KR101619393B1

KR101619393B1 - 복합 발전 시스템

Info

Publication number: KR101619393B1
Application number: KR1020137030263A
Authority: KR
Inventors: 요시이치 히로치; 다다시 마츠모토; 도시히데 히라이; 도요미츠 가나이
Original assignee: 치요다가코겐세츠가부시키가이샤
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2016-05-10
Also published as: CN103547786A; CN103547786B; WO2012157285A1; MY173872A; JP2012241604A; SG194827A1; KR20140027269A; JP5875253B2

Abstract

가스 엔진의 배기열을 유효하게 이용함으로써 발전 효율을 향상시킨 복합 발전 시스템을 제공한다.
보일 오프 가스(BOG)를 연료로 하는 가스 엔진(2)과, 가스 엔진에 의해 구동되는 제1 발전기(4)와, 탄화수소계의 혼합 냉매를 작동 유체로 하는 냉매 터빈(3)과, 냉매 터빈에 의해 구동되는 제2 발전기(5)와, 가스 엔진을 냉각하는 냉각액을 열원으로 하여 혼합 냉매를 가열하는 냉매 가열기(31)와, 가스 엔진의 배기가스를 열원으로 하여 냉매 가열기로 가열된 혼합 냉매를 부가적으로 가열하는 열교환기(11)와, 냉매 터빈에서 배출된 혼합 냉매를 응축시키는 응축기(22)를 구비한 구성으로 한다.

Description

복합 발전 시스템{Composite power generation system}

본 발명은, 복합 발전 시스템에 관한 것으로서, 특히 가스 엔진의 배기열(exhaust heat; 排熱)을 이용하여 발전(發電)을 하는 가스 엔진 복합 발전 시스템에 관한 것이다.

종래에는, 내연력(internal combustion power; 內燃力) 발전의 배기열을 이용하여 발전을 함으로써 발전 효율을 높인 복합 발전 시스템이 보급되어 있다. 예를 들면, 연소 가스에 의해 구동되는 가스 터빈과, 가스 터빈의 배기열을 회수하여 발생시킨 증기에 의해 구동되는 증기 터빈을 구비하고, 증기 터빈측의 수증기를 작동 유체로 하는 랭킨 사이클(Rankine cycle)의 가열원으로서 가스 터빈 배기가스를 이용함으로써 발전 효율을 향상시키는 복합 발전 시스템이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본특허공개 2005-207259호 공보

그런데 가스 엔진을 이용하는 복합 발전 시스템에서는, 2개의 다른 온도 레벨의 배기열(예를 들면, 400∼500℃의 엔진 배기가스와 85℃의 엔진 재킷 냉각수의 배기열)이 모든 배기열에서 큰 비율을 차지하기 때문에 발전 효율의 향상이나 이산화탄소 배출량의 삭감을 위해서는 그것들을 유효하게 이용하는 것이 불가결하다.

그러나 상기 특허문헌 1에 기재된 종래기술을 가스 엔진 복합 발전 시스템에 적용한 경우, 비교적 저온의 엔진 재킷 냉각수 열을 유효하게 이용할 수 없다는 문제가 있었다. 또 상기 종래기술에서는 작동 유체가 증기이므로 영하(零下) 이하의 냉열원(예를 들면, LNG(Liquefied Natural Gas)의 냉열이나 냉동기의 브라인 냉열 등)을 작동 유체의 냉각 과정에서 이용할 수 없어 저온의 배기열을 유효하게 이용하기는 어렵다는 문제도 있었다.

본 발명은 이러한 종래기술의 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 가스 엔진의 배기열을 유효하게 이용함으로써 발전 효율을 향상시킬 수 있게 한 복합 발전 시스템을 제공하는 것을 주목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명의 제1 측면에서는, 가연 가스(combustible gas)를 연료로 하는 가스 엔진(2)과, 상기 가스 엔진에 의해 구동되는 제1 발전기(4)와, 탄화수소계 냉매를 작동 유체로 하는 냉매 터빈(3)과, 상기 냉매 터빈에 의해 구동되는 제2 발전기(5)와, 상기 가스 엔진을 냉각하는 냉각액을 열원으로 하여 상기 냉매를 가열하는 제1 가열기(31)와, 상기 가스 엔진의 배기가스를 열원으로 하여 상기 제1 가열기로 가열된 상기 냉매를 부가적으로 가열하는 제2 가열기(11)와, 상기 냉매 터빈에서 배출된 상기 냉매를 응축시키는 응축기(22)를 구비한 것을 특징으로 한다.

이에 따르면, 탄화수소계 냉매를 작동 유체로 하는 냉매 터빈에서 가스 엔진의 배기열(배기가스 및 냉각액의 열)을 이용하는 구성으로 했기 때문에 가스 엔진의 배기열 회수율이 높아지고, 더 나아가서는 시스템의 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또 본 발명의 제2 측면으로서, 가연 가스를 연료로 하는 가스 엔진(2)과, 상기 가스 엔진에 의해 구동되는 제1 발전기(4)와, 탄화수소계 냉매를 작동 유체로 하는 냉매 터빈(3)과, 상기 냉매 터빈에 의해 구동되는 제2 발전기(5)와, 상기 가스 엔진의 배기가스를 열원으로 하여 상기 가스 엔진의 냉각액을 가열하는 제1 가열기(11A)와, 상기 제1 가열기로 가열된 상기 냉각액을 열원으로 하여 상기 냉매를 가열하는 제2 가열기(31A)와, 상기 냉매 터빈에서 배출된 상기 냉매를 응축시키는 응축기(22)를 구비한 것을 특징으로 한다.

이에 따르면, 탄화수소계 냉매를 작동 유체로 하는 냉매 터빈에서 가스 엔진의 배기열(배기가스 및 냉각액의 열)을 이용하는 구성으로 했기 때문에 가스 엔진의 배기열 회수율이 높아지고, 더 나아가서는 시스템의 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 또 가연성의 탄화수소계 냉매와 가스 엔진의 배기가스를 직접 열교환하지 않고 가스 엔진의 배기가스에 의해 가열된 냉각액을 열원으로 하여 냉매를 가열하기 때문에 시스템의 안전성이 높아진다는 이점도 있다.

또 본 발명의 제3 측면으로서, 상기 응축기는 액화 천연가스를 이용하여 상기 냉매를 응축시키는 것을 특징으로 한다.

이에 따르면, LNG 기지(基地) 등에서 송출되는 LNG의 냉열을 작동 유체의 냉각 과정에서 유효하게 이용할 수 있게 된다.

또 본 발명의 제4 측면으로서, 상기 가연 가스는 액화 천연가스의 보일 오프 가스(boil-off gas)인 것을 특징으로 한다.

이에 따르면, 도시가스로서 이용하는 경우와 같이 LP 가스 등의 혼합에 의한 열량 조정을 필요로 하지 않고 LNG 기지 등에서 발생하는 보일 오프 가스를 유효하게 이용할 수 있게 된다.

또 본 발명의 제5 측면으로서, 상기 응축기는 브라인을 이용하여 상기 냉매를 응축시키는 것을 특징으로 한다.

이에 따르면, 공장 등에서 배출되는 비교적 저압(예를 들면, 0.2∼0.7MPaG)의 증기 등을 이용하여 브라인을 냉각함으로써 공장 등의 배기열을 유효하게 이용할 수 있게 된다.

또 본 발명의 제6 측면으로서, 상기 냉매는 메탄 및 프로판의 혼합 매체인 것을 특징으로 한다.

이에 따르면, 메탄과 프로판의 혼합 비율을 변경함으로써 냉매 터빈에서의 작동 유체의 랭킨 사이클의 저온 및 고온 레벨에 용이하고 적절하게 대응할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 가스 엔진의 배기열을 유효하게 이용함으로써 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다는 우수한 효과를 발휘한다.

도 1은, 제1 실시형태에 관한 가스 엔진 복합 발전 시스템(1)을 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 2는, 제2 실시형태에 관한 가스 엔진 복합 발전 시스템(1)을 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 3은, 제3 실시형태에 관한 복합 발전 시스템(100)을 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 4는, 종래의 가스 터빈을 이용한 복합 발전 시스템(201)을 개략적으로 보여주는 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

<제1 실시형태>

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 가스 엔진 복합 발전 시스템(1)을 개략적으로 보여주는 구성도이다. 복합 발전 시스템(1)은, 가연 가스를 연료로 하는 내연기관인 가스 엔진(2)과, 저온(물보다 낮은 온도)에서 비등(沸騰)하는 탄화수소계 냉매를 작동 유체로 하는 냉매 터빈(3)을 구비하고, 가스 엔진(2) 및 냉매 터빈(3)에 의해 각각 구동되는 제1 발전기(4) 및 제2 발전기(5)에 의해 발전을 하는 것이며, 도시가스용 LNG를 송출하는 LNG 기지(6)에 병설(竝設)된다.

가스 엔진(2)에는, LNG 기지(6)에서 발생한 보일 오프 가스(이하, BOG라고 함)가 연료(그 적어도 일부)로서 공급되고 연소 후의 비교적 고온(여기에서는 410℃)의 가스 엔진 배기가스가 배기열 회수용 열교환기(11)를 향해 배출된다. 또 가스 엔진(2)에는 미도시된 냉각용 엔진 재킷이 설치되어 있으며 이 엔진 재킷으로부터는 비교적 저온(여기에서는 88℃)의 재킷 냉각수가 배출된다. 배출된 재킷 냉각수는 도 1 중에 화살표로 나타내는 방향으로 냉각수 펌프(12)가 설치된 냉각수 순환 라인(13)을 순환하여 다시 엔진 재킷에 공급된다. 가스 엔진(2)의 출력은 제1 발전기(4)에 의해 전력으로 변환된다.

냉매 터빈(3)에서는, 메탄과 프로판의 혼합 냉매(여기에서는, 메탄 50∼55 중량%, 프로판 45∼50 중량%)가 작동 유체로서 이용된다. 이 작동 유체는, 냉매 터빈(3)으로의 도입 전에 열교환기(11)에서 가스 엔진 배기가스에 의해 가열된다. 열교환기(11)에는 전열관(傳熱管)의 군으로 이루어진 복수의 가열 유닛이 설치되어 있어 가스 엔진 배기가스와 작동 유체의 효율적인 열교환이 가능하다. 이로써 소정의 온도 및 압력(여기에서는, 103℃, 4.9MPaG)이 된 작동 유체(기체)가 냉매 터빈(3)에 도입되고 이 작동 유체의 운동 에너지에 의해 미도시된 터빈날개가 회전하여 그 출력이 제2 발전기(5)에 의해 전력으로 변환된다.

냉매 터빈(3)으로부터 배출된 작동 유체(여기에서는, 온도: -5℃, 압력: 0.4MPaG의 기체)는, 도 1 중에 화살표로 나타내는 방향으로 냉매 순환 라인(21)을 통해 응축기(22)에 보내진다. 응축기(22)에는 LNG 기지(6)로부터의 송출관(23)이 접속되어 있으며, 도입된 LNG(여기에서는, 온도: -160℃, 압력: 7.0MPaG, 유량: 70t/hr)의 냉열이 작동 유체의 냉각에 이용된다. 한편, 작동 유체의 열은 LNG를 기화(氣化)하기 위해 이용된다.

응축된 작동 유체는, 냉매 순환 라인(21)에 설치된 순환 냉매 저장조(25)에 일단 저장된다. 그 후 냉매 순환 라인(21)에 설치된 냉매 펌프(26)에 의해 승압된 작동 유체(여기에서는, -128℃, 5.0MPaG, 99.4t/hr)는 냉매 증발기(27)에 보내진다. 냉매 증발기(27)에는 해수(海水)(여기에서는, 15℃)를 도입하기 위한 해수 도입관(28)이 접속되어 있고, 작동 유체는 해수와의 열교환에 의해 재킷 냉각수가 동결되지 않는 온도(여기에서는, 5℃)까지 예열된다.

냉매 증발기(27)로부터의 작동 유체는 냉매 가열기(31)에 보내지고 이 냉매 가열기(31)에서 재킷 냉각수(여기에서는 88℃, 270t/hr)와의 열교환에 의해 가열(여기에서는, 29℃까지 가열)된다. 한편 재킷 냉각수는 냉매 가열기(31)에서 가스 엔진(2)을 냉각가능한 온도(여기에서는, 50∼80℃)까지 냉각하게 된다. 냉매 가열기(31)로부터의 작동 유체는 열교환기(11)에 보내지고 다시 가열된 작동 유체(103℃, 4.9MPaG)는 냉매 터빈(3)에 공급된다.

또 LNG 기지(6)로부터의 LNG는, 응축기(22)에서 배출된 후에 송출관(23)을 통해 LNG 가열기(32)에 보내진다. LNG 가열기(32)에는 해수(여기에서는, 15℃)를 도입하기 위한 해수 도입관(33)이 접속되어 있으며, 작동 유체는 해수와의 열교환에 의해 온도 상승되고(여기에서는, 5℃의 기체가 됨), 도시가스로서 이용하기 위해 도시가스 라인에 보내진다.

상기 가스 엔진(2)에서는, BOG의 공급량이 1.94t/hr(소비 연료는 29600kw임)이며, 가스 엔진 배기가스의 배출량은 83.2t/hr이다. 또 제1 발전기(4)에 의한 발전량은 13500kW이며, 냉매 터빈(3)에 의한 발전량은 4060KW이다. 또 복합 발전 시스템(1)의 모든 발전 효율은 59.3%(보기(補器; accessory) 전력 소비를 포함한 유효 발전 효율은 57.2%임)가 되어 종래의 가스 터빈을 이용한 복합 발전 시스템에 비해 높은 발전 효율을 실현할 수 있다.

여기서 비교예로서, 가스 터빈을 이용한 종래의 복합 발전 시스템(201)을 도 4에 도시한다. 이 복합 발전 시스템(201)에서는, BOG(공급량:2.02t/hr, 소비 연료: 30706kW, 압력: 0.02MPaG)는 연료 가스 압축기(202)에 의해 21MPaG까지 압축되어 가스 터빈 발전기(203)에 도입된다. 배출된 가스 터빈 배기가스(온도: 504℃, 유량: 136.2t/hr)는 배기열 회수용 배기가스 보일러(204)에 도입된다.

배기가스 보일러(204)에서는 가스 터빈 배기가스와 증기 사이에 열교환이 이루어지고, 이로써 발생한 고압 증기(온도: 482℃, 압력: 5.4MPaG, 유량: 14.6t/hr)가 증기 터빈 발전기(205)에 도입된다. 증기 터빈 발전기(205)로부터의 배기 증기(온도: 41℃, 압력: 0.093MPaG)는, 복수기(復水器; steam condenser)(206)에서 냉각되어 복수 펌프(207), 탈기기(脫氣器; deaerator)(208), 고압 급수 펌프(209)를 통해 다시 배기가스 보일러(204)에 순환된다. 아울러 복수기(206)에 도입되는 냉각수는 공냉 냉각탑(210)을 통해 순환된다.

상기 종래의 복합 발전 시스템(201)에서는, 가스 터빈 발전기에 의한 발전량은 9754kW가 되고, 증기 터빈 발전기에 의한 발전량은 3656kW가 된다. 또 복합 발전 시스템(201)의 전발전 효율은 47.3%(보기 전력 소비를 포함한 유효 발전 효율은 41.1%)이다.

이와 같이 제1 실시형태에 관한 복합 발전 시스템(1)에서는, 메탄과 프로판의 혼합 냉매를 작동 유체로 하는 냉매 터빈(3)에 의해 가스 엔진 배기가스 및 재킷 냉각수를 고열원(高熱源)으로서 이용하는 한편, LNG의 가스화시의 냉열을 저열원(低熱源)으로서 이용한 바이너리 랭킨 사이클(Binary Rankine cycle) 방식으로 발전을 한다. 이로써 가스 엔진(2)의 배기열에 대해 큰 비율을 차지하는 가스 엔진 배기가스 및 재킷 냉각수의 열을 유효하게 이용하여 배기열 회수율을 높일 수 있고, 더 나아가서는 복합 발전 시스템(1)의 발전 효율을 향상시킬 수 있다. 아울러 재킷 냉각수 대신에 물 이외의 주지된 냉각액을 이용해도 좋다. 또 혼합 냉매는 가연성이므로 열교환기(11)에서의 가열 온도는 시스템의 안전성 관점에서 비교적 저온(예를 들면, 130℃ 이하)으로 하는 것이 바람직하다.

또 응축기(22)에서 LNG를 이용하여 작동 유체를 응축하는 구성으로 했기 때문에 LNG 기지(6) 등으로부터 송출되는 LNG의 냉열을 냉매의 냉각 과정에서 유효하게 이용할 수 있게 된다. 또한 가스 엔진(2)의 연료 가스(또는 그 일부)로서 BOG를 이용하기 때문에 도시가스로서 사용하는 경우와 같이 LP 가스 등의 혼합에 의한 열량 조정을 필요로 하지 않아 LNG 기지(6) 등으로부터 발생하는 BOG를 유효하게 이용할 수 있고 또한 LNG의 냉열을 작동 유체의 냉각 과정에서 유효하게 이용할 수 있게 된다.

<제2 실시형태>

도 2는, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 가스 엔진 복합 발전 시스템(1)을 개략적으로 보여주는 구성도이다. 도 2에서는, 상술한 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 부호가 붙여져 있다. 또 제2 실시형태에서는, 이하에서 특별히 언급하는 사항을 제외하고 제1 실시형태의 경우와 동일하게 하여 상세한 설명을 생략한다.

제2 실시형태는, 가스 엔진 배기가스와 작동 유체를 재킷 냉각수를 통해 간접적으로 열교환시키는 점에서 제1 실시형태의 경우와는 다르다. 도 2에 도시한 바와 같이, 가스 엔진(2)으로부터 배출된 재킷 냉각수는 열교환기(11A)에 보내져 가스 엔진 배기가스와의 열교환에 의해 가열된다. 그 후 재킷 냉각수(여기에서는, 150∼160℃의 가압열수(加壓熱水)임)는 냉각수 순환 라인(13)을 통해 냉매 가열기(31A)에 보내져 작동 유체의 가열에 이용된다. 냉매 가열기(31A)로 냉각된 재킷 냉각수는 냉각수 펌프(12)에서 다시 엔진 재킷에 공급된다. 한편 냉매 가열기(31A)로 가열된 작동 유체(103℃, 4.9MPaG)는 냉매 터빈(3)에 공급된다.

이와 같이 제2 실시형태에 관한 복합 발전 시스템(1)에서는, 가스 엔진 배기가스와 가연성의 작동 유체가 직접적으로 열교환되지 않는 구성이므로 시스템의 안전성이 높아진다는 이점이 있다.

<제3 실시형태>

도 3은 본 발명의 제3 실시형태에 관한 복합 발전 시스템(100)을 개략적으로 보여주는 구성도이다. 도 3에서는, 상술한 제1 실시형태와 같은 구성 요소에 대해서는 동일 부호가 붙여져 있다.

복합 발전 시스템(100)은, 저온에서 비등하는 탄화수소계 냉매를 작동 유체로 하는 냉매 터빈(3)과, 이 냉매 터빈(3)에 의해 구동되는 발전기(4)를 주로 구비하여 증기나 온수의 배출원이 되는 미도시된 공장(예를 들면, 석유화학공장)에 병설된다.

냉매 터빈(3)에서는, 프로판 단체 또는 프로판에 소량의 에탄이나 부탄을 혼합한 냉매가 작동 유체로서 이용된다. 작동 유체는, 냉매 터빈(3)에 도입하기 전에 냉매 가열기(131)에서 온수(여기에서는 100℃, 24.3Gcal/hr)와 열교환함으로써 가열된다. 이 온수로서는, 공장에서 배출되는 온수(열수)나 저압의 증기를 이용할 수 있다. 이로써 소정의 온도 및 압력(여기에서는 90℃, 3MPaG)이 된 작동 유체가 냉매 터빈(3)에 도입되어 이 작동 유체의 운동 에너지에 의해 미도시된 터빈날개가 회전하고 그 출력이 발전기(4)에 의해 전력으로 변환된다.

냉매 터빈(3)으로부터 배출된 작동 유체(여기에서는 20℃, 0.5MPaG의 기체임)는, 도 3 중에 화살표로 도시한 방향으로 냉매 순환 라인(121)을 통해 응축기(122)에 보내진다. 응축기(122)에는, 증기 흡수식 냉동기(41)로부터의 브라인 순환 라인(42)이 접속되어 있으며, 도입된 브라인(여기에서는 -8℃, 21.4Gcal/hr의 에틸렌글리콜)의 냉열이 작동 유체의 냉각에 이용된다. 증기 흡수식 냉동기(41)에서는, 공장이 배출하는 저압의 증기(예를 들면, 0.5∼0.7MPaG의 포화 증기)를 열원으로서 이용한다.

응축기(122)에서 냉각된 작동 유체(2℃)는 냉매 순환 라인(21)상의 순환 냉매 저장조(25)에 일단 저장된다. 그 후 냉매 펌프(26)에서 승압된 작동 유체는 냉매 가열기(131)에 보내지고 거기서 다시 가열된 작동 유체(90℃, 3MPaG)가 냉매 터빈(3)에 공급된다.

이러한 제3 실시형태에 관한 복합 발전 시스템(100)에서는, 공장에서 배출되는 온수를 고열원으로 함과 동시에 공장에서 배출되는 저압의 증기를 이용하는 브라인 냉열을 저열원으로 하여 발전을 하기 때문에, 상술한 제1, 제2 실시형태의 경우와 같이 새로운 연료(LNG 등)를 필요로 하지 않는다는 이점이 있다. 아울러 응축기(122)에서는, 브라인 대신에 공장의 칠러수(chiller water)를 이용하는 것도 가능하다.

또 복합 발전 시스템(100)에서는, 냉매 터빈에서 배출된 상기 냉매에 대해 브라인을 이용하여 응축시키는 구성으로 했기 때문에 고효율의 발전량을 실현할 수 있다. 여기서 예를 들면 냉매 가열기(131)에 도입되는 온수 및 냉매 터빈(3)에 도입되는 작동 유체를 상술한 경우와 같은 조건으로 하여 응축기(122)에 브라인 대신에 냉각수(25℃, 22.6Gcal/hr)를 도입하는 경우(종래기술)를 생각하기로 한다. 이 경우, 냉매 터빈(3)에서 배출되는 작동 유체는 온도가 50℃, 압력이 1.2MPaG가 되고 응축기(122)에서 냉각수에 의해 냉각된다. 냉각된 작동 유체(35℃)는 냉매 순환 라인(21)상의 순환 냉매 저장조(125)에 일단 저장된다. 그리고 발전기(4)에 의한 발전량은, 본원발명의 브라인 냉열을 이용하여 응축시키는 경우(4000kW)에 비해 낮은 값(2500kW)이 된다.

본 발명을 특정의 실시형태에 기초하여 설명하였으나, 이들 실시형태는 어디까지나 예시이며 본 발명은 이들 실시형태에 의해 한정되지는 않는다. 예를 들면 제1, 제2 실시형태에서는, 저열원으로서 LNG 냉열을 이용하는 예를 나타냈으나 이에 한정되지 않으며 제3 실시형태의 경우와 동일하게 브라인 냉열 등을 이용해도 좋다. 또 냉매 터빈의 작동 유체로서는 상술한 것으로 한정되지 않으며 비교적 분자량이 작은 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등의 단체 또는 그 중 2개 이상의 혼합물로 구성되는 탄화수소계 냉매를 이용할 수 있다. 혼합 냉매를 이용할 경우 탄화수소 성분의 중량비는, 적용하는 복합 발전 시스템에서의 고열원 및 저열원의 온도 레벨 등에 맞춰 설정할 수 있다. 아울러 상기 실시형태에 나타낸 본 발명에 관한 복합 발전 시스템의 각 구성 요소는 반드시 모두가 필수는 아니며 적어도 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 적절히 취사 선택할 수 있다.

1 복합 발전 시스템
2 가스 엔진
3 냉매 터빈
4 제1 발전기
5 제2 발전기
6 LNG 기지
11 열교환기(제2 가열기)
11A 열교환기(제1 가열기)
22 응축기
31 냉매 가열기(제1 가열기)
31A 냉매 가열기(제2 가열기)
100 복합 발전 시스템
122 응축기
131 냉매 가열기

Claims

가연 가스를 연료로 하는 가스 엔진,
상기 가스 엔진에 의해 구동되는 제1 발전기,
탄화수소계 냉매를 작동 유체로 하는 냉매 터빈,
상기 냉매 터빈에 의해 구동되는 제2 발전기,
상기 가스 엔진을 냉각하는 냉각액을 열원으로 하여 상기 냉매를 가열하는 제1 가열기,
상기 가스 엔진의 배기가스를 열원으로 하여 상기 제1 가열기로 가열된 상기 냉매를 부가적으로 가열하는 제2 가열기,
상기 냉매 터빈에서 배출된 상기 냉매를 응축시키는 응축기,
를 구비한 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
가연 가스를 연료로 하는 가스 엔진,
상기 가스 엔진에 의해 구동되는 제1 발전기,
탄화수소계 냉매를 작동 유체로 하는 냉매 터빈,
상기 냉매 터빈에 의해 구동되는 제2 발전기,
상기 냉매 터빈에서 배출된 상기 냉매를 빙점 이하의 냉열원을 이용하여 응축시키는 응축기,
상기 가스 엔진의 배기가스를 열원으로 하여 상기 가스 엔진의 냉각액을 가열하는 제1 가열기,
상기 제1 가열기로 가열된 상기 냉각액을 열원으로 하여 상기 응축기로 응축된 상기 냉매를 가열하는 제2 가열기,
상기 응축기로 응축된 상기 냉매를 상기 제2 가열기에서 상기 냉각액을 열원으로 하여 가열하기 전에, 상기 냉매를 상기 냉각액이 동결되지 않는 온도까지 예열하는 예열 장치
를 구비하고,
상기 냉매 터빈은, 상기 제2 가열기에 의해 가열된 상기 냉매에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 응축기는 액화 천연가스를 이용하여 상기 냉매를 응축시키는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 가연 가스는 액화 천연가스의 보일 오프 가스인 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 응축기는 브라인을 이용하여 상기 냉매를 응축시키는 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.
청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 냉매는 메탄 및 프로판의 혼합 매체인 것을 특징으로 하는 복합 발전 시스템.