KR101121721B1 - 부유식 엘엔지 재기화설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부유식 엘엔지 재기화설비에 관한 것으로서, 엘엔지저장탱크(10)와 엘엔지재기화기(20)를 포함하여 구성되는 부유식 엘엔지 재기화설비에 있어서, 상기 엘엔지재기화기(20)를 통한 가스 생산은 물론 전력을 생산할 수 있도록 하는 전력생산설비를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 따라서, 엘엔지를 재기화시키기 위한 재기화설비 상에 전력을 생산할 수 있도록 하는 전력생산설비인 가스터빈발전기를 부가함으로써, 기본적으로 가스와 전기를 동시에 공급할 수 있게 되고, 또한, 재기화설비에서 발생되는 가스를 이용하여 가스터빈발전기를 구동시킬 수 있게 됨으로써, 가스터빈발전기의 가스 압축을 위한 압축기가 삭제되어 가스터빈발전기 설치에 따른 비용을 줄일 수 있으며, 또한, 가스터빈발전기에서 발생되는 배기가스를 이용하여 증기를 생성시킨 후 엘엔지재기화기 및 전기발전을 위해 추가되는 스팀터빈발전기의 구동 동력으로 사용할 수 있도록 함으로써, 폐열 회수에 따른 전체 설비에 소요되는 에너지를 최소화할 수 있게 되어 비용 절감을 도모할 수 있게 됨은 물론 폐열 사용을 통해 해양오염도 예방할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

Description

부유식 엘엔지 재기화설비{Floating type LNG regasification unit}
본 발명은 부유식 엘엔지 재기화설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엘엔지를 재기화시키기 위한 재기화설비 상에 전력을 생산할 수 있도록 하는 전력생산설비인 가스터빈발전기를 부가함으로써, 기본적으로 가스와 전기를 동시에 공급할 수 있게 되고, 또한, 재기화설비에서 발생되는 가스를 이용하여 가스터빈발전기를 구동시킬 수 있게 됨으로써, 가스터빈발전기의 가스 압축을 위한 압축기가 삭제되어 가스터빈발전기 설치에 따른 비용을 줄일 수 있으며, 또한, 가스터빈발전기에서 발생되는 배기가스를 이용하여 증기를 생성시킨 후 엘엔지재기화기 및 전기발전을 위해 추가되는 스팀터빈발전기의 구동 동력으로 사용할 수 있도록 함으로써, 폐열 회수에 따른 전체 설비에 소요되는 에너지를 최소화할 수 있게 되어 비용 절감을 도모할 수 있게 됨은 물론 폐열 사용을 통해 해양오염도 예방할 수 있게 되는 부유식 엘엔지 재기화설비에 관한 것이다.
일반적으로, 엘엔지 플로터(LNG Floater ; 부유식 LNG 재기화설비)는 바지(Barge) 형태의 부유물에 엘엔지(LNG) 혹은 천연가스(Natural Gas)를 생산하는 설비를 갖춘 해상 설비를 말한다.
이러한 엘엔지 플로터(LNG Floater)는 엘엔지(LNG)를 저장하는 화물창의 형상에 따라 상부 설비의 배치가 달라지는데, 예를 들어, 화물창이 모스(MOSS)인 경우에는 엘엔지의 Sloshing(출렁거림) 문제가 없어 안전하다고 인식되고 있으나 엘엔지를 생산하는 FPSO(부유식 원유생산 저장장치)를 제작하거나 기존 운항중인 엘엔지선을 LNG FPSO로 개조하는데 공간적 제약이 생겨 필요 이상의 면적이 요구된다.
그리고, 화물창이 맴브레인(Membrane)인 경우, 출렁거림의 문제 등으로 엘엔지 플로터의 화물창으로 사용하는데 많은 제약이 있으며, 특히 화물창의 절연(Insulation) 부분에 대한 강도를 크게 증가시켜야 하며, 또한 개조의 경우에는 화물창의 일부를 변경하여 강화 절연(Insulation) 자재로 대체하여야 한다.
그리고, 화물창이 에스피비(SPB)인 경우에는 출렁거림에 대한 문제가 없을 것으로 예상되고 있어서 엘엔지 플로터의 화물창으로 사용하고는 있으나 맴브레인(Membrane) 방식 대비 생산 비용이 많이 든다.
이와 같이, 화물창의 형상에 따른 다양한 엘엔지 재기화설비를 이용하여 해상에서 해수면에 부유된 상태로 가스를 생산할 수 있게 되는 것이다.
일례로, 종래 기술에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비를 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1에서 나타낸 것과 같이, 종래 기술의 부유식 엘엔지 재기화설비는 해상에 부유된 상태로 있고, 각각 엘엔지가 저장되어 있는 엘엔지탱크(10)와, 이 엘엔지탱크(10) 내의 엘엔지를 외부로 배출시키는 저압펌프(81)와, 외부에 설치되어 엘엔지탱크(10)로부터 배출되는 엘엔지를 일차적으로 완화시키기 위한 버퍼탱크(82)와, 이 버퍼탱크(83)의 엘엔지를 외부로 배출시키는 고압펌프(83)와, 엘엔지의 유량 공급을 제어하는 유량제어밸브(84) 및 엘엔지를 재기화시키기 위한 엘엔지재기화기(20)를 포함하여 구성된다.
이러한 구성의 종래 기술은 엘엔지탱크(10)로부터 엘엔지를 공급받아 엘엔지재기화기(20)에서 엘엔지를 재기화시킨 후 가스를 생산하게 되는 것이다.
그러나, 이러한 종래 기술의 엘엔지 재기화설비는 가스만을 생산할 수 있도록 되어 있고 재기화를 위해 해수를 사용하여야 했기 때문에, 해양 환경에 나쁜 영향을 끼치게 되고, 또한, 가스 소모량이 감소하는 여름철의 경우 엘엔지의 저장 기간이 길어지게 되면서 열전달로 인해 발생되는 가스를 강제로 소각시키거나 대기 방출을 시킴으로써, 에너지 낭비를 초래하게 되며, 또한, 해안의 플랜트 건설을 지원하기 위해 사용되는 발전기의 경우 기존에 사용되는 연료로 인해 해양 오염을 초래하는 등의 문제점을 갖고 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 엘엔지를 재기화시키기 위한 재기화설비 상에 전력을 생산할 수 있도록 하는 전력생산설비인 가스터빈발전기를 부가함으로써, 기본적으로 가스와 전기를 동시에 공급할 수 있게 되는 부유식 엘엔지 재기화설비를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 재기화설비에서 발생되는 가스를 이용하여 가스터빈발전기를 구동시킬 수 있게 됨으로써, 가스터빈발전기의 가스 압축을 위한 압축기가 삭제되어 가스터빈발전기 설치에 따른 비용을 줄일 수 있게 되는 부유식 엘엔지 재기화설비를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 가스터빈발전기에서 발생되는 배기가스를 이용하여 증기를 생성시킨 후 엘엔지재기화기 및 전기발전을 위해 추가되는 스팀터빈발전기의 구동 동력으로 사용할 수 있도록 함으로써, 폐열 회수에 따른 전체 설비에 소요되는 에너지를 최소화할 수 있게 되어 비용 절감을 도모할 수 있게 됨은 물론 폐열 사용을 통해 해양오염도 예방할 수 있게 되는 부유식 엘엔지 재기화설비를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 부유식 엘엔지 재기화설비는 엘엔지저장탱크와 엘엔지재기화기를 포함하여 구성되는 부유식 엘엔지 재기화설비에 있어서, 상기 엘엔지재기화기를 통한 가스 생산은 물론 전력을 생산할 수 있도록 하는 전력생산설비를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비에 있어서, 상기 전력생산설비는 엘엔지재기화기에서 생산된 재기화가스에 의해 작동되는 가스터빈발전기를 통해 전력을 생산하도록 된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비에 있어서, 상기 가스터빈발전기에서 발생되는 배기가스를 이용하여 고온의 증기를 발생시키는 배기가스열교환기가 더 구비된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비에 있어서, 상기 엘엔지재기화기는 엘엔지 재 기화를 위한 에너지원으로써 상기 배기가스열교환기에서 생성되는 증기를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비에 있어서, 상기 엘엔지재기화기를 통한 증기는 물로 변환되어 다시 배기가스열교환기에서 증기 생성을 위한 응축수로 재사용되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비에 있어서, 상기 엘엔지재기화기에서 배출되는 물을 가열시켜 고온의 응축수로 변환시키는 열교환기가 더 구비된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비에 있어서, 상기 열교환기는 엘엔지재기화기에서 배출되는 냉각된 물을 이용하여 상기 가스터빈발전기나 그 밖에 재기화설비 상의 공조시스템 등에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각하는데 이용하는 것을 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비에 있어서, 상기 배기가스열교환기에서 발생되는 증기를 이용하여 전기를 발전시키는 스팀터빈발전기가 더 구비된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비에 있어서, 상기 스팀터빈발전기에서 배출되는 물은 엘엔지재기화기에서 배출되는 물과 혼합되어 열교환기로 공급되도록 된 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비에 있어서, 상기 배기가스열교환기에서 발생되는 배기가스를 엘엔지재기화기로 공급하기 위한 공급유로가 더 구비된 것이 바람직하다.
이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비는 엘엔지를 재기화시키기 위한 재기화설비 상에 전력을 생산할 수 있도록 하는 전력생산설비인 가스터빈발전기를 부가함으로써, 기본적으로 가스와 전기를 동시에 공급할 수 있게 되는 효과를 얻는다.
또한, 재기화설비에서 발생되는 가스를 이용하여 가스터빈발전기를 구동시킬 수 있게 됨으로써, 가스터빈발전기의 가스 압축을 위한 압축기가 삭제되어 가스터빈발전기 설치에 따른 비용을 줄일 수 있게 되는 효과를 얻는다.
또한, 가스터빈발전기에서 발생되는 배기가스를 이용하여 증기를 생성시킨 후 엘엔지재기화기 및 전기발전을 위해 추가되는 스팀터빈발전기의 구동 동력으로 사용할 수 있도록 함으로써, 폐열 회수에 따른 전체 설비에 소요되는 에너지를 최소화할 수 있게 되어 비용 절감을 도모할 수 있게 됨은 물론 폐열 사용을 통해 해양오염도 예방할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.
도 1은 종래 기술에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비에 전력생산설비가 더 구비된 상태를 나타낸 개략도이다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명을 다음의 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2에서 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 엘엔지 재기화설비는 엘엔지저장탱크(10)와 엘엔지재기화기(20) 및 전력을 생산할 수 있도록 하는 전력생산설비를 포함하는 구성으로 되어 있다.
여기서, 상기 전력생산설비는 엘엔지재기화기(20)에서 생산된 재기화 가스에 의해 작동되는 가스터빈발전기(30)를 통해 전력을 생산하도록 되어 있다.
그리고, 상기 가스터빈발전기(30)에서 발생되는 배기가스를 이용하여 고온의 증기를 발생시키는 배기가스열교환기(40)가 구비되어 있다.
여기서, 상기 엘엔지재기화기(20)는 엘엔지의 재기화를 위한 에너지원으로써 상기 배기가스열교환기(40)에서 생성되는 증기를 사용한다.
그리고, 상기 엘엔지재기화기(20)를 통한 증기는 물로 변환되어 다시 배기가스열교환기(40)에서 증기 생성을 위한 응축수로 재사용된다.
그리고, 상기 엘엔지재기화기(20)에서 배출되는 물을 이용하여 상기 가스터빈발전기(30)나 그 밖에 재기화설비 상의 공조시스템 등에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 열교환기(50)가 구비되어 있다.
여기서, 상기 열교환기(50)의 열 교환을 통해 얻어지는 열은 엘엔지재기화기(20)에서 배출되는 물을 가열시키는 역할도 하게 된다.
그리고, 본 발명의 전력생산설비로서 상기 배기가스열교환기(40)에서 발생되는 증기를 이용하여 전기를 발전시키는 스팀터빈발전기(60)가 더 구비되어 있다.
그리고, 상기 스팀터빈발전기(60)에서 배출되는 물은 엘엔지재기화기(20)에서 배출되는 물과 혼합되어 열교환기(50)로 공급된다.
한편, 상기 배기가스열교환기에서 발생되는 배기가스를 엘엔지재기화기로 공급하기 위한 공급유로(70)가 더 구비되어 있다.
미 설명부호 81은 엘엔지탱크(10) 내의 저압펌프를 나타낸 것이고, 82는 버퍼탱크를 나타낸 것이며, 83은 고압펌프를 나타낸 것이고, 84는 유량제어밸브를 나타낸 것이다.
그리고, 미 설명부호 85는 가스유량계를 나타낸 것이고, 86은 분배기를 나타낸 것이며, 87은 변압기를 나타낸 것이고, 88은 순환펌프를 나타낸 것이다.
이러한 구성에 따른 본 발명의 일 실시예인 부유식 엘엔지 재기화설비는 기본적으로 엘엔지저장탱크(10)로부터 저압펌프(81), 버퍼탱크(82) 및 고압펌프(83)를 통해 엘엔지를 공급받아 엘엔지재기화기(20)에서 가스를 생산할 수 있도록 되어 있으며, 여기에 더해 전력생산설비를 추가로 설치하여 전력을 생산할 수 있도록 되어 있다.
이하에서 상기의 전력생산설비를 통한 전력 생산 과정을 살펴보면, 우선 상기 전력생산설비로서 가스터빈발전기(30)를 설치하고 엘엔지재기화기(20)에서 생산된 재기화 가스를 통해 가스터빈발전기(30)를 가동시켜 전력을 생산한다.
여기서, 상기 가스터빈발전기(30)에서 발생되는 배기가스는 배기가스열교환기(40)에서 응축수와 열 교환을 통해 증기를 생성시킨 후 대기로 배출된다.
그리고, 상기 열 교환을 통해 얻어진 고온의 증기는 상기 엘엔지재기화기(20)의 엘엔지 재 기화를 위한 에너지원으로써 사용된다.
즉, 이때부터 엘엔지재기화기(20)는 시동연료인 디젤 등을 사용하지 않고 상기 배기가스열교환기(40)에서 생성되는 증기를 이용하여 운전을 할 수 있게 되는 것이다.
그리고, 상기 엘엔지재기화기(20)를 통한 증기는 물로 변환되어 다시 배기가스열교환기(40)에서 증기 생성을 위한 응축수로 재사용된다.
이때, 상기 엘엔지재화기(20)를 거친 증기는 물(대략 20℃)로 변환되어 열교환기(50)로 보내진다. 그런 다음, 이 열교환기(50)에서 가스터빈발전기(30)나 그 밖에 재기화설비 상의 공조시스템 등에서 배출되는 고온(대략 60℃)의 냉각수와 열교환을 통해 이 고온의 냉각수를 저온(대략 30℃)의 냉각수로 변환시켜 다시 상기 가스터빈발전기(30)나 재기화설비 상의 공조시스템 등의 냉각수로 재활용한다.
한편, 상기 배기가스열교환기(40)에서 발생되는 증기의 일부는 전기를 발전시키는 스팀터빈발전기(60)로 보내져서 전기를 발생시킨다.
그리고, 이 스팀터빈발전기(60)에서 배출되는 물(대략 40℃)은 엘엔지재기화기(20)에서 배출되는 물과 혼합되어 열교환기(50)로 공급된다.
이때, 열교환기(50)에서 열 교환된 물은 대략 45 ~ 50℃정도가 되며 순환펌프(88)를 통해 응축수로서 배기가스열교환기(40)로 보내진다.
한편, 상기 배기가스열교환기(40)에서 배출되는 배기가스는 별도의 공급유로(70)를 통해 다시 엘엔지재기화기(20)로 공급할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명은 엘엔지재기화기(20)를 통해 가스를 생산할 수 있는 동시에 이 재 기화된 가스를 이용하여 가스터빈발전기(30)를 구동시켜 전기를 발전시킬 수 있도록 하며, 또한, 이 가스터빈발전기(30)의 배기가스를 이용하여 증기를 만들어 엘엔지재기화기(20) 및 증기터빈발전기(60)의 구동 원료로 사용할 수 있게 됨으로써 효율적인 에너지 활용은 물론 해양 오염 예방 등의 다양한 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기 실시예를 기존의 공지기술과 단순히 주합 적용한 실시예는 물론 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명을 단순 변형하여 이용할 수 있는 정도의 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10 : 엘엔지탱크 20 : 엘엔지재기화기
30 : 가스터빈발전기 40 : 배기가스열교환기
50 : 열교환기 60 : 스팀터빈발전기
70 : 공급유로 81 : 저압펌프
82 : 버퍼탱크 83 : 고압펌프
84 : 유량제어밸브 85 : 가스유량계
86 : 분배기 87 : 변압기
88 : 순환펌프

Claims (10)

  1. 엘엔지저장탱크(10)와 엘엔지재기화기(20)를 포함하는 부유식 엘엔지 재기화설비에 있어서,
    상기 엘엔지재기화기(20)를 통해 재기화 가스를 생산하는 것과 함께 상기 엘엔지재기화기(20)에서 생산된 재기화 가스에 의해 작동되는 가스터빈발전기(30)를 포함하는 전력생산설비에 의해 전력을 생산하고,
    상기 가스터빈발전기(30)에서 발생되는 배기가스를 이용하여 고온의 증기를 발생시키는 배기가스열교환기(40)를 구비하여, 상기 엘엔지재기화기(20)가 엘엔지의 재기화를 위한 에너지원으로써 상기 배기가스열교환기(40)에서 생성되는 상기 증기를 사용하며,
    상기 엘엔지재기화기(20)를 통과한 증기는 물로 변환되어 다시 상기 배기가스열교환기(40)에서 증기 생성을 위한 응축수로 재사용되되 상기 엘엔지재기화기(20)에서 배출되는 물을 가열시켜 고온의 응축수로 변환시키는 열교환기(50)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 부유식 엘엔지 재기화설비.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기(50)는 상기 엘엔지재기화기(20)에서 배출되는 냉각된 물을 이용하여 상기 가스터빈발전기(30)나 그 밖에 재기화설비 상의 공조시스템 등에서 배출되는 고온의 냉각수와 열교환하는 것을 특징으로 하는 부유식 엘엔지 재기화설비.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배기가스열교환기(40)에서 발생되는 증기를 이용하여 전기를 발전시키는 스팀터빈발전기(60)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 부유식 엘엔지 재기화설비.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스팀터빈발전기(60)에서 배출되는 물은 상기 엘엔지재기화기(20)에서 배출되는 물과 혼합되어 상기 열교환기(50)로 공급되는 것을 특징으로 하는 부유식 엘엔지 재기화설비.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 배기가스열교환기(40)에서 발생되는 배기가스를 상기 엘엔지재기화기(20)로 공급하기 위한 공급유로(70)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 부유식 엘엔지 재기화설비.

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