KR101873446B1 - 가외성을 가지는 액화천연가스의 발전모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 가외성을 가지는 액화천연가스의 발전모듈은, 복수의 발전라인을 포함하는 액화천연가스의 발전모듈에 있어서, 상기 발전라인은, 기화된 액화천연가스를 통해 1차 발전을 수행하는 복수의 가스터빈발전유닛 및 상기 가스터빈발전유닛과 개별적으로 대응되어 상기 가스터빈발전유닛의 발전 과정에서 배출되는 배기가스의 잔열을 회수하고, 상기 배기가스를 외부로 배출시키는 복수의 배열회수유닛을 포함하며, 적어도 하나의 다른 발전라인과의 사이에 유체의 우회경로를 형성한다.

Description

가외성을 가지는 액화천연가스의 발전모듈{LNG Generating Module Having Redundancy}
본 발명은 액화천연가스의 발전모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 어느 일부분의 구성요소의 기능이 정지될 경우에도 유체의 우회경로를 형성하여 발전 기능을 원활하게 수행할 수 있도록 하는 가외성을 가지는 액화천연가스의 발전모듈에 관한 것이다.
근래에는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)가 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 이와 같은 액화천연가스는 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖기 때문에, 선박을 통한 효율적인 이송이 가능하다는 장점을 가진다.
이중 대표적인 선종으로는 FSRU(Floating Storage Regasification Unit)가 있다. 상기 FSRU의 경우 바다 위에서 액화천연가스를 저장한 후 재기화장비를 통해 육상에 공급하는 선박이다.
이때 상기 액화천연가스를 이용하여 발전을 수행하는 발전시설의 경우, 복수의 발전라인을 포함할 수 있다. 하지만, 종래의 경우 각 발전라인이 서로 독립적으로 분리된 상태로 구축되어 있어, 어느 일부 발전라인의 기능이 정지된 경우 해당 발전라인을 보수하기 이전까지는 나머지 발전라인만이 기능을 수행하게 되어 수율이 크게 떨어지게 되는 문제가 있다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
한국공개특허 제10-2010-0099132호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 어느 일부분의 구성요소의 기능이 정지될 경우에도 유체의 우회경로를 형성하여 발전 기능을 원활하게 수행할 수 있도록 가외성을 가지는 액화천연가스의 발전모듈을 제공하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가외성을 가지는 액화천연가스의 발전모듈은, 복수의 발전라인을 포함하는 액화천연가스의 발전모듈에 있어서, 상기 발전라인은, 기화된 액화천연가스를 통해 1차 발전을 수행하는 복수의 가스터빈발전유닛 및 상기 가스터빈발전유닛과 개별적으로 대응되어 상기 가스터빈발전유닛의 발전 과정에서 배출되는 배기가스의 잔열을 회수하고, 상기 배기가스를 외부로 배출시키는 복수의 배열회수유닛을 포함하며, 적어도 하나의 다른 발전라인과의 사이에 유체의 우회경로를 형성한다.
그리고 상기 발전라인은 인접하여 배치된 다른 발전라인과의 사이에 배기가스의 우회경로를 형성할 수 있다.
또한 상기 발전라인은 다른 모든 발전라인과의 사이에 배기가스의 우회경로를 형성할 수 있다.
그리고 상기 발전라인은 상기 가스터빈발전유닛과 상기 배열회수유닛 사이를 연결하며, 상기 배기가스가 유동되는 연결부를 포함할 수 있다.
또한 상기 발전라인의 연결부 간을 연통시켜 상기 배기가스를 분배하는 분배유닛을 포함할 수 있다.
그리고 하나 이상의 발전라인과 연결되며, 상기 배열회수유닛으로부터 회수된 잔열을 통해 2차 발전을 수행하는 복수의 스팀터빈발전유닛을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 스팀터빈발전유닛은 다른 스팀터빈발전유닛과의 사이에 스팀의 우회경로를 형성할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가외성을 가지는 액화천연가스의 발전모듈은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 발전모듈에 포함된 각 발전라인 간에 유체의 우회경로를 형성하여, 어느 일부분의 구성요소의 기능이 정지될 경우에도 발전 기능을 원활하게 수행할 수 있도록 하는 장점이 있다.
둘째, 발전라인 간에 유동되는 유체의 유동량을 용이하게 제어하여 다양한 상황에 적합하게 조절할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 발전모듈의 기본적 구성요소를 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 선박에 있어서, 발전모듈의 우회경로를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 선박에 있어서, 발전모듈의 우회경로를 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 선박에 있어서, 발전모듈의 우회경로를 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 선박에 있어서, 발전모듈의 우회경로를 나타낸 도면; 및
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 선박에 있어서, 발전모듈의 우회경로를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 발전모듈은 액화천연가스를 통해 발전을 수행할 수 있도록 복수의 발전라인을 포함할 수 있으며, 다양한 발전시설에 적용이 가능하다.
본 실시예의 경우, 상기 발전모듈은 해상에서 발전을 수행하는 선박에 적용되는 것으로 하였으나, 이에 제한되지 않고 다양한 시설에 적용될 수 있음은 물론이다.
구체적으로 본 실시예에서 선박에 적용되는 발전모듈은, 가스터빈발전기와, 배열회수보일러와, 스팀터빈발전기를 포함할 수 있다.
상기 가스터빈발전기는 기화된 천연가스를 이용하여 1차 발전을 수행하며, 이 과정에서 발생된 배기가스는 상기 배열회수보일러를 통해 처리되어 배출된다.
또한 상기 배열회수보일러는 배기가스의 처리 과정에서 발생된 잔열을 이용하여 스팀을 발생시키고, 상기 스팀터빈발전기는 이를 통해 2차 발전을 수행할 수 있다.
이때 상기와 같이 가스터빈발전기, 배열회수보일러 및 스팀터빈발전기를 포함하는 발전모듈에 있어서, 상기 가스터빈발전기와 상기 배열회수보일러는 복수의 발전라인을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 발전라인(R1~R4)은 상기 가스터빈발전기에 구비된 복수의 가스터빈발전유닛(110a~110d) 중 어느 하나와 상기 배열회수보일러에 구비된 복수의 배열회수유닛(210a~210d) 중 어느 하나가 1:1로 매칭된 형태를 가지며, 상기 발전모듈에는 이와 같은 발전라인(R1~R4)이 복수 개가 구비될 수 있다.
특히 상기 발전라인(R1~R4)은 다른 발전라인(R1~R4)과의 사이에 유체의 우회경로를 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 발전라인이 4개인 것으로 예시하였으며, 이를 각각 제1발전라인(R1), 제2발전라인(R2), 제3발전라인(R3) 및 제4발전라인(R4)으로 칭하도록 한다.
그리고 상기 제1발전라인(R1)은 제1가스터빈발전유닛(110a)과, 제1배열회수유닛(210a)과, 상기 제1가스터빈발전유닛(110a) 및 제1배열회수유닛(210) 사이에서 배기가스의 유동경로를 형성하는 제1연결부(150a)를 포함한다.
또한 상기 제2발전라인(R2)은 제2가스터빈발전유닛(110b)과, 제2배열회수유닛(210b)과, 상기 제2가스터빈발전유닛(110b) 및 제2배열회수유닛(210b) 사이에서 배기가스의 유동경로를 형성하는 제2연결부(150a)를 포함한다.
또한 상기 제3발전라인(R3)은 제3가스터빈발전유닛(110c)과, 제3배열회수유닛(220c)과, 상기 제3가스터빈발전유닛(110c) 및 제3배열회수유닛(220c) 사이에서 배기가스의 유동경로를 형성하는 제3연결부(150c)를 포함한다.
또한 상기 제4발전라인(R4)은 제4가스터빈발전유닛(110d)과, 제4배열회수유닛(220d)과, 상기 제4가스터빈발전유닛(110d) 및 제4배열회수유닛(220d) 사이에서 배기가스의 유동경로를 형성하는 제4연결부(150d)를 포함한다.
다만, 이는 하나의 예시일 뿐으로 상기 발전라인의 개수는 다양하게 형성될 수 있음은 물론이다.
그리고 이와 같은 발전라인(R1~R4) 각각은 어느 일부분의 구성요소의 기능이 정지될 경우에도 적어도 하나의 다른 발전라인(R1~R4) 과의 사이에 유체의 우회경로를 형성하여 발전 기능을 원활하게 수행할 수 있도록 한다.
본 실시예의 경우, 상기 각 발전라인(R1~R4)은 인접하여 배치된 다른 발전라인(R1~R4)과의 사이에 배기가스의 우회경로를 형성하게 된다. 즉 상기 제1발전라인(R1)은 상기 제2발전라인(R2)과, 상기 제3발전라인(R3)은 상기 제4발전라인(R4)과 서로 배기가스의 우회경로를 형성한다.
특히 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1연결부(150a) 및 상기 제2연결부(150b) 사이에 한 쌍의 유동배관(120a, 120b)이, 또한 상기 제3연결부(150c) 및 상기 제4연결부(150d) 사이에 한 쌍의 유동배관(120c, 120d)이 형성되며, 이에 따라 어느 하나의 발전라인(R1~R4)의 적어도 일부가 기능이 정지된 경우 배기가스는 상기 유동배관(120a~120d)를 통해 인접한 발전라인(R1~R4)으로 유동되어 해당 기능을 대체할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 선박에 있어서, 발전모듈의 우회경로를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 제1발전라인(R1)의 연결 구조를 대표적으로 도시하고 이하에서는 이에 대해 설명하는 것으로 하였으나, 이는 다른 발전라인(R2~R4)에도 동일하게 적용될 수 있을 것이다.
본 실시예에서 상기 제1발전라인(R1)은 다른 모든 발전라인(R2~R4)과의 사이에 배기가스의 우회경로를 형성하게 된다.
즉 본 실시예의 경우 상기 제1연결부(150a) 및 상기 제2연결부(150b) 사이, 상기 제1연결부(150a) 및 상기 제3연결부(150c) 사이, 상기 제1연결부(150a) 및 상기 제4연결부(150c) 사이에 유동배관(130a~130c)이 형성되며, 이에 따라 제1발전라인(R1~R4)의 적어도 일부가 기능이 정지된 경우 배기가스는 상기 유동배관(130a~130c)를 통해 다른 발전라인(R2~R4)으로 유동되어 해당 기능을 대체할 수 있게 된다.
이때 다른 발전라인(R2~R4)에도 마찬가지로 상기 유동배관(130a~130c)이 적용될 수 있으며, 이에 따라 본 실시예의 경우 우회경로를 다양화하여 가외성을 최대화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 선박에 있어서, 발전모듈의 우회경로를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 본 발명의 제3실시예의 경우, 각 발전라인(R1~R4)의 연결부(150a~150d) 간을 연통시켜 배기가스를 분배하는 분배유닛(140)을 포함한다.
즉 본 실시예의 경우 상기 분배유닛(140)을 통해 각 가스터빈발전유닛(110a~110d)에서 발생된 배기가스는 상기 분배유닛(140)에 포집된 후 각 배열회수유닛(210a~210d)으로 유동되므로, 어느 하나의 발전라인(R1~R4) 일부에 이상이 발생할 경우에도 다른 발전라인(R1~R4)이 해당 기능을 대체할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 선박에 있어서, 발전모듈의 우회경로를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 본 발명의 제4실시예의 경우, 전술한 제3실시예와 마찬가지로 각 발전라인(R1~R4)의 연결부(150a~150d) 간을 연통시켜 배기가스를 분배하는 분배유닛(140)을 포함한다.
다만, 본 실시예의 경우 각 가스터빈발전유닛(110a~110d)에 배기량감지센서(112a~112d)가 구비되며, 또한 각 배열회수유닛(210a~210d)에는 체크밸브(미도시)가 구비되고, 상기 배기량감지센서(112a~112d)의 감지결과 및 각 발전라인(R1~R4)의 이상 여부를 판단하여 상기 체크밸브를 통한 배기가스의 유동량을 제어하는 제어부(160)가 구비된다.
즉 본 실시예는 상기 제어부(160)를 통해 배기가스의 유동량을 제어할 있도록 형성되어, 상황에 따라 각 배열회수유닛(210a~210d)에 유동되는 배기가스의 양을 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 선박에 있어서, 발전모듈의 우회경로를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 본 발명의 제5실시예에 나타난 발전모듈은, 하나 이상의 발전라인(R1~R4)과 연결되며, 상기 배열회수유닛(210a~210d)으로부터 회수된 잔열을 통해 2차 발전을 수행하는 복수의 스팀터빈발전유닛(300a, 300b)을 더 포함한다.
즉 본 실시예는 배기가스 외에도 상기 배열회수유닛(210a~210d)에 의해 생성된 스팀을 각 스팀터빈발전유닛(300a, 300b)에 분배할 수 있게 되며, 이에 따라 스팀의 유동경로 역시 가외성을 가지게 된다.
본 실시예에서 제1스팀터빈발전유닛(300a) 및 제2스팀터빈발전유닛(300a) 사이에는 스팀의 우회경로가 형성된다. 구체적으로 제1배열회수유닛(210a) 및 제2배열회수유닛(210b)은 제1스팀분배유닛(250a)에 연결되고, 제3배열회수유닛(210c) 및 제4배열회수유닛(210d)은 제2스팀분배유닛(250b)에 연결되며, 상기 제1스팀분배유닛(250a) 및 상기 제2스팀분배유닛(250b)은 서로 연통되어 스팀의 우회경로를 형성한다.
이에 따라 본 실시예의 경우, 제1스팀터빈발전유닛(300a) 및 제2스팀터빈발전유닛(300b) 중 어느 하나의 기능이 정지된 상황에도 정상 구동되는 나머지 일측으로 스팀을 우회시켜 가외성을 확보할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
R1~R4: 발전라인 110a~110d: 가스터빈발전유닛
120a~120d, 130a~130c: 유동배관 140: 분배유닛
150a~150d: 연결부 160: 제어부
210a~210d: 배열회수유닛 250a~250b: 스팀분배유닛
300a~300b: 스팀터빈발전유닛

Claims (7)

  1. 복수의 발전라인을 포함하는 액화천연가스의 발전모듈에 있어서,
    상기 발전라인은,
    기화된 액화천연가스를 통해 1차 발전을 수행하는 복수의 가스터빈발전유닛;
    상기 가스터빈발전유닛과 개별적으로 대응되어 상기 가스터빈발전유닛의 발전 과정에서 배출되는 배기가스의 잔열을 회수하고, 상기 배기가스를 외부로 배출시키는 복수의 배열회수유닛;
    상기 가스터빈발전유닛과 상기 배열회수유닛 사이를 연결하며, 상기 배기가스가 유동되는 연결부; 및
    상기 복수의 발전라인의 모든 연결부 간을 연통시키도록 형성되어, 상기 복수의 발전라인의 모든 가스터빈발전유닛으로부터 배출되는 배기가스를 포집하고, 상기 복수의 발전라인 각각에 구비된 배열회수유닛에 포집된 배기가스를 재분배하는 분배유닛;
    을 포함하여, 적어도 하나의 다른 발전라인과의 사이에 유체의 우회경로를 형성하는 액화천연가스의 발전모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발전라인은 인접하여 배치된 다른 발전라인과의 사이에 배기가스의 우회경로를 형성하는 발전모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발전라인은 다른 모든 발전라인과의 사이에 배기가스의 우회경로를 형성하는 발전모듈.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 발전라인과 연결되며, 상기 배열회수유닛으로부터 회수된 잔열을 통해 2차 발전을 수행하는 복수의 스팀터빈발전유닛을 더 포함하는 발전모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스팀터빈발전유닛은 다른 스팀터빈발전유닛과의 사이에 스팀의 우회경로를 형성하는 발전모듈.
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