WO2016098949A1 - 액-증기 이젝터와 작동부 펌프를 적용한 고효율 해양온도차 발전 시스템 - Google Patents

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이호생
차상원
정영권
윤정인
손창효
설성훈
예병효
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention is to improve the efficiency of the cycle of the high-efficiency marine thermo-generation system, power generation compared to the existing marine thermo-generation system by installing a movable pump (Motive pump) in the operating part (Motive part) of the liquid-vapor ejector (Liquid-vapor ejector)
  • the efficiency can be increased.
  • the turbine outlet is connected to the intake of the ejector, which results in a lower turbine outlet pressure compared to the basic offshore thermoelectric generation system, thus increasing the amount of power generated.
  • a larger turbine inlet and outlet pressure difference that is, increased power generation and improved system efficiency can be obtained.
  • due to the increased turbine work the flow rate of the working fluid required for the same power generation amount is reduced, so that a lower amount of heat of evaporation is required, thereby miniaturizing the heat exchanger, thereby contributing to economic improvement.
  • Ocean temperature difference generation is a power generation system that obtains heat of vaporization from marine surface water of high water temperature and produces electricity by utilizing condensation heat using deep ocean water with low water temperature.
  • deep and surface water at a certain temperature must be secured continuously and in large quantities.
  • the deep ocean water used as cooling water is infinitely available in water temperature less than 2 °C on the east coast of Korea.
  • it is difficult to obtain high-temperature surface water during the year because ocean surface water temperature exceeds about 25 °C only during the summer and summer.
  • thermal and nuclear power plants located on the coast of Korea, which emits millions of tons of hot water per day.
  • Effluents discharged at high temperatures can be used for ocean temperature differentials to overcome and improve the limitations of climatic conditions.
  • the temperature difference between surface water, which is a high heat source, and deep water, which is a low heat source is only about 25 ° C., it shows low generation efficiency compared to other power generation methods, and the commercialization stage is composed of a simple first basic cycle. It is insignificant.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and since the working fluid is branched before the flow into the evaporator through the refrigerant circulation pump, a large amount flows into the working part of the ejector, thereby reducing the amount of evaporation heat of the evaporator.
  • the present invention comprises an evaporator for converting the transferred refrigerant liquid with the surface water to be converted into refrigerant steam of high temperature and high pressure;
  • a gas-liquid separator installed at the outlet of the evaporator to separate liquid and gaseous refrigerants, respectively;
  • a distributor installed at the inlet of the evaporator and separating the pipe flowing into the evaporator in various directions;
  • An actuating part pump for boosting the liquid refrigerant branched from the distributor or separated from the gas-liquid separator
  • a liquid-vapor ejector having a process of expansion and compression by mixing a low-pressure gaseous refrigerant passing through the turbine and a high-pressure liquid state refrigerant passing through the operation unit pump;
  • It relates to a high efficiency marine temperature generation system using a distributor, a liquid-vapor ejector and the operating pump comprising a; refrigerant circulation pump for boosting and circulating the refrigerant condensed in the condenser to the evaporation pressure.
  • the high-efficiency marine temperature differential power generation system using the distributor, gas-liquid separator, liquid-vapor ejector and actuator pump of the present invention by adjusting the dryness at the evaporator outlet due to the installation of the gas-liquid separator It is possible to increase the system efficiency and reduce the size of the evaporator by reducing the amount of heat of evaporation while at the same time securing the refrigerant liquid to be used as the working part fluid.
  • a large portion of the refrigerant liquid flowing into the evaporator is branched in various directions using the distributor for use as the working fluid of the liquid-vapor ejector, thereby reducing the amount of heat of evaporation required in the evaporator.
  • the pressure of the liquid-vapor ejector inlet that is, the turbine outlet side pressure
  • the turbine power output increases and contributes to an increase in system efficiency with a reduced amount of heat of evaporation.
  • FIG. 1 is a process diagram showing a high efficiency marine temperature differential power generation system including a distributor, an operation part pump and a liquid-vapor ejector according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a graph illustrating a P-h diagram of a high efficiency marine temperature difference generation system including a distributor, an operation pump, and a liquid-vapor ejector according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a process diagram showing a high-efficiency marine temperature difference generation system including a distributor, a gas-liquid separator, an eastern pump and a multi-stage liquid-vapor ejector according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a graph showing the P-h diagram of a high efficiency marine temperature differential power generation system including a distributor, a gas-liquid separator, a working part pump and a multi-stage liquid-vapor ejector according to an embodiment of the present invention.
  • operation unit pump 40 liquid-vapor ejector
  • a liquid-vapor ejector 40 having a process of expansion and compression by mixing a low-pressure gaseous refrigerant passing through the turbine 20 and a high-pressure liquid state refrigerant passing through the operation pump 30;
  • FIG. 1 is a process diagram showing a high efficiency marine temperature differential power generation system including a distributor, an operation part pump and a liquid-vapor ejector according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a high efficiency marine temperature differential power generation according to a second embodiment of the present invention
  • the first embodiment of the present invention comprises an evaporator (10) for converting the transferred refrigerant liquid with the surface water to be converted into a refrigerant steam of high temperature and high pressure;
  • a distributor 70 installed at the evaporator inlet 10 to separate the pipe flowing into the evaporator 10 into multiple sides;
  • a turbine 20 for producing electric power using a high-pressure gaseous refrigerant transferred from the evaporator 10;
  • An actuating pump (30) for boosting the refrigerant in the liquid state branched from the distributor (70);
  • a liquid-vapor ejector 40 having a process of expansion and compression by mixing a low-pressure gaseous refrigerant passing through the turbine 20 and a high-pressure liquid state refrigerant passing through the operation unit pump 30;
  • a condenser (50) for condensing the refrigerant by heat-exchanging the refrigerant and the deep water mixed in the liquid-vapor ejector (40); It consists of a refrigerant
  • the distributor 70 branches a plurality of refrigerant liquids flowing into the evaporator in various directions for use as the working fluid of the liquid-vapor ejector 40 to reduce the amount of heat of evaporation required by the evaporator 10.
  • the refrigerant liquid branched from the distributor 70 is pressurized by the operation part pump 30 to increase the pressure, the pressure of the suction part of the liquid-vapor ejector 40 can be greatly reduced, thereby reducing the turbine inlet and outlet pressure difference. This increases the amount of power produced by the turbine 20.
  • the reduced heat of evaporation and the increase in the amount of generated power obtained by using the liquid-vapor ejector and the operating pump simultaneously can improve the system efficiency of this off-season power generation cycle.
  • a low stage liquid-vapor ejector 41 having a process of expansion and compression by mixing a low pressure gaseous refrigerant passing through the turbine 20 and a high pressure liquid state refrigerant passing through the low stage operation pump 31;
  • Figure 3 is a process diagram showing a high efficiency marine temperature differential power generation system including a distributor, a gas-liquid separator, an operating pump and a multi-stage liquid-evaporator according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a second embodiment of the present invention Ph diagram of high-efficiency marine temperature difference generation system.
  • a turbine 20 for producing electric power using a high-pressure gaseous refrigerant transferred from the evaporator 10;
  • a low stage operation part pump 31 for boosting the refrigerant in the liquid state branched from the distributor 70;
  • a gas-liquid separator (100) for separating the liquid vapor mixed refrigerant mixed and discharged in the low stage liquid-vapor ejector (41) into a gas and a liquid refrigerant;
  • a high stage operating part pump 32 for boosting
  • a high stage liquid-vapor ejector 42 having; A condenser (50) for condensing the refrigerant by heat-exchanging the refrigerant and deep water mixed in the high-stage liquid-vapor ejector (42);
  • the refrigerant condensed in the condenser 50 is composed of a refrigerant circulation pump (60) for boosting and circulating up to the evaporation pressure.
  • the distributor 70 branches a plurality of refrigerant liquids introduced into the evaporator in various directions for use as the working fluid of the low stage liquid-vapor ejector 41 to reduce the amount of heat of evaporation required in the evaporator.
  • the refrigerant liquid branched from the distributor 70 is pressurized by the low stage actuating pump 31 to increase the pressure, the pressure of the suction portion of the low stage liquid-vapor ejector 41 can be greatly reduced, so that the turbine inlet and outlet pressure can be reduced. Increasing the difference, thereby increasing the amount of power produced by the turbine (20).
  • the refrigerant discharged from the high stage liquid-vapor ejector 42 is sent to the condenser 50.
  • the discharge pressure of the low stage liquid-vapor ejector 41 is lowered, and the suction pressure and the turbine outlet pressure of the low stage liquid-vapor ejector 41 are reduced, thereby reducing the turbine pressure. Will generate more power.
  • the reduced heat of evaporation and the increase in the amount of power generated by the simultaneous use of a multi-stage liquid-steam ejector and an actuator pump can improve the system efficiency of this off-season power generation cycle.
  • the refrigerant liquid passing through the distributor 70 is delivered to the evaporator 10 through a refrigerant circulation pump, and the branched refrigerant liquid is used as an operating fluid of the liquid-vapor ejectors 40 and 41.
  • the refrigerant liquid is boosted through the operation part pumps 30, 31, and 32 and is introduced into the operation part of the liquid-vapor ejector 40, 41, 42.
  • the discharge part pressure of the low stage liquid-vapor ejector 41 is lowered and the suction portion of the low stage liquid-vapor ejector 41 is formed.
  • the pressure and turbine outlet pressure decrease, increasing the amount of power produced by the turbine.

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Abstract

본 발명은 이송된 냉매액을 표층수와 열교환시켜 고온고압의 냉매증기로 변환 시키는 증발기와; 상기 증발기 출구에 설치되어 액체와 기체 상태의 냉매를 각각 분리시키는 기액분리기와; 상기 증발기 입구에 설치되어 증발기로 유입되는 배관을 다방면으로 분리시키는 분배기와; 상기 기액분리기 혹은 상기 증발기로부터 이송된 고압의 기체상태의 냉매를 이용해 전력을 생산하는 터빈과; 상기 분배기에서 분지되어 나오거나 기액분리기로부터 분리된 액상태의 냉매를 승압시키는 작동부 펌프와; 상기 터빈을 통과한 저압의 기체상태의 냉매와 상기 작동부 펌프를 통과한 고압의 액상태 냉매를 혼합시켜 팽창과 압축 과정을 가지는 액-증기 이젝터와; 상기 액-증기 이젝터에서 혼합된 냉매와 심층수를 열교환 시켜 냉매를 응축시키는 응축기와; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발압력까지 승압 및 순환 시켜주는 냉매순환펌프;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 분배기, 액-증기 이젝터 그리고 작동부 펌프를 이용한 고효율 해양온도차 발전시스템에 관한 것이다.

Description

액-증기 이젝터와 작동부 펌프를 적용한 고효율 해양온도차 발전 시스템
본 발명은 고효율 해양온도차 발전 시스템 사이클의 효율 증대 방안으로써, 액-증기 이젝터 (Liquid-vapor ejector)의 작동부(Motive part)에 작동부 펌프(Motive pump)를 설치함으로써 기존 해양온도차 발전 시스템 대비 발전 효율의 증가를 도모할 수 있다. 터빈 출구측은 이젝터의 흡입부로 연결되어 있는데, 이를 통해 기본 해양온도차 발전 시스템에 비해 더 낮은 터빈 출구 압력을 얻게 되어 발전량을 증가시킬 수 있다. 이에 추가적으로 이젝터의 작동부(Motive part)로 들어가는 액 상태의 작동유체를 펌프를 통해 승압시켜 줌으로써 더 큰 터빈 입출구 압력차 즉, 증가된 발전량 및 향상된 시스템 효율을 얻을 수 있다. 더불어,증가된 터빈 일량으로 인해 동일 발전량 기준 요구되는 작동유체의 유량이 감소하여 더 낮은 증발 열량이 소요되기 때문에 열교환기의 소형화가 가능하여 경제성 향상에 기여한다.
해양 온도차 발전은 높은 수온의 해양 표층수로부터 기화열을 얻고, 수온이 낮은 해양 심층수를 이용한 응축열을 활용하여 전기를 생산하는 발전 시스템이다. 해양 온도차 발전 시스템의 안정적인 작동과 경제적인 실현을 위해서는 특정 온도의 해양 심층수 및 표층수가 연속적이고 대량으로 확보 되어야 한다. 이에 대해, 냉각수로 사용되는 해양 심층수는 국내 동해안에 수온 2℃ 이하의 활용 가능한 양이 무한하다. 반면 해양 표층수는 우리나라의 기후 특성상 연중 하절기에만 수온 약 25℃를 초과하기 때문에 연중 고온의 표층수를 얻는 것이 어려운 환경이다. 하지만, 우리나라에는 해안가에 화력 및 원자력 발전소가 다수 위치하고 있는데, 이러한 발전소에서는 일일 수백만 톤 이상의 고온수를 배출한다. 이렇게 대개 25 ~ 35 ℃의 고온으로 배출되는 배출수는 해양 온도차 발전에 이용되어 기후조건의 한계를 극복, 개선 할 수 있다. 하지만 여전히 고열원인 표층수와 저열원인 심층수 사이의 온도차이가 25 ℃ 내외정도밖에 되지 않기 때문에 다른 발전 방식과 비교하였을 때 낮은 발전 효율을 나타낼뿐더러 상용화 단계도 단순한 1차 기본 사이클로 구성되어 있기 때문에 발전 효과가 미미한 상태이다.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 냉매 순환 펌프를 통해 증발기로 유입되기 전에 작동유체가 분지되어 다량이 이젝터의 작동부로 유입되기 때문에 증발기의 증발열량을 감소시킨다.
또한, 이젝터의 작동부에 펌프를 설치하여 작동유체의 압력을 승압시킴에 따라 더 낮은 흡입부 압력을 얻게 한다. 이로인해, 터빈 입구와 출구의 압력 차이가 증가되어 발전량의 상승 및 시스템 효율의 향상을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 이송된 냉매액을 표층수와 열교환시켜 고온고압의 냉매증기로 변환 시키는 증발기와;
상기 증발기 출구에 설치되어 액체와 기체 상태의 냉매를 각각 분리시키는 기액분리기와;
상기 증발기 입구에 설치되어 증발기로 유입되는 배관을 다방면으로 분리시키는 분배기와;
상기 기액분리기 혹은 상기 증발기로부터 이송된 고압의 기체상태의 냉매를 이용해 전력을 생산하는 터빈과;
상기 분배기에서 분지되어 나오거나 기액분리기로부터 분리된 액상태의 냉매를 승압시키는 작동부 펌프와;
상기 터빈을 통과한 저압의 기체상태의 냉매와 상기 작동부 펌프를 통과한 고압의 액상태 냉매를 혼합시켜 팽창과 압축 과정을 가지는 액-증기 이젝터와;
상기 액-증기 이젝터에서 혼합된 냉매와 심층수를 열교환 시켜 냉매를 응축시키는 응축기와;
상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발압력까지 승압 및 순환 시켜주는 냉매순환펌프;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 분배기, 액-증기 이젝터 그리고 작동부 펌프를 이용한 고효율 해양온도차 발전시스템에 관한 것이다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 분배기, 기액분리기, 액-증기 이젝터 그리고 작동부 펌프를 이용한 고효율 해양온도차 발전 시스템으로써, 기액분리기의 설치로 인해 증발기 출구에서의 건도를 조정함으로써 액-증기 이젝터의 작동부 유체로 사용 할 냉매액을 확보하는 동시에 증발열량의 감소하여 시스템 효율의 증가 및 증발기의 크기를 줄이는 것이 가능하다.
또한, 분배기를 사용할 경우, 증발기로 유입되는 냉매액의 다수를 액-증기 이젝터의 작동부 유체로 사용하기 위해 분배기를 이용하여 다방면으로 분지시켜 증발기에서 요구되는 증발 열량이 감소시킨다.
더불어, 액-증기 이젝터의 작동부로 유입되는 냉매의 압력을 작동부 펌프를 통해 승압시킴으로써 액-증기 이젝터 흡입부의 압력, 즉 터빈 출구측 압력을 감소시켜 터빈 입출구 압력차이를 증가시킨다. 이에 따라, 터빈 전력 생산량이 증가하며 감소된 증발열량과 함께 시스템 효율 증가에 기여하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 분배기, 작동부펌프와 액-증기 이젝터를 포함한 고효율 해양 온도차 발전시스템을 나타낸 공정도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분배기, 작동부펌프와 액-증기 이젝터를 포함한 고효율 해양 온도차 발전시스템의 P-h 선도를 나타낸 그래프도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 분배기, 기액분리기, 동부펌프와 다단 액-증기 이젝터를 포함한 고효율 해양 온도차 발전시스템을 나타낸 공정도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 분배기, 기액분리기, 작동부펌프와 다단 액-증기 이젝터를 포함한 고효율 해양 온도차 발전시스템의 P-h 선도를 나타낸 그래프도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>
10 : 증발기 20 : 터빈
30 : 작동부 펌프 40 : 액-증기 이젝터
31 : 저단 작동부 펌프 41 : 저단 액-증기 이젝터
32 : 고단 작동부 펌프 42 : 고단 액-증기 이젝터
50 : 응축기 60 : 냉매순환펌프
70 : 분배기 100 : 기액분리기
본 발명은 그에 따른 바람직한 2가지 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 구체적인 기술적 특징은,
이송된 냉매액을 표층수와 열교환시켜 고온고압의 냉매증기로 변환 시키는 증발기(10)와;
상기 증발기(10)로부터 이송된 고압의 기체상태의 냉매를 이용해 전력을 생산하는 터빈(20)과;
상기 터빈(20)을 통과한 저압의 기체상태의 냉매와 작동부 펌프(30)를 통과한 고압의 액상태 냉매를 혼합시켜 팽창과 압축 과정을 가지는 액-증기 이젝터(40)와;
상기 액-증기 이젝터(40)에서 혼합된 냉매와 심층수를 열교환 시켜 냉매를 응축시키는 응축기(50)와;
상기 응축기(50)에서 응축된 냉매를 증발압력까지 승압 및 순환 시켜주는 냉매순환펌프(60)와;
상기 냉매순환펌프(60)로부터 가압된 냉매를 상기 증발기(10) 및 작동부 펌프(30)로 각각 분배하는 분배기(70);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액-증기 이젝터와 작동부 펌프를 적용한 고효율 해양온도차 발전 시스템이다.
이에 대하여, 도 1 및 도 2에 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분배기, 작동부펌프와 액-증기 이젝터를 포함한 고효율 해양 온도차 발전 시스템을 나타낸 공정도이고, 도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 고효율 해양 온도차 발전시스템의 P-h선도를 나타낸 그래프도이다.
도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예는 이송된 냉매액을 표층수와 열교환시켜 고온고압의 냉매증기로 변환 시키는 증발기(10)와; 상기 증발기 입구(10)에 설치되어 증발기(10)로 유입되는 배관을 다방면으로 분리시키는 분배기(70)와; 상기 증발기(10)로부터 이송된 고압의 기체상태의 냉매를 이용해 전력을 생산하는 터빈(20)과; 상기 분배기(70)에서 분지된 액상태의 냉매를 승압시키는 작동부 펌프(30)와; 상기 터빈(20)을 통과한 저압의 기체상태의 냉매와 상기 작동부 펌프(30)를 통과한 고압의 액상태 냉매를 혼합시켜 팽창과 압축 과정을 가지는 액-증기 이젝터(40)와; 상기 액-증기 이젝터(40)에서 혼합된 냉매와 심층수를 열교환 시켜 냉매를 응축시키는 응축기(50)와; 상기 응축기(50)에서 응축된 냉매를 증발압력까지 승압 및 순환 시켜주는 냉매순환펌프(60)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 분배기(70)는 증발기로 유입되는 냉매액의 다수를 액-증기 이젝터(40)의 작동부 유체로 사용하기 위해 다방면으로 분지시켜 증발기(10)에서 요구되는 증발 열량이 감소시킨다.
그리고, 상기 분배기(70)에서 분지된 냉매 액은 작동부펌프(30)에 의해 가압되어 압력이 상승하기 때문에 액-증기 이젝터(40)의 흡입부의 압력을 크게 감소시킬 수 있어서 터빈입출구 압력차이를 크게 하고, 이에 따라 터빈(20)에서 생산하는 전력량이 증가하게 된다.
따라서, 감소된 증발열량 및 액-증기 이젝터와 작동부 펌프를 동시에 사용함으로써 얻는 발생 전력량의 상승으로 인해 이 해양온도차 발전 사이클의 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제2실시예로는, 다음과 같으며, 이는
이송된 냉매액을 표층수와 열교환시켜 고온고압의 냉매증기로 변환 시키는 증발기(10)와;
상기 증발기(10)로부터 이송된 고압의 기체상태의 냉매를 이용해 전력을 생산하는 터빈(20)과;
상기 터빈(20)을 통과한 저압의 기체상태의 냉매와 저단 작동부 펌프(31)를 통과한 고압의 액상태 냉매를 혼합시켜 팽창과 압축 과정을 가지는 저단 액-증기 이젝터(41)와;
상기 저단 액-증기 이젝터(41)에서 혼합된 냉매에서 액체와 기체 상태의 냉매로 각각 분리시키는 기액분리기(100)와;
상기 기액분리기(100)를 통과한 냉매와, 기액분리기(100)로부터 분리된 액상태의 냉매를 가압시키는 고단 작동부 펌프(32)를 통과한 냉매가 유입되는 고단 액-증기 이젝터(42)와;
상기 고단 액-증기 이젝터(42)에서 혼합된 냉매와 심층수를 열교환 시켜 냉매를 응축시키는 응축기(50)와;
상기 응축기(50)에서 응축된 냉매를 증발압력까지 승압 및 순환 시켜주는 냉매순환펌프(60)와;
상기 냉매순환펌프(60)로부터 가압된 냉매를 상기 증발기(10) 및 저단 작동부 펌프(31)로 각각 분배하는 분배기(70);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액-증기 이젝터와 작동부 펌프를 적용한 고효율 해양온도차 발전 시스템이다.
상기 제 2실시를 도 3 및 도 4에 의하여 상세히 설명하면,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분배기, 기액분리기, 작동부펌프와 다단 액-증기 이젝터를 포함한 고효율 해양 온도차 발전 시스템을 나타낸 공정도이고, 도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 고효율 해양 온도차 발전시스템의 P-h선도이다.
이송된 냉매액을 표층수와 열교환시켜 고온고압의 냉매증기로 변환 시키는 증발기(10)와; 상기 증발기 입구(10)에 설치되어 증발기로 유입되는 배관을 다방면으로 분리시키는 분배기(70)와; 상기 증발기(10)로부터 이송된 고압의 기체상태의 냉매를 이용해 전력을 생산하는 터빈(20)과; 상기 분배기(70)에서 분지된 액상태의 냉매를 승압시키는 저단 작동부 펌프(31)과; 상기 터빈(20)을 통과한 저압의 기체상태의 냉매와 상기 저단 작동부 펌프(31)을 통과한 고압의 액상태 냉매를 혼합시켜 팽창과 압축 과정을 가지는 저단 액-증기 이젝터(41)과; 상기 저단 액-증기 이젝터(41)에서 혼합 및 토출된 액증기 혼합 냉매를 기체와 액체 상태의 냉매로 각각 분리 시키는 기액분리기(100)와; 상기 기액분리기(100)로부터 분리된 액상태 냉매를 승압시키는 고단 작동부 펌프(32)와; 상기 기액분리기(100)로부터 이송된 기체 상태의 냉매를 흡입부 유체로 사용하며, 상기 고단 작동부 펌프(32)에서 승압된 고압의 액상태 냉매를 작동부 유체로 사용하여 혼합시켜 팽창과 압축 과정을 가지는 고단 액-증기 이젝터(42)와; 상기 고단 액-증기 이젝터(42)에서 혼합된 냉매와 심층수를 열교환 시켜 냉매를 응축시키는 응축기(50)와; 상기 응축기(50)에서 응축된 냉매를 증발압력까지 승압 및 순환 시켜주는 냉매순환펌프(60)로 구성되어 지는 것이다.
여기서, 상기 분배기(70)는 증발기로 유입되는 냉매액의 다수를 저단 액-증기 이젝터 (41)의 작동부 유체로 사용하기 위해 다방면으로 분지시켜 증발기에서 요구되는 증발 열량이 감소시킨다.
그리고, 상기 분배기(70)에서 분지된 냉매 액은 저단 작동부 펌프(31)에 의해 가압되어 압력이 상승하기 때문에 저단 액-증기 이젝터(41)의 흡입부의 압력을 크게 감소시킬 수 있어서 터빈입출구 압력차이를 크게 하고, 이에 따라 터빈(20)에서 생산하는 전력량이 증가하게 된다.
뿐만 아니라, 고단 액-증기 이젝터(42)에서 토출되는 냉매를 응축기(50)로 보내는 것이다.
상기 고단 액-증기 이젝터(42)를 추가적으로 설치함으로써 저단 액-증기 이젝터(41)의 토출부 압력이 더 낮게 형성되면서 저단 액-증기 이젝터(41)의 흡입부 압력과 터빈 출구 압력이 감소하여 터빈에서 생산하는 전력량이 증가하게 된다.
따라서, 감소된 증발열량 및 다단 액-증기 이젝터와 작동부 펌프를 동시에 사용함으로써 얻는 발생 전력량의 상승으로 인해 이 해양온도차 발전 사이클의 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1실시예 또는 제2실시예에 있어서,
상기 분배기(70)를 지난 냉매액은 냉매순환펌프를 통해 증발기(10)에 전달되며, 분지된 냉매 액은 상기 액-증기 이젝터(40,41)의 작동부 유체로 사용되는 것이다.
또한, 상기 제1실시예 또는 제2실시예에 있어서,
냉매액이 작동부 펌프(30,31,32)를 통해 승압되어 액-증기 이젝터(40,41,42)의 작동부로 유입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제2실시예에 있어서, 상기 고단 액-증기 이젝터(42)를 추가적으로 설치함으로써 저단 액-증기 이젝터(41)의 토출부 압력이 더 낮게 형성되면서 저단 액-증기 이젝터(41)의 흡입부 압력과 터빈 출구 압력이 감소하여 터빈에서 생산하는 전력량이 증가하게 된다.

Claims (5)

  1. 이송된 냉매액을 표층수와 열교환시켜 고온고압의 냉매증기로 변환 시키는 증발기(10)와;
    상기 증발기(10)로부터 이송된 고압의 기체상태의 냉매를 이용해 전력을 생산하는 터빈(20)과;
    상기 터빈(20)을 통과한 저압의 기체상태의 냉매와 작동부 펌프(30)를 통과한 고압의 액상태 냉매를 혼합시켜 팽창과 압축 과정을 가지는 액-증기 이젝터(40)와;
    상기 액-증기 이젝터(40)에서 혼합된 냉매와 심층수를 열교환 시켜 냉매를 응축시키는 응축기(50)와;
    상기 응축기(50)에서 응축된 냉매를 증발압력까지 승압 및 순환 시켜주는 냉매순환펌프(60)와;
    상기 냉매순환펌프(60)로부터 가압된 냉매를 상기 증발기(10) 및 작동부 펌프(30)로 각각 분배하는 분배기(70);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액-증기 이젝터와 작동부 펌프를 적용한 고효율 해양온도차 발전 시스템.
  2. 이송된 냉매액을 표층수와 열교환시켜 고온고압의 냉매증기로 변환 시키는 증발기(10)와;
    상기 증발기(10)로부터 이송된 고압의 기체상태의 냉매를 이용해 전력을 생산하는 터빈(20)과;
    상기 터빈(20)을 통과한 저압의 기체상태의 냉매와 저단 작동부 펌프(31)를 통과한 고압의 액상태 냉매를 혼합시켜 팽창과 압축 과정을 가지는 저단 액-증기 이젝터(41)와;
    상기 저단 액-증기 이젝터(41)에서 혼합된 냉매에서 액체와 기체 상태의 냉매로 각각 분리시키는 기액분리기(100)와;
    상기 기액분리기(100)를 통과한 냉매와, 기액분리기(100)로부터 분리된 액상태의 냉매를 가압시키는 고단 작동부 펌프(32)를 통과한 냉매가 유입되는 고단 액-증기 이젝터(42)와;
    상기 고단 액-증기 이젝터(42)에서 혼합된 냉매와 심층수를 열교환 시켜 냉매를 응축시키는 응축기(50)와;
    상기 응축기(50)에서 응축된 냉매를 증발압력까지 승압 및 순환 시켜주는 냉매순환펌프(60)와;
    상기 냉매순환펌프(60)로부터 가압된 냉매를 상기 증발기(10) 및 저단 작동부 펌프(31)로 각각 분배하는 분배기(70);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액-증기 이젝터와 작동부 펌프를 적용한 고효율 해양온도차 발전 시스템.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분배기(70)를 지난 냉매액은 냉매순환펌프를 통해 증발기(10)에 전달되며, 분지된 냉매 액은 상기 액-증기 이젝터(40,41)의 작동부 유체로 사용되는 것을 특징으로 하는 액-증기 이젝터와 작동부 펌프를 적용한 고효율 해양온도차 발전 시스템.
  4. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    냉매액이 작동부 펌프(30,31,32)를 통해 승압되어 액-증기 이젝터(40,41,42)의 작동부로 유입되는 것을 특징으로 하는 액-증기 이젝터와 작동부 펌프를 적용한 고효율 해양온도차 발전 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 고단 액-증기 이젝터(42)를 추가적으로 설치함으로써 저단 액-증기 이젝터(41)의 토출부 압력이 더 낮게 형성되면서 저단 액-증기 이젝터(41)의 흡입부 압력과 터빈 출구 압력이 감소하여 터빈에서 생산하는 전력량이 증가하게 되는 것을 특징으로 하는 액-증기 이젝터와 작동부 펌프를 적용한 고효율 해양온도차 발전 시스템.
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