KR101903400B1 - 가스터빈발전장치 및 이를 이용한 증발가스 제어방법 - Google Patents

가스터빈발전장치 및 이를 이용한 증발가스 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 가스터빈발전장치는 액화가스 저장용기, 상기 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스를 과냉각된 액화가스를 이용하여 재응축하는 재응축기, 상기 재응축기에서 재응축된 액화가스를 기화시키는 기화기, 상기 기화기에서 기화된 액화가스가 유동하는 가스터빈 및 상기 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스를 압축하여 상기 가스터빈으로 공급하는 증발가스 압축기를 포함한다.

Description

가스터빈발전장치 및 이를 이용한 증발가스 제어방법{GAS TURBINE GENERATING APPARATUS AND SURPLUS BOG HANDLING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 가스터빈발전장치 및 이를 이용한 증발가스 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액화가스 저장용기의 수위 및 재응축기의 압력을 이용하여 증발가스 발생량을 선제적으로 판단하여 증발가스 압축기의 선제 구동 및 최소유량 확보를 할 수 있는 가스터빈발전장치 및 이를 이용한 증발가스 제어방법에 관한 것이다.
액화온도가 상압에서 -163℃의 극저온 LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃ 보다 높을 경우 증발된다. LNG 발전선의 LNG 저장탱크의 경우 단열처리가 되어 있기는 하지만, 외부의 열이 LNG에 지속적으로 전달되므로, LNG는 지속적으로 자연 기화되고 LNG 화물창 내에는 상당량의 증발가스(Boil-Off Gas, 이하 'BOG'라 한다)가 발생한다.
증발가스를 처리하기 위한 다양한 장치 및 연구가 진행되고 있고, 이 중에 하나로 증발가스를 재응축시키기 위한 재응축기를 통하여 다시 액화시킨 다음 이를 가스터빈의 발전용 연료로 사용하는 개념의 기술들이 공지되어 있다.
그러나 기존 시스템에 재응축기를 구비하더라도 재응축기에서 재응축될 수 있는 증발가스의 양이 한정되게 된다. 이를 해결하기 위하여 재응축기의 용량을 크게 하거나 복수 개의 재응축기를 구비할 수 있으나, 이 경우 전체 시스템의 구성이 커지고 복잡하게 구성될 수 밖에 없다.
또한, 증발가스과 과도하게 발생하는 특수한 상황을 고려하여 일반적으로 발생되는 증발가스의 양보다 큰 재응축기를 사용하는 것은 전체 시스템의 효율을 떨어뜨릴 수 있다.
이에 따라 일반적인 용량의 재응축기를 구비하고, 특수하게 증발가스가 많이 발생할 수 있는 상황에서 증발가스를 효율적으로 활용할 수 있는 방안이 필요하다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0089539호
본 발명의 기술적 과제는, 배경기술에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 과잉 공급되는 증발가스를 처리하기 위한 증발가스 압축기를 구비하고, 액화가스 저장용기의 수위 및 재응축기의 압력에 따라 증발가스 발생량을 선제적으로 판단하여 과잉 증발가스 처리를 위한 증발가스 압축기의 선제 시동 및 구동을 위한 최소유량을 쉽게 확보할 수 있는 가스터빈발전장치 및 이를 이용한 증발가스 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
기술적 과제를 해결하기 위해 안출된 본 발명의 가스터빈발전장치는 액화가스 저장용기, 상기 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스를 과냉각된 액화가스를 이용하여 재응축하는 재응축기, 상기 재응축기에서 재응축된 액화가스를 기화시키는 기화기, 상기 기화기에서 기화된 액화가스가 유동하는 가스터빈 및 상기 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스를 압축하여 상기 가스터빈으로 공급하는 증발가스 압축기를 포함한다.
그리고 상기 액화가스 저장용기에는 수위측정센서가 구비되고, 상기 재응축기에는 내부의 압력을 측정하는 압력센서가 구비되며, 상기 수위측정센서에서 측정된 수위에 따라 발생하는 증발가스의 발생량 및 상기 압력센서에서 측정되는 압력값에 따라 상기 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스의 상기 재응축기로의 유동량 및 상기 증발가스 압축기로의 유동량을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 또 다른 실시예의 가스터빈발전장치는 액화가스 저장용기, 상기 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스를 과냉각된 액화가스를 이용하여 재응축하는 재응축기, 상기 재응축기에서 재응축된 액화가스를 기화시키는 기화기, 상기 기화기에서 기화된 액화가스를 이용하여 발전을 하는 가스터빈 및 상기 재응축기에 연결되고, 압력조절밸브가 설치되는 압력조절배관, 상기 압력조절배관으로 배출되는 증발가스를 압축하여 상기 가스터빈으로 공급하는 증발가스 압축기를 포함할 수 있다.
그리고 상기 압력조절배관에 연결되고, 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스를 상기 압력조절배관으로 바이패스시키는 바이패스배관을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 증발가스 압축기에 구동시 필요한 최소유량 이상의 증발가스가 공급되도록 상기 바이패스배관의 증발가스 유동량을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 가스터빈발전장치를 이용한 증발가스 제어방법은 상기 액화가스 저장용기의 수위에 따른 증발가스 발생량을 설정하는 증발가스발생량 설정단계, 상기 액화가스 저장용기의 수위를 측정하는 수위측정단계, 측정된 수위에 따른 증발가스 발생량과 상기 재응축기의 증발가스 처리량을 비교하는 증발가스량 비교단계, 상기 증발가스량 비교단계에서 상기 재응축기의 증발가스 처리량보다 상기 증발가스 발생량이 많은 경우 상기 재응축기의 압력이 기설정된 시간 동안 증가하는지 판단하는 압력판단단계 및 상기 압력판단단계에서 압력이 증가하는 경우 상기 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스의 적어도 일부를 증발가스 압축을 위한 압축기로 공급을 증가시키는 증발가스 전환단계를 포함한다.
여기서, 상기 증발가스량 비교단계에서 상기 재응축기의 증발가스 처리량보다 상기 증발가스 발생량이 많은 경우 상기 증발가스 압축기의 시동을 거는 증발가스 압축기 시동단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 형태의 가스터빈발전장치를 이용한 과잉증발가스 처리방법은 상기 재응축기에서 상기 증발가스 압축기로 공급되는 증발가스 공급량을 측정하는 증발가스공급량 측정단계, 상기 증발가스 공급량이 상기 증발가스 압축기 구동의 최소유량인 설정유량 이상인지 판단하는 증발가스량 비교단계 및 상기 증발가스 공급량이 상기 설정유량보다 작은 경우 액화가스 저장용기에서 공급되는 증발가스를 상기 증발가스 압축기로 유동시키는 증발가스 전환단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 가스터빈발전장치 및 이를 이용한 증발가스 제어방법은 아래와 같은 효과가 있다.
첫째, 액화가스 저장용기의 수위 및 재응축기의 압력에 따라 과잉 증발가스의 발생여부에 대한 선제적인 판단을 할 수 있다. 따라서 과잉증발가스의 발생 초기단계에서 전체 시스템에 과잉증발가스의 처리를 위한 선제적인 조치를 취할 수 있다는 장점이 있다.
둘째, 특히 과잉증발가스의 처리를 위하여 과잉증발가스를 증발가스압축기로 압축하여 가스터빈으로 공급하는 경우, 압축기의 시동 후 정상적인 운전을 위한 충분한 시간을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
셋째, 또한 재응축기에서 증발가스 압축기로 공급되는 증발가스의 양이 압축기 구동을 위한 최소유량보다 적은 경우 액화가스 저장용기에서 지속적으로 발생하는 증발가스를 활용하여 손쉽게 구동을 위한 최소유량을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
이러한 본 발명에 의한 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 가스터빈 발전장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 가스터빈 발전장치의 과잉증발가스의 처리방법의 순서를 나타내는 순서도;
도 3은 본 발명의 제2일실시예에 따른 가스터빈 발전장치의 개략적인 구성도;
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 가스터빈 발전장치의 과잉증발가스의 처리방법의 순서를 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
아울러, 본 발명을 설명하는데 있어서, 전방/후방 또는 상측/하측과 같이 방향을 지시하는 용어들은 당업자가 본 발명을 명확하게 이해할 수 있도록 기재된 것들로서, 상대적인 방향을 지시하는 것이므로, 이로 인해 권리범위가 제한되지는 않는다고 할 것이다.
제1실시예
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 가스터빈발전장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 도1을 참조하면, 본 실시예의 가스터빈발전장치는 액화가스 저장용기(10), 재응축기(20), 기화기(30), 가스터빈(40) 및 증발가스 압축기(50)을 포함한다.
액화가스 저장용기(10)에는 액화가스가 수용된다. 일반적으로 액화가스 저장용기(10)는 수용된 액화가스의 기화를 막기 위한 단열 처리가 되지만, 수용된 증발가스의 일부는 증발을 하게 되고, 증발에 의하여 발생하는 증발가스(BOG: Boil of Gas)에 의하여 액화가스 저장용기(10) 내부의 압력이 증가하게 된다.
따라서 본 발명에서는 액화가스 저장용기(10) 내부의 압력을 설정된 압력 이하로 유지하기 위하여, 증발가스는 액화가스 저장용기(10)에서 배출되게 된다. 그리고 배출된 증발가스는 후술하는 재응축기(20) 또는 증발가스 압축기(50)로 유입된다.
한편, 액화가스 저장용기(10)에는 수위측정센서(11)가 구비된다. 수위측정센서(11)로는 액화가스 저장용기(10) 내부의 액화가스의 수위를 측정할 수 있는 공지된 다양한 방식의 센서가 사용될 수 있을 것이다.
수위측정센서(11)는 액화가스 저장용기(10) 내의 액화가스의 수위를 측정한다. 그리고 액화가스 저장용기(10)의 수위에 따른 증발가스의 발생량을 측정하여, 액화가스 저장용기(10)의 액화가스 수위별 증발가스가 발생하는 양에 대한 데이터를 확보한다.
그리고 확보된 액화가스 저장용기(10)의 액화가스 수위별 증발가스 발생 데이터는 후술하는 재응축기(20)에서의 압력과 함께 재응축기(20)의 처리용량 이상의 증발가스가 발생하고 있는지를 판단하는 지표로 사용된다.
재응축기(20)에서는 유입되는 증발가스를 액화가스 저장용기(10)에서 공급되는 극저온의 액화가스를 이용하여 응축을 시킨다. 그리고 응축된 증발가스 및 증발가스와 열교환한 액화가스는 재응축기(20)에서 배출되어 고압펌프(31)에서 가압된 후 기화기(30)로 유입된다.
한편, 재응축기(20)는 연결되는 액화가스 저장용기(10)의 개수, 공급되는 액화 LNG의 양 등을 고려하여 충분한 증발가스 처리 용량을 가지도록 설계되는 것이 일반적이다. 그러나 외부의 예측하지 못하는 상황에 따라 재응축기(20)의 처리 용량을 넘는 증발가스가 재응축기(20)로 공급되는 경우가 있다.
따라서 본 실시예에서의 재응축기(20)에는 재응축기(20) 내부의 압력을 측정하기 위한 압력센서(21)가 구비된다. 그리고 압력센서(21)를 통하여 재응축기(20) 내부의 압력이 증가하는지를 확인할 수 있다.
그러나 재응축기(20) 내부의 압력은 운전 중 다양한 요인에 의하여 가변될 수 있다. 따라서 재응축기(20)의 압력이 상승한다고 해서 재응축기 처리 용량 이상의 증발가스가 발생하였다고 단정을 지을 수 없다.
따라서 본 실시예에서는 재응축기(20)의 압력이 증가하고 있고, 앞서 설명한 액화가스 저장용기(10)의 수위측정센서(11)에서 측정된 수위에 따른 액화가스 저장용기(10)의 발생 증발가스의 양이 재응축기(20)에서의 처리 용량 이상이라는 2개의 조건하에서 증발가스의 발생량이 재응축기(20)에서의 증발가스 처리용량 이상이라고 판단을 한다.
구체적으로 액화가스 저장탱크(10) 및 재응축기(20)에는 제1증발가스라인(61) 및 제2증발가스라인(64)이 연결된다. 따라서 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되는 증발가스는 제1증발가스라인(61) 및 제2증발가스라인(64)를 순차적으로 통과하여 재응축기(20)로 유입된다.
제1증발가스라인(61) 및 제2증발가스라인(64)에는 각 라인을 유동하는 증발가스를 조절할 수 있는 밸브(61a, 64a)가 구비된다. 그리고 제1증발가스라인(61)에는 유동하는 증발가스를 압축하기 위한 별도의 압축기(62)가 구비될 수 있다.
기화기(30)는 재응축기(20)에서 배출되는 응축된 액화가스를 기화시키고, 기화기(30)에서 기화된 액화가스는 가스터빈(40)의 연료로 사용되고, 가스터빈(40)의 구동에 의하여 발전을 하게 된다.
한편, 기화기(30)와 가스터빈(40) 사이에는 가스터빈(40)의 효율을 높이기 위하여 기화된 액화가스를 가열하는 가열기(80)가 구비될 수 있고, 기화기(30)와 재응축기(20) 사이에는 유동하는 응축된 액화가스를 가압하기 위한 고압펌프(31)이 구비된다. 그리고 응축된 액화가스의 일부는 회수라인(32)을 통하여 다시 재응축기(20)로 유동할 수 있다.
가스터빈(40)은 공급되는 기화된 액화가스를 이용하여 발전을 한다. 본 실시예에서는 기화기(30)에서 배출되는 기화된 액화가스가 유동을 한다. 그리고 재응축기(20)에 과잉 증발가스가 공급되는 경우 후술하는 증발가스 압축기(50)를 통하여 가압된 증발가스가 연료원으로 공급될 수도 있다.
그리고 본 발명의 가스터빈 발전장치는 가스터빈(40)에서 배출되는 배기가스의 폐열을 회수하기 위한 별도의 열회수사이클(90)을 포함할 수 있다.
증발가스 압축기(50)는 액화가스 저장용기(10)에서 발생하는 증발가스를 압축하여 가스터빈(40)으로 공급한다. 특히 본 실시예에서는 재응축기(20) 내부의 압력 및 액화가스 저장용기(10)의 수위에 따라 후술하는 제어부(70)에서 재응축기(20)의 용량 이상의 증발가스가 발생한다고 판단되는 경우, 액화가스 저장용기(10)에서 발생하는 증발가스의 적어도 일부를를 재응축기(20)로 유동시키지 않고, 증발가스 압축기(50)으로 유동시킨다.
그리고 증발가스 압축기(50)에서 압축된 증발가스는 가열기(80)를 통과한 다음 가스터빈(40)으로 유입된다.
한편, 증발가스 압축기(50)는 액화가스 저장용기(10) 및 재응축기(20) 중 적어도 하나와 배관으로 연결될 수 있을 것이다. 따라서 재응축기(20) 용량 이상의 증발가스가 발생하면, 액화가스 저장용기(10)의 증발가스가 유입되거나, 재응축기(20) 내부의 증발가스가 유입될 수 있다.
본 실시예에서는 제3증발가스라인(63)을 더 포함한다. 제3증발가스라인(63)은 상기 설명한 것과 같이 재응축기(20) 및 액화가스 저장용기(10) 중 적어도 하나에 연결될 수 있지만, 본 실시예에서는 일단이 제1증발가스라인(61) 및 제2증발가스라인(64)가 만나는 지점에 연결된다. 그리고 타단은 증발가스 압축기(50)에 연결된다.
그리고 제1증발가스라인(61), 제2증발가스라인(64) 및 제3증발가스라인(63)이 만나는 지점에는 삼방밸브가 구비될 수도 있고, 본 실시예에서는 각 라인에 유동을 조절하기 위한 밸브(61a, 63a, 64a)가 구비된다.
제어부(70)로는 액화가스 저장용기(10)의 수위측정센서(11)에서 측정된 값 및 재응축기(20)의 압력센서(21)에서 측정된 값이 전달된다. 그리고 제어부(70)는 이를 통하여 제1증발가스라인(61), 제2증발가스라인(64) 및 제3증발가스라인(63)의 각 밸브(61a, 63a, 64a)의 개도를 조절하여, 액화가스 저장용기(10)에서 발생하는 증발가스의 재응축기(20)로의 유동량 및 증발가스 압축기(50)로의 유동량을 제어한다.
상기와 같이 본 발명의 제1실시예의 전체적인 구성을 설명하였고, 이하 본 발명의 제1실시예의 가스터빈발전장치를 통하여 증발가스를 처리하는 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 가스터빈발전장치를 이용한 과잉증발가스 처리방법의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에서의 증발가스 처리방법은 증발가스 발생량 설정단계(S10), 수위측정단계(S20), 증발가스량 비교단계(S30), 증발가스 압축기 시동단계(S40), 압력판단단계(S50), 증발가스전환단계(S60)을 포함한다.
증발가스 발생량 설정단계(S10)는 액화가스 저장용기(10)의 수위에 따른 증발가스 발생량을 설정한다. 액화가스 저장용기(10)에 연료가 채워지거나, 연료가 외부로 공급되는 경우 수위가 가변적이고, 이에 따라 정확한 증발가스의 발생량이 산정되지 않을 수 있다.
따라서 액화가스가 유입 또는 유출되지 않는 상태에서의 증발가스 발생량을 미리 측정을 하여 특정 수위에서 발생하는 증발가스 양에 대한 데이터를 확보한다.
액화가스 수위측정단계(S20)는 수위측정센서(11)를 통하여 액화가스 저장탱크(10)의 수위를 측정한다. 그리고 측정된 수위 및 증발가스 발생량 설정단계(S10)의 데이터를 활용하여 발생하는 증발가스의 양을 확보한다.
증발가스량 비교단계(S30)에서는 수위측정단계(S20)에서 확보된 액화가스 저장용기(10)의 증발가스 발생량과 재응축기(20)의 증발가스 처리량을 비교한다. 그리고 액화가스 저장용기(10)의 증발가스 발생량이 작은 경우, 일정 시간 간격으로 수위측정단계(20) 및 증발가스량 비교단계(S30)의 과정을 반복한다.
한편, 증발가스 압축기(50)로 사용되는 압축기는 일반적으로 시동 후 사용을 위하여 일정 시간을 필요로 한다. 따라서 본 실시예에서는 증발가스량 비교단계(S30)에서 증발가스의 발생량이 재응축기(20) 처리 용량 이상이라고 판단되는 경우 증발가스 압축기(50)를 선제적으로 시동을 하는 증발가스 압축기 시동단계(S40)를 더 포함할 수 있다.
그리고 액화가스 저장용기(10)의 증발가스 발생량이 큰 경우, 압력판단단계(S50)가 수행된다.
압력판단단계(S50)에서는 증발가스량 비교단계(S30)에서 액화가스 저장용기(10)의 증발가스 발생량이 큰 경우 재응축기(20)의 압력센서(21)을 통하여 재응축기(20) 내부의 압력이 지속적으로 증가하는지를 판단한다.
한편, 재응축기(20) 내부의 압력은 액화가스 저장용기(10)에서 재응축기(20)의 처리용량 이상의 증발가스가 공급되는 경우 지속적으로 증가하는 것이 일반적이다. 그러나 재응축기(20) 운전 중 압력은 상승 및 하강을 반복할 수 있고, 이에 따라 본 실시예에서는 액화가스 저장용기(10)의 수위에 따른 증발가스 발생량 및 재응축기(20) 내부 압력의 증가여부에 따라 과잉증발가스가 공급되고 있는지를 판단하게 된다.
즉, 압력판단단계(S50)에서 재응축기(20) 내부의 압력이 증가하고 있지 않는 경우 과잉 증발가스 공급이 이루어 지지 않고 있다고 판단하고, 다시 수위측정단계(S20)이 수행되게 된다.
그리고 압력판단단계(S50)에서 압력이 증가하고 있으면 과잉 증발가스공급이 이루어지고 있고, 이에 따라 재응축기(20) 내부의 압력이 증가하고 있다고 판단을 한다. 그리고 이에 따라 증발가스 전환단계(S60)이 수행되게 된다.
증발가스 전환단계(S60)은 액화가스 저장용기(10)에서 발생하는 증발가스의 적어도 일부를 증발가스 압축기(50)로 공급한다. 즉 액화가스 저장용기(10)에서 발생하는 증발가스의 전부를 증발가스 압축기(50)로 공급하고, 재응축기(20)로의 공급을 중단할 수 있다. 또한 액화가스 저장용기(10)에서 발생하는 증발가스의 일부는 증발가스 압축기(50)로 공급하고, 나머지는 재응축기(20)로 공급할 수도 있을 것이다.
구체적으로 제어부(70)에서는 제2증발가스라인(64)의 밸브(64a)를 차단하거나, 개도를 줄이고, 제3증발가스라인(63)의 밸브(63a)를 개방하거나, 개도를 증가시킨다.
그리고 증발가스 압축기(50)에서 압축 및 가열기(80)에서 가열된 다음 가스터빈(40)으로 공급되게 된다.
결론적으로 본 실시예에서는 액화저장탱크(10)의 수위 및 이에 따른 증발가스발생량에 대한 데이터 및 재응축기(20)의 압력에 대한 데이터를 활용하여 과잉증발가스 발생 여부 및 이의 처리를 위한 증발가스 압축기의 시동여부를 결정한다.
따라서 과잉증발가스 발생시 증발가스 압축기(50)를 통하여 처리를 하기 위한 선제적인 조치가 가능하다는 장점이 있다.
제2실시예
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 가스터빈 발전장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시예의 설명에 있어서, 상기 설명한 제1실시예와 동일한 부분은 설명을 생략하고, 이하 차이점을 중심으로 설명한다.
제1실시예에서의 제1증발가스배관(61), 제2증발가스배관(64) 및 제3증발가스배관(63)은 제1증발가스배관(161), 압력조절배관(163), 바이패스배관(164)로 대체된다.
즉, 본 실시예에서는 액화가스 저장용기(10)에서 배출되는 증발가스는 제1증발가스배관(61)을 통하여 재응축기(20)로 유입된다. 그리고 재응축기(20)의 처리용량 이상의 증발가스는 압력조절배관(163)을 통하여 증발가스 압축기(50)로 유동한다. 그리고 압력조절배관(163)에는 압력조절밸브(163a)가 설치된다.
따라서 재응축기(20)의 압력이 기 설정된 압력 이상이 되면, 압력조절배관(163a)이 개방되고, 재응축기(20) 내부의 처리 용량 이상의 증발가스는 증발가스 압축기(50)로 유동하게 된다.
한편, 압력조절밸브(163a)는 재응축기(20)의 압력이 설정압력 이상인 경우 자동으로 개방될 수 있도록 구비된다. 그러나 상기 제1실시예와 같이 압력센서(21)를 구비하여, 재응축기(20) 내부의 압력을 측정하고, 측정된 압력이 설정 압력 이상인 경우 개방되도록 구비될 수도 있을 것이다.
한편, 일반적으로 증발가스 압축기(50)로 사용되는 압축기의 경우 정상적인 구동을 위하여 일정 유량 이상의 유체가 공급이 되어야 한다. 그러나 재응축기(20)의 압력이 급속하게 증가하지 않는 경우 재응축기(20)에서 공급되는 증발가스량이 증발가스 압축기(50)의 구동을 위한 최소유량보다 적게 된다.
따라서 본 실시예에서는 제1증발가스배관(161) 및 압력조절배관(164)를 연결하는 바이패스배관(164) 및 이를 개방하기 위한 밸브(164a)가 구비된다.
제어부(70)는 재응축기(20)에서 증발가스 압축기(50)로 유동하는 증발가스량과 증발가스 압축기(50) 구동을 위한 최소유량으로 설정된 설정유량 이하인 경우 바이패스배관(164)의 밸브(164a)를 개방하여 액화가스 저장용기(10)에서 발생하는 증발가스가 재응축기(20) 및 증발가스 압축기(50)로 유동시킨다.
결국 증발가스 압축기(50)로는 재응축기(20)의 압력 증가에 따라 배출되는 증발가스 및 액화가스 저장용기(10)에서 배출되는 증발가스가 공급되어 증발가스 압축기(50) 구동에 필요한 증발가스의 최소유량을 빠른 시간에 공급할 수 있다는 장점이 있다.
도 4는 본 실시예에 따른 증발가스 제어방법의 순서를 나타내는 도면이다. 도4를 참조하면 본 실시에의 증발가스 제어방법은 증발가스공급량 측정단계(S110), 증발가스량 비교단계(S120) 및 증발가스 전환단계(S130)을 포함한다.
증발가스공급량 측정단계(S110)에서는 재응축기(20)에서 증발가스 압축기(50)으로 공급되는 증발가스의 양을 측정한다. 구체적으로 액화가스 저장용기(10)에서 제1증발가스공급배관(161)을 통하여 재응축기(20)로 공급되는 증발가스의 양이 재응축기(20)의 증발가스 처리용량보다 큰 경우 압력조절밸브(163a)가 개방된다. 그리고 재응축기(20)의 증발가스의 일부는 압력조절배관(163)을 통하여 증발가스 압축기(50)로 유입된다.
이때 일반적으로 사용되는 증발가스 압축기(50)의 경우 구동을 위한 최소유량이 설정되어 있고, 이 유량을 만족하는 적정량의 증발가스가 공급되는지를 확인하기 위하여 증발가스 압축기(50)로 유동하는 증발가스의 양을 측정하게 된다.
그리고 증발가스량 비교단계(S120)에서는 증발가스량 측정단계(S110)에서 측정된 증발가스의 양이 증발가스 압축기(50) 구동의 최소유량으로 설정되는 최소유량 이상인지를 판단한다.
재응축기(20)의 압력은 특수한 경우가 아니면 처리 용량 이상으로 급증하지 않는 것이 일반적이다. 따라서 증발가스량 측정단계(S110)에서는 증발가스 압축기(50)로 공급되는 증발가스량의 부족여부 나아가 설정유량을 만족시키기 위하여 추가로 필요한 증발가스의 양을 측정할 수 있을 것이다.
증발가스 전환단계(S130)에서는 재응축기(20)에서 증발가스 압축기(50)로 공급되는 증발가스의 양이 설정유량보다 적은 경우, 액화가스 저장용기(10)에서 재응축기(20)로 공급되는 증발가스의 적어도 일부를 증발가스 압축기(50)로 유동시킨다.
이를 위하여 상기 설명한 것과 같이 본 실시예에서는 제1증발가스 공급배관(161) 및 압력조절배관(163)을 연결하는 바이패스배관(164)이 구비된다. 그리고 제1증발가스 공급배관(161)을 유동하는 증발가스의 적어도 일부는 바이패스배관(164)를 통하여 증발가스 압축기(50)로 유동하게 된다.
즉 이 경우, 증발가스 압축기(50)로는 재응축기(20)의 압력 증가에 따라 압력조절배관(163)을 통하여 배출되는 증발가스 및 바이패스배관(164)를 통하여 유동하는 증발가스가 공급되게 된다. 재응축기(20)에서 공급되는 증발가스의 양이 적은 경우 증발가스 압축기(50)의 최소유량을 만족시키기 위하여 액화가스 저장탱크(10)의 증발가스가 바로 증발가스 압축기(50)로 공급되게 된다.
즉 본 실시예의 가스터빈발전장치의 과잉증발가스 처리방법은 과잉증발가스의 처리를 증발가스 압축기(50)로 하는 경우에 있어서, 액화가스 저장용기(10)에서 증발가스 압축기(50)로 유동하는 바이패스배관(164)를 구비하여, 재응축기(20)의 처리용량 이상의 증발가스 발생시 이를 처리하기 위한 증발가스 압축기의 최소유량을 쉽게 만족시킬 수 있다는 장점이 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.
10: 액화가스 저장용기 20: 재응축기
30:기화기 40: 가스터빈
50: 증발가스 압축기 61: 제1증발가스 공급배관
63: 제3증발가스 공급배관 64: 제2증발가스 공급배관
70: 제어부 80: 가열기
90: 열회수 사이클

Claims (8)

  1. 액화가스 저장용기;
    상기 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스를 과냉각된 액화가스를 이용하여 재응축하는 재응축기;
    상기 재응축기에서 재응축된 액화가스를 기화시키는 기화기;
    상기 기화기에서 기화된 액화가스가 유동하는 가스터빈; 및
    상기 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스를 압축하여 상기 가스터빈으로 공급하는 증발가스 압축기;
    를 포함하고,
    상기 액화가스 저장용기에는 수위측정센서가 구비되고,
    상기 재응축기에는 내부의 압력을 측정하는 압력센서가 구비되며,
    상기 수위측정센서에서 측정된 수위에 따라 발생하는 증발가스의 발생량이 상기 재응축기에서의 처리 용량 이상 임과 동시에 상기 압력센서에서 측정되는 상기 재응축기의 압력이 증가하는 경우 상기 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스의 일부를 상기 증발가스 압축기로 공급하는 제어부를 더 포함하는 가스터빈발전장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항의 가스터빈발전장치를 이용한 증발가스 제어방법에 있어서,
    상기 액화가스 저장용기의 수위에 따른 증발가스 발생량을 설정하는 증발가스발생량 설정단계;
    상기 액화가스 저장용기의 수위를 측정하는 수위측정단계;
    측정된 수위에 따른 증발가스 발생량과 상기 재응축기의 증발가스 처리량을 비교하는 증발가스량 비교단계;
    상기 증발가스량 비교단계에서 상기 재응축기의 증발가스 처리량보다 상기 증발가스 발생량이 많은 경우 상기 재응축기의 압력이 기설정된 시간 동안 증가하는지 판단하는 압력판단단계; 및
    상기 수위측정단계에서 측정되는 상기 액화가스 저장용기의 수위에 따라발생하는 증발가스의 발생량이 상기 재응축기의 증발가스 처리량보다 많은 경우와 동시에 상기 압력판단단계에서 압력이 증가하는 경우 상기 액화가스 저장용기에서 발생하는 증발가스의 적어도 일부를 증발가스 압축을 위한 압축기로 공급하는 증발가스 전환단계;
    를 포함하는 가스터빈발전장치의 가스터빈 발전장치를 이요한 증발가스 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 증발가스량 비교단계에서 상기 재응축기의 증발가스 처리량보다 상기 증발가스 발생량이 많은 경우 상기 증발가스 압축기의 시동을 거는 증발가스 압축기 시동단계를 더 포함하는 가스터빈 발전장치를 이용한 증발가스 제어방법.
  8. 삭제
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