KR101300715B1 - Heat exchange system using fuel for floating and storage power plant - Google Patents

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Abstract

부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템이 개시된다. 본 발명의 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템은, 선체에 마련되며 내부에 극저온의 연료가 저장되는 저장탱크; 상기 선체에 마련되어 상기 액화천연가스를 천연가스(NG)로 기화시키는 기화부; 상기 선체에 마련되며 상기 저장탱크에서 공급되는 상기 극저온의 연료에 의해 발전되어 전력을 생산하는 가스 발전 유닛; 및 상기 저장탱크에서 공급되는 상기 극저온의 연료와 상기 가스 발전 유닛에서 발생되는 고온의 폐열을 열교환시키는 열교환 유닛을 포함한다. A heat exchange system using fuel of a floating gas combined cycle power plant is disclosed. Heat exchange system using the fuel of the floating gas combined cycle power plant of the present invention, the storage tank is provided in the hull and the cryogenic fuel is stored therein; A vaporization unit provided in the hull to vaporize the liquefied natural gas into natural gas (NG); A gas power generation unit provided in the hull and generating power by the cryogenic fuel supplied from the storage tank; And a heat exchange unit for heat-exchanging the cryogenic fuel supplied from the storage tank and the high temperature waste heat generated from the gas power generation unit.

Description

부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템{HEAT EXCHANGE SYSTEM USING FUEL FOR FLOATING AND STORAGE POWER PLANT}Heat exchange system using fuel of floating gas combined cycle plant {HEAT EXCHANGE SYSTEM USING FUEL FOR FLOATING AND STORAGE POWER PLANT}

본 발명은, 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 액화천연가스(LNG)가 저장되는 저장공간이 마련되고 해상에서 부유된 채 전력을 생산하는 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchange system using fuel of a floating gas combined cycle power plant, and more particularly, to provide a storage space for storing liquefied natural gas (LNG) and to generate power while floating on the sea The present invention relates to a heat exchange system using fuel of a gas combined cycle power plant.

최근에는 친환경적인 발전에 대한 요구로 천연가스를 이용한 발전에 대한 관심이 증가되고 있다. 특히 폐열을 회수하여 스팀터빈을 구동하는 복합화력발전 기술이 등장함에 따라 가스 발전의 효율 증대와 가스 가격의 하락 안정에 따른 가스 발전 수요가 점점 증대되고 있는 실정이다.Recently, as the demand for environmentally friendly power generation, interest in power generation using natural gas has increased. In particular, with the emergence of a combined cycle power plant technology that recovers waste heat and drives steam turbines, demand for gas power generation is increasing due to increased efficiency of gas power generation and stabilization of falling gas prices.

한편, 전력공급이 원할하지 않은 신흥개발국 등에서 가스 발전에 대한 관심이 높아지고 있는데, 가스 발전은 그 특성상 육지에 가스 저장소 등과 같은 가스 인프라가 갖추어야만 발전이 가능하기 때문에 개발에 제한이 많았다. 특히, 여러 개의 섬들로 이루어진 동남아시아 국가의 경우에는 대용량의 가스 발전을 하는 데 어려움이 많았다.On the other hand, there is a growing interest in gas power generation in emerging economies where power supply is not desired. Gas power generation has been limited in terms of development because it is possible to generate electricity only when there is a gas infrastructure such as gas storage on land. In particular, in the case of Southeast Asian countries consisting of several islands, it was difficult to generate a large amount of gas.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, FSRU(Floating Storage Re-gasfication Unit)라는 부유식 해상 가스 저장 재기화설비선이 등장하게 되었으며, 이러한 해상 가스 저장 재기화설비선을 이용하여 육지의 발전소에 가스를 공급하게 되었다.In order to solve this problem, a floating offshore gas storage regasification plant called FSRU (Floating Storage Re-gasfication Unit) has emerged. The offshore gas storage regasification plant has been used to supply gas to onshore power plants. Was done.

그러나, 이와 같은 FSRU를 이용한 육지에서의 발전은 해상에서의 FSRU 설치와 육지에 발전소를 건설해야 하는 이중적인 부담을 초래한다. 즉, FSRU 뿐만 아니라, 육상 발전소 건설에 따른 장소 확보와 건설비 소요를 가져오는 단점이 있었다. 특히, 육상 발전소 건설에는 많은 시간이 소요됨으로써 전력 공급을 단시간내에 수행하는 것이 어렵다.However, such land-based development using FSRUs creates a double burden of installing FSRUs at sea and building power plants on land. That is, as well as FSRU, there was a drawback of securing the place and the cost of construction due to the construction of onshore power plants. In particular, it takes a lot of time to build a land power plant, it is difficult to perform the power supply in a short time.

따라서 전술한 방법 이외에 해상에서 가스 저장소를 구비하면서 폐열을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 새롭고 진보된 타입의 부유식 가스복합 발전플랜트(Floating and Storage Power Plant, FSPP)의 개발이 요구된다.Therefore, in addition to the above-described method, there is a need for the development of a new and advanced type of Floating and Storage Power Plant (FSPP) capable of producing electricity using waste heat while having a gas reservoir at sea.

다만 이러한 새롭고 진보된 타입의 부유식 가스복합 발전플랜트의 개발에 있어서 종래의 육상 가스복합 발전플랜트에 비해 경쟁력을 가지기 위해서는 액화천연가스(LNG)를 이용한 저비용의 연료비와 운영 비용이 필요하다.However, in order to be competitive with the conventional land gas combined cycle power plant in the development of this new and advanced floating gas combined cycle power plant, low cost fuel and operating costs using LNG are required.

한국특허공개공보 제2011-0087970호(에스티엑스조선해양 주식회사) 2011. 08. 03Korean Patent Publication No. 2011-0087970 (STX Offshore & Shipbuilding Co., Ltd.) 2011. 08. 03

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 해상에서 가스 저장소를 구비하면서 폐열을 이용하여 전력을 생산할 수 있는 새롭고 진보된 타입의 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료로 사용되는 액화천연가스와 증발가스를 부유식 가스복합 발전플랜트를 구성하는 장비들과의 열교환을 통해 에너지 효율을 높일 수 있는 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide liquefied natural gas and evaporated gas used as fuel of a new and advanced type of floating gas combined cycle power plant that can produce electric power using waste heat while having a gas reservoir at sea. It is to provide a heat exchange system using fuel of a floating gas combined cycle power plant that can improve energy efficiency through heat exchange with equipment constituting the combined gas combined cycle power plant.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 마련되며 내부에 극저온의 연료가 저장되는 저장탱크; 상기 선체에 마련되어 상기 액화천연가스를 천연가스(NG)로 기화시키는 기화부; 상기 선체에 마련되며 상기 저장탱크에서 공급되는 상기 극저온의 연료에 의해 발전되어 전력을 생산하는 가스 발전 유닛; 및 상기 저장탱크에서 공급되는 상기 극저온의 연료와 상기 가스 발전 유닛에서 발생되는 고온의 폐열을 열교환시키는 열교환 유닛을 포함하는 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템이 제공될 수 있다.According to an aspect of the invention, the storage tank is provided in the hull and the cryogenic fuel is stored therein; A vaporization unit provided in the hull to vaporize the liquefied natural gas into natural gas (NG); A gas power generation unit provided in the hull and generating power by the cryogenic fuel supplied from the storage tank; And a heat exchange unit for exchanging the cryogenic fuel supplied from the storage tank and the high temperature waste heat generated from the gas power generation unit. The heat exchange system using the fuel of the floating gas combined cycle power plant may be provided.

상기 극저온의 연료는 액화천연가스(LNG) 또는 상기 저장탱크에서 발생되는 증발가스(Boil-Off Gas) 중 어느 하나이고, 상기 가스 발전 유닛은, 상기 천연가스를 연료로 하여 작동되는 가스터빈; 상기 가스터빈으로부터 발생되는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수보일러; 상기 폐열회수보일러에서 공급되는 상기 스팀에 의해 작동되는 스팀터빈; 및 상기 가스터빈 및 상기 스팀터빈 중 적어도 하나의 동력을 얻어 발전하는 발전기를 포함할 수 있다.The cryogenic fuel is any one of liquefied natural gas (LNG) or boil-off gas generated in the storage tank, and the gas power generation unit includes: a gas turbine operated by using the natural gas as a fuel; A waste heat recovery boiler for generating steam by using waste heat of exhaust gas generated from the gas turbine; A steam turbine operated by the steam supplied from the waste heat recovery boiler; And it may include a generator for generating power by at least one of the gas turbine and the steam turbine.

상기 열교환 유닛은, 상기 저장탱크로부터 상기 가스터빈으로 공급되는 상기 액화천연가스와 상기 스팀터빈에서 배출되는 폐열을 상호 열교환시키는 제1 열교환기를 포함할 수 있다.The heat exchange unit may include a first heat exchanger configured to mutually heat-exchange the liquefied natural gas supplied from the storage tank to the gas turbine and the waste heat discharged from the steam turbine.

상기 열교환 유닛은, 상기 저장탱크로부터 배출되는 상기 증발가스와 상기 스팀터빈에서 배출되는 폐열을 상호 열교환시키는 제2 열교환기를 더 포함할 수 있다.The heat exchange unit may further include a second heat exchanger for mutual heat exchange between the boil-off gas discharged from the storage tank and the waste heat discharged from the steam turbine.

상기 가스 발전 유닛은, 상기 증발가스를 압축시키는 압축기를 더 포함하고, 상기 열교환 유닛은, 상기 저장탱크로부터 상기 가스터빈으로 공급되는 상기 액화천연가스와 상기 압축기에서 배출되는 폐열을 상호 열교환시키는 제3 열교환기를 더 포함할 수 있다.The gas power generation unit further includes a compressor for compressing the boil-off gas, wherein the heat exchange unit is a third heat-exchanging heat exchange between the liquefied natural gas supplied from the storage tank to the gas turbine and the waste heat discharged from the compressor. The heat exchanger may further include.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 액화천연가스(LNG)가 저장되는 저장공간이 마련되고, 상기 저장공간에서 공급되는 액화천연가스 또는 증발가스(Boil-Off Gas;BOG)를 연료로 하여 구동되어 해상에서 부유된 채 전력을 생산하는 가스 발전 유닛을 포함하고, 상기 저장공간에서 상기 가스 발전 유닛으로 공급되는 상기 연료와 상기 가스 발전 유닛에서 발생되는 폐열을 상호 열교환시키는 것을 특징으로 하는 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템이 제공될 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention is provided with a storage space for storing the liquefied natural gas (LNG), driven by the liquefied natural gas or boil-off gas (BOG) supplied from the storage space as a fuel And a gas power generation unit generating electricity while floating at sea, and floating heat the heat supplied from the fuel supplied from the storage space to the gas power generation unit and the waste heat generated from the gas power generation unit. Heat exchange system using the fuel of the combined cycle plant can be provided.

본 발명의 실시예들은, 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료로 사용되는 액화천연가스와 증발가스를 부유식 가스복합 발전플랜트를 구성하는 장비들과의 열교환을 통해 액화천연가스의 기화와 증발가스의 가열에 필요한 에너지를 줄일 수 있고, 부유식 가스복합 발전플랜트의 장비들을 냉각시키는 데 필요한 에너지 소모를 줄여 부유식 가스복합 발전플랜트의 전체 효율을 향상시킬 수 있다.Embodiments of the present invention, the vaporization of liquefied natural gas and the evaporation gas of liquefied natural gas through the heat exchange between the liquefied natural gas and evaporated gas used as fuel of the floating gas combined cycle power plant with the equipment constituting the floating gas combined cycle power plant The energy required for heating can be reduced, and the overall energy efficiency of the floating gas combined cycle plant can be improved by reducing the energy consumption required to cool the equipment of the floating combined cycle power plant.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 부유식 가스복합 발전플랜트에서 열교환 유닛을 통해 열교환이 이루어지는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a heat exchange system using a fuel of a floating gas combined cycle power plant according to an embodiment of the present invention.
2 to 4 is a view schematically showing a state in which heat exchange is performed through a heat exchange unit in the floating gas combined cycle power plant shown in FIG.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 부유식 가스복합 발전플랜트에서 열교환 유닛을 통해 열교환이 이루어지는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a heat exchange system using a fuel of a floating gas combined cycle power plant according to an embodiment of the present invention, Figures 2 to 4 are heat exchange in the floating gas combined cycle power plant shown in FIG. A diagram schematically illustrating a state in which heat exchange is performed through a unit.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템(1)은, 선체(H)에 마련되며 내부에 극저온의 연료가 저장되는 저장탱크(10)와, 선체(H)에 마련되어 액화천연가스를 천연가스(NG)로 기화시키는 기화부(20)와, 선체(H)에 마련되며 저장탱크(10)에서 공급되는 극저온의 연료에 의해 발전되어 전력을 생산하는 가스 발전 유닛(30)과, 저장탱크(10)에서 공급되는 극저온의 연료와 가스 발전 유닛(30)에서 배출되는 고온의 폐열을 열교환시키는 열교환 유닛(40)을 구비한다.As shown in these figures, the heat exchange system 1 using the fuel of the floating gas combined cycle power plant according to the present embodiment, the storage tank 10 is provided in the hull (H) and the cryogenic fuel is stored therein And the vaporization unit 20 provided in the hull H to vaporize the liquefied natural gas into natural gas NG, and provided by the cryogenic fuel supplied from the storage tank 10 and supplied to the hull H to generate electric power. And a heat exchange unit 40 for heat-exchanging the cryogenic fuel supplied from the storage tank 10 and the high temperature waste heat discharged from the gas power generation unit 30.

본 실시 예에서 부유식 가스복합 발전플랜트는, 저장탱크(10), 기화부(20) 및 가스 발전 유닛(30)을 포함하는 것으로서, 해상에서 부유된 채 전력을 생산할 수 있고 극저온의 연료를 저장할 수 있는 플랜트를 의미한다.In the present embodiment, the floating gas combined cycle power plant includes a storage tank 10, a vaporization unit 20, and a gas power generation unit 30. The floating gas combined cycle power plant is capable of producing power while floating at sea and storing cryogenic fuel. It means a plant that can.

그리고 본 실시 예에서 극저온 연료라 함은 액화천연가스 또는 증발가스 중 어느 하나를 의미한다.In the present embodiment, the cryogenic fuel refers to either liquefied natural gas or evaporated gas.

저장탱크(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 선체(H)의 내부에 마련될 수 있고, 저장탱크(10)의 내부에는 액화천연가스(LNG)가 저장되며 저장된 액화천연가스는 기화되어 후술하는 가스터빈(31)의 작동 연료로 사용된다.Storage tank 10, as shown in Figure 1, may be provided in the hull (H), the interior of the storage tank 10, the LNG is stored and the stored liquefied natural gas is vaporized It is used as a working fuel of the gas turbine 31 which will be described later.

또한 저장탱크(10)의 내부에는 외부와의 열교환에 의해 발생되는 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 저장되고, 저장된 증발가스는 가스터빈(31)으로 공급되어 가스터빈(31)의 작동 연료로 사용된다.In addition, the inside of the storage tank 10 stores the boil-off gas (BOG) generated by heat exchange with the outside, and the stored boil-off gas is supplied to the gas turbine 31 to operate the gas turbine 31. Used as fuel

기화부(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 선체(H)의 데크(deck)에 마련될 수 있으며, 저장탱크(10)에서 공급되는 액화천연가스를 기화시킨 후 기화된 상태의 천연가스(NG)를 가스터빈(31)으로 공급할 수 있도록 하는 것으로서, 미 도시되었지만, 액화천연가스가 저장된 저장탱크(10)와 인접한 선체(H)에 마련되는 프레임과, 프레임에 마련되며 액화천연가스가 저장된 화물창에서 공급되는 액화천연가스를 고압으로 가압하는 적어도 하나의 LNG 펌프와, 프레임에 마련되어 LNG 펌프에서 공급되는 가압된 액화천연가스를 재기화시키는 재기화부를 포함한다.The vaporization unit 20, as shown in Figure 1, may be provided on the deck (deck) of the hull (H), the natural gas in the vaporized state after vaporizing the liquefied natural gas supplied from the storage tank 10 In order to supply the gas NG to the gas turbine 31, although not shown, the frame is provided in the hull H adjacent to the storage tank 10 in which the liquefied natural gas is stored, and the liquefied natural gas is provided in the frame. At least one LNG pump for pressurizing the liquefied natural gas supplied from the cargo hold stored at a high pressure, and a regasification unit provided in the frame for regasifying the pressurized liquefied natural gas supplied from the LNG pump.

기화부(20)의 프레임(미도시)은, 누설되는 액화천연가스에 의한 취성 파괴가 방지되도록 스테인레스 스틸(stainless steel) 재질로 제작될 수 있다.The frame (not shown) of the vaporization unit 20 may be made of stainless steel so as to prevent brittle fracture by leaking liquefied natural gas.

기화부(20)의 재기화부(미도시)는, LNG 펌프(미도시)에서 공급되는 액화천연가스를 해수와 같은 열교환수로 가열하여 가스 상태의 천연가스로 기화시키는 열교환기(미도시)와, 열교환기로 열교환수가 순환되도록 하는 순환펌프(미도시)를 포함한다.The regasification unit (not shown) of the vaporization unit 20 may include a heat exchanger (not shown) for heating the liquefied natural gas supplied from an LNG pump (not shown) with heat exchange water such as seawater to vaporize the gas into natural gas. And a circulation pump (not shown) for circulating the heat exchange water to the heat exchanger.

가스 발전 유닛(30)은, 저장탱크(10)에서 공급되는 극저온 연료에 의해 전력을 생산하는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 기화부(20)에서 기화된 천연가스를 연료로 하여 작동되는 가스터빈(31)과, 가스터빈(31)으로부터 발생되는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수보일러(32)와, 폐열회수보일러(32)에서 공급되는 스팀에 의해 작동되는 스팀터빈(33)과, 가스터빈(31) 및 스팀터빈(33) 중 적어도 하나의 동력을 얻어 발전하는 발전기(34)를 포함한다.The gas power generation unit 30 generates electric power by cryogenic fuel supplied from the storage tank 10, and as shown in FIG. 1, the gas power generating unit 30 is operated by using natural gas vaporized in the vaporization unit 20 as a fuel. Steam turbine operated by the steam supplied from the gas turbine 31, the waste heat recovery boiler 32 to generate steam by using the waste heat of the exhaust gas generated from the gas turbine 31, and the waste heat recovery boiler 32 And a generator 34 for generating power by at least one of the gas turbine 31 and the steam turbine 33.

또한 가스 발전 유닛(30)은 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스를 압축시키는 압축기(35, 도 4 참조)와, 압축기(35)에서 배출되는 열을 냉각시키는 쿨러(36, 도 4 참조)와, 스팀터빈(33)에서 배출되는 대용량의 고온 폐열 기체를 응축시키는 콘덴서(37, 도 2 및 도 3 참조)를 더 포함한다.In addition, the gas power generation unit 30 includes a compressor 35 (see FIG. 4) for compressing the boil-off gas supplied from the storage tank 10, and a cooler 36 (see FIG. 4) for cooling the heat discharged from the compressor 35. And a condenser 37 (see FIGS. 2 and 3) for condensing a large amount of hot waste heat gas discharged from the steam turbine 33.

가스 발전 유닛(30)에서 생산되는 전력은 전선 케이블(미도시)을 통해 육상의 소비처로 공급될 수 있다.The power produced by the gas power generation unit 30 may be supplied to the consumer of the land through the wire cable (not shown).

열교환 유닛(40)은, 저장탱크(10)에서 가스 발전 유닛(30)으로 공급되는 극저온 연료와 가스 발전 유닛(30)에서 발생되는 고온의 폐열을 상호 열교환시켜 액화천연가스의 기화와 증발가스의 가열에 필요한 에너지를 줄일 수 있고, 부유식 가스복합 발전플랜트의 장비들을 냉각시키는 데 필요한 에너지 소모를 줄이는 역할을 한다.The heat exchange unit 40 exchanges the cryogenic fuel supplied from the storage tank 10 to the gas power generation unit 30 and the waste heat of high temperature generated by the gas power generation unit 30 to exchange heat with the vaporization of the liquefied natural gas and the evaporation gas. It can reduce the energy required for heating and reduce the energy consumption required to cool the equipment of a floating gas combined cycle plant.

구체적으로 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료로 사용되는 액화천연가스와 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)는 극저온 또는 저온의 유체로 연료로 사용하기 위해서는 가열을 하여 적절한 온도가 되도록 제어해 주어야 한다.Specifically, liquefied natural gas used as a fuel of a floating gas combined cycle power plant and evaporated gas (Boil-Off Gas, BOG) generated in the storage tank 10 are heated to use as a fuel of cryogenic or low temperature. The temperature must be controlled to ensure proper temperature.

또한 부유식 가스복합 발전플랜트를 구성하는 장비에는 정상 운전 중 발생하는 열을 냉각하기 위해 냉각시스템이 갖추어져 있다. 전술한 액화천연가스 등의 가열과 장비들을 냉각시키는 것은 발전플랜트의 주된 운영 비용을 초래하는 요소로서 많은 에너지가 소비된다.In addition, the equipment constituting the floating gas combined cycle plant is equipped with a cooling system to cool the heat generated during normal operation. The heating of liquefied natural gas and the like and the cooling of the equipments consume a lot of energy as a major operating cost of the power plant.

따라서 극저온 연료의 가열을 위해 정상 가동 중에 있고 냉각이 필요한 부유식 가스복합 발전플랜트의 스팀터빈(33)이나 압축기(35)와 같은 장비들에서 배출되는 폐열과 극저온 연료를 상호 열교환시키면 극저온 연료의 가열을 위해 필요한 에너지 소비를 줄일 수 있다.Therefore, when the waste heat and the cryogenic fuel are exchanged with each other in the equipment such as the steam turbine 33 or the compressor 35 of the floating gas combined cycle power plant which is in normal operation for cooling the cryogenic fuel and require cooling, the cryogenic fuel is heated. Can reduce the energy consumption required.

특히 스팀터빈(33)에서 배출되는 증기는 매우 큰 용량의 고온의 기체로 이 폐열을 가스터빈(31)의 연료에 적합하도록 극저온 연료를 기화하는 열로 사용하면 극저온 연료를 가열하기 위한 별도의 장비가 필요없는 이점이 있다.In particular, the steam discharged from the steam turbine 33 is a very large volume of hot gas, and when the waste heat is used as heat to vaporize the cryogenic fuel so as to be suitable for the fuel of the gas turbine 31, a separate equipment for heating the cryogenic fuel is provided. There is an advantage that is not necessary.

또한 스팀터빈(33)이나 압축기(35)에서 배출되는 폐열은 극저온 연료와 열교환되면서 냉각되므로 스팀터빈(33)이나 압축기(35)를 냉각시키는 데 필요한 에너지 소비를 줄일 수 있는 이점이 있다. 특히 스팀터빈(33)에서 배출되는 증기는 대용량의 바닷물을 통해 냉각되는 데, 극저온 연료와 열교환을 통해 바닷물을 순환시키기 위한 에너지를 줄일 수 있다.In addition, since the waste heat discharged from the steam turbine 33 or the compressor 35 is cooled while being heat-exchanged with cryogenic fuel, there is an advantage of reducing the energy consumption required to cool the steam turbine 33 or the compressor 35. In particular, the steam discharged from the steam turbine 33 is cooled through a large amount of seawater, it is possible to reduce the energy for circulating the seawater through heat exchange with cryogenic fuel.

이제 열교환 유닛(40)에 대해 상세히 설명하면, 열교환 유닛(40)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 저장탱크(10)에서 가스터빈(31)으로 공급되는 액화천연가스와 스팀터빈(33)에서 배출되는 폐열을 상호 열교환시키는 제1 열교환기(41)와, 저장탱크(10)에서 가스터빈(31)으로 공급되는 증발가스와 스팀터빈(33)에서 배출되는 폐열을 상호 열교환시키는 제2 열교환기(42)와, 저장탱크(10)에서 가스터빈(31)으로 공급되는 액화천연가스와 압축기(35)에서 배출되는 폐열을 상호 열교환시키는 제3 열교환기(43)를 포함한다.Referring now to the heat exchange unit 40 in detail, the heat exchange unit 40, as shown in Figure 1, the liquefied natural gas and steam turbine 33 is supplied to the gas turbine 31 from the storage tank 10 The first heat exchanger 41 for mutual heat exchange of the waste heat discharged from the heat exchanger, and the second heat exchanger for mutual heat exchange between the boil-off gas discharged from the steam turbine 33 and the boil-off gas supplied from the storage tank 10 to the gas turbine 31. And a third heat exchanger 43 for mutually heat-exchanging the liquefied natural gas supplied from the storage tank 10 to the gas turbine 31 and the waste heat discharged from the compressor 35.

열교환 유닛(40)의 제1 열교환기(41)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 저장탱크(10)에서 제1 열교환기(41)로 공급되는 극저온의 액화천연가스와 스팀터빈(33)에서 공급되는 고온의 증기를 상호 열교환시킨다. 그 결과 제1 열교환기(41)를 통해 기화부(20)로 유입되는 액화천연가스는 스팀터빈(33)에서 공급되는 고온의 증기로부터 열을 흡수하여 온도가 상승되므로 별도의 가열 장치를 구비하지 않아도 된다.As shown in FIG. 2, the first heat exchanger 41 of the heat exchange unit 40 is a cryogenic liquefied natural gas and a steam turbine 33 supplied from the storage tank 10 to the first heat exchanger 41. Heat exchange the high temperature steam supplied from As a result, the liquefied natural gas flowing into the vaporization unit 20 through the first heat exchanger 41 absorbs heat from the high temperature steam supplied from the steam turbine 33 and thus does not have a separate heating device. You don't have to.

또한 스팀터빈(33)에서 공급되어 제1 열교환기(41)를 통해 배출되는 증기는 제1 열교환기(41)에서 액화천연가스와 열교환되어 온도가 낮아지므로 콘덴서(37)에서 냉각을 위해 소모되는 에너지를 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, since the steam supplied from the steam turbine 33 and discharged through the first heat exchanger 41 is heat-exchanged with the liquefied natural gas in the first heat exchanger 41, the temperature is lowered. There is an advantage to reduce energy.

열교환 유닛(40)의 제2 열교환기(42)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 저장탱크(10)에서 제2 열교환기(42)로 공급되는 증발가스와 스팀터빈(33)에서 공급되는 고온의 증기를 상호 열교환시키므로, 전술한 바와 같이, 증발가스는 연료로 사용하기에 적합한 온도로 가열되고, 콘덴서(37)에서는 스팀터빈(33)에서 공급되는 증기의 냉각을 위해 소모되는 에너지를 줄일 수 있다.As shown in FIG. 3, the second heat exchanger 42 of the heat exchange unit 40 is supplied from the steam turbine 33 and the boil-off gas supplied from the storage tank 10 to the second heat exchanger 42. Since the high-temperature steam is mutually heat-exchanged, as described above, the boil-off gas is heated to a temperature suitable for use as fuel, and the condenser 37 reduces the energy consumed for cooling the steam supplied from the steam turbine 33. Can be.

열교환 유닛(40)의 제3 열교환기(43)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 저장탱크(10)에서 제3 열교환기(43)로 공급되는 극저온의 액화천연가스와 압축기(35)에서 공급되는 폐열을 상호 열교환시킨다. 그 결과 제3 열교환기(43)를 통해 기화부(20)로 유입되는 액화천연가스는 압축기(35)에서 공급되는 고온의 폐열로부터 열을 흡수하여 온도가 상승되므로 액화천연가스를 가열시키기 위해 소모되는 에너지를 줄일 수 있다.As shown in FIG. 4, the third heat exchanger 43 of the heat exchange unit 40 includes a cryogenic liquefied natural gas and a compressor 35 that are supplied from the storage tank 10 to the third heat exchanger 43. The waste heat supplied is exchanged with each other. As a result, the liquefied natural gas flowing into the vaporization unit 20 through the third heat exchanger 43 absorbs heat from the high-temperature waste heat supplied from the compressor 35, and thus the temperature thereof rises so that the liquefied natural gas is consumed to heat the liquefied natural gas. Energy can be reduced.

한편 본 실시 예에서 압축기(35)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스가 리콘덴서(미도시)로 유입되어 기화부(20)에서 기화되기 전에 압축시키는 역할을 한다.On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the compressor 35 compresses the boil-off gas supplied from the storage tank 10 before entering the recondenser (not shown) and vaporizing it in the vaporization unit 20. Play a role.

또한 압축기(35)에서 공급되어 제3 열교환기(43)를 통해 배출되는 폐열은 제3 열교환기(43)에서 액화천연가스와 열교환되어 온도가 낮아지므로 쿨러(36)에서 냉각을 위해 소모되는 에너지를 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, since the waste heat supplied from the compressor 35 and discharged through the third heat exchanger 43 is heat-exchanged with the liquefied natural gas in the third heat exchanger 43, the temperature is lowered, and thus the energy consumed for cooling in the cooler 36 is reduced. There is an advantage to reduce.

이하에서 도 1을 참조하여 본 실시 예에 따른 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템(1)의 사용 상태를 간략히 설명한다.Hereinafter, a state of use of the heat exchange system 1 using fuel of the floating gas combined cycle power plant according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1.

먼저 저장탱크(10)에서 공급되는 액화천연가스는 제1 열교환기(41)를 통해 기화부(20)로 유입된다. 액화천연가스는 제1 열교환기(41)에서 스팀터빈(33)으로부터 공급되는 고온의 증기에 의해 가열되고, 스팀터빈(33)에서 공급되는 고온의 증기는 대용량이므로 천연가스를 가열시키기 위한 별도의 장비는 필요하지 않다.First, the liquefied natural gas supplied from the storage tank 10 is introduced into the vaporization unit 20 through the first heat exchanger 41. The liquefied natural gas is heated by the high temperature steam supplied from the steam turbine 33 in the first heat exchanger 41, and the high temperature steam supplied from the steam turbine 33 has a large capacity so that a separate gas for heating natural gas is provided. No equipment is needed.

제1 열교환기(41)를 통해 가열된 액화천연가스는 기화부(20)로 공급되어 기화된 천연가스로 된 후 가스터빈(31)으로 공급되어 가스터빈(31)의 작동 연료로 사용된다. 작동되는 가스터빈(31)에서 발생되는 배기가스는 폐열회수보일러(32)로 공급되고, 폐열회수보일러(32)는 가스터빈(31)의 배기가스를 이용하여 스팀을 발생시킨다.The liquefied natural gas heated through the first heat exchanger 41 is supplied to the vaporization unit 20 to be vaporized natural gas, and then supplied to the gas turbine 31 to be used as a working fuel of the gas turbine 31. The exhaust gas generated from the operated gas turbine 31 is supplied to the waste heat recovery boiler 32, and the waste heat recovery boiler 32 generates steam by using the exhaust gas of the gas turbine 31.

폐열회수보일러(32)에서 발생되는 스팀은 스팀터빈(33)으로 공급되어 스팀터빈(33)을 구동시킨다. 가스터빈(31)이나 스팀터빈(33)에서 발생되는 동력은 발전기(34)를 발전시키고, 발전기(34)에서 생산되는 전력은 전선케이블(미도시)을 통해 육지의 소비처로 공급된다.Steam generated from the waste heat recovery boiler 32 is supplied to the steam turbine 33 to drive the steam turbine 33. Power generated from the gas turbine 31 or the steam turbine 33 generates the generator 34, the power produced by the generator 34 is supplied to the consumer of the land through the wire cable (not shown).

한편 스팀터빈(33)에서 발생되는 폐열은 콘덴서(37)로 공급되기 전에 제1 열교환기(41)에서 극저온의 액화천연가스와 열교환 되어 온도가 낮아지므로, 콘덴서(37)에서 스팀터빈(33)의 폐열 냉각을 위한 에너지 소비는 감소됨을 알 수 있다.Meanwhile, since the waste heat generated from the steam turbine 33 is exchanged with the cryogenic liquefied natural gas in the first heat exchanger 41 before being supplied to the condenser 37, the temperature is lowered, so that the steam turbine 33 in the condenser 37 is reduced. It can be seen that the energy consumption for the waste heat cooling of is reduced.

다음으로 저장탱크(10)에서 공급되는 증발가스는 스팀터빈(33)에서 배출되는 고온의 증기와 제2 열교환기(42)에서 열교환 되어 연료로 사용되기에 적합한 온도로 가열된다. 제2 열교환기(42)에서 열교환된 증발가스는 전술한 액화천연가스와 같은 순서로 발전기(34)로 공급되어 발전기(34)를 발전시킨다.Next, the boil-off gas supplied from the storage tank 10 is heat-exchanged in the second heat exchanger 42 with the hot steam discharged from the steam turbine 33 and heated to a temperature suitable for use as fuel. The boil-off gas heat exchanged in the second heat exchanger 42 is supplied to the generator 34 in the same order as the above-described liquefied natural gas to generate the generator 34.

또한 스팀터빈(33)에서 배출되는 고온의 증기는 제2 열교환기(42)에서 증발가스와 열교환을 통해 냉각되므로 콘덴서(37)에서 스팀터빈(33)의 폐열 냉각을 위한 에너지 소비는 감소됨을 알 수 있다.In addition, since the high-temperature steam discharged from the steam turbine 33 is cooled by heat exchange with the boil-off gas in the second heat exchanger 42, the energy consumption for cooling the waste heat of the steam turbine 33 in the condenser 37 is reduced. Can be.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시 예는 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료로 사용되는 액화천연가스와 증발가스를 부유식 가스복합 발전플랜트를 구성하는 장비들과의 열교환을 통해 액화천연가스의 기화와 증발가스의 가열에 필요한 에너지를 줄일 수 있고, 부유식 가스복합 발전플랜트의 장비들을 냉각시키는 데 필요한 에너지 소모를 줄여 부유식 가스복합 발전플랜트의 전체 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, the present embodiment is characterized by vaporization of liquefied natural gas through heat exchange with liquefied natural gas and evaporated gas used as fuel of the floating gas combined cycle power plant and the equipment constituting the floating gas combined cycle power plant. It is possible to reduce the energy required to heat the boil-off gas, and to reduce the energy consumption required to cool the equipment of the floating gas combined cycle power plant, thereby improving the overall efficiency of the floating gas combined cycle power plant.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

1 : 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템
10 : 저장탱크 20 : 기화부
30 : 가스 발전 유닛 31 : 가스터빈
32 : 폐열회수보일러 33 : 스팀터빈
34 : 발전기 35 : 압축기
36 : 쿨러 37 : 콘덴서
40 : 열교환 유닛 41 : 제1 열교환기
42 : 제2 열교환기 43 : 제3 열교환기
44 : 제4 열교환기 H : 선체1: Heat exchange system using fuel of floating gas combined cycle power plant
10: storage tank 20: vaporizer
30 gas generating unit 31 gas turbine
32: waste heat recovery boiler 33: steam turbine
34: generator 35: compressor
36: cooler 37: condenser
40: heat exchange unit 41: first heat exchanger
42: second heat exchanger 43: third heat exchanger
44: fourth heat exchanger H: hull

Claims (6)

선체에 마련되며 내부에 극저온 연료가 저장되는 저장탱크;
상기 선체에 마련되어 액화천연가스를 천연가스(NG)로 기화시키는 기화부;
상기 선체에 마련되며 상기 저장탱크에서 공급되는 상기 극저온 연료에 의해 발전되어 전력을 생산하는 가스 발전 유닛; 및
상기 저장탱크에서 공급되는 상기 극저온 연료와 상기 가스 발전 유닛에서 발생되는 고온의 폐열을 열교환시키는 열교환 유닛을 포함하되,
상기 가스 발전 유닛은, 상기 천연가스를 연료로 하여 작동되는 가스터빈; 상기 가스터빈으로부터 발생되는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 발생시키는 폐열회수보일러; 상기 폐열회수보일러에서 공급되는 상기 스팀에 의해 작동되는 스팀터빈; 및 상기 가스터빈 및 상기 스팀터빈 중 적어도 하나의 동력을 얻어 발전하는 발전기를 포함하고,
상기 극저온 연료는 액화천연가스(LNG) 또는 상기 저장탱크에서 발생되는 증발가스(Boil-Off Gas) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템.A storage tank provided in the hull and storing cryogenic fuel therein;
A vaporization unit provided in the hull to vaporize liquefied natural gas into natural gas (NG);
A gas power generation unit provided in the hull and generating power by the cryogenic fuel supplied from the storage tank; And
It includes a heat exchange unit for heat exchange between the cryogenic fuel supplied from the storage tank and the high-temperature waste heat generated from the gas power generation unit,
The gas power generation unit includes a gas turbine operated by using the natural gas as a fuel; A waste heat recovery boiler for generating steam by using waste heat of exhaust gas generated from the gas turbine; A steam turbine operated by the steam supplied from the waste heat recovery boiler; And a generator for generating power by at least one of the gas turbine and the steam turbine,
The cryogenic fuel is any one of liquefied natural gas (LNG) or boil-off gas generated in the storage tank (Boil-Off Gas), characterized in that the heat exchange system using the fuel of the floating gas combined cycle power plant. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 열교환 유닛은,
상기 저장탱크로부터 상기 가스터빈으로 공급되는 상기 액화천연가스와 상기 스팀터빈에서 배출되는 폐열을 상호 열교환시키는 제1 열교환기를 포함하는 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템.The method according to claim 1,
The heat exchange unit includes:
And a first heat exchanger for mutually heat-exchanging the liquefied natural gas supplied from the storage tank to the gas turbine and the waste heat discharged from the steam turbine. 청구항 3에 있어서,
상기 열교환 유닛은,
상기 저장탱크로부터 배출되는 상기 증발가스와 상기 스팀터빈에서 배출되는 폐열을 상호 열교환시키는 제2 열교환기를 더 포함하는 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템.The method according to claim 3,
The heat exchange unit includes:
And a second heat exchanger configured to mutually heat-exchange the boil-off gas discharged from the storage tank and the waste heat discharged from the steam turbine. 청구항 4에 있어서,
상기 가스 발전 유닛은,
상기 증발가스를 압축시키는 압축기를 더 포함하고,
상기 열교환 유닛은,
상기 저장탱크로부터 상기 가스터빈으로 공급되는 상기 액화천연가스와 상기 압축기에서 배출되는 폐열을 상호 열교환시키는 제3 열교환기를 더 포함하는 부유식 가스복합 발전플랜트의 연료를 이용한 열교환시스템.The method of claim 4,
The gas power generation unit,
Further comprising a compressor for compressing the boil-off gas,
The heat exchange unit includes:
And a third heat exchanger configured to mutually heat-exchange the liquefied natural gas supplied from the storage tank to the gas turbine and the waste heat discharged from the compressor. 삭제delete
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