KR100680627B1 - 해상 화력 발전소 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상 화력 발전소를 개시한다.

본 발명에 따른 해상 화력 발전소는, 해상에서의 이동이 가능한 구조의 선체와, 상기 선체의 내부를 구획하여 수밀실을 형성하는 것으로 건현의 높이로 구비되는 구획격벽과, 상기 구획격벽 사이의 각 수밀실에 분산 배치 설치되어 전력을 생산하는 발전수단과, 상기 각 수밀실에 설치된 요소를 연계하기 위하여 건현의 상부를 통과 배치되는 덕트를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성되는 해상 화력 발전소는 발전설비를 갖추고 있으므로 해상에서의 자유로운 이동이 보장되어 일시적인 전력 수요처 또는 비상시의 전력 공급원으로 활용할 수 있어 결과적으로 국가의 에너지 정책 수립 및 운영의 자유도를 대폭적으로 높일 수 있는 유용한 효과를 제공한다. 또한, 종전의 육상 발전소를 건립하는 것으로 인하여 발생되는 수 많은 문제점을 해소할 수 있으며, 특히 발전소 건립으로 인한 국토잠식을 해소할 수 있어 국토의 효율적 관리가 가능해지고 환경오염을 감소시킬 수 있는 산업상 유용한 이점이 있는 것이다.

해상, 발전소, 화력

Description

해상 화력 발전소{Floating power plant}

도 1은 본 발명에 따른 해상 화력 발전소를 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 발전수단을 설명하기 위한 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 선체 4 : 추진기관

5 : 거주시설 10 : 구획격벽

11,12,13,14 : 제1,2,3,4횡격벽 20 : 발전수단

21 : 발전장치 22 : 보일러

23 : 탈질설비 24 : 탈황설비

25 : 석회,석고저장 탱크 및 하역장치 26 : 연료하역 설비 및 탱크

27 : 커넥터 30 : 덕트

본 발명은 해상 화력 발전소에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해상에서의 자유로운 이동이 보장되면서 별도의 용수로 및 연료 수급을 위한 별도의 접안 설비를 필요로 하지 않는 해상 화력 발전소에 관한 것이다.

일반적으로 발전소는 열에너지 및 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하 는 설비를 갖추고 있으며, 물·기름·석탄·천연가스·원자력 등의 에너지원을 이용하여 터빈을 회전시키고 터빈과 연결된 발전기를 통하여 전기를 생산하며, 이용되는 에너지원의 종류와 그에 따른 발전방식에 따라 수력발전소·화력발전소·원자력발전소 등으로 구분된다. 한편 조수(潮水)의 에너지를 이용하는 조력발전소, 바람의 에너지를 이용하는 풍력발전소, 지열(地熱)을 이용하는 지열발전소, 태양열을 이용하는 태양열발전소, MHD발전소 등도 미래의 발전소로 실용화 연구가 이루어지고 있다.

이러한 발전소들은 설비를 갖추는데 있어 입지조건에 많은 제약을 받을 뿐만 아니라 초기 투자비용 역시 많이 소요되는 단점이 있다.

일예로, 바다에 인접한 우리나라의 화력 발전소는 대부분이 해안가에 건설되고 있다. 이는 연료로 사용하는 석탄, 석유, 액화천연가스 등의 연료를 해외에서 운반해오기 때문에 수송이 편리하고 운전에 필요한 대량의 물을 얻기 쉽기 때문이다.

한편, 이들 대부분의 발전소는 지질학적 특성을 고려하여 환경영향 평가와 재해 가능성 그리고 산업시설이나 저장시설로부터의 사고에 의한 영향 및 발전소 가동에 필요한 연료 및 용수공급의 용이성 및 전력 수요처의 수요 예상량 등을 고려하여 입지를 선정하게 된다.

그러나, 발전소는 유해시설로 인식됨에 따라 상기의 입지선정 조건 외에도 지역주민이나 시민단체 등의 여론을 수렴해야 하므로 실질적으로 더 많은 제약 조건이 가해지고 있는 것이 현실이다.

또한, 일시적인 전력 소비처나 미개발 지역 등에서 전력을 필요로 하는 경우에는 별다른 대안이 없으므로 발전소를 세워야 하는데 이 경우 막대한 비용과 시간이 소요될 뿐만 아니라 전력 소비량이 감소되거나 없어지는 경우에는 경제적인 부담이 가중되는 문제점이 있으며, 기존의 전력망을 확장해서 전력을 공급하는 경우에는 전력 공급량에 한계가 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 별도의 발전연료 공급시설과 용수로를 필요로 하지 않으면서 해상에서의 자유로운 이동성을 보장받는 해상 화력 발전소를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 일시적인 전력 수요처에 경제적으로 전력공급을 가능하게 하면서 환경규제에 의한 제약을 최소화하고 유사시 비상전력 공급원으로 활용할 수 있는 해상 화력 발전소를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 화력 발전소는, 해상에서의 이동이 가능한 구조의 선체와, 상기 선체의 내부를 구획하여 수밀실을 형성하는 것으로 건현의 높이로 구비되는 구획격벽과, 상기 구획격벽 사이의 각 수밀실에 분산 배치 설치되어 전력을 생산하는 발전수단과, 상기 각 수밀실에 설치된 요소를 연계하기 위하여 건현의 상부를 통과 배치되는 덕트를 포함하여 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 수밀실은 상면이 개방된 형태로 구 비되며, 이 수밀실의 상측으로는 천정 크레인이 설치되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 구획격벽은 선수 부분에서 선폭 방향으로 배치되어 발전장치가 설치되는 제1수밀실을 형성하는 제1횡격벽과, 상기 제1횡격벽에서 선체 길이 및 선폭 방향으로 각각 배치되어 보일러와 탈질설비가 각각 설치되는 제2,3수밀실을 형성하는 제2횡격벽과, 상기 제2,3수밀실의 후방으로 선체의 길이 및 폭 방향으로 각각 배치되어 중앙의 탈황설비를 사이에 두고 일측에 석회, 석고저장 탱크 및 하역장치가 설치되고 타측에 연료하역 설비 및 탱크가 설치되는 제4,5,6수밀실을 형성하는 제3횡격벽과, 상기 제3횡격벽에서 후방으로 추진기관과 거주시설이 각각 설치되는 제7,8수밀실을 형성하는 제4횡격벽을 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 발전장치는 터빈과 발전기 및 변압기를 포함하고,복수개의 마린 보일러로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 발전장치는 일측으로 축류형 펌프에 의해 해수를 흡입하는 흡입관이 연결되고 타측으로 해수를 선체 외부로 배출하는 배출관이 연결 구성되며, 이들 흡입관과 배출관은 각각 발전실의 반대현에 배치되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 발전수단은 선수측에 발전된 전력을 송전하기 위한 해저 송전선과 선택적으로 접속하는 커넥터를 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 선체는 수밀실들의 외측 여유 공간에 보일러를 구동하기 위한 연료가 저장되는 연료탱크가 부가 설치되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 선체는 연료인 액화천연가스를 공급받기 위하여 선미부에 연료 탱크구역이 부가 설치되는 것에 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 해상 화력 발전소의 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 해상 화력 발전소를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 발전수단을 설명하기 위한 구성도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이, 본 발명에 따른 해상 화력 발전소는 크게 해상에서의 이동이 가능한 선체(1)를 구비하며, 상기 선체(1)의 내부를 다수의 공간을 갖는 수밀실로 구획하는 구획격벽(10)과, 이 구획격벽(10)이 형성하는 각 수밀실에 배치되어 전력을 생산하는 발전수단(20) 및 이들 발전수단(20)을 유기적으로 연계시키기 위한 덕트(30)로 구성된다.

선체(1)는 침수가 되지 않도록 수밀한 구조로 되어 있으며, 선내에는 프레임을 전후로 결합하는 골조가 세로로 통하여 외판, 갑판과 함께 선체(1)에 종적인 힘을 가해주고 횡골조와 결합하여 선체(1)를 구성한다. 이러한 선체(1)는 본 발명에서 전력을 생산할 수 있는 발전수단(20)을 효율적으로 분산 배치할 수 있는 공간을 제공하면서 동시에 해상에서의 이동시 필요한 추진력을 얻기 위한 추진기관(4)과 거주시설(5) 등이 구비된다.

한편, 상기 선체(1)는 추진기관(4)과 거주시설(5) 및 크기와 형태는 공지된 다양한 기술을 사용해도 무방하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은 선체(1)는 선내 측에 다수의 공간으로 분할하는 구획격벽(10)이 설치됨으로써 각종 발전설비들이 분산 배치된다.

구획격벽(10)은 상술한 선체(1)의 내부를 다수의 공간으로 구획하여 발전수단(20)을 구성하는 여러 요소를 침수에 대비하여 효율적으로 분산 배치시키기 위한 것으로서 건현(freeboard deck)의 높이로 형성된다.

이러한 구획격벽(10)은 선체(1)의 길이 방향과 선폭 방향으로 배치되는 다수의 격벽으로 구성되는 바 이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 선체(1)의 선수 부분에는 선폭방향으로 제1횡격벽(11)이 설치되어 제1수밀실을 형성하며, 이 제1수밀실에는 발전장치(21)가 설치된다.

그리고, 상기 제1횡격벽(11)의 후방으로는 일정한 간격을 두고 선폭방향으로 제2횡격벽(12)이 설치되며, 상기 제1횡격벽(11)과 제2횡격벽(12) 사이의 공간은 다 시 선체(1)의 길이 방향으로 배치되는 보조격벽이 설치되어 제2,3수밀실이 형성된다. 여기서 상기 제2,3수밀실에는 보일러(22)와 탈질설비(23)가 각각 설치된다.

또한, 상기 제2횡격벽(12)의 후방으로는 일정한 간격을 두고 제3횡격벽(13)이 설치되며, 상기 제2횡격벽(12)과 제3횡격벽(13) 사이에는 선체(1)의 길이 방향으로 2개의 보조격벽이 간격을 두고 설치되어 선폭방향으로 제4,5,6수밀실을 형성한다. 여기서 상기 제4,5,6수밀실 중 중앙에 배치되는 제5수밀실에는 탈황설비(24)가 설치되며, 이 탈황설비(24)를 사이에 두고 제4수밀실에는 석회, 석고저장탱크 및 하역장치(25)가 설치되고 제6수밀실에는 연료하역 설비 및 탱크(26)가 설치된다.

그리고, 상기 제3횡격벽(13)의 후방으로는 제4횡격벽(14)이 일정한 간격을 두고 설치되어 제7,8수밀실을 형성하며, 이들 제7,8수밀실에는 각각 추진력을 생성하는 추진기관(4)과 거주시설(5)이 설치된다.

한편, 상기와 같이 구성되는 구획격벽(10)은 침수를 방지하기 위한 수밀구조의 특징을 갖는다면 발전설비의 용량과 그 크기 및 형태에 따라 적절하게 변형될 수 있을 것이다.

발전수단(20)은 상술한 각 수밀실에 분산 배치되어 전력을 생산하기 위한 것으로서, 이러한 발전수단(20)은 크게 전력을 생산하기 위한 발전장치(21)와, 보일러(22), 탈질설비(23), 탈황설비(24), 석회,석고저장 탱크 및 하역장치(25), 연료하역 설비 및 탱크(26)를 포함하는 구성이다.

상기 발전장치(21)는 제1수밀실에 배치 설치되며, 발전기와 스팀터빈과 복수기 그리고 변압기를 포함하는 구성이며, 상기 발전장치(21)는 일측으로 축류형 펌프에 의해 해수를 흡입하는 흡입관이 연결되고 타측으로 해수를 선체(1) 외부로 배출하는 배출관이 연결되는 구조로서 이들 흡입관과 배출관은 각각 발전실의 반대현에 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 스팀터빈은 고온, 고압의 증기를 공급받아 회전력을 발생시키는 장치로서 이렇게 발생된 회전력은 발전기를 구동시켜 전기를 발생시킨다. 이러한 스팀터빈은 보일러(22)로부터 고온,고압의 스팀을 공급받는다. 그리고 상기 변압기는 발전기에서 생산된 전기를 고압으로 승압시키는 것으로 이렇게 승압된 전기는 커넥터(27)로 전달되며, 이때 상기 커넥터(27)는 선수측에 설치되어 발전된 전력을 송전하기 위한 해저 송전선과 선택적으로 접속하는 역할을 한다.

상기 보일러(22)는 발전용량에 따라 단일 또는 복수개로 구성될 수 있으며, 상기 제2수밀실에 분산 배치 설치되어 증기를 연속적으로 발생시켜 스팀터빈과 그 외의 보조설비에 필요한 증기를 공급하는 역할을 수행한다. 이러한 보일러(22)는 선박에서 롤링(Rolling;옆으로 흔들림)과 피칭(Pitching;위아래로 흔들림) 보정기능을 갖는 마린 보일러(22)가 사용되는 것이 바람직하다.

상기 탈질설비(23)는 상기 보일러(22)가 설치되는 수밀실의 일측에 배치 되는 것이 바람직 하며, 연소용 공기중 질소성분 또는 연료중 질소성분 등이 보일러(22)내의 고온에서 산소와 결합하여 생성되는 질소산화물을 저감시키기 위한 것으로 2단 연소, 배가스재순환, 저NOx 연소 등 공지된 다양한 탈질 기술을 적용하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 탈황설비(24)는 제2횡격벽(12)과 제3횡격벽(13) 사이에 형성되는 제4,5,6수밀실 들 중 중앙에 위치한 제5수밀실에 배치 설치되며, 중유 등 화석연료가 연소될 때 발생되어 배기가스와 함께 대기로 배출되는 황산화물(SOx)을 대기로 배출되기 전에 석회석 슬러리에 흡수 반응시켜 제거하고 석고를 부산물로 발생시키는 환경오염 방지설비로서 이 역시 공지된 기술을 적용하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 석회/석고 저장탱크 및 하역장치(25)는 상술한 탈황설비(24)가 설치되는 제5수밀실의 일측인 제4수밀실 또는 제6수밀실에 설치되며, 상기 제5수밀실의 타측인 제6수밀실 또는 제4수밀실에는 연료하역 설비 및 탱크(26)가 설치된다. 즉, 상기 탈황설비(24)를 사이에 두고 양측의 수밀실에는 각각 석회,석고 저장탱크/하역장치(25) 및 연료하역 설비, 탱크(26)가 설치되는 구조이다.

한편, 각 수밀실들의 외측 여유 공간에는 보일러(22)를 구동하기 위한 연료가 저장되는 연료탱크가 설치되나, 액화 천연 가스를 연료로 하는 경우는 거주 구역으로 이격된 선미부에 별도의 연료 탱크 구역을 설치한다.

이와 같이 구성되는 발전수단(20)은 보일러(22)에서 생성된 증기는 스팀터빈과 발전기를 순차적으로 가동시켜 결과적으로 전기를 생성하고, 이렇게 생성된 전기는 변압기를 통해 승압되어 커넥터(27)를 통해 해전 송전선으로 전달된다.

덕트(30)는 각 수밀실에 설치된 발전설비들을 유기적으로 연계하기 위하여 건현의 상부에서 통과하는 일종의 관으로서 발전수단(20)을 구성하는 각 장치들을 연결하도록 배치된다. 이러한 덕트(30)는 건현의 상측에 위치하므로 선체(1)의 일부가 파손되는 경우에도 침수에 영향을 미치지 않는다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 해상 화력 발전소는 선체(1) 내부의 구획격벽(10)에 의해 구획되는 각각의 수밀실에 발전수단(20)을 구성하는 각종 장치들이 분산 배치 설치되고, 이들 발전수단(20)을 구성하는 각종 장치들은 덕트(30)를 통해 유기적으로 연결된 상태에서 다음과 같이 운영되어질 수 있다.

먼저, (선박은) 해상에서의 이동성이 보장되므로 장소에 구애를 받지 않는다. 따라서 전력 수요처가 예상되는 지역으로 이동하여 발전을 실시하거나 또는 공해상에서 발전을 실시할 수 있다.

이와 같은 상태에서 보일러(22)가 가동을 하여 증기를 생성하게 되면, 이 증기는 터빈과 발전기를 가동시켜 전기를 발생시키고, 이렇게 발생된 전기는 변압기를 통해 승압됨과 동시에 커넥터(27)로 전달된다. 여기서 상기 커넥터(27)는 해상 송전선과 선택적으로 접속되는 것에 의해 생성된 전력을 송전하게 된다.

한편, 보일러(22) 가동시 발생하는 질소산화물과 황산화물은 탈질설비(23)와 탈황설비(24)를 통해 여과되고, 여과 과정에서 생성된 석회,석고는 석회/석고 저장탱크로 이송되어 저장되어 하역장치(25)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 해상 화력 발전소는 자체 발전설비를 갖추고 있으므로 해상에서의 자유로운 이동이 보장되어 일시적인 전력 수요처 또는 비상시의 전력 공급원으로 활용할 수 있어 결과적으로 국가의 에너지 정책 수립 및 운영의 자유도를 대폭적으로 높일 수 있는 유용한 효과를 제공한다.

또한, 종전의 육상 발전소를 건립하는 것으로 인하여 발생되는 수 많은 문제점을 해소할 수 있으며, 특히 발전소 건립으로 인한 국토잠식을 해소할 수 있어 국토의 효율적 관리가 가능해지고 환경오염을 감소시킬 수 있는 산업상 유용한 이점이 있는 것이다.

Claims (8)

1. 해상에서의 이동이 가능한 구조의 선체와;

   상기 선체의 내부를 구획하여 수밀실을 형성하는 것으로 건현의 높이로 구비되는 구획격벽과;

   상기 구획격벽 사이의 각 수밀실에 분산 배치 설치되어 전력을 생산하는 발전수단과;

   상기 각 수밀실에 설치된 요소를 연계하기 위하여 건현의 상부를 통과 배치되는 덕트;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 해상 화력 발전소.
2. 제 1항에 있어서, 상기 수밀실은 상면이 개방된 형태로 구비되며, 이 수밀실의 상측으로는 천정 크레인이 설치되는 것을 특징으로 하는 해상 화력 발전소.
3. 제 1항에 있어서, 상기 구획격벽은 선수 부분에서 선폭 방향으로 배치되어 발전장치가 설치되는 제1수밀실을 형성하는 제1횡격벽과;

   상기 제1횡격벽에서 선체 길이 및 선폭 방향으로 각각 배치되어 보일러와 탈질설비가 각각 설치되는 제2,3수밀실을 형성하는 제2횡격벽과;

   상기 제2,3수밀실의 후방으로 선체의 길이 및 폭 방향으로 각각 배치되어 중앙의 탈황설비를 사이에 두고 일측에 석회, 석고저장 탱크 및 하역장치가 설치되고 타측에 연료하역 설비 및 탱크가 설치되는 제4,5,6수밀실을 형성하는 제3횡격벽과;

   상기 제3횡격벽에서 후방으로 추진기관과 거주시설이 각각 설치되는 제7,8수밀실을 형성하는 제4횡격벽;

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 해상 화력 발전소.
4. 제 1항에 있어서, 상기 발전수단은 터빈과 발전기 및 변압기를 포함하고,복수개의 마린 보일러로 구성되는 것을 특징으로 하는 해상 화력 발전소.
5. 제 3항 또는 제4항에 있어서, 상기 발전수단은 일측으로 축류형 펌프에 의해 해수를 흡입하는 흡입관이 연결되고 타측으로 해수를 선체 외부로 배출하는 배출관이 연결 구성되며, 이들 흡입관과 배출관은 각각 발전실의 반대현에 배치되는 것을 특징으로 하는 해상 화력 발전소.
6. 제 1항에 있어서, 상기 발전수단은 선수측에 발전된 전력을 송전하기 위한 해저 송전선과 선택적으로 접속하는 커넥터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 해상 화력 발전소.
7. 제 1항에 있어서, 상기 선체는 수밀실들의 외측 여유 공간에 보일러를 구동하기 위한 연료가 저장되는 연료탱크가 부가 설치되는 것을 특징으로 하는 해상 화력 발전소.
8. 제 1항에 있어서, 상기 선체는 연료인 액화천연가스를 공급받기 위하여 선미부에 연료 탱크구역이 부가 설치되는 것을 특징으로 하는 해상 화력 발전소.

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