WO2016104851A1 - 원자로에서 발생한 증기를 이용하는 에너지 절약형 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 방법 - Google Patents

원자로에서 발생한 증기를 이용하는 에너지 절약형 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2016104851A1
WO2016104851A1 PCT/KR2014/012950 KR2014012950W WO2016104851A1 WO 2016104851 A1 WO2016104851 A1 WO 2016104851A1 KR 2014012950 W KR2014012950 W KR 2014012950W WO 2016104851 A1 WO2016104851 A1 WO 2016104851A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steam
seawater
heat exchanger
turbine
pressure turbine
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/012950
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이창건
이혜일
Original Assignee
이창건
이혜일
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이창건, 이혜일 filed Critical 이창건
Priority to EP14909165.4A priority Critical patent/EP3239104B1/en
Priority to US15/539,526 priority patent/US10413842B2/en
Publication of WO2016104851A1 publication Critical patent/WO2016104851A1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D5/00Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0078Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation characterised by auxiliary systems or arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/0011Heating features
    • B01D1/0058Use of waste energy from other processes or sources, e.g. combustion gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/28Evaporating with vapour compression
    • B01D1/284Special features relating to the compressed vapour
    • B01D1/2856The compressed vapour is used for heating a reboiler or a heat exchanger outside an evaporator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D5/00Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/0075Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with heat exchanging
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/16Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using waste heat from other processes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/04Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for specific purposes other than heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08Seawater, e.g. for desalination
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/10Energy recovery
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies

Definitions

  • the present invention relates to a seawater desalination system using steam generated in a nuclear reactor, and more particularly, seawater desalination to improve energy efficiency by applying heated cooling water discharged from a nuclear power plant and high temperature steam generated in a nuclear reactor to seawater desalination. It is about the system.
  • Nuclear power is a device that uses fission reactions that take place inside a reactor.
  • the neutron collides with the uranium nucleus to cause such a fission reaction, thereby converting the heat released during nuclear fission into electricity.
  • Nuclear power generation has a higher initial construction cost than other power generation methods, but since the fuel cost is much lower, there are advantages in that the generation cost is low considering the long life of the power plant, and the environmentally friendly advantages of extremely low greenhouse gas emissions.
  • the radiation generated during the power generation process is harmful to the global environment and the human body, and the disposal of high-level radioactive waste remains a social issue and has the risk of nuclear accidents.
  • FIG. 1 schematically shows a conventional nuclear power generation process.
  • a conventional nuclear power generation system includes a reactor 6, a steam generator 10, a turbine 20, a condenser 30, and the like.
  • the heat generated by nuclear fission in the reactor 6 is transferred to the steam generator 10, and the steam generator 10 generates steam of high temperature and high pressure as the received heat. Steam generated from the steam generator 10 is supplied to the turbine 20, and generates electricity to the generator 12 connected to the turbine (20).
  • the steam used for electricity production in the turbine 20 is supplied to the condenser 30.
  • the condenser 30 is installed with the inlet pipe 32, the seawater is introduced, the discharge pipe 34 is installed, the introduced seawater is discharged to the outside again.
  • the condenser 30 liquefies the steam exhausted from the turbine 20 to produce condensed water.
  • the seawater entering the inlet pipe 32 can be used for the liquefaction of steam because it is cold.
  • the seawater used for vapor liquefaction has a high temperature and is discharged to the discharge pipe 34.
  • the seawater undergoing the liquefaction process of the steam has a water temperature rise of about 9 ⁇ 10 °C.
  • the high temperature of 35 ° C is discharged to the discharge pipe 34 after the liquefaction process.
  • the condensed water generated in the condenser 30 is supplied to the steam generator 10 again by the circulation pump 14, and the steam generator 10 generates steam again by nuclear fission heat.
  • seawater discharged from nuclear power generation is a water temperature of about 35 °C, there is a need for additional heating is required even in this conventional technology.
  • the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the seawater desalination system that can improve the energy efficiency by applying the heated seawater discharged from the nuclear power plant and steam generated from the reactor to seawater desalination to the user
  • the purpose is to provide.
  • the present invention is configured to be supplied to the fresh water generating unit of the high temperature seawater discharged during the condensation of steam in nuclear power generation can greatly save the energy used in the generation of fresh water and can be prepared for the regulation according to the discharge of high temperature seawater
  • the purpose is to provide users with a seawater desalination system.
  • the present invention uses a portion of the steam exhausted from the turbine for the heat exchange of sea water, and by performing the heat exchange in two stages users of the seawater desalination system that can generate a high temperature seawater sufficient for the generation of fresh water without additional energy consumption Its purpose is to provide it.
  • an object of the present invention is to provide a user with a seawater desalination system that can improve the thermal efficiency by allowing the steam used for heat exchange of seawater to be supplied back to the cycle of nuclear power generation.
  • the seawater desalination system includes a steam supply pipe 40 for supplying heat exchange steam which is a part of the steam exhausted from the turbine 20; A seawater supply pipe 36 branched from the discharge pipe 34; A heat exchanger (50) connected to the steam supply pipe (40) to receive the heat exchange steam, and connected to the sea water supply pipe (36) to receive first seawater which is a part of the seawater discharged from the condenser (30); And a connection pipe 4 connecting the heat exchanger 50 and the fresh water generator 2, wherein the heat exchanger 50 uses the heat contained in the heat exchange steam to heat the water temperature of the first seawater.
  • the first seawater having a raised water temperature is supplied to the freshwater generator 2 through the connecting pipe 4 to desalination of the first seawater.
  • the turbine 20, the high-pressure turbine 22 is connected to the steam generator 10 receives the steam generated in the steam generator 10; And a low pressure turbine 24 connected to the high pressure turbine 22 to receive steam exhausted from the high pressure turbine 22.
  • the heat exchange steam may further include the first steam and the second steam. .
  • the heat exchanger 50 is connected to the first steam supply pipe 42 to receive the first steam and to perform a first preheating of the first seawater using the supplied first steam.
  • a second heat exchanger 54 connected to the second steam supply pipe 44 to receive the second steam and to perform a second preheating of the first seawater using the supplied second steam. It may further include.
  • the water temperature of the first seawater rises within a first temperature range by the first preheating, and the water temperature of the first seawater may rise within a second temperature range higher than the first temperature range by the second preheating. Can be.
  • the steam may circulate along a steam cycle leading to the steam generator 10, the high pressure turbine 22, the low pressure turbine 24, and the condenser 30.
  • the apparatus may further include a first return pipe 60 connected to the first heat exchanger 52 to supply the first steam, which has been subjected to the first preheating, to the steam cycle.
  • the apparatus may further include a second return tube 62 connected to the second heat exchanger 54 to supply the second steam subjected to the second preheating to the steam cycle.
  • the steam generator 10 for generating steam;
  • a turbine 20 supplied with the steam for the production of electricity;
  • a condenser (30) receiving seawater from an inlet pipe (32) and liquefying the steam exhausted from the turbine (20) using the supplied seawater;
  • a discharge pipe (34) connected to the condenser (30) for discharging the seawater used for liquefaction of the steam to the outside, wherein the desalination method of seawater using a nuclear power plant is provided.
  • a seawater desalination method includes: a first step of supplying a heat exchanger (50) which is part of the steam exhausted from the turbine (20); A second step of the heat exchanger 50 raising the water temperature of the first sea water by using heat included in the heat exchange steam; A third step of supplying the first seawater having an elevated water temperature to the freshwater generator 2; And a fourth step of desalination of the first seawater in the freshwater generator 2, wherein the seawater supply pipe 36 branched from the discharge pipe 34 is connected to the heat exchanger 50 to the condenser.
  • the first seawater which is a part of the seawater discharged from the 30 may be supplied to the heat exchanger 50.
  • the turbine 20, the high-pressure turbine 22 is connected to the steam generator 10 receives the steam generated in the steam generator 10; And a low pressure turbine 24 connected to the high pressure turbine 22 to receive steam exhausted from the high pressure turbine 22, wherein the heat exchanger 50 exhausts the low pressure turbine 24.
  • a second heat exchanger 54 which receives a second steam which is a part of the steam exhausted from the high pressure turbine 22, wherein the heat exchange steam may be configured of the first steam and the second steam.
  • the second step may include a first preheating step of performing a first preheating of the first seawater using the first steam in the first heat exchanger (52); And a second preheating step of performing a second preheating of the first seawater using the second steam in the second heat exchanger 54.
  • the present invention may provide a user with a seawater desalination system that can improve energy efficiency by applying heated seawater and steam generated from a nuclear reactor to seawater desalination.
  • the present invention is configured to be supplied to the fresh water generating unit of the high temperature seawater discharged during the condensation of steam in nuclear power generation can greatly save the energy used in the generation of fresh water and can be prepared for the regulation according to the discharge of high temperature seawater
  • a seawater desalination system can be provided to the user.
  • the present invention uses a portion of the steam exhausted from the turbine for the heat exchange of sea water, and by performing the heat exchange in two stages users of the seawater desalination system that can generate a high temperature seawater sufficient for the generation of fresh water without additional energy consumption Can be provided to
  • the present invention can provide a user with a seawater desalination system that can improve the thermal efficiency by allowing the steam used for heat exchange of seawater to be supplied back to the cycle of nuclear power generation.
  • FIG. 1 schematically shows a conventional nuclear power generation process.
  • Figure 2 shows an example of seawater desalination system that can be applied to the present invention.
  • 3 is a flow chart related to an example of seawater desalination method that can be applied to the present invention.
  • a seawater desalination system includes a steam supply pipe 40 for supplying heat exchange steam which is a part of steam exhausted from the turbine 20, a sea water supply pipe 36 branched from the discharge pipe 34, and the steam supply pipe.
  • the water temperature of the seawater is increased, and the first seawater having the elevated water temperature is supplied to the freshwater generating unit 2 through the connecting pipe 4 to desalination of the first seawater.
  • Figure 2 shows an example of seawater desalination system that can be applied to the present invention.
  • the seawater desalination system 100 of the present invention uses a reactor 6, a steam generator 10, a turbine 20, a condenser 30, and the like, which have been used in the past.
  • the heat exchanger 50 including the gas 52 and the second heat exchanger 54 and wirings connecting the heat exchanger 50 are further provided.
  • seawater desalination system 100 having more components or fewer components may be implemented.
  • the reactor 6 consists of a core, a moderator, a control rod, a coolant, and the like.
  • the nuclear fission chain reaction in the core generates a large amount of heat, and the speed of the neutrons from the nuclear fission is controlled by the moderator.
  • Control rods control the rate of fission chain reaction in the core, and coolant prevents the core from overheating.
  • the steam generator 10 receives the heat generated by the nuclear fission to generate steam of high temperature and high pressure.
  • the turbine 20 receives steam generated by the steam generator 10 and is connected to the generator 14 to generate electricity by using steam.
  • the turbine 20 is composed of a high pressure turbine 22 and a low pressure turbine 24.
  • the heat exchanger 50 also consists of two stages, and consists of a first heat exchanger 52 and a second heat exchanger 54.
  • the first heat exchanger 52 and the second heat exchanger 54 are connected to each other by a pipe 46.
  • the high pressure turbine 22 is connected by the steam generator 10 and the first conduit 8a, and receives the steam generated by the steam generator 10.
  • the low pressure turbine 24 is connected by the high pressure turbine 22 and the 2nd conduit 8b, and receives the steam exhausted from the high pressure turbine 22. As shown in FIG.
  • the second steam supply pipe 44 branches in the second pipe line 8b.
  • the second steam which is part of the steam exhausted from the high pressure turbine 22, is supplied to the second heat exchanger 54 through the second steam supply pipe 44.
  • the second return tube 62 is connected to the second heat exchanger 54.
  • the second steam used for the heat exchange in the second heat exchanger 54 is supplied to the fourth pipe 8d through the second return pipe 62.
  • the second return pipe 62 is not limited to the configuration connected to the fourth pipe 8d as shown in FIG. 2, and the second return pipe 62 may be configured to supply the second steam to the steam cycle.
  • first steam supply pipe 42 branches in the third pipe line 8c.
  • the first steam which is part of the steam exhausted from the low pressure turbine 24, is supplied to the first heat exchanger 52 through the first steam supply pipe 42.
  • the first return pipe 60 is connected to the first heat exchanger 52.
  • the first steam used for the heat exchange in the first heat exchanger 52 is supplied to the third pipe 8c through the first return pipe 60.
  • tube 60 is not limited to the structure connected to the 3rd piping 8c like FIG. 2, What is necessary is just to have a structure which supplies a 1st vapor to a steam cycle.
  • the condenser 30 and the low pressure turbine 24 is connected by a third conduit 8c, the condenser receives the steam exhausted from the low pressure turbine 24 through the third conduit (8c).
  • the condenser 30 is formed with an inlet pipe 32 and an outlet pipe 34 connected to the outside.
  • the inlet pipe 32 is a passageway through which the external seawater is introduced
  • the discharge pipe 34 is a passageway through which the seawater used by the condenser 34 is discharged.
  • the condenser 30 and the steam generator 10 are connected by the fourth conduit 8d.
  • the condensate generated in the condenser 30 is returned to the steam generator 10 through the fourth conduit 8d.
  • the seawater supply pipe 36 branches from the discharge pipe 34.
  • the seawater supply pipe 36 supplies first seawater, which is part of seawater discharged from the condenser 30, to the first heat exchanger 52.
  • the water temperature of the first seawater rises while passing through the first heat exchanger 52 and the second heat exchanger 54.
  • the first seawater is supplied to the freshwater generator 2 through the connecting pipe 4, and desalination of the first seawater is performed in the freshwater generator 2.
  • 3 is a flow chart related to an example of seawater desalination method that can be applied to the present invention.
  • heat exchange steam which is a part of the steam exhausted from the turbine 20 is supplied to the heat exchanger 50 (S10).
  • the turbine 20 consists of two stages: the high pressure turbine 22 and the low pressure turbine 24.
  • the high pressure turbine 22 receives steam generated from the steam generator 10 through the first conduit 8a and generates electricity using the same.
  • the steam passing through the high-pressure turbine 22 is changed to steam of high temperature saturation due to pressure drop.
  • the hot saturated steam may be dehydrated and reheated by a heater (not shown) installed in the second conduit 8b.
  • the second steam which is part of the steam exhausted from the high pressure turbine 22, is supplied to the second heat exchanger 54 through the second steam supply pipe 44 branched from the second conduit 8b.
  • the low pressure turbine 24 receives steam from the high pressure turbine 22 through the second conduit 8b and generates electricity using the same.
  • the first steam which is part of the steam exhausted from the low pressure turbine 24, is supplied to the first heat exchanger 52 through the first steam supply pipe 42 branched from the third conduit 8c.
  • first steam and the second steam which are a part of the steam exhausted from the turbine 20, are respectively passed through the first heat exchanger 52 and the second heat exchanger through the first steam supply pipe 42 and the second steam supply pipe 44. 54).
  • first preheating of the first seawater is performed using heat included in the first steam (S20).
  • the water temperature of the first seawater rises within the first temperature range.
  • the first seawater flowing along the seawater supply pipe 36 has a temperature of about 35 ° C., where the water temperature of the first seawater where the first preheating is performed rises to about 60 ° C., and the temperature of 50 ° C. to 70 ° C. Has a range.
  • the first steam in which the first preheating is performed in the first heat exchanger 52, returns to the steam cycle through the first return pipe 60.
  • a second preheating of the first seawater is performed using heat included in the second steam (S30).
  • the water temperature of the first seawater rises within the second temperature range higher than the first temperature range.
  • the water temperature of the first seawater in which the second preheat is performed rises to about 100 ° C and has a temperature range of 90 ° C to 110 ° C.
  • the second steam is subjected to the second preheating in the second heat exchanger 54 is returned to the steam cycle through the second return pipe (62).
  • the first seawater having an elevated water temperature is supplied to the freshwater generator 2, and the desalination of the first seawater is performed in the freshwater generator 2 (S40).
  • the seawater can be heated to a desired value without additional cost, thereby minimizing the cost of desalination of seawater, and utilizing steam generated in nuclear power generation in various ways. And efficient use of thermal energy is possible.
  • the present invention can provide a seawater desalination system and power generation system that can supply economic power and water to the user by reducing the heating energy of the seawater by using waste cooling water of the nuclear power plant and desalination with steam extracted from the nuclear power plant turbine. have.
  • the present invention can also be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium.
  • Computer-readable recording media include all kinds of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include.
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.
  • the above-described apparatus and method may not be limitedly applied to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be selectively combined in whole or in part in each of the embodiments so that various modifications may be made. It may be configured.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

본 발명은 원자력 발전소에서 배출되는 가열된 냉각수와 원자로에서 발생된 고온의 증기를 해수 담수화에 적용하여 에너지 효율을 향상시키는 해수 담수화 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일례와 관련된 해수 담수화 시스템은, 터빈(20)에서 배기되는 증기의 일부인 열교환 증기를 공급하기 위한 증기 공급관(40), 배출관(34)으로부터 분지하는 해수 공급관(36) 및 상기 증기 공급관(40)과 연결되어 상기 열교환 증기를 공급받고 상기 해수 공급관(36)과 연결되어 응축기(30)로부터 배출되는 해수의 일부인 제 1 해수를 공급받는 열교환기(50)를 포함하되, 상기 열교환기(50)는 상기 열교환 증기에 포함된 열을 이용하여 상기 제 1 해수의 수온을 상승시키고, 수온이 상승된 상기 제 1 해수는 연결관(4)을 통하여 담수 생성부(2)로 공급됨으로써 상기 제 1 해수의 담수화가 이루어진다.

Description

원자로에서 발생한 증기를 이용하는 에너지 절약형 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 방법
본 발명은 원자로에서 발생된 증기를 이용하는 해수 담수화 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원자력 발전소에서 배출되는 가열된 냉각수와 원자로에서 발생된 고온의 증기를 해수 담수화에 적용하여 에너지 효율을 향상시키는 해수 담수화 시스템에 관한 것이다.
원자력 발전은 원자로 안에서 일어나는 핵분열 반응을 이용하는 장치이다. 즉, 우라늄 원자핵에 중성자를 충돌시켜 이러한 핵분열 반응이 일어나게 함으로써 원자핵 분열 시에 방출되는 열을 전기로 바꾸는 장치이다.
원자력 발전은 다른 발전방식에 비하여 초기 건설비용이 많으나, 연료비가 월등히 저렴하기 때문에 발전소의 긴 수명기간을 고려할 때 발전비용이 적게 든다는 장점과 함께 온실가스 배출이 극히 적다는 환경친화적인 유리점이 있다. 그러나, 발전 과정에서 발생되는 방사선은 지구환경이나 인체에 유해하고, 고준위 방사성 폐기물의 처리 처분은 아직도 사회적 논란과제로 남아있으며, 또 원전사고의 위험성이 있다는 단점을 지니고 있다.
도 1은 종래 원자력 발전 공정을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 종래의 원자력 발전 시스템은 원자로(6), 증기 발생기(10), 터빈(20), 응축기(30) 등으로 구성된다.
원자로(6) 안에서 핵분열에 의해 발생한 열은 증기 발생기(10)에 전달되고, 증기 발생기(10)는 전달받은 열로써 고온·고압의 증기를 만든다. 증기 발생기(10)에서 발생한 증기는 터빈(20)으로 공급되며, 터빈(20)에 연결된 발전기(12)로 전기를 생산한다.
한편, 터빈(20)에서 전기 생산에 사용된 증기는 응축기(30)로 공급된다. 응축기(30)에는 유입관(32)이 설치되어 있어 해수가 유입되며, 배출관(34)이 설치되어 있어 유입된 해수가 다시 외부로 배출된다.
응축기(30)에서는 터빈(20)에서 배기된 증기를 액화하여 응축수를 만든다. 유입관(32)에 들어온 해수는 차기 때문에 증기의 액화에 사용될 수 있다. 증기 액화에 사용된 해수는 높은 온도를 갖게 되며, 배출관(34)으로 방출된다.
일반적으로, 증기의 액화과정을 거친 해수는 9~10℃ 정도의 수온 상승이 있다. 예를 들어, 유입관(32)으로 25℃의 해수가 유입되면, 액화과정을 거친 후 배출관(34)으로 배출될 때는 35℃의 고온이 된다.
응축기(30)에서 생성된 응축수는 순환펌프(14)에 의하여 다시 증기 발생기(10)로 공급되며, 증기 발생기(10)에서는 핵분열 열에 의해 다시 증기를 생성한다.
이처럼 종래 기술에서는 고온의 해수가 배출된다. 이는 환경 생태계에 악영향을 줄 수 있으며, 환경규제를 받게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
이에 따라, 심해에서 차가운 바닷물을 끌어와서 배출되는 고온의 해수에 섞어 배출하는 경우도 있다. 그러나, 이에 따른 공정의 복잡성과 비용 상승 문제가 발생하므로 바람직한 해결책이 되지 못하였다.
특히, 중동 지역의 경우, 바닷물 온도가 상대적으로 높기 때문에 바닷물 유입량이 우리나라에 비하여 1.5배 이상 많다. 상술한 문제점은 중동 지역에서 더욱 두드러진 문제가 된다.
한편, 원자력 발전에서 배출되는 고온의 해수를 담수화 공장에 사용하는 종래 기술이 존재한다. 담수화 공장에서는 해수를 100℃ 이상 가열하여야 하는데, 원자력 발전에서 배출되는 고온의 해수를 사용할 경우 가열 에너지를 그만큼 절약할 수 있는 장점이 생긴다.
그러나, 원자력 발전에서 배출되는 해수는 35℃ 내외의 수온이므로, 이러한 종래의 기술의 경우에도 추가적인 가열이 필요하다는 필요성이 있었다.
이에 따라, 원자력 발전에서 배출되는 고온의 해수를 보다 효율적으로 사용할 수 있는 해수의 담수화 시스템에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원자력 발전소에서 배출되는 가열된 해수와 원자로에서 발생하는 증기를 해수 담수화에 적용함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 해수 담수화 시스템을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
구체적으로, 본 발명은 원자력 발전에서 증기의 응축 시 배출되는 고온의 해수가 담수 생성부에 공급되도록 구성함으로써 담수 생성 시 사용되는 에너지를 대폭 절약할 수 있고 고온의 해수의 배출에 따른 규제에도 대비할 수 있는 해수 담수화 시스템을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 터빈에서 배기되는 증기의 일부를 해수의 열교환에 이용하고, 상기 열교환을 두 단계로 실시함으로써 담수의 생성에 충분한 고온의 해수를 추가적인 에너지 소비 없이 생성할 수 있는 해수 담수화 시스템을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 해수의 열교환에 이용된 증기가 다시 원자력 발전의 순환 싸이클에 공급되도록 함으로써 열효율을 향상시킬 수 있는 해수 담수화 시스템을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
증기를 발생시키는 증기 발생기(10); 전기의 생산을 위하여 상기 증기를 공급받는 터빈(20); 유입관(32)으로부터 해수를 공급받고, 공급받은 상기 해수를 이용하여 상기 터빈(20)에서 배기되는 상기 증기를 액화시키는 응축기(30); 및 상기 응축기(30)와 연결되어 상기 증기의 액화에 이용된 상기 해수를 외부로 배출하는 배출관(34);으로 구성된 원자력 발전 설비를 이용하는 담수화 시스템에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 해수 담수화 시스템은, 상기 터빈(20)에서 배기되는 상기 증기의 일부인 열교환 증기를 공급하기 위한 증기 공급관(40); 상기 배출관(34)으로부터 분지하는 해수 공급관(36); 상기 증기 공급관(40)과 연결되어 상기 열교환 증기를 공급받고, 상기 해수 공급관(36)과 연결되어 상기 응축기(30)로부터 배출되는 상기 해수의 일부인 제 1 해수를 공급받는 열교환기(50); 및 상기 열교환기(50) 및 담수 생성부(2)를 연결하는 연결관(4);을 포함하되, 상기 열교환기(50)는 상기 열교환 증기에 포함된 열을 이용하여 상기 제 1 해수의 수온을 상승시키고, 수온이 상승된 상기 제 1 해수는 상기 연결관(4)을 통하여 상기 담수 생성부(2)로 공급됨으로써 상기 제 1 해수의 담수화가 이루어질 수 있다.
또한, 상기 터빈(20)은, 상기 증기 발생기(10)와 연결되어 상기 증기 발생기(10)에서 발생되는 증기를 공급받는 고압 터빈(22); 및 상기 고압 터빈(22)과 연결되어 상기 고압 터빈(22)에서 배기되는 증기를 공급받는 저압 터빈(24);을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 증기 공급관(40)은, 상기 저압 터빈(24)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 1 증기를 공급하는 제 1 증기 공급관(42); 및 상기 고압 터빈(22)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 2 증기를 공급하는 제 2 증기 공급관(44);을 더 포함하되, 상기 열교환 증기는 상기 제 1 증기 및 상기 제 2 증기로 구성될 수 있다.
또한, 상기 열교환기(50)는, 상기 제 1 증기 공급관(42)과 연결되어 상기 제 1 증기를 공급받고, 공급받은 상기 제 1 증기를 이용하여 상기 제 1 해수에 대한 제 1 예열을 수행하는 제 1 열교환기(52); 및 상기 제 2 증기 공급관(44)과 연결되어 상기 제 2 증기를 공급받고, 공급받은 상기 제 2 증기를 이용하여 상기 제 1 해수에 대한 제 2 예열을 수행하는 제 2 열교환기(54);를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 예열에 의하여 상기 제 1 해수의 수온이 제 1 온도범위 내로 상승하고, 상기 제 2 예열에 의하여 상기 제 1 해수의 수온이 상기 제 1 온도범위보다 높은 제 2 온도범위 내로 상승할 수 있다.
또한, 상기 증기는 상기 증기 발생기(10), 상기 고압 터빈(22), 상기 저압 터빈(24) 및 상기 응축기(30)로 이어지는 증기 싸이클을 따라 순환할 수 있다.
또한, 상기 제 1 열교환기(52)와 연결되어 상기 제 1 예열이 수행된 상기 제 1 증기를 상기 증기 싸이클에 공급하기 위한 제 1 회귀관(60);을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 열교환기(54)와 연결되어 상기 제 2 예열이 수행된 상기 제 2 증기를 상기 증기 싸이클에 공급하기 위한 제 2 회귀관(62);을 더 포함할 수 있다.
한편, 증기를 발생시키는 증기 발생기(10); 전기의 생산을 위하여 상기 증기를 공급받는 터빈(20); 유입관(32)으로부터 해수를 공급받고, 공급받은 상기 해수를 이용하여 상기 터빈(20)에서 배기되는 상기 증기를 액화시키는 응축기(30); 및 상기 응축기(30)와 연결되어 상기 증기의 액화에 이용된 상기 해수를 외부로 배출하는 배출관(34);으로 구성된 원자력 발전 설비를 이용하는 해수의 담수화 방법에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 해수 담수화 방법은, 상기 터빈(20)에서 배기되는 상기 증기의 일부인 열교환 증기를 열교환기(50)에 공급하는 제 1 단계; 상기 열교환기(50)가 상기 열교환 증기에 포함된 열을 이용하여 제 1 해수의 수온을 상승시키는 제 2 단계; 수온이 상승된 상기 제 1 해수가 담수 생성부(2)로 공급되는 제 3 단계; 및 상기 담수 생성부(2)에서 상기 제 1 해수의 담수화가 이루어지는 제 4 단계;를 포함하되, 상기 배출관(34)으로부터 분지하는 해수 공급관(36)은 상기 열교환기(50)와 연결되어 상기 응축기(30)로부터 배출되는 상기 해수의 일부인 상기 제 1 해수를 상기 열교환기(50)에 공급할 수 있다.
또한, 상기 터빈(20)은, 상기 증기 발생기(10)와 연결되어 상기 증기 발생기(10)에서 발생되는 증기를 공급받는 고압 터빈(22); 및 상기 고압 터빈(22)과 연결되어 상기 고압 터빈(22)에서 배기되는 증기를 공급받는 저압 터빈(24);을 더 포함하고, 상기 열교환기(50)는, 상기 저압 터빈(24)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 1 증기를 공급받는 제 1 열교환기(52); 및 상기 고압 터빈(22)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 2 증기를 공급받는 제 2 열교환기(54);를 더 포함하며, 상기 열교환 증기는 상기 제 1 증기 및 상기 제 2 증기로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제 2 단계는, 상기 제 1 열교환기(52)에서 상기 제 1 증기를 이용하여 상기 제 1 해수에 대한 제 1 예열을 수행하는 제 1 예열 단계; 및 상기 제 2 열교환기(54)에서 상기 제 2 증기를 이용하여 상기 제 1 해수에 대한 제 2 예열을 수행하는 제 2 예열 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 원자력 발전소에서 배출되는 가열된 해수와 원자로에서 발생하는 증기를 해수 담수화에 적용함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 해수 담수화 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 원자력 발전에서 증기의 응축 시 배출되는 고온의 해수가 담수 생성부에 공급되도록 구성함으로써 담수 생성 시 사용되는 에너지를 대폭 절약할 수 있고 고온의 해수의 배출에 따른 규제에도 대비할 수 있는 해수 담수화 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 터빈에서 배기되는 증기의 일부를 해수의 열교환에 이용하고, 상기 열교환을 두 단계로 실시함으로써 담수의 생성에 충분한 고온의 해수를 추가적인 에너지 소비 없이 생성할 수 있는 해수 담수화 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 해수의 열교환에 이용된 증기가 다시 원자력 발전의 순환 싸이클에 공급되도록 함으로써 열효율을 향상시킬 수 있는 해수 담수화 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 원자력 발전 공정을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명에 적용될 수 있는 해수 담수화 시스템의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 해수 담수화 방법의 일례와 관련된 순서도이다.
<부호의 설명>
2: 담수 생성부
4: 연결관
6: 원자로
10: 증기 발생기
12: 발전기
14: 순환펌프
20: 터빈
22: 고압 터빈
24: 저압 터빈
30: 응축기
32: 유입관
34: 배출관
36: 해수 공급관
40: 증기 공급관
42: 제 1 증기 공급관
44: 제 2 증기 공급관
50: 열교환기
52: 제 1 열교환기
54: 제 2 열교환기
60: 제 1 회귀관
62: 제 2 회귀관
100: 해수 담수화 시스템
증기를 발생시키는 증기 발생기(10), 전기의 생산을 위하여 상기 증기를 공급받는 터빈(20), 유입관(32)으로부터 해수를 공급받고, 공급받은 상기 해수를 이용하여 상기 터빈(20)에서 배기되는 상기 증기를 액화시키는 응축기(30) 및 상기 응축기(30)와 연결되어 상기 증기의 액화에 이용된 상기 해수를 외부로 배출하는 배출관(34)으로 구성된 원자력 발전 설비를 이용하는 담수화 시스템에 있어서, 본 발명의 일례와 관련된 해수 담수화 시스템은, 상기 터빈(20)에서 배기되는 증기의 일부인 열교환 증기를 공급하기 위한 증기 공급관(40), 상기 배출관(34)으로부터 분지하는 해수 공급관(36), 상기 증기 공급관(40)과 연결되어 상기 열교환 증기를 공급받고 상기 해수 공급관(36)과 연결되어 상기 응축기(30)로부터 배출되는 해수의 일부인 제 1 해수를 공급받는 열교환기(50) 및 상기 열교환기(50) 및 담수 생성부(2)를 연결하는 연결관(4)을 포함하되, 상기 열교환기(50)는 상기 열교환 증기에 포함된 열을 이용하여 상기 제 1 해수의 수온을 상승시키고, 수온이 상승된 상기 제 1 해수는 상기 연결관(4)을 통하여 상기 담수 생성부(2)로 공급됨으로써 상기 제 1 해수의 담수화가 이루어질 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일 실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
<해수 담수화 시스템>
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 해수 담수화 시스템에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 적용될 수 있는 해수 담수화 시스템의 일례를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 해수 담수화 시스템(100)은 기존에 이용되었던 원자로(6), 증기 발생기(10), 터빈(20), 응축기(30) 등을 사용하며, 여기에 제 1 열교환기(52) 및 제 2 열교환기(54)를 포함하는 열교환기(50)와 이를 연결하는 배선들이 더 구비된다.
단, 도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 해수 담수화 시스템(100)이 구현될 수도 있다.
원자로(6)는 노심, 감속재, 제어봉, 냉각재 등으로 이루어진다. 노심에서 일어나는 핵분열 연쇄반응은 다량의 열을 발생시키고, 감속재에 의하여 상기 핵분열에서 나오는 중성자의 속력이 제어된다. 제어봉은 노심에서 일어나는 핵분열 연쇄반응의 속도를 조절하며, 냉각재는 노심의 과열을 막는다.
증기 발생기(10)는 상기 핵분열에 의하여 발생되는 열을 전달받아 고온·고압의 증기를 발생시킨다.
터빈(20)은 증기 발생기(10)에서 발생된 증기를 공급받으며, 발전기(14)와 연결되어 있어 증기를 이용해 전기를 생성할 수 있다. 상기 터빈(20)은 고압 터빈(22)과 저압 터빈(24)으로 구성된다.
이에 대응하여, 열교환기(50)도 두 단계로 이루어지며, 제 1 열교환기(52)와 제 2 열교환기(54)로 구성된다. 제 1 열교환기(52)와 제 2 열교환기(54)는 배관(46)에 의하여 서로 연결된다.
고압 터빈(22)은 증기 발생기(10)와 제 1 관로(8a)에 의하여 연결되어 있으며, 증기 발생기(10)에서 발생된 증기를 공급받는다. 저압 터빈(24)은 고압 터빈(22)과 제 2 관로(8b)에 의하여 연결되어 있으며, 고압 터빈(22)에서 배기되는 증기를 공급받는다.
제 2 증기 공급관(44)는 상기 제 2 관로(8b)에서 분지한다. 고압 터빈(22)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 2 증기는 제 2 증기 공급관(44)을 통하여 제 2 열교환기(54)로 공급된다.
제 2 열교환기(54)에는 제 2 회귀관(62)이 연결되어 있다. 제 2 열교환기(54)에서 열 교환에 사용된 제 2 증기는 제 2 회귀관(62)을 통하여 제 4 배관(8d)으로 공급된다. 단, 제 2 회귀관(62)은 도 2에서처럼 제 4 배관(8d)에 연결되는 구성에 한정되는 것은 아니고, 제 2 증기를 증기 싸이클에 공급되도록 하는 구성을 가지면 족하다.
또한, 제 1 증기 공급관(42)은 상기 제 3 관로(8c)에서 분지한다. 저압 터빈(24)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 1 증기는 제 1 증기 공급관(42)을 통하여 제 1 열교환기(52)로 공급된다.
제 1 열교환기(52)에는 제 1 회귀관(60)이 연결되어 있다. 제 1 열교환기(52)에서 열 교환에 사용된 제 1 증기는 제 1 회귀관(60)을 통하여 제 3 배관(8c)으로 공급된다. 단, 제 1 회귀관(60)은 도 2에서처럼 제 3 배관(8c)에 연결되는 구성에 한정되는 것은 아니고, 제 1 증기를 증기 싸이클에 공급되도록 하는 구성을 가지면 족하다.
한편, 응축기(30)와 저압 터빈(24)은 제 3 관로(8c)에 의하여 연결되며, 응축기는 상기 제 3 관로(8c)를 통해 저압 터빈(24)에서 배기되는 증기를 공급받는다.
응축기(30)에는 외부와 연결되는 유입관(32)과 배출관(34)이 형성되어 있다. 유입관(32)은 외부의 해수가 유입되는 통로가 되며, 배출관(34)은 응축기(34)에서 사용된 해수가 배출되는 통로가 된다.
응축기(30)와 증기 발생기(10)는 제 4 관로(8d)에 의하여 연결된다. 응축기(30)에서 생성된 응축수는 제 4 관로(8d)를 통하여 증기 발생기(10)로 돌아가게 된다.
해수 공급관(36)은 배출관(34)에서 분지한다. 해수 공급관(36)은 응축기(30)에서 배출되는 해수 중 일부인 제 1 해수를 제 1 열교환기(52)에 공급한다.
제 1 해수는 제 1 열교환기(52)와 제 2 열교환기(54)를 거치면서 수온이 상승한다. 상기 제 1 해수는 연결관(4)을 통하여 담수 생성부(2)로 공급되며, 담수 생성부(2)에서 제 1 해수에 대한 담수화가 수행된다.
<해수 담수화 방법>
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 해수 담수화 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 해수 담수화 방법의 일례와 관련된 순서도이다.
도 3을 참조하면, 터빈(20)에서 배기되는 증기의 일부인 열교환 증기가 열교환기(50)에 공급된다(S10).
상술한 바와 같이, 터빈(20)은 고압 터빈(22)과 저압 터빈(24)의 두 단계로 구성된다.
고압 터빈(22)은 증기 발생기(10)에서 발생되는 증기를 제 1 관로(8a)를 통해 공급받고, 이를 이용하여 전기를 생성한다. 고압 터빈(22)를 통과한 증기는 압력이 떨어져 고온의 포화상태의 증기로 변화된다. 고온의 포화상태의 증기는 제 2 관로(8b)에 설치된 가열기(미도시)에 의하여 수분이 제거되고 재가열될 수 있다.
상기 고압 터빈(22)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 2 증기는 제 2 관로(8b)에서 분지된 제 2 증기 공급관(44)을 통하여 제 2 열교환기(54)에 공급된다. 바람직하게는, 상기 고압 터빈(22)에서 배기되는 증기 중 10% 내지 40%가 제 2 열교환기(54)에 공급된다.
한편, 저압 터빈(24)은 고압 터빈(22)으로부터 제 2 관로(8b)를 통해 증기를 공급받으며, 이를 이용하여 전기를 생성한다.
상기 저압 터빈(24)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 1 증기는 제 3 관로(8c)에서 분지된 제 1 증기 공급관(42)을 통하여 제 1 열교환기(52)에 공급된다. 바람직하게는, 상기 저압 터빈(24)에서 배기되는 증기 중 10% 내지 40%가 제 1 열교환기(52)에 공급된다.
이렇게 터빈(20)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 1 증기와 제 2 증기는 각각 제 1 증기 공급관(42)과 제 2 증기 공급관(44)을 통하여 제 1 열교환기(52)와 제 2 열교환기(54)에 공급된다.
이어서, 제 1 열교환기(52)에서 제 1 증기에 포함된 열을 이용하여 제 1 해수에 대한 제 1 예열을 수행한다(S20). 상기 제 1 예열에 의하여 제 1 해수의 수온이 제 1 온도범위 내로 상승한다. 예를 들어, 해수 공급관(36)을 따라 흐르는 제 1 해수는 약 35℃의 온도를 갖는데, 제 1 예열이 수행된 제 1 해수의 수온은 약 60℃ 정도로 상승하며, 50℃ 내지 70℃의 온도범위를 갖는다.
한편, 제 1 열교환기(52)에서 제 1 예열이 수행된 제 1 증기는 제 1 회귀관(60)을 통하여 증기 싸이클로 복귀한다.
이어서, 제 2 열교환기(54)에서 제 2 증기에 포함된 열을 이용하여 제 1 해수에 대한 제 2 예열을 수행한다(S30). 상기 제 2 예열에 의하여 제 1 해수의 수온이 제 1 온도범위보다 높은 제 2 온도범위 내로 상승한다. 예를 들어, 제 2 예열이 수행된 제 1 해수의 수온은 약 100℃ 정도로 상승하며, 90℃ 내지 110℃의 온도범위를 갖는다.
한편, 제 2 열교환기(54)에서 제 2 예열이 수행된 제 2 증기는 제 2 회귀관(62)을 통하여 증기 싸이클로 복귀한다.
이어서, 수온이 상승된 상기 제 1 해수가 담수 생성부(2)로 공급되며, 담수 생성부(2)에서 상기 제 1 해수의 담수화가 이루어진다(S40).
상기 살펴본 본 발명의 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 방법에 의하면, 추가적인 비용 없이 원하는 수치로 해수를 가열시킬 수 있어 해수의 담수화에 소요되는 비용을 최소화할 수 있으며, 원자력 발전에 발생되는 증기를 다면적으로 활용할 수 있고, 열 에너지의 효율적인 이용이 가능하다. 또한, 본 발명은 원전의 폐기 냉각수를 이용하여 해수의 가열 에너지를 줄이고 원전 터빈에서 빼낸 증기로 해수를 담수화함으로써 사용자에게 경제적인 전력과 용수를 동시에 공급할 수 있는 해수 담수화 시스템과 발전계통을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행할 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시례들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시례들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시례들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (11)

  1. 증기를 발생시키는 증기 발생기(10); 전기의 생산을 위하여 상기 증기를 공급받는 터빈(20); 유입관(32)으로부터 해수를 공급받고, 공급받은 상기 해수를 이용하여 상기 터빈(20)에서 배기되는 상기 증기를 액화시키는 응축기(30); 및 상기 응축기(30)와 연결되어 상기 증기의 액화에 이용된 상기 해수를 외부로 배출하는 배출관(34);으로 구성된 원자력 발전 설비를 이용하는 담수화 시스템에 있어서,
    상기 터빈(20)에서 배기되는 상기 증기의 일부인 열교환 증기를 공급하기 위한 증기 공급관(40);
    상기 배출관(34)으로부터 분지하는 해수 공급관(36);
    상기 증기 공급관(40)과 연결되어 상기 열교환 증기를 공급받고, 상기 해수 공급관(36)과 연결되어 상기 응축기(30)로부터 배출되는 상기 해수의 일부인 제 1 해수를 공급받는 열교환기(50); 및
    상기 열교환기(50) 및 담수 생성부(2)를 연결하는 연결관(4);을 포함하되,
    상기 열교환기(50)는 상기 열교환 증기에 포함된 열을 이용하여 상기 제 1 해수의 수온을 상승시키고,
    수온이 상승된 상기 제 1 해수는 상기 연결관(4)을 통하여 상기 담수 생성부(2)로 공급됨으로써 상기 제 1 해수의 담수화가 이루어지는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 터빈(20)은,
    상기 증기 발생기(10)와 연결되어 상기 증기 발생기(10)에서 발생되는 증기를 공급받는 고압 터빈(22); 및
    상기 고압 터빈(22)과 연결되어 상기 고압 터빈(22)에서 배기되는 증기를 공급받는 저압 터빈(24);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 증기 공급관(40)은,
    상기 저압 터빈(24)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 1 증기를 공급하는 제 1 증기 공급관(42); 및
    상기 고압 터빈(22)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 2 증기를 공급하는 제 2 증기 공급관(44);을 더 포함하되,
    상기 열교환 증기는 상기 제 1 증기 및 상기 제 2 증기로 구성되는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 열교환기(50)는,
    상기 제 1 증기 공급관(42)과 연결되어 상기 제 1 증기를 공급받고, 공급받은 상기 제 1 증기를 이용하여 상기 제 1 해수에 대한 제 1 예열을 수행하는 제 1 열교환기(52); 및
    상기 제 2 증기 공급관(44)과 연결되어 상기 제 2 증기를 공급받고, 공급받은 상기 제 2 증기를 이용하여 상기 제 1 해수에 대한 제 2 예열을 수행하는 제 2 열교환기(54);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 예열에 의하여 상기 제 1 해수의 수온이 제 1 온도범위 내로 상승하고,
    상기 제 2 예열에 의하여 상기 제 1 해수의 수온이 상기 제 1 온도범위보다 높은 제 2 온도범위 내로 상승하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 증기는 상기 증기 발생기(10), 상기 고압 터빈(22), 상기 저압 터빈(24) 및 상기 응축기(30)로 이어지는 증기 싸이클을 따라 순환하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 열교환기(52)와 연결되어 상기 제 1 예열이 수행된 상기 제 1 증기를 상기 증기 싸이클에 공급하기 위한 제 1 회귀관(60);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 열교환기(54)와 연결되어 상기 제 2 예열이 수행된 상기 제 2 증기를 상기 증기 싸이클에 공급하기 위한 제 2 회귀관(62);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.
  9. 증기를 발생시키는 증기 발생기(10); 전기의 생산을 위하여 상기 증기를 공급받는 터빈(20); 유입관(32)으로부터 해수를 공급받고, 공급받은 상기 해수를 이용하여 상기 터빈(20)에서 배기되는 상기 증기를 액화시키는 응축기(30); 및 상기 응축기(30)와 연결되어 상기 증기의 액화에 이용된 상기 해수를 외부로 배출하는 배출관(34);으로 구성된 원자력 발전 설비를 이용하는 해수의 담수화 방법에 있어서,
    상기 터빈(20)에서 배기되는 상기 증기의 일부인 열교환 증기를 열교환기(50)에 공급하는 제 1 단계;
    상기 열교환기(50)가 상기 열교환 증기에 포함된 열을 이용하여 제 1 해수의 수온을 상승시키는 제 2 단계;
    수온이 상승된 상기 제 1 해수가 담수 생성부(2)로 공급되는 제 3 단계; 및
    상기 담수 생성부(2)에서 상기 제 1 해수의 담수화가 이루어지는 제 4 단계;를 포함하되,
    상기 배출관(34)으로부터 분지하는 해수 공급관(36)은 상기 열교환기(50)와 연결되어 상기 응축기(30)로부터 배출되는 상기 해수의 일부인 상기 제 1 해수를 상기 열교환기(50)에 공급하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 터빈(20)은,
    상기 증기 발생기(10)와 연결되어 상기 증기 발생기(10)에서 발생되는 증기를 공급받는 고압 터빈(22); 및
    상기 고압 터빈(22)과 연결되어 상기 고압 터빈(22)에서 배기되는 증기를 공급받는 저압 터빈(24);을 더 포함하고,
    상기 열교환기(50)는,
    상기 저압 터빈(24)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 1 증기를 공급받는 제 1 열교환기(52); 및
    상기 고압 터빈(22)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 2 증기를 공급받는 제 2 열교환기(54);를 더 포함하며,
    상기 열교환 증기는 상기 제 1 증기 및 상기 제 2 증기로 구성되는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    상기 제 1 열교환기(52)에서 상기 제 1 증기를 이용하여 상기 제 1 해수에 대한 제 1 예열을 수행하는 제 1 예열 단계; 및
    상기 제 2 열교환기(54)에서 상기 제 2 증기를 이용하여 상기 제 1 해수에 대한 제 2 예열을 수행하는 제 2 예열 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 방법.
PCT/KR2014/012950 2014-12-24 2014-12-29 원자로에서 발생한 증기를 이용하는 에너지 절약형 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 방법 WO2016104851A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14909165.4A EP3239104B1 (en) 2014-12-24 2014-12-29 Energy-saving seawater desalination system using steam generated in nuclear reactor, and method for desalinating seawater
US15/539,526 US10413842B2 (en) 2014-12-24 2014-12-29 Energy-saving seawater desalination system using steam generated in nuclear reactor, and method for desalinating seawater

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140188305A KR101669733B1 (ko) 2014-12-24 2014-12-24 원자로에서 발생한 증기를 이용하는 에너지 절약형 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 방법
KR10-2014-0188305 2014-12-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016104851A1 true WO2016104851A1 (ko) 2016-06-30

Family

ID=56150855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/012950 WO2016104851A1 (ko) 2014-12-24 2014-12-29 원자로에서 발생한 증기를 이용하는 에너지 절약형 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10413842B2 (ko)
EP (1) EP3239104B1 (ko)
KR (1) KR101669733B1 (ko)
SA (1) SA517381774B1 (ko)
WO (1) WO2016104851A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111834026B (zh) * 2020-06-12 2023-03-14 中国核电工程有限公司 一种用于压水堆核电机组的工业蒸汽生产系统
CN112551623B (zh) * 2020-11-26 2022-10-04 中国核电工程有限公司 核能小型堆海水淡化系统
KR102562221B1 (ko) 2022-09-07 2023-08-01 다온기술 주식회사 해수배관 내부 피막 건전성 검사를 위한 가변형 탐촉자
KR102570067B1 (ko) 2022-09-07 2023-08-24 다온기술 주식회사 이동형 해수배관 내부피막 건전성 검사 방법
CN117069304B (zh) * 2023-08-21 2024-03-08 天津博威动力设备有限公司 一种发电与海水淡化结合的发电机组

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990000612U (ko) * 1997-06-11 1999-01-15 박승원 발전소 폐열을 이용한 담수 생성장치
KR20040105851A (ko) * 2002-04-12 2004-12-16 프라마톰므 아엔페 하나 이상의 고온 원자로의 노심에서 발생된 열로부터전기를 발생시키는 방법 및 장치
KR20120130403A (ko) * 2011-05-23 2012-12-03 (주)에프티이 외부 스팀을 이용한 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 방법
KR20140060669A (ko) * 2012-11-12 2014-05-21 대우조선해양 주식회사 가스복합발전플랜트의 담수화 시스템
KR20140082426A (ko) * 2012-12-24 2014-07-02 포항공과대학교 산학협력단 발전소 폐열을 이용한 담수화 장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1792313C3 (de) * 1968-08-17 1974-03-07 Siemens Ag, 1000 Berlin U. 8000 Muenchen Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Süßwasser aus Meer- oder Brackwasser
JPS5946641B2 (ja) * 1976-01-27 1984-11-14 富士電機株式会社 海水を淡水化する方法
KR20000015901U (ko) 1999-01-13 2000-08-16 한우식 로울러 안마기.
JP4786616B2 (ja) * 2007-08-31 2011-10-05 三菱重工業株式会社 原子炉
KR20110029985A (ko) * 2009-09-17 2011-03-23 엘비글로벌 주식회사 카본과 초음파를 이용한 자화처리장치
KR20110102721A (ko) 2010-03-11 2011-09-19 경희대학교 산학협력단 원자력 발전소의 폐열을 이용하여 에너지를 장거리 수송하는 장치
JP5462939B2 (ja) * 2010-05-27 2014-04-02 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 発電・海水淡水化複合プラント
CN102616875A (zh) * 2012-04-09 2012-08-01 苏州热工研究院有限公司 利用电站温排水余热进行海水淡化的方法
KR101404646B1 (ko) 2012-08-29 2014-06-09 한국과학기술원 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통
CN203545714U (zh) * 2013-07-25 2014-04-16 江苏中核华纬工程设计研究有限公司 一种高温气冷堆与低温多效蒸馏海水淡化的耦合装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990000612U (ko) * 1997-06-11 1999-01-15 박승원 발전소 폐열을 이용한 담수 생성장치
KR20040105851A (ko) * 2002-04-12 2004-12-16 프라마톰므 아엔페 하나 이상의 고온 원자로의 노심에서 발생된 열로부터전기를 발생시키는 방법 및 장치
KR20120130403A (ko) * 2011-05-23 2012-12-03 (주)에프티이 외부 스팀을 이용한 기계적 증기 재압축식 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 방법
KR20140060669A (ko) * 2012-11-12 2014-05-21 대우조선해양 주식회사 가스복합발전플랜트의 담수화 시스템
KR20140082426A (ko) * 2012-12-24 2014-07-02 포항공과대학교 산학협력단 발전소 폐열을 이용한 담수화 장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3239104A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3239104B1 (en) 2021-06-30
US10413842B2 (en) 2019-09-17
KR20160077866A (ko) 2016-07-04
EP3239104A1 (en) 2017-11-01
SA517381774B1 (ar) 2019-07-29
US20170348612A1 (en) 2017-12-07
EP3239104A4 (en) 2018-05-30
KR101669733B1 (ko) 2016-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016104851A1 (ko) 원자로에서 발생한 증기를 이용하는 에너지 절약형 해수 담수화 시스템 및 해수 담수화 방법
WO2014189248A1 (ko) 중저온 폐열을 활용한 난방 열원 또는 전기 생산 시스템, 및 그 제어방법
CN101713561A (zh) 一种电厂对建筑物供热用的系统设备
WO2012060510A1 (ko) 다단 재열 랭킨 사이클을 이용한 해양 지열 발전시스템
WO2012011730A2 (ko) 발전소의 출력증강으로 발생한 잉여증기를 이용한 보조발전시스템
CN102936566A (zh) 一种用于沼气生产与发电系统的能量利用装置和方法
WO2020196940A1 (ko) 난방효율을 증대하는 저온 지역난방 시스템
CN107401856A (zh) 一种利用热泵再热烟气的节能系统及其使用方法
CN103017238A (zh) 生物质电厂废热回收供热系统
CN202102727U (zh) 核电站用闭式冷却水系统
CN108643984A (zh) 一种基于有机工质朗肯循环的乏燃料池非能动冷却系统
CN108444304B (zh) 一种焦炉荒煤气余热回收利用系统
WO2014058089A1 (ko) 원자력 발전소 피동보조급수계통의 충수 장치
WO2017018643A1 (ko) 원자력 발전소의 증기를 이용한 냉각매체 생성장치 및 그 냉각방법
CN202813542U (zh) 一种电厂余热提取与供热阶梯加热的系统
CN203010751U (zh) 利用生物质发电厂余热的供热装置
CN103017140B (zh) 生物质电厂烟风废热回收装置
CN205815135U (zh) 用于处理核电站放射性废液的模块化蒸发装置
CN205102220U (zh) 一种深井式低温核供热系统
CN203771781U (zh) 一种制取蒸汽的余热回收系统
CN202659430U (zh) 一种联合发电系统
CN204301034U (zh) 一种核电厂蒸汽发生器排污热量回收系统
WO2014098508A1 (ko) 열기관과 열펌프가 조합하여 동력을 얻는 시스템
CN109882250A (zh) 一种火电厂乏汽余热再生发电系统及其实现方法
CN203336567U (zh) 排污水余热回收装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14909165

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15539526

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014909165

Country of ref document: EP