된 응축수 배출관(P431)이 연결될 수 있으며, 내부에 제1 강냉수가 흐르는 배관이 구비될 수 있으며, 측면에 흡수기(410)에 연결되는 연결 통로(440)이 구비될 수 있다.The
증발기(440)는 냉매의 증발 잠열을 이용하여 내부의 배관을 통해 유입된 제1 강냉수를 제2 강냉수로 냉각시킬 수 있다.The
증발기(440)는 냉매가 증발되도록 하기 위해, 내부를 대략 6.5mmHg 정도의 고진공 상태로 유지하여, 액체 상태의 냉매를 증발시켜, 냉매가 증발될 때의 증발 잠열을 이용하여 배관을 통해 흐르는 제1 강냉수를 제2 강냉수로 냉각시킬 수 있다.The
증발기(440)는 냉매의 증발이 보다 용이해지도록 하기 위하여, 분사 노즐을 구비할 있다. 분사 노즐은 증발기(440) 내의 상측에 위치하여 액체 상태의 냉매를 분사시킬 수 있다. 여기서, 증발기(440)의 하측에 고여 있는 액체 상태의 냉매는 배관(P441)을 타고 증발기(440)내의 상측으로 이동되어 분사될 수 있다.The
증발기(440) 내부는 고진공 상태로 유지되어, 냉매가 분사될 때 보다 용이하게 증기 형태로 증발될 수 있다. 이때, 발생되는 증발 잠열에 의해 증발기(440) 내부는 냉매의 증발 온도(예, 5℃)에 의해 대략 5℃로 유지되고, 10℃ ~ 20℃ 사이의 온도를 갖는 제1 강냉수는 5℃ ~ 10℃의 온도를 갖는 제2 강냉수로 냉각될 수 있다.The inside of the
흡수기(410)는 연결 통로(P442)를 통해 증발기(440)와 연결되어, 증발기(440) 내부에서 발생된 증기 상태의 냉매를 공급받고, 상부에 냉매 재생기(420)와 연결되는 농용액 배관(P421)을 통해 농축 수용액을 공급받을 수 있다.The
흡수기(410)는 농축 수용액을 흡수기(410) 내의 상측에서 분사하여, 농축 수용액에 의해 증기 형태를 갖는 냉매가 흡수되도록 할 수 있다.The
여기서, 흡수기(410) 내부에서 배관을 통해 흐르는 제3 냉각수는 농축 수용액을 온도를 저하시켜, 흡수기(410) 및 증발기(440) 내의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다.Here, the third cooling water flowing through the pipe in the
이와 같은 제3 냉각수는 흡수기(410), 응축기(430) 및 제3 주냉각부(490)를 배관을 통해 순환하면서, 흡수기(410)와 응축기(430)의 내부를 냉각시키면서 열량을 흡수하고, 제3 주냉각부(490)에서 냉각될 수 있다.This third cooling water absorbs heat while cooling the inside of the
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다종 폐열 재활용 시스템은 백연저감 장치(100)에서 배출되는 온수 및 응축수 중 적어도 하나의 폐열수를 ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)에 열원으로 제공함으로써, 온수나 응축수와 같은 폐열수의 활용도를 보다 높일 수 있다.As described above, the multi-type waste heat recycling system according to the first embodiment of the present invention converts at least one waste heat water of hot water and condensate discharged from the
도 6은 본 발명의 제1 실시예의 변경례에 따른 다종 폐열 재활용 시스템을 설명하기 위한 도이다.6 is a view for explaining a multi-type waste heat recycling system according to a modified example of the first embodiment of the present invention.
도 6 이하에서는, 앞선 도 1 내지 도 5에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대한 설명은 전술한 내용으로 대체하고, 다른 부분을 위주로 설명한다. In FIG. 6 or less, the description of the same configuration as that described with reference to FIGS. 1 to 5 is replaced with the above description, and other parts will be mainly described.
본 발명의 제1 실시예의 변경례에 따른 다종 폐열 재활용 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 열교환기(520)가 제2 발전 장치의 후단과 회수 배관(RP) 사이에 위치할 수 있다.As shown in FIG. 6 , in the multi-purpose waste heat recycling system according to a modification of the first embodiment of the present invention, the
이와 같은 제2 열교환기(520)는 흡수식 냉동기(400)로부터 제2 강냉수 공급받아, 제2 강냉수를 이용하여 제2 발전 장치(예, 스털링 엔진)의 폐열수를 냉각시켜 제1 열교환기(510)에 공급할 수 있다.The
이에 따라, 제2 열교환기(520)는 제1 발전 장치(예, ORC 발전 장치)와 제2 발전 장치(예, 스털링 엔진)로부터 상대적으로 많은 열량을 흡수한 백연저감 장치(100)의 폐열수를 미리 냉각시킬 수 있고, 제1 열교환기(510)에서 제2 열교환기(520)에서 배출되는 폐열수와 흡수식 냉동기(400)의 폐열수를 함께 다시한번 냉각시킴으로써, 백연저감 장치(100)의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, the
지금까지의 본 발명의 제1 실시예에서는, 백연저감 장치(100)의 폐열수가 제1 발전 장치 및 제2 발전 장치에 직렬로 공급되는 경우를 일례로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 백연저감 장치(100)의 폐열수가 제1 발전 장치 및 제2 발전 장치에 병렬로 공급될 수도 있다.In the first embodiment of the present invention so far, the case where the waste heat water of the white
이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음의 도 7과 같다.This will be described in more detail as shown in FIG. 7 below.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다종 폐열 재활용 시스템을 설명하기 위한 도이다.7 is a view for explaining a multi-type waste heat recycling system according to a second embodiment of the present invention.
앞선 본 발명의 제2 실시예에 따른 다종 폐열 재활용 시스템에서는, 백연저감 장치(100)가 온수 및 응축수 중 적어도 하나인 백연저감 장치(100)의 폐열수를 ORC 발전 장치(200) 및 스털링 엔진(300)에 직렬로 공급하고, 흡수식 냉동기(400)에 병렬로 공급였으나, 본 발명의 제2 실시예에서는 이와 다르게 백연저감 장치(100)가 백연저감 장치(100)의 폐열수를 ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)에 병렬로 공급할 수 있다.In the above-mentioned multi-type waste heat recycling system according to the second embodiment of the present invention, the white
이를 위해, 백연저감 장치(100)의 온수 배관(P14) 및 응축수 배관(P16) 중 적어도 하나에 연결된 복수의 공급 배관이 ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400) 각각에 연결될 수 있다. To this end, a plurality of supply pipes connected to at least one of the hot water pipe P14 and the condensate pipe P16 of the
도 7에서는 일례로, 복수의 공급 배관 각각이 백연저감 장치(100)의 온수 배관(P14) 및 응축수 배관(P16) 각각에 연결된 경우를 일례로 도시하였다.In FIG. 7 , as an example, a case in which each of the plurality of supply pipes is connected to the hot water pipe P14 and the condensed water pipe P16 of the white
이에 따라, 백연저감 장치(100)는 백연저감 장치(100)에 병렬로 연결되는 복수의 공급 배관 각각을 통하여 ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300), 및 흡수식 냉동기(400)에 백연저감 장치(100)의 폐열수를 공급할 수 있다.Accordingly, the white
일례로, 도 7과 같이, 백연저감 장치(100)와 ORC 발전 장치(200) 사이에 제1 공급 배관(SP1)이 연결되어, 백연저감 장치(100)는 제1 공급 배관(SP1)을 통해 ORC 발전 장치(200)에 백연저감 장치(100)의 폐열수를 공급할 수 있다. For example, as shown in FIG. 7 , the first supply pipe SP1 is connected between the
또한, 백연저감 장치(100)와 흡수식 냉동기(400) 사이에 제2 공급 배관(SP2)이 연결되어, 백연저감 장치(100)는 제2 공급 배관(SP2)을 통해 흡수식 냉동기(400)에 백연저감 장치(100)의 폐열수를 공급할 수 있다.In addition, a second supply pipe (SP2) is connected between the
아울러, 백연저감 장치(100)와 스털링 엔진(300) 사이에 제3 공급 배관(SP3)이 연결되어, 백연저감 장치(100)는 제3 공급 배관(SP3)을 통해 스털링 엔진(300)에 백연저감 장치(100)의 폐열수를 공급할 수 있다.In addition, a third supply pipe SP3 is connected between the
또한, ORC 발전 장치(200)의 폐열수는 제1 연결 배관(CP1)을 통해 배출될 수 있으며, 스털링 엔진(300)의 폐열수는 제2 연결 배관(CP2)을 통해 배출될 수 있으며, 제1 연결 배관(CP1)과 제2 연결 배관(CP2)은 함께 회수 배관(RP)에 연결될 수 있다. 이때, 제1 연결 배관(CP1)은 일례로, 도 7과 같이, 제2 연결 배관(CP2)을 통해 회수 배관(RP)에 연결될 수 있다.In addition, the waste heat water of the ORC
제1 열교환기(510)는 ORC 발전 장치(200)의 폐열수, 스털링 엔진(300)의 폐열수 및 흡수식 냉동기(400)의 폐열수를 함께 열교환하여 냉각시키고, 회수 배관(RP)을 통해 백연저감 장치(100)의 냉수로 재공급할 수 있다.The
도 8은 본 발명의 제2 실시예의 변경례에 따른 다종 폐열 재활용 시스템을 설명하기 위한 도이다.8 is a view for explaining a multi-type waste heat recycling system according to a modified example of the second embodiment of the present invention.
앞선, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예의 변경례에 따른 다종 폐열 재활용 시스템 역시, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 열교환기(520)가 ORC 발전 장치(200) 및 스털링 엔진(300)의 후단과 회수 배관(RP) 사이에 위치할 수 있다.As previously described with reference to FIG. 6 , the multi-type waste heat recycling system according to the modified example of the second embodiment of the present invention is also shown in FIG. 8 , the
이와 같은 제2 열교환기(520)는 흡수식 냉동기(400)로부터 제2 강냉수 공급받아, 제2 강냉수를 이용하여 ORC 발전 장치(200) 및 스털링 엔진(300)으로부터 배출되는 폐열수를 냉각시켜 제1 열교환기(510)에 공급할 수 있다.The
이에 따라, 제2 열교환기(520)는 제1 발전 장치와 제2 발전 장치로부터 상대적으로 많은 열량을 흡수한 백연저감 장치(100)의 폐열수를 미리 냉각시킬 수 있고, 제1 열교환기(510)에서 제2 열교환기(520)에서 배출되는 폐열수와 흡수식 냉동기(400)의 폐열수를 함께 다시한번 냉각시킴으로써, 백연저감 장치(100)의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, the
이와 같이, 본 발명에 따른 다종 폐열 재활용 시스템은 백연저감 장치(100)에서 배출되는 온수 및 응축수 중 적어도 하나의 폐열수를 ORC 발전 장치(200), 스털링 엔진(300) 및 흡수식 냉동기(400)에 열원으로 제공함으로써, 온수나 응축수와 같은 폐열수의 활용도를 보다 높일 수 있다.As such, the multi-type waste heat recycling system according to the present invention converts at least one waste heat water of hot water and condensate discharged from the white
본 발명의 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 해당 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 서로 다른 실시예에 병합되어 적용될 수 있다.The technical features disclosed in each embodiment of the present invention are not limited only to the embodiment, and unless they are incompatible with each other, the technical features disclosed in each embodiment may be combined and applied to different embodiments.
따라서, 각 실시예에서는 각각의 기술적 특징을 위주로 설명하지만, 각 기술적 특징이 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 서로 병합되어 적용될 수 있다.Accordingly, in each embodiment, each technical feature will be mainly described, but unless the technical features are incompatible with each other, they may be merged and applied.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various modifications and variations will be possible from the point of view of those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the scope of the present invention should be defined not only by the claims of the present specification, but also by those claims and their equivalents.
1: 보일러
100: 백연저감 장치
200: ORC 발전 장치
300: 스털링 엔진
400: 흡수식 냉동기1: Boiler 100: White smoke reduction device
200: ORC generator 300: Stirling engine
400: absorption chiller
Claims (20)
열원을 이용하여 제1 작동 유체를 가열시키고, 상기 제1 작동 유체의 유기 랭킨 사이클(ORC)에 따라 전기를 생산하는 ORC 발전 장치; 및
냉매의 증발 잠열을 이용하여 외부로부터 공급된 제1 강냉수를 제2 강냉수로 냉각시켜 외부에 재공급하되, 열원을 이용하여 상기 냉매를 재생하는 흡수식 냉동기를 포함하되,
상기 백연저감 장치는 상기 온수와 상기 응축수 중 적어도 하나인 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 ORC 발전 장치와 상기 흡수식 냉동기에 병렬로 제공하고,
상기 ORC 발전 장치와 상기 흡수식 냉동기에서 열원으로 사용된 폐열수를 냉각시켜 상기 백연저감 장치에 상기 냉수로 공급하는 제1 열교환기;를 더 포함하되,
상기 제1 열교환기는 상기 흡수식 냉동기로부터 상기 제2 강냉수를 공급받아 상기 폐열수를 냉각시키는 다종 폐열 재활용 시스템.Absorbs moisture and heat from the exhaust gas using a moisture absorbent, but uses cold water to absorb heat from the absorbent, then discharges hot water, regenerates the absorbent using steam, and then discharges condensed water Device;
an ORC power generation device that heats a first working fluid using a heat source and generates electricity according to an organic Rankine cycle (ORC) of the first working fluid; and
An absorption type refrigerator for cooling the first strong cold water supplied from the outside using the latent heat of evaporation of the refrigerant and re-supplying it to the outside with the second cold water, and regenerating the refrigerant using a heat source,
The white smoke reduction device provides the waste heat water of the white smoke reduction device, which is at least one of the hot water and the condensed water, to the ORC power generation device and the absorption refrigerator in parallel,
A first heat exchanger for cooling the waste heat water used as a heat source in the ORC power generation device and the absorption chiller and supplying the cold water to the plume abatement device; further comprising,
The first heat exchanger receives the second strong cold water from the absorption chiller to cool the waste heat water.
열원을 이용하여 밀폐 공간 안의 제2 작동 유체를 팽창 및 압축시켜 전기를 생산하는 스털링 엔진; 및
냉매의 증발 잠열을 이용하여 외부로부터 공급된 제1 강냉수를 제2 강냉수로 냉각시켜 외부에 재공급하되, 열원을 이용하여 상기 냉매를 재생하는 흡수식 냉동기를 포함하되,
상기 백연저감 장치는 상기 온수와 상기 응축수 중 적어도 하나인 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 스털링 엔진과 상기 흡수식 냉동기에 병렬로 제공하고,
상기 스털링 엔진과 상기 흡수식 냉동기에서 열원으로 사용된 폐열수를 냉각시켜 상기 백연저감 장치에 상기 냉수로 공급하는 제1 열교환기;를 더 포함하되,
상기 제1 열교환기는 상기 흡수식 냉동기로부터 상기 제2 강냉수를 공급받아 상기 폐열수를 냉각시키는 다종 폐열 재활용 시스템.Absorbs moisture and heat from the exhaust gas using a moisture absorbent, but uses cold water to absorb heat from the absorbent, then discharges hot water, regenerates the absorbent using steam, and then discharges condensed water Device;
a Stirling engine that uses a heat source to expand and compress a second working fluid in an enclosed space to generate electricity; and
An absorption type refrigerator for cooling the first strong cold water supplied from the outside using the latent heat of evaporation of the refrigerant and re-supplying it to the outside with the second cold water, and regenerating the refrigerant using a heat source,
The white smoke reduction device provides the waste heat water of the white smoke reduction device, which is at least one of the hot water and the condensed water, to the Stirling engine and the absorption refrigerator in parallel;
A first heat exchanger for cooling the waste heat water used as a heat source in the Stirling engine and the absorption chiller and supplying the cold water to the white smoke reduction device;
The first heat exchanger receives the second strong cold water from the absorption chiller to cool the waste heat water.
열원을 이용하여 제1 작동 유체를 가열시키고, 상기 제1 작동 유체의 유기 랭킨 사이클(ORC)에 따라 전기를 생산하는 ORC 발전 장치;
열원을 이용하여 밀폐 공간 안의 제2 작동 유체를 팽창 및 압축시켜 전기를 생산하는 스털링 엔진; 및
냉매의 증발 잠열을 이용하여 외부로부터 공급된 제1 강냉수를 제2 강냉수로 냉각시켜 외부에 재공급하되, 열원을 이용하여 상기 냉매를 재생하는 흡수식 냉동기를 포함하되,
상기 백연저감 장치는 상기 온수와 상기 응축수 중 적어도 하나인 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 ORC 발전 장치와 스털링 엔진에 직렬 또는 병렬로 제공하고, 상기 흡수식 냉동기에는 상기 ORC 발전 장치 및 스털링 엔진과 병렬로 제공하며,
상기 ORC 발전 장치, 스털링 엔진 및 상기 흡수식 냉동기에서 열원으로 사용된 폐열수를 냉각시켜 상기 백연저감 장치에 상기 냉수로 공급하는 제1 열교환기;를 더 포함하되,
상기 제1 열교환기는 상기 흡수식 냉동기로부터 상기 제2 강냉수를 공급받아 상기 폐열수를 냉각시키는 다종 폐열 재활용 시스템.Absorbs moisture and heat from the exhaust gas using a moisture absorbent, but uses cold water to absorb heat from the absorbent, then discharges hot water, regenerates the absorbent using steam, and then discharges condensed water Device;
an ORC power generation device that heats a first working fluid using a heat source and generates electricity according to an organic Rankine cycle (ORC) of the first working fluid;
a Stirling engine that uses a heat source to expand and compress a second working fluid in an enclosed space to generate electricity; and
An absorption type refrigerator for cooling the first strong cold water supplied from the outside using the latent heat of evaporation of the refrigerant and re-supplying it to the outside with the second cold water, and regenerating the refrigerant using a heat source,
The white smoke abatement device provides waste heat water of the white smoke abatement device, which is at least one of the hot water and the condensed water, to the ORC power generation device and the Stirling engine in series or in parallel, and the absorption chiller includes the ORC power generation device and the Stirling engine in parallel. provided by
A first heat exchanger for cooling the waste heat water used as a heat source in the ORC power generation device, the Stirling engine, and the absorption chiller and supplying the cold water to the white smoke reduction device;
The first heat exchanger receives the second strong cold water from the absorption chiller to cool the waste heat water.
상기 온수를 배출하는 온수 배관 및 상기 응축수를 배출하는 응축수 배관 중 적어도 하나와 연결된 제1 공급 배관을 더 포함하는 다종 폐열 재활용 시스템.4. The method of claim 3,
The multi-purpose waste heat recycling system further comprising a first supply pipe connected to at least one of a hot water pipe for discharging the hot water and a condensate pipe for discharging the condensed water.
상기 백연저감 장치는 상기 온수와 상기 응축수 중 적어도 하나인 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 ORC 발전 장치와 스털링 엔진에 직렬로 제공하며,
상기 백연저감 장치는 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 제1 공급 배관을 통해 상기 ORC 발전 장치 및 상기 스털링 엔진 중 어느 하나인 제1 발전 장치에 공급하고,
상기 제1 발전 장치는 상기 제1 발전 장치의 폐열수를 상기 ORC 발전 장치 및 상기 스털링 엔진 중 나머지 하나의 발전 장치인 제2 발전 장치에 공급하는 다종 폐열 재활용 시스템.5. The method of claim 4,
The white smoke abatement device provides the waste heat water of the white smoke abatement device, which is at least one of the hot water and the condensed water, to the ORC power generation device and the Stirling engine in series,
The plume abatement device supplies the waste heat water of the plume abatement device to a first power generation device that is one of the ORC power generation device and the Stirling engine through the first supply pipe,
The first power generation device supplies the waste heat water of the first power generation device to a second power generation device that is the other power generation device among the ORC power generation device and the Stirling engine.
일단이 상기 백연저감 장치에 상기 냉수를 공급하는 냉수 배관에 연결되고, 타단이 상기 제2 발전 장치 및 상기 흡수식 냉동기에 연결된 회수 배관을 더 포함하고,
상기 회수 배관 상에 상기 제1 열교환기가 구비되는 다종 폐열 재활용 시스템.6. The method of claim 5,
One end is connected to the cold water pipe for supplying the cold water to the white smoke reduction device, the other end further comprises a recovery pipe connected to the second power generation device and the absorption refrigerator,
A multi-purpose waste heat recycling system in which the first heat exchanger is provided on the recovery pipe.
상기 제2 발전 장치는 상기 제2 발전 장치의 폐열수를 상기 회수 배관으로 배출하는 다종 폐열 재활용 시스템. 7. The method of claim 6,
The second power generation device is a multi-type waste heat recycling system for discharging the waste heat water of the second power generation device to the recovery pipe.
상기 제1 공급 배관과 별도로 상기 온수 배관 및 상기 응축수 배관 중 적어도 하나와 연결된 제2 공급 배관을 더 포함하고,
상기 백연저감 장치는 상기 제2 공급 배관을 통하여, 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 흡수식 냉동기에 공급하는 다종 폐열 재활용 시스템.7. The method of claim 6,
Further comprising a second supply pipe connected to at least one of the hot water pipe and the condensed water pipe separately from the first supply pipe,
The white smoke reduction device is a multi-type waste heat recycling system for supplying the waste heat water of the white smoke reduction device to the absorption refrigerator through the second supply pipe.
상기 흡수식 냉동기는
상기 제2 공급 배관을 통하여 공급받은 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 냉매를 재생하기 위한 열원으로 사용하고, 상기 흡수식 냉동기의 폐열수를 상기 회수 배관으로 배출하는 다종 폐열 재활용 시스템.9. The method of claim 8,
The absorption chiller
A multi-purpose waste heat recycling system for using the waste heat water of the plume abatement device supplied through the second supply pipe as a heat source for regenerating the refrigerant, and discharging the waste heat water of the absorption refrigerator to the recovery pipe.
상기 제1 열교환기는 상기 회수 배관을 통해 유입되는 상기 제2 발전 장치의 폐열수와 상기 흡수식 냉동기의 폐열수를 함께 냉각시키는 다종 폐열 재활용 시스템. 10. The method of claim 9,
The first heat exchanger is a multi-type waste heat recycling system for cooling the waste heat water of the second power generation device introduced through the recovery pipe and the waste heat water of the absorption refrigerator together.
상기 제2 발전 장치의 후단과 상기 회수 배관 사이에 위치하고, 상기 흡수식 냉동기로부터 상기 제2 강냉수 공급받아 상기 제2 발전 장치의 폐열수를 냉각시켜 상기 제1 열교환기로 공급하는 제2 열교환기를 더 포함하는 다종 폐열 재활용 시스템.7. The method of claim 6,
A second heat exchanger located between the rear end of the second power generation device and the recovery pipe, receiving the second strong cold water from the absorption refrigerator, cooling the waste heat water of the second power generation device, and supplying the second heat exchanger to the first heat exchanger. Versatile waste heat recycling system.
상기 백연저감 장치는
상기 흡습액을 이용하여 상기 배기가스로부터 수분과 열량을 흡수한 후 상기 배기가스를 대기중으로 배출하는 흡습부;
상기 배기가스로부터 상기 수분과 열량을 흡수한 상기 흡습액을 저장하는 저장부;
상기 저장부와 상기 흡습부 사이에 위치하여, 상기 냉수를 이용하여 상기 흡습액으로부터 열량을 회수한 후, 열량을 빼앗긴 상기 흡습액을 상기 흡습부에 공급하고, 상기 온수를 배출하는 제1 열교환기; 및
상기 저장부로부터 상기 흡습액을 공급받아 상기 스팀을 이용하여 상기 흡습액을 재생시킨 후, 상기 저장부로 재생된 상기 흡습액을 공급하고, 상기 응축수를 배출하는 흡습액 재생부;를 포함하는 다종 폐열 재활용 시스템.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The white smoke reduction device is
a moisture absorption unit for absorbing moisture and heat from the exhaust gas using the moisture absorption liquid and then discharging the exhaust gas to the atmosphere;
a storage unit configured to store the moisture absorption liquid that has absorbed the moisture and heat from the exhaust gas;
A first heat exchanger located between the storage part and the moisture absorption part, recovering heat amount from the moisture absorption liquid using the cold water, and supplying the moisture absorption liquid from which the heat amount was taken to the moisture absorption part, and discharging the hot water ; and
Multi-species waste heat including; after receiving the absorbent liquid from the storage unit, regenerating the absorbent liquid using the steam, supplying the regenerated absorbent liquid to the storage unit, and discharging the condensed water recycling system.
상기 제1 발전 장치는 상기 ORC 발전 장치이고,
상기 ORC 발전 장치는 유기 랭킨 사이클(ORC)에 따라 동작하는 증발기, 터빈, 발전기, 응축기 및 펌프를 포함하고,
상기 증발기는 상기 백연저감 장치의 폐열수를 열원으로 사용하여 제1 작동 유체를 고온 고압의 기체로 상태 변화시키고, 상기 열원으로 사용된 폐열수를 배출하고,
상기 터빈은 고온 고압 기체 상태의 상기 제1 작동 유체를 팽창시키면서 내부에 구비된 회전축을 회전시키고,
상기 발전기는 상기 회전축에 연결되어 상기 회전축의 회전에 따라 전기를 발생시키고,
상기 응축기는 제1 냉각수를 이용하여 상기 제1 작동 유체를 냉각시켜, 기체 상태의 상기 제1 작동 유체를 액체 상태로 응축시키는 다종 폐열 재활용 시스템.6. The method of claim 5,
The first power generation device is the ORC power generation device,
The ORC power generation device includes an evaporator, a turbine, a generator, a condenser and a pump operating according to an organic Rankine cycle (ORC),
The evaporator uses the waste heat water of the plume abatement device as a heat source to change the state of the first working fluid into a high-temperature and high-pressure gas, and discharges the waste heat water used as the heat source,
The turbine rotates a rotating shaft provided therein while expanding the first working fluid in a high-temperature and high-pressure gas state,
The generator is connected to the rotating shaft to generate electricity according to the rotation of the rotating shaft,
The condenser cools the first working fluid by using the first cooling water, thereby condensing the first working fluid in a gaseous state into a liquid state.
상기 제1 냉각수를 상기 응축기로부터 공급받아 냉각시킨 후 상기 응축기로 재공급하는 제1 주냉각부를 더 포함하는 다종 폐열 재활용 시스템.14. The method of claim 13,
The multi-purpose waste heat recycling system further comprising a first main cooling unit receiving the first cooling water from the condenser, cooling it, and re-supplying the first cooling water to the condenser.
상기 응축기와 상기 제1 주냉각부 사이에 배치되어, 상기 흡수식 냉동기로부터 상기 제2 강냉수 공급받아 상기 제1 냉각수를 예비 냉각시켜 상기 제1 주냉각부에 공급하는 제1 예비 냉각부를 더 포함하는 다종 폐열 재활용 시스템. 15. The method of claim 14,
A first pre-cooling unit disposed between the condenser and the first main cooling unit, receiving the second strong cold water from the absorption refrigerator, pre-cooling the first cooling water, and supplying the first main cooling unit to the first main cooling unit Versatile waste heat recycling system.
상기 제2 발전 장치는 상기 스털링 엔진이고,
상기 스털링 엔진은 상기 공동으로 밀폐된 공간을 형성하되, 서로 반대 방향에 위치하는 고온부와 저온부 및 상기 고온부와 상기 저온부에 구비된 각 피스톤의 왕복 운동에 의해 전기를 발생시키는 발전부를 포함하고,
상기 고온부는 상기 제1 발전 장치의 폐열수를 열원으로 사용하여 상기 밀폐된 공간을 형성하는 제1 실린더 내부의 상기 제2 작동 유체를 팽창시켜 제1 피스톤을 외측으로 밀어내고, 열원으로 사용된 폐열수를 배출하고,
상기 저온부는 제2 냉각수로 상기 밀폐된 공간을 형성하는 제2 실린더 내부의 상기 제2 작동 유체를 압축시켜 제2 피스톤을 내측으로 끌어당기는 다종 폐열 재활용 시스템. 6. The method of claim 5,
The second power generation device is the Stirling engine,
The Stirling engine includes a power generation unit for generating electricity by reciprocating motion of each piston provided in the high temperature part and the low temperature part, and the high temperature part and the low temperature part, which forms the jointly sealed space, and is located in opposite directions,
The high temperature part uses the waste heat water of the first power generation device as a heat source to expand the second working fluid inside the first cylinder forming the sealed space to push the first piston outward, and waste heat used as a heat source drain the number,
The low-temperature part compresses the second working fluid inside a second cylinder forming the sealed space with a second coolant to draw a second piston inward.
상기 제2 냉각수를 상기 저온부로부터 공급받아 냉각시킨 후 상기 저온부로 재공급하는 제2 주냉각부를 더 포함하는 다종 폐열 재활용 시스템.17. The method of claim 16,
and a second main cooling unit receiving the second cooling water from the low temperature unit, cooling it, and then re-supplying the second cooling water to the low temperature unit.
상기 저온부와 상기 제2 주냉각부 사이에 배치되어, 상기 흡수식 냉동기로부터 상기 제2 강냉수 공급받아 상기 제2 냉각수를 예비 냉각시켜 상기 제2 주냉각부에 공급하는 제2 예비 냉각부를 더 포함하는 다종 폐열 재활용 시스템. 18. The method of claim 17,
It is disposed between the low-temperature part and the second main cooling part, receiving the second strong cold water from the absorption chiller, pre-cooling the second cooling water and supplying the second main cooling part to the second main cooling part further comprising Versatile waste heat recycling system.
상기 흡수식 냉동기는 재생기, 응축기, 증발기 및 흡수기를 더 포함하고,
상기 재생기는 상기 백연저감 장치의 폐열수를 이용하여, 상기 냉매를 함유한 희석 수용액을 가열하여, 상기 희석 수용액으로부터 상기 냉매를 수증기 형태로 분리하고,
상기 응축기는 상기 재생기로부터 수증기 형태로 증발된 상기 냉매를 공급받아 제3 냉각수를 이용하여 상기 냉매를 응축시키고,
상기 증발기는 상기 응축기로부터 상기 냉매를 공급받아, 상기 냉매의 증발 잠열을 이용하여 상기 제1 강냉수를 상기 제2 강냉수로 냉각시키고,
상기 흡수기는 상기 재생기로부터 상기 냉매가 분리된 농축 수용액을 공급받아, 상기 농축 수용액을 이용하여 상기 증발 잠열에 의해 기화된 증기 형태를 갖는 상기 냉매를 흡수하여 상기 희석 수용액을 상기 재생기로 공급하는 다종 폐열 재활용 시스템.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The absorption refrigerator further includes a regenerator, a condenser, an evaporator and an absorber,
The regenerator uses the waste heat water of the plume abatement device to heat the diluted aqueous solution containing the coolant, and separates the coolant from the diluted aqueous solution in the form of water vapor,
The condenser receives the refrigerant evaporated in the form of water vapor from the regenerator and condenses the refrigerant using a third cooling water,
The evaporator receives the refrigerant from the condenser and uses the latent heat of evaporation of the refrigerant to cool the first cold water to the second cold water,
The absorber receives the concentrated aqueous solution from which the refrigerant is separated from the regenerator, absorbs the refrigerant having a vapor form vaporized by the latent heat of evaporation using the concentrated aqueous solution, and supplies the diluted aqueous solution to the regenerator. recycling system.
상기 백연저감 장치는 상기 온수와 상기 응축수 중 적어도 하나인 상기 백연저감 장치의 폐열수를 상기 ORC 발전 장치 및 상기 스털링 엔진에 병렬로 제공하며,
상기 온수를 배출하는 온수 배관 및 상기 응축수를 배출하는 응축수 배관 중 적어도 하나에 각각 연결되는 복수의 공급 배관을 더 포함하고,
상기 백연저감 장치는 상기 복수의 공급 배관 각각을 통하여 상기 ORC 발전 장치, 상기 스털링 엔진 및 상기 흡수식 냉동기에 상기 백연저감 장치의 폐열수를 공급하는 다종 폐열 재활용 시스템.
4. The method of claim 3,
The white smoke reduction device provides the waste heat water of the white smoke reduction device, which is at least one of the hot water and the condensed water, to the ORC power generation device and the Stirling engine in parallel,
Further comprising a plurality of supply pipes respectively connected to at least one of the hot water pipe for discharging the hot water and the condensed water pipe for discharging the condensed water,
The plume abatement device is a multi-type waste heat recycling system for supplying the waste heat water of the plume abatement device to the ORC power generation device, the Stirling engine, and the absorption refrigerator through each of the plurality of supply pipes.
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