KR101772911B1 - 부유식 발전 설비 - Google Patents

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Abstract

가스터빈실에 설치되어 전력을 생산하는 가스터빈; 및 상기 가스터빈실의 우현 및 좌현측에 형성되어 상기 가스터빈의 연소에 필요한 공기를 외부로부터 공급하는 공기유입부;를 포함하고, 상기 공기유입부는 상기 가스터빈의 연소에 필요한 공기를 자연순환방식으로 공급하고, 팬 룸을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 부유식 발전 설비가 제공된다. 본 발명의 부유식 발전 설비는, 가스터빈실의 우현 및 좌현측에 형성되는 공기유입부를 포함하여 팬 룸의 설치 없이도 가스터빈에 공기를 효율적으로 공급할 수 있다.

Description

부유식 발전 설비{Floating Power Plant}
본 발명은 부유식 발전 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스터빈의 가스 연소에 필요한 공기를 효율적으로 공급하는 부유식 발전 설비에 관한 것이다.
가스터빈(Gas Turbine)은 압축기, 연소실, 및 터빈으로 구성되며, 압축기로 가스 등의 연료를 압축시키고, 압축된 연료를 연소실로 보내 연소실에서 연료를 연소시키며, 연소실에서 연료를 연소시켜 발생시킨 고온고압의 가스를 터빈에 내뿜으면서 팽창시켜 터빈을 회전시킨다.
가스터빈만을 이용한 발전은, 대략 25MW 내지 500MW 정도의 출력을 만들어낼 수 있는데, 증기터빈 발전보다 구조가 간단하고, 건설비도 적으며, 시동에 소요되는 시간이 짧다는 장점이 있다.
최근에는 육상에서뿐만 아니라 해상을 포함한 수상에서도 가스터빈을 이용한 부유식 발전 설비가 건조되고 있으며, 부유식 발전 설비는 육상과 달리 부지 확보가 필요하지 않고, 수요처에 따라 이동하며 전력을 공급할 수 있다는 장점이 있다.
가스터빈은 다른 발전기기들에 비하여 연소에 필요로 하는 공기의 양이 많은데, 육상에서 가스터빈을 이용해 발전을 하는 경우에는 대기와 접한 충분한 공간이 확보되므로, 가스터빈에 공기를 공급하는 것이 문제되지 않았다.
그런데 부유식 발전 설비는 해상의 한정된 공간 내에 가스터빈을 설치하여야 하므로, 종래의 부유식 발전 설비에는 발전기 구동에 필요한 공기를 공급하기 위한 팬 룸(Fan Room)이 별도로 설치되는 것이 일반적이었다.
가스터빈에 공기를 공급하기 위한 팬 룸은, 많은 양의 공기를 가스터빈에 공급하여야 하므로, 다른 종류의 발전기에 필요한 공기를 공급하기 위한 팬 룸에 비해 용량 및 차지하는 면적이 현저히 커진다는 문제점이 있었다.
본 발명은 가스터빈의 경우 다른 종류의 발전기와는 달리 요구되는 공기의 양이 현저히 많아, 팬 룸을 설치하지 않아도 자연 급기 방식에 의해서도 외부 공기를 충분히 공급할 수 있다는 점에 착안하여, 최소의 설비로 가스터빈에 공기를 공급할 수 있는, 부유식 발전 설비를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 가스터빈실에 설치되어 전력을 생산하는 가스터빈; 및 상기 가스터빈실의 우현 및 좌현측에 형성되어 상기 가스터빈의 연소에 필요한 공기를 외부로부터 공급하는 공기유입부;를 포함하고, 상기 공기유입부는 상기 가스터빈의 연소에 필요한 공기를 자연순환방식으로 공급하고, 팬 룸을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 부유식 발전 설비가 제공된다.
상기 부유식 발전 설비는, 상기 가스터빈에서 배출되는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 생성하는 스팀생성기; 및 상기 스팀생성기에 의해 생성된 스팀을 사용하여 전력을 생산하는 스팀터빈;을 더 포함할 수 있고, 상기 스팀생성기에서 스팀을 생성하는데 사용된 배기가스는 상기 스팀생성기 상부를 통해 외부로 배출될 수 있다.
상기 가스터빈은 상기 가스터빈실의 선수측에 설치될 수 있다.
상기 부유식 발전 설비는, 일측 갑판에 설치되는 송전탑; 및 상기 송전탑 반대쪽 갑판에 형성되는 거주구;를 더 포함할 수 있고, 상기 가스터빈은 상기 가스터빈실의 상기 거주구 측에 설치될 수 있다.
상기 스팀터빈에서 전력을 생산하는데 사용된 스팀은, 해수와 열교환되어 냉각된 후 다시 상기 스팀생성기로 보내질 수 있다.
상기 공기유입부는, 상기 공기유입부가 상기 가스터빈이 요구하는 양의 공기를 공급할 수 있는 크기로 한 개 형성되는 경우보다 작은 크기로 다수개 형성될 수 있다.
상기 다수개의 공기유입부의 총면적은, 상기 가스터빈이 요구하는 양의 공기를 공급할 수 있는 크기일 수 있다.
상기 공기유입부는, 침수 흘수선 높이보다 위쪽에 형성될 수 있다.
상기 공기유입부는 상기 부유식 발전 설비의 종강도 측면에서 힘을 받지 않는 중립축 상에 형성될 수 있다.
상기 가스터빈은 병렬로 두 대가 설치될 수 있다.
상기 가스터빈실은 선수 및 선미 방향으로 형성되는 격벽에 의해 두 개의 공간으로 나누어질 수 있고, 상기 두 대의 가스터빈은 상기 격벽에 의해 나누어진 두 개의 공간에 각각 설치될 수 있다.
본 발명의 부유식 발전 설비는, 가스터빈실의 우현 및 좌현측에 형성되는 공기유입부를 포함하여 팬 룸의 설치 없이도 가스터빈에 공기를 효율적으로 공급할 수 있다. 본 발명의 부유식 발전 설비는 팬 룸을 포함하지 않으므로, 팬 룸의 설치 및 유지 비용을 절감할 수 있고, 팬 룸의 온도 상승을 막기 위한 추가의 냉각 장치가 필요하지 않거나, 작은 용량의 냉각 장치만으로도 충분하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 부유식 발전 설비를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1을 A 방향에서 바라본 모습의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 1을 A 방향에서 바라본 모습의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 부유식 발전 설비를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1을 A 방향에서 바라본 모습의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 부유식 발전 설비(10)는, 가스터빈(100), 스팀생성기(200), 스팀터빈(Steam Turbine, 300), 및 공기유입부(500)를 포함한다.
본 실시예의 가스터빈(100)은 가스터빈실(11)에 설치되어, 공기유입부(500)를 통해 흡입되는 공기와 혼합된 연료를 연소시켜 전력을 생산한다. 가스터빈(100)이 작동하며 생성된 배기가스는 스팀생성기(200)로 보내져, 담수탱크(Fresh Water Tank, 400)에서 공급되는 담수를 가열시킨다. 스팀생성기(200)에서 담수를 가열시키는데 에너지를 공급한 배기가스는, 온도가 낮아진 상태로 스팀생성기(200) 상부를 통해 외부로 배출된다.
본 실시예의 가스터빈(100)은, 가스터빈실(11) 중 선수측에 설치될 수 있으며, 본 실시예의 부유식 발전 설비(10)는, 일측 갑판에 설치되는 송전탑(20)과 송전탑(20) 반대쪽 갑판에 형성되는 거주구(30)를 포함할 수 있는데, 가스터빈(100)은, 가스터빈실(11) 중 거주구(30) 측에 설치될 수 있다.
본 실시예의 스팀생성기(200)는, 일단부는 가스터빈(100)과 연결되고 타단부는 외부와 연결된다. 또한, 측면에는 스팀터빈(300)으로 스팀을 보내는 배관(250)이 연결된다. 스팀생성기(200)는 가스터빈(100)으로부터 공급되는 배기가스의 폐열에 의해 담수탱크(400)로부터 공급되는 담수를 가열하여 스팀을 생성한다. 스팀생성기(200)에서 생성된 스팀은 배관(250)을 통해 스팀터빈(300)으로 보내지고, 스팀을 생성하는데 사용된 배기가스는 온도가 낮아진 상태로 외부로 배출된다.
본 실시예의 스팀생성기(200)는, 가스터빈(100)과 함께 가스터빈실(11)에 설치될 수 있고, 가스터빈(100)이 가스터빈실(11)의 선수측에 설치되는 경우에는 스팀생성기(200)는 가스터빈실(11)의 선미측에 설치되고, 가스터빈(100)이 가스터빈실(11)의 거주구(30) 측에 설치되는 경우에는 스팀생성기(200)는 가스터빈실(11)의 송전탑(20) 측에 설치될 수 있다. 스팀생성기(200)를 거주구(30) 반대편인 송전탑 (20)측에 설치하면, 스팀생성기(200)로부터 배출되는 배기가스가 거주구(30)로 유입되는 것을 최대한 방지할 수 있다.
본 실시예의 스팀터빈(300)은 스팀터빈실(12)에 설치되고, 측면에 스팀생성기(200)로부터 스팀을 공급받는 배관(250)이 연결된다. 스팀터빈(300)은 스팀생성기(200)에서 생성된 스팀을 배관(250)을 통해 공급받아 전력을 생산한다. 스팀터빈(300)에서 전력을 생산하는데 사용된 스팀은, 해수와 열교환되어 냉각된 후 다시 담수탱크(400)로 보내진다. 스팀을 냉각시키는데 사용된 해수는 온도가 높아진 상태로 외부로 배출된다.
본 실시예의 공기유입부(500)는, 가스터빈실(11)의 우현 및 좌현측에 형성되어, 가스터빈(100)의 연소에 필요한 공기를 자연순환방식으로 공급한다. 육상에서 가스터빈(100)을 이용해 발전을 하는 경우에는 대기와 접한 충분한 공간이 확보되므로, 가스터빈(100)에 공기를 공급하는 것이 크게 문제되지 않았다. 또한, 종래에는 부유식 발전 설비(10)의 발전기의 연소에 필요한 공기를 팬 룸을 통해 공급하였는데, 가스터빈(100)의 경우 다른 엔진과는 달리 요구되는 공기의 양이 현저히 많아, 팬 룸을 설치할 필요 없이 공기 유입구만으로 필요한 공기를 공급할 수 있다.
본 발명은, 가스터빈(100) 및 해상 발전의 특성을 고려하여 최소의 설비로 가스터빈(100)에 공기를 공급할 수 있도록 가스터빈실(11)에 공기유입부(500)를 형성하였다.
본 실시예의 공기유입부(500)는 가스터빈실(11)의 우현 측에 한 개, 좌현 측에 한 개가 가스터빈(100)이 요구하는 양의 공기를 공급할 수 있는 크기로 형성될 수도 있으나, 부유식 발전 설비(10)의 강도를 높이기 위하여, 공기유입부(500)가 가스터빈(100)이 요구하는 양의 공기를 공급할 수 있는 크기로 한 개 형성되는 경우보다 작은 크기의 공기유입부(500)가 가스터빈실(11)에 다수개 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 다수개의 공기유입부의 총면적은, 상기 가스터빈이 요구하는 양의 공기를 공급할 수 있는 크기일 수 있다.
본 실시예의 공기유입부(500)는 가스터빈(100)과 같은 방향에 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예의 공기유입부(500)가 가스터빈실(11)의 상부에 형성되는 경우, 스팀생성기(200)를 통해 배출되는 배기가스가 가스터빈실(11)로 유입될 수 있다. 스팀생성기(200)를 통해 배출되는 배기가스는, 에너지를 스팀을 생성하는데 사용하여 온도가 낮아진 상태이나, 외부 공기보다는 온도가 높다. 따라서, 스팀생성기(200)를 통해 배출되는 배기가스가 가스터빈실(11)로 유입되어 가스터빈(100)의 연소에 사용되면 발전 효율이 저하되며, 가스터빈실(11)의 환경 오염을 가져올 수 있다.
또한, 공기유입부(500)가 가스터빈실(11)의 상부에 형성되면 비나 눈이 가스터빈실(11)로 들어와 장비의 손상을 가져올 수 있고, 별도의 강도 보강이 필요할 수도 있다. 따라서, 본 실시예의 공기유입부(500)는 가스터빈실(11)의 상부가 아닌 측면에 형성된다.
본 실시예의 공기유입부(500)는, 부유식 발전 설비(10)가 손상되어 우현측 또는 좌현측으로 기울어지는 경우에도 가스터빈실(11)이 침수되지 않도록, 침수 흘수선(Damaged Water Line) 높이보다 위쪽에 형성되는 것이 바람직하다.
침수 흘수선이란, 부유식 발전 설비(10)의 일부 침수되어 손상되어 우현측 또는 좌현측으로 기울어지는 경우, 부유식 발전 설비(10)가 완전히 우현측 또는 좌현측으로 기울어진 상태에서의 흘수선 높이를 의미한다.
또한, 본 실시예의 공기유입부(500)는, 부유식 발전 설비(10)의 강도를 유지할 수 있도록, 부유식 발전 설비(10)의 종강도 측면에서 힘을 받지 않는 중립축 상에 설치되거나 최대한 근접하게 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예의 공기유입부(500)에는 루버(Louver) 등 이물질을 차단할 수 있는 부재가 설치될 수 있다.
도 3은 도 1을 A 방향에서 바라본 모습의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 부유식 발전 설비(10)는, 도 2에 도시된 경우와 달리, 가스터빈(100)이 병렬로 두 대 설치된다. 즉, 본 실시예의 부유식 발전 설비(10)에 의하면, 두 대의 가스터빈(100) 중 한 대는 가스터빈실(11)의 우현측에 설치되고, 두 대의 가스터빈(100) 중 다른 한대는 가스터빈실(11)의 좌현측에 설치된다.
본 실시예의 가스터빈실(11)은, 선수 및 선미 방향으로 격벽이 형성되어 두 개의 공간으로 나누어질 수 있고, 두 대의 가스터빈(100)은 격벽에 의해 나누어진 두 개의 공간에 각각 설치될 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
10 : 부유식 발전 설비 11 : 가스터빈실
12 : 스팀터빈실 20 : 송전탑
30 : 거주구 100 : 가스터빈(Gas Turbine)
200 : 스팀생성기 300 : 스팀터빈(Steam Turbine)
400 : 담수탱크(Fresh Water Tank) 500 : 공기유입부

Claims (11)

  1. 가스터빈실에 설치되어 전력을 생산하는 가스터빈; 및
    상기 가스터빈실의 우현 및 좌현측에 형성되어 상기 가스터빈의 연소에 필요한 공기를 외부로부터 공급하는 공기유입부;를 포함하고,
    상기 공기유입부는 상기 가스터빈의 연소에 필요한 공기를 자연순환방식으로 공급하고,
    상기 공기유입부는, 상기 공기유입부가 상기 가스터빈이 요구하는 양의 공기를 공급할 수 있는 크기로 한 개 형성되는 경우보다 작은 크기로 다수개 형성되고,
    상기 다수개의 공기유입부의 총면적은, 상기 가스터빈이 요구하는 양의 공기를 공급할 수 있는 크기이며,
    상기 공기유입부는, 침수 흘수선 높이보다 위쪽에 형성되고, 부유식 발전 설비의 종강도 측면에서 힘을 받지 않는 중립축 상에 형성되고,
    팬 룸을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 부유식 발전 설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스터빈에서 배출되는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 생성하는 스팀생성기; 및
    상기 스팀생성기에 의해 생성된 스팀을 사용하여 전력을 생산하는 스팀터빈;을 더 포함하고,
    상기 스팀생성기에서 스팀을 생성하는데 사용된 배기가스는 상기 스팀생성기 상부를 통해 외부로 배출되는, 부유식 발전 설비.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 가스터빈은 상기 가스터빈실의 선수측에 설치되는, 부유식 발전 설비.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    일측 갑판에 설치되는 송전탑; 및
    상기 송전탑 반대쪽 갑판에 형성되는 거주구;를 더 포함하고,
    상기 가스터빈은 상기 가스터빈실의 상기 거주구 측에 설치되는, 부유식 발전 설비.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 스팀터빈에서 전력을 생산하는데 사용된 스팀은, 해수와 열교환되어 냉각된 후 다시 상기 스팀생성기로 보내지는, 부유식 발전 설비.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 가스터빈은 병렬로 두 대가 설치되는, 부유식 발전 설비.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스터빈실은 선수 및 선미 방향으로 형성되는 격벽에 의해 두 개의 공간으로 나누어지고,
    상기 두 대의 가스터빈은 상기 격벽에 의해 나누어진 두 개의 공간에 각각 설치되는, 부유식 발전 설비.
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