KR101938075B1 - Power generation system - Google Patents

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KR101938075B1
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이준호
함진기
김범주
이철희
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한국전력공사
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Abstract

According to the present invention, a power generation system is applied to a ship having a consumption device to consume evaporated gas to generate electricity, and comprises: a power generation unit generating power by driving a turbine with a circulating working fluid; and an evaporation unit evaporating liquefied gas through heat exchange by being supplied with a portion of the circulating working fluid to supply evaporated gas to the consumption device.

Description

발전 시스템{Power generation system}Power generation system

본 발명은 발전 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a power generation system.

근래, LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다.In recent years, consumption of liquefied gas such as LNG (Liquefied Natural Gas) and LPG (Liquefied Petroleum Gas) has been rapidly increasing worldwide.

액화가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG나 LPG 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소하므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.The liquefied gas is transported in a gaseous state via land or sea gas piping, or in a liquefied state and stored in a liquefied gas carrier to a distant consumer. Liquefied gas such as LNG or LPG is obtained by cooling natural gas or petroleum gas at a cryogenic temperature, and its volume is considerably reduced than when it is in a gaseous state, so it is very suitable for long distance transportation through sea.

액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소비처에 이 액화가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크를 포함한다. 이와 같이 극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련된 해상 구조물의 예로서는 액화가스 운반선 이외에도 LNG RV (Regasification Vessel)와 같은 선박이나 LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit) 등을 들 수 있다.The liquefied gas carrier is for carrying the liquefied gas and operating the sea to unload the liquefied gas to the land use consumer and, for this purpose, includes a storage tank capable of withstanding the cryogenic temperature of the liquefied gas. Examples of the offshore structure having the storage tank capable of storing the liquefied gas at such a low temperature state include ships such as LNG RV (Regasification Vessel) and LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit) in addition to liquefied gas carrier.

LNG RV는 자력 항해 및 부유 가능한 액화가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG, FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화 천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화 천연가스를 기화시켜 육상 소비처에 공급한다,The LNG RV is a liquefied natural gas (LNG) regeneration facility installed on a self-propelled and floating liquefied gas carrier. LNG and FSRU store liquefied natural gas unloaded from an LNG carrier offshore at sea, The natural gas is vaporized and supplied to the land use consumer,

액화가스는 기화온도가 -160°C 미만이며, 액화가스를 연료로 사용하기 위해서는 기화기나 히터가 필수적이다. 그러나, 액화가스를 기화시키기 위하여, 기화기나 히터에 열에너지를 공급하기 위해서 전기 등의 에너지가 많이 소모되는 문제점이 있었다.The liquefied gas has a vaporization temperature of less than -160 ° C, and a vaporizer or heater is necessary to use the liquefied gas as fuel. However, in order to vaporize the liquefied gas, energy such as electricity is consumed to supply heat energy to the vaporizer and the heater.

따라서, 기화기나 히터에 사용되는 열원을 보다 효율적으로 공급할 수 있는 장치 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop a device capable of more efficiently supplying a heat source used in a vaporizer or a heater.

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 액화가스를 기화시키기 위하여, 기화기나 히터의 열원을 발전유닛을 순환하는 작동유체로부터 제공받음으로써, 에너지를 보다 효율적으로 사용할 수 있는 발전 시스템을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve these problems, and it is an object of the present invention to provide a vaporizing apparatus and a vaporizing apparatus which are capable of efficiently using energy by supplying a heat source of a vaporizer or a heater from a working fluid circulating the power generating unit To provide a power generation system capable of generating electricity.

본 발명의 과제는 냉각부로 공급되는 작동유체 중의 일부가, 기화가스를 소비하는 선박에 연료공급을 위한 기화기, 히터의 열원으로 사용되어 작동유체의 온도를 하강시킴으로써, 냉각부의 냉매의 공급량을 크게 줄일 수 있는 발전 시스템을 제공한다.A part of the working fluid supplied to the cooling section is used as a heat source of a vaporizer and a heater for supplying fuel to a ship consuming vaporized gas to lower the temperature of the working fluid so that the amount of refrigerant supplied to the cooling section is greatly reduced To provide a power generation system capable of generating electricity.

또한, 기화가스를 소비하는 소비장치의 배출가스가 가열부를 통해, 순환라인을 유동하는 작동유체를 가열시키는 열원으로 활용되고, 가열된 작동유체가 터빈을 구동하여, 전력을 생산할 수 있어, 에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 발전 시스템을 제공한다.Further, the exhaust gas of the consuming device consuming the vaporized gas is utilized as a heat source for heating the working fluid flowing in the circulation line through the heating portion, and the heated working fluid can drive the turbine to generate electric power, Thereby providing a power generation system that can be used efficiently.

일 예에서 본 발명에 따른 기화가스를 소비하는 소비장치를 구비한 선박에 적용되어 전기를 생산하는 발전 시스템은 순환되는 작동유체에 의한 터빈의 구동으로 발전하는 발전유닛과, 소비장치로 기화가스를 공급하기 위해, 순환되는 작동유체 중의 일부를 공급받아, 열교환을 통해 액화가스를 기화시키는 기화유닛을 포함한다.In one example, a power generation system that is applied to a ship having a consuming device consuming vaporized gas according to the present invention and produces electricity includes a power generation unit that generates power by driving a turbine by circulating working fluid, And a gasification unit for supplying a part of the working fluid to be circulated and vaporizing the liquefied gas through heat exchange.

이에 따라, 액화가스를 기화시키기 위하여, 기화기나 히터의 열원을 발전유닛을 순환하는 작동유체로부터 제공받음으로써, 에너지를 보다 효율적으로 사용할 수 있다.Thus, in order to vaporize the liquefied gas, energy can be used more efficiently by supplying the heat source of the vaporizer or the heater from the working fluid circulating the power generation unit.

또한, 냉각부로 공급되는 작동유체 중의 일부가, 기화가스를 소비하는 선박에 연료공급을 위한 기화기, 히터의 열원으로 사용되어 작동유체의 온도를 하강시킴으로써, 냉각부의 냉매의 공급량을 크게 줄일 수 있어, 냉각부의 크기가 비대해지는 것을 방지할 수 있다.Part of the working fluid fed to the cooling section is used as a heat source for the vaporizer and the heater for supplying fuel to the vessel consuming the vaporized gas so that the temperature of the working fluid is lowered so that the supply amount of the cooling medium in the cooling section can be greatly reduced, The size of the cooling part can be prevented from becoming large.

또한, 기화가스를 소비하는 소비장치의 배출가스가 가열부를 통해, 순환라인을 유동하는 작동유체를 가열시키는 열원으로 활용되고, 가열된 작동유체가 터빈을 구동하여, 전력을 생산할 수 있어, 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다.Further, the exhaust gas of the consuming device consuming the vaporized gas is utilized as a heat source for heating the working fluid flowing in the circulation line through the heating portion, and the heated working fluid can drive the turbine to generate electric power, And can be used efficiently.

도 1은 본 발명의 발전 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1을 보다 세부적으로 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic view showing a power generation system of the present invention.
Fig. 2 is a schematic diagram for explaining Fig. 1 in more detail.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the difference that the embodiments of the present invention are not conclusive.

일반적으로, 기존의 소비장치(90)의 경우, 폐열을 이용하여 터빈(30)을 구동하나, 본 실시예에 따른 발전 시스템은 소비장치(90)의 폐열을 이용하여, 발전유닛(100)의 터빈(30)을 구동시킴과 동시에, 발전유닛(100)의 작동유체의 열원으로 가스선박의 액화가스를 기화시키고, 기화가스를 가열하는데, 사용될 수 있다.Generally, in the case of the conventional consuming device 90, the power generation system according to the present embodiment uses the waste heat of the consuming device 90 to drive the turbine 30 using the waste heat, It can be used to drive the turbine 30 and to vaporize the liquefied gas of the gas vessel and heat the vaporized gas with the heat source of the working fluid of the power generation unit 100.

도 1은 본 발명의 발전 시스템을 나타낸 개략도이며, 도 2는 도 1을 보다 세부적으로 설명하기 위한 개략도이다. 본 실시예에 따른 발전 시스템의 특징을 이하에서 보다 상술한다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 발전 시스템은 기화가스를 소비하는 소비장치(90)를 구비한 선박에 적용되어 전기를 생산하는 발전 시스템으로서, 발전유닛(100)과, 기화유닛(200)을 포함한다.Fig. 1 is a schematic view showing a power generation system of the present invention, and Fig. 2 is a schematic diagram for explaining Fig. 1 in more detail. Features of the power generation system according to the present embodiment will be described in more detail below. 1, the power generation system is a power generation system that is applied to a ship having a consuming device 90 consuming vaporized gas to produce electricity, and includes a power generation unit 100 and a vaporization unit 200 do.

여기에서의, 소비장치(90)는 엔진, 보일러 등이 될 수 있으며, 기화가스를 소비하는 구성이면 모든 만족한다. Here, the consuming device 90 may be an engine, a boiler, or the like, and satisfies all requirements for consuming vaporized gas.

선박은 가스엔진 및 가스터빈을 사용하는 선박일 수 있으며, LNG 운반선, LNG 벙커링선, 가스추진선, FSRU와 같이 액화가스 카고탱크나 연료탱크를 구비할 수 있다.The vessel may be a vessel using gas engines and gas turbines and may be equipped with liquefied gas cargo tanks or fuel tanks such as LNG carriers, LNG bunker lanes, gas propulsion lanes, FSRUs.

발전유닛(100)은 순환되는 작동유체에 의한 터빈(30)의 구동으로 발전할 수 있다. 발전유닛(100)은 작동유체를 압축하는 압축부(10)와, 압축부(10)에서 배출된 작동유체를 가열하고, 가열된 작동유체를 터빈(30)으로 공급하는 가열부(20)와, 터빈(30)에서 배출된 작동유체를 냉각하는 냉각부(40)를 포함할 수 있다. 발전유닛(100)은 순환라인(101)을 더 포함할 수 있으며, 순환라인(101)에는 압축부(10), 가열부(20), 터빈(30), 냉각부(40)가 배치되어, 순환라인(101)을 따라, 유동하는 작동유체를 압축, 가열, 팽창, 냉각시키도록 구성될 수 있다. 여기에서의, 작동유체는 이산화탄소를 포함할 수 있다.The power generation unit 100 can generate power by driving the turbine 30 by the circulating working fluid. The power generation unit 100 includes a compression section 10 for compressing the working fluid, a heating section 20 for heating the working fluid discharged from the compression section 10 and supplying the heated working fluid to the turbine 30, And a cooling unit 40 for cooling the working fluid discharged from the turbine 30. The power generation unit 100 may further include a circulation line 101. The compression section 10, the heating section 20, the turbine 30, and the cooling section 40 are disposed in the circulation line 101, May be configured to compress, heat, expand, and cool the flowing working fluid along the circulation line (101). Here, the working fluid may include carbon dioxide.

가열부(20)는 가열 열교환기(21)를 포함할 수 있으며, 가열 열교환기(21)는 소비장치(90)에서 배출된 배출가스 중의 적어도 일부를 공급받아, 열교환을 통해서, 작동유체인 이산화탄소를 가열시켜, 발전기(G)를 구동시키는 터빈(30)에 공급시키도록 구성될 수 있다. 일예로, 발전기(G)로부터 생산한 전기에너지는 선박의 전력으로 공급될 수 있다. 이는, 소비장치(90)의 배기가스에 포함된 고온의 폐열을 회수하여 터빈(30)을 작동시킴으로써 선박에 필요한 전력을 생산할 수 있는 장점이 있다.The heating unit 20 may include a heating heat exchanger 21. The heating heat exchanger 21 receives at least a portion of the exhaust gas discharged from the consuming device 90 and performs heat exchange to remove carbon dioxide And supplies it to the turbine 30 that drives the generator G. For example, the electric energy produced by the generator G can be supplied as power of the ship. This is advantageous in that the high-temperature waste heat contained in the exhaust gas of the consuming device 90 is recovered and the turbine 30 is operated to produce power required for the ship.

도 2 에 도시된 바와 같이, 소비장치(90)는 엔진(91) 및 보일러(92) 등일 수 있으며, 엔진(91), 보일러(92) 등에서 배출된 고온의 배기가스의 열원을 통해, 작동유체는 가열된 후, 터빈(30)으로 공급될 수 있다.2, the consuming device 90 may be an engine 91, a boiler 92, or the like, and may be connected to a working fluid (not shown) through a heat source of hot exhaust gas discharged from the engine 91, the boiler 92, May be heated and then supplied to the turbine 30.

일예로, 가열부(20)는 복수 개의 가열 열교환기(21,22)를 포함할 수 있으며, 가열 열교환기는 엔진(91)에서 배출된 배기가스와, 작동유체를 열교환시키는 제1 가열 열교환기(22)와, 보일러(92)에서 배출된 배기가스와, 작동유체를 열교환시키는 제2 가열 열교환기(21)를 포함할 수 있다.For example, the heating unit 20 may include a plurality of heating heat exchangers 21 and 22, and the heating heat exchanger may include a first heating heat exchanger (not shown) that exchanges exhaust gas discharged from the engine 91, And a second heat exchanger 21 for exchanging heat between the exhaust gas discharged from the boiler 92 and the working fluid.

발전유닛(100)은 복열부(50)를 더 포함할 수 있다. 복열부(50)는 압축부(10)에서 배출되어 가열부(20)로 유입되기 전의 작동유체와, 터빈(30)에서 배출되어 냉각부(40)로 유입되기 전의 작동유체를 서로 열교환시키도록 구성될 수 있다.The power generation unit 100 may further include a recovery unit 50. The returning unit 50 is configured to heat the working fluid before being discharged from the compression unit 10 and flowing into the heating unit 20 and the working fluid discharged from the turbine 30 and before being introduced into the cooling unit 40 Lt; / RTI >

순환라인(101)을 따라 유동하는 작동유체는 압축부(10)를 통해 압축된 후, 저온측 복열부(50)를 지나, 가열부(20)에서 열원을 공급받아, 작동유체를 가열 시킨 후, 터빈(30)을 구동하고, 고온측 복열부(50)에서 열교환 후, 작동유체 중의 일부가 기화유닛(200)으로 공급될 수 있다.The working fluid flowing along the circulation line 101 is compressed through the compression unit 10 and then supplied to the heating unit 20 through the low temperature side heat recovery unit 50 to heat the working fluid And the turbine 30, and after the heat exchange in the high temperature side heat recovery unit 50, a part of the working fluid can be supplied to the vaporization unit 200. [

기화유닛(200)은 순환되는 작동유체 중의 일부를 공급받아, 열교환을 통해 액화가스를 기화시키도록 구성될 수 있다. 일예로, 액화가스는 기화온도가 -160°C 미만일 수 있다. 액화가스는 액화천연가스를 포함할 수 있다. 소비장치(90)의 연료로 사용하기 위해서, 기화유닛(200)은 액화가스를 기화시켜, 소비장치(90)에 기화가스로 공급하기 위해 마련될 수 있다.The vaporizing unit 200 may be configured to receive a portion of the circulating working fluid and to vaporize the liquefied gas through heat exchange. For example, the liquefied gas may have a vaporization temperature of less than -160 ° C. The liquefied gas may comprise liquefied natural gas. In order to use the fuel as the fuel of the consuming device 90, the vaporizing unit 200 may be provided for vaporizing the liquefied gas and supplying it as vaporizing gas to the consuming device 90. [

기화유닛(200)은 순환라인(101) 상의, 터빈(30)의 하측, 냉각부(40)의 상측에 마련될 수 있다.The vaporization unit 200 may be provided on the circulation line 101, on the lower side of the turbine 30, or on the upper side of the cooling section 40.

도 1 내지 2에 기화유닛(200)이 고온측 복열부(50)의 하류에 배치하였으나, 이에 한정하지 않고, 기화유닛(200)은 고온측 복열부(50)의 상류에 배치된 구성도 가능하다.Although the vaporizing unit 200 is disposed downstream of the high temperature side heat recovery unit 50 in FIGS. 1 and 2, the vaporization unit 200 may be disposed upstream of the high temperature side heat recovery unit 50 Do.

기화유닛(200)은 터빈(30)에서 배출된 작동유체를 냉각부(40)로 유입시키기 전에, 작동유체 중의 일부를 기화유닛(200)으로 공급시키는 구성이면 모두 만족하다. 기화유닛(200)은 복열부(50)에서 배출되어 냉각부(40)로 유입되기 전의 작동유체 중의 일부를 공급받아, 열교환을 통해 액화가스를 기화시켜, 기화가스를 소비장치(90)로 공급하도록 구성될 수 있다.The vaporizing unit 200 is all satisfactory if it is configured to supply a part of the working fluid to the vaporizing unit 200 before the working fluid discharged from the turbine 30 is introduced into the cooling unit 40. [ The vaporizing unit 200 receives part of the working fluid discharged from the returning unit 50 and before entering the cooling unit 40 and vaporizes the liquefied gas through heat exchange to supply vaporized gas to the consuming device 90 .

순환라인(101)을 따라 유동하는 작동유체는 기화유닛(200)으로 공급된 후, 저장탱크(80)로부터 공급받은 액화가스를 열교환 시킨 후, 압축부(10)로 공급될 수 있다. The working fluid flowing along the circulation line 101 may be supplied to the gasification unit 200 and then to the compression unit 10 after heat exchange of the liquefied gas supplied from the storage tank 80.

기화유닛(200)은, 제1 열교환부(210)를 포함할 수 있다. 제1 열교환부(210)는 기화유닛(200)으로 공급된 작동유체 중의 적어도 일부를 공급받아, 열교환을 통하여, 액화가스가 저장된 저장탱크(80)로부터 공급받은 액화가스를 기화시키도록 구성될 수 있다. The vaporization unit 200 may include a first heat exchange unit 210. The first heat exchanging unit 210 may be configured to receive at least a portion of the working fluid supplied to the vaporizing unit 200 and to vaporize the liquefied gas supplied from the storage tank 80 storing the liquefied gas through heat exchange have.

액화가스는 제1 열교환부(210)를 통해, 기화가스로 상변화되어, 소비장치(90)로 공급될 수 있다. The liquefied gas can be phase-changed into vaporized gas through the first heat exchanging section 210 and supplied to the consuming device 90.

여기에서의, 소비장치(90)는 엔진(91), 보일러(92)일 수 있으며, 엔진(91)은 선박을 추진하기 위한 추진용 엔진, 선박 내 전력사용을 위한 발전용 엔진일 수 있다. 선박 내 사용되는 엔진이면 모든 적용이 가능하다. Here, the consuming device 90 may be an engine 91, a boiler 92, and the engine 91 may be a propulsion engine for propelling a ship, or a power generation engine for use in ship power. All applications are possible if the engine is used in a ship.

일예로, 액화가스는 제1 열교환부(210)를 통해, 기화가스로 상변화되어, 엔진(91), 보일러(92)에 각각 분기되어 공급될 수 있다.For example, the liquefied gas may be phase-changed into vaporized gas through the first heat exchanging unit 210, and may be branched and supplied to the engine 91 and the boiler 92, respectively.

일예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진(91) 또는 보일러(92)로 공급되는 기화가스의 양을 조절하기 위하여, 기화가스가 엔진(91)이나, 보일러(92)로 분기되는 연결지점 상에 각각의 밸브부가 설치될 수 있다.2, in order to regulate the amount of the gasified gas supplied to the engine 91 or the boiler 92, the gasified gas is supplied to the engine 91 or to the boiler 92, Each of the valve portions may be provided.

작동유체는 제1 열교환부(210)를 통해, 열교환한 후, 압축부(10)로 공급될 수 있다.The working fluid can be supplied to the compression section 10 after heat exchange through the first heat exchange section 210.

기화유닛(200)은, 제2 열교환부(220)를 더 포함할 수 있다. 제2 열교환부(220)는 제1 열교환부(210)와 구별되게 구비될 수 있으며, 기화유닛(200)으로 공급된 작동유체 중의 적어도 일부를 공급받아, 열교환을 통해서, 액화가스가 저장된 저장탱크(80)로부터 공급받은 액화가스를 기화시키도록 구성될 수 있다. The vaporization unit 200 may further include a second heat exchange unit 220. The second heat exchanging unit 220 may be provided separately from the first heat exchanging unit 210. The second heat exchanging unit 220 may receive at least a portion of the working fluid supplied to the vaporizing unit 200, To vaporize the liquefied gas supplied from the evaporator (80).

제2 열교환부(220)에 의하여, 상변화된 기화가스는 다시, 저장탱크(80)로 공급되거나, 또는 소비장치(90)로 공급될 수 있다. 제2 열교환부(220)에의하여, 상변화된 기화가스가 소비장치(90)로 공급되는 경우는, 제1 열교환부(210)의 작동 이상으로 소비장치(90)로 기화가스가 공급되지 않을 때에, 제2 열교환부(220)를 통해 열교환된 기화가스가 소비장치(90)로 공급되도록 구성될 수 있다.By the second heat exchanging section 220, the phase-change vaporization gas can be supplied to the storage tank 80 again, or supplied to the consuming device 90. When the phase-change vaporized gas is supplied to the consuming device 90 by the second heat exchanging part 220, when the vaporizing gas is not supplied to the consuming device 90 due to an operation error of the first heat exchanging part 210 , And the vaporized gas heat-exchanged through the second heat exchanging unit 220 may be supplied to the consuming device (90).

일예로, 제2 열교환부(220)를 통한 기화가스가 소비장치(90)인 엔진(91)으로 공급되는 경우는, 제 1 열교환을 통해 열교환된 기화가스가 소비장치(90)인 엔진(91)에 공급되지 않을 시, 작동하도록 구성될 수 있다. 여기에서의, 엔진(91)은 선박을 추진하기 위한 추진용 엔진, 선박 내 전력사용을 위한 발전용 엔진일 수 있다. 선박 내 사용되는 엔진이면 모든 적용이 가능하다For example, when the vaporized gas through the second heat exchanging section 220 is supplied to the engine 91 as the consuming device 90, the vaporized gas heat-exchanged through the first heat exchange is supplied to the engine 91 , It can be configured to operate. Here, the engine 91 may be a propulsion engine for propelling the ship, or a power generation engine for power use in the ship. All applications are possible if the engine is used in a ship

일예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 열교환부(220)를 통해 기화된 기화가스는, 저장탱크(80) 하역 시, 저장탱크(80)의 압력을 유지하기 위하여, 액화가스가 빠져나간 부피만큼 기화가스를 저장탱크(80)에 공급시키도록 구성될 수 있다.2, in order to maintain the pressure of the storage tank 80 at the time of unloading the storage tank 80, the vaporized gas vaporized through the second heat exchanging unit 220 is discharged And to supply the vaporized gas to the storage tank 80 by the amount of the off-gas.

일예로, 제2 열교환부(220)를 통해 기화된 기화가스는, 저장탱크(80) 하역 시, 사용되기 위하여, 추가탱크(미도시)에 수용될 수 있다.For example, the vaporized gas vaporized through the second heat exchanging portion 220 can be accommodated in an additional tank (not shown) for use in unloading the storage tank 80.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 기화유닛(200)은 제1 분기라인(102)을 더 포함할 수 있으며, 제1 분기라인(102)은 순환라인(101)에서 분기될 수 있다. 1 and 2, the vaporization unit 200 may further include a first branch line 102, and the first branch line 102 may be branched in the circulation line 101. In this case,

일예로, 제1 분기라인(102)은 순환라인(101) 상의 냉각부(40)의 상단에서 분기될 수 있다.For example, the first branch line 102 may be branched at the top of the cooling section 40 on the circulation line 101.

제1 분기라인(102)은 작동유체중의 일부를 제1 열교환부(210)와 제2 열교환부(220)로 각각 안내하고, 열교환 후에 제1 열교환부(210)와 제2 열교환부(220)에서 배출되는 작동유체를 다시, 순환라인(101)으로 안내하도록 구성될 수 있다.The first branch line 102 guides a part of the operating oil body to the first heat exchanging unit 210 and the second heat exchanging unit 220 and the first heat exchanging unit 210 and the second heat exchanging unit 220, To the circulation line (101) again.

제1 분기라인(102)에 제1 열교환부(210)와 제2 열교환부(220)가 각각 설치된 부위에 제1 및 2 밸브부(201,202)가 마련될 수 있다. 제1 및 2 밸브부(201,202)의 개폐에 따라, 작동유체는 제1 열교환부(210), 제2 열교환부(220)로 공급되는 작동유체의 양이 조절될 수 있다.The first and second valve portions 201 and 202 may be provided in the first branch line 102 at the portions where the first heat exchanging portion 210 and the second heat exchanging portion 220 are respectively installed. The amount of the working fluid supplied to the first heat exchanging part 210 and the second heat exchanging part 220 can be adjusted according to the opening and closing of the first and second valve parts 201 and 202.

일예로, 작동유체는 주로, 제1 열교환부(210)로 공급되게 제1 밸브부(201)가 개방될 수 있으며, 제1 열교환부(210)의 고장 시, 제2 밸브부(202)는 작동유체가 제2 열교환부(220)로 공급되도록 개방될 수 있다.For example, the working fluid can be mainly opened to the first heat exchanging part 210, and when the first heat exchanging part 210 fails, the second valve part 202 And the working fluid may be opened to be supplied to the second heat exchanging part 220.

일예로, 제1 밸브부(201)의 개방은 엔진(91) 또는 보일러(92)의 출력을 급격히 높여야 하는 경우, 제1 밸브부(201)의 개방정도가 최대한 열리도록 구성될 수 있다. 이 경우, 작동유체의 유량이 최대가 되게 하며, 제1 열교환부(210)를 거친 액화가스가 기화가스로 빠르게 상변화되어 엔진(91)이나 보일러(92)로 공급될 수 있다.For example, when the output of the engine 91 or the boiler 92 needs to be rapidly increased, the opening of the first valve unit 201 may be configured so that the opening degree of the first valve unit 201 is maximally opened. In this case, the flow rate of the working fluid is maximized, and the liquefied gas passing through the first heat exchanging section 210 can be quickly changed into the vaporized gas and supplied to the engine 91 or the boiler 92.

일예로, 저장탱크(80)에 액화가스를 열교환부(210,220)로 공급되도록, 공급량을 제어하는 밸브부(미도시)가 추가로 구비될 수 있으며, 밸브부(미도시)를 개방시켜, 소비장치(90)가 필요로 하는 출력에 적당한 기화가스를 신속하게 공급할 수 있도록 구성될 수 있다.For example, a valve unit (not shown) may be additionally provided to control the supply amount so that the liquefied gas is supplied to the heat exchange units 210 and 220 to the storage tank 80, and the valve unit (not shown) The device 90 can be configured to quickly supply a suitable vaporized gas to the output required by the device 90. [

이는, 순환라인(101)을 따라 유동한 작동유체는 제1 분기라인(102)을 따라 유동한 후, 제1 열교환부(210), 제2 열교환부(220)중의 적어도 하나를 통하여, 열교환을 한 후, 작동유체의 온도를 하강시키게 됨으로써, 압축기(10)에 유입되는 작동유체를 상온에 가깝게 맞출 수 있어, 냉각부(40)의 크기가 비대해지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.This is because the working fluid that has flowed along the circulation line 101 flows along the first branch line 102 and then is subjected to heat exchange through at least one of the first heat exchanging part 210 and the second heat exchanging part 220 The working fluid flowing into the compressor 10 can be brought close to the room temperature and the size of the cooling unit 40 can be prevented from being enlarged.

이는, 액화가스를 기화시키는 데 필요한 외부 열원을 최소화할 수 있고, 그에 따라 에너지를 절감할 수 있는 장점이 있다.This has the advantage that the external heat source necessary to vaporize the liquefied gas can be minimized, thereby saving energy.

본 실시예에 따른 발전시스템은 승온유닛(300)을 더 포함할 수 있다. 승온유닛(300)은 터빈(30)에서 배출되어 냉각부(40)로 유입되기 전의 작동유체 중의 일부를 공급받아, 열교환을 통하여, 액화가스가 저장된 저장탱크(80)로부터 공급받은 증발가스나, 액화가스의 하역 후, 저장탱크(80)에 채워져 있던 기화가스를 승온시키기 위하여, 승온 열교환부(310)를 구비할 수 있다.The power generation system according to the present embodiment may further include a temperature increase unit 300. The temperature raising unit 300 receives a part of the working fluid discharged from the turbine 30 before being introduced into the cooling unit 40 and is supplied with heat from the evaporation gas supplied from the storage tank 80 in which the liquefied gas is stored, After the liquefied gas is unloaded, the temperature rising heat exchanger 310 may be provided to raise the temperature of the vaporized gas filled in the storage tank 80.

여기서의 기화가스는, 저장탱크(80) 하역 시, 저장탱크(80)의 압력을 유지하기 위하여, 액화가스가 빠져나간 부피만큼의, 저장탱크(80)에 공급된 기화가스일 수 있다.The vaporized gas herein may be vaporized gas supplied to the storage tank 80 by a volume of the liquefied gas discharged to maintain the pressure of the storage tank 80 when the storage tank 80 is unloaded.

승온유닛(300)은 증발가스나, 기화가스는 승온 열교환부(310)를 통하여, 소비장치(90)인 엔진(91)으로 공급시킬 수 있다. The heating unit 300 can supply the evaporated gas or the vaporized gas to the engine 91 as the consuming device 90 through the temperature rising heat exchanger 310.

일예로, 액화가스의 액화온도는 -163의 극저온이므로, 액화가스는 -163 보다 약간만 높아도 쉽게 증발된다.. 저장탱크(80)내부로의 열 유입을 통해 발생하는 증발가스는 일종의 액화가스의 손실로서, 저장탱크(80) 내에 증발가스가 축적되면 저장탱크(80) 내의 압력이 과도하게 상승하여, 저장탱크(80)가 파손될 위험이 있으므로, 저장탱크(80) 내에서 발생하는 증발가스는 열교환 된 후, 엔진(91)으로 공급될 수 있다.For example, the liquefied gas is at a cryogenic temperature of -163, so that the liquefied gas is easily evaporated even if it is slightly higher than -163. The evaporated gas generated through the heat input into the storage tank 80 is a kind of liquefied gas loss When the evaporation gas accumulates in the storage tank 80, the pressure in the storage tank 80 excessively rises and there is a risk that the storage tank 80 is broken. Therefore, the evaporation gas generated in the storage tank 80 is heat- And then supplied to the engine 91.

이는, 증발가스와 액화가스를 엔진(91)의 연료로 공급할 수 있게 됨으로써, 엔진(91)을 경제적으로 운용할 수 있는 특징이 있다. This makes it possible to economically operate the engine 91 by being able to supply the evaporation gas and the liquefied gas to the fuel of the engine 91. [

일예로, 도 2 에 도시된 바와 같이, 증발가스나, 기화가스는 승온 열교환부(310)를 통하여, 선박의 에너지원을 위한 엔진(91)으로 공급되거나, 다시 저장탱크(80)로 공급되거나, 가스연소유닛(370)으로 공급되어 연소되도록 구성될 수 있다.For example, as shown in FIG. 2, the evaporation gas or the vaporized gas is supplied to the engine 91 for the energy source of the ship through the heat-up heat exchange unit 310, or to the storage tank 80 , And supplied to the gas combustion unit 370 and burned.

증발가스, 기화가스가 승온 열교환부(310)를 통하여, 저장탱크(80)로 재 공급될 시에는, 저장탱크(80)를 하역한 후, 유지보수를 목적으로 저장탱크(80)의 온도를 높이기 위하여, 열원으로 공급될 수 있다.When the evaporation gas and the vaporized gas are supplied again to the storage tank 80 through the temperature increase heat exchanger 310, the storage tank 80 is unloaded and then the temperature of the storage tank 80 Can be supplied as a heat source.

승온 열교환부(310)에는 불활성 가스 공급부(330), 건조공기 공급부(350)로부터의 가스 또는 건조공기가 주입될 수 있다. 승온 열교환부(310)를 거친 후의 불활성 가스와, 건조 공기는 다시 저장탱크(80) 내부로 공급될 수 있다.The heating heat exchanging unit 310 may be filled with gas or dry air from the inert gas supply unit 330 and the dry air supply unit 350. The inert gas and the dry air after passing through the temperature elevating heat exchanger 310 can be supplied into the storage tank 80 again.

이 경우, 저장탱크(80)를 하역한 후, 기화가스로 저장탱크(80)의 온도를 높인데 이어 불활성 가스나 건조공기로 저장탱크(80)의 온도를 높이기 위하여, 열원으로 사용될 수 있다. 일예로, 저장탱크(80)를 유지 보수하기 위하여, 불활성 가스 공급부(330)가 선박에 마련될 수 있으며, 불활성 가스는 승온 열교환부(310)를 거쳐, 가열된 후, 저장탱크(80)로 공급되어, 저장탱크(80) 내의 온도를 높임으로써, 관리자가 저장탱크(80) 내로 들어가 유지 및 관리가 가능하도록 구성될 수 있다.In this case, after the storage tank 80 is unloaded, it can be used as a heat source to raise the temperature of the storage tank 80 with vaporized gas and then to raise the temperature of the storage tank 80 with inert gas or dry air. For example, in order to maintain the storage tank 80, an inert gas supply unit 330 may be provided on the ship. The inert gas is heated via the temperature increase heat exchange unit 310 and then supplied to the storage tank 80 And can be configured to allow the manager to enter and maintain the storage tank 80 by raising the temperature in the storage tank 80. [

승온유닛(300)은 제2 분기라인(103)을 더 포함할 수 있으며, 제2 분기라인(103)은 제1 분기라인(102) 중의 작동유체 중의 적어도 일부를 승온 열교환부(310)로 안내하도록 구성될 수 있다. The temperature increasing unit 300 may further include a second branch line 103 and the second branch line 103 may guide at least a portion of the working fluid in the first branch line 102 to the temperature rising heat exchanging unit 310 .

제2 분기라인(103)에 승온 열교환부(310)가 설치된 부위에 제3 밸브부(303)가 마련될 수 있다. 제3 밸브부(303)의 개폐에 따라, 작동유체는 승온 열교환부(310)로 공급되는 작동유체의 양이 조절될 수 있다.The third valve unit 303 may be provided in the second branch line 103 at a position where the temperature increase heat exchanging unit 310 is installed. With the opening and closing of the third valve unit 303, the working fluid can be regulated in the amount of the working fluid supplied to the heating heat exchanging unit 310.

제2 분기라인(103)은 제1 분기라인(102)에 연결될 수 있으며, 작동유체가 승온 열교환부(310)를 통해, 열교환 후, 배출되는 작동유체는 순환라인(101)으로 공급되어, 압축부(10)로 안내될 수 있다. The second branch line 103 can be connected to the first branch line 102. The working fluid is supplied to the circulation line 101 through the temperature increase heat exchanger 310 and the discharged working fluid after the heat exchange, Can be guided to the part (10).

이는, 냉각부(40)로 공급되는 작동유체의 이산화탄소의 일부를 분기하여, 기화가스를 소비하는 선박에 연료공급을 위한 기화유닛(200), 승온유닛(300)의 열원으로 사용될 수 있어, 에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 특징이 있다.This can be used as a heat source of the vaporizing unit 200 and the heating unit 300 for supplying fuel to the ship consuming the vaporized gas by branching a part of the carbon dioxide of the working fluid supplied to the cooling unit 40, Can be efficiently used.

또한, 에너지를 보다 효율적으로 사용하기 위하여, 기화가스를 소비하는 소비장치(90)의 배출가스가 가열부(20)를 통해, 순환라인(101)을 유동하는 작동유체를 가열시키는 열원으로 활용되고, 가열된 작동유체가 터빈(30)을 구동하여, 전력을 생산할 수 있어, 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다.Further, in order to use energy more efficiently, the exhaust gas of the consuming device 90 consuming the vaporized gas is utilized as a heat source for heating the working fluid flowing through the circulation line 101 through the heating portion 20 , The heated working fluid drives the turbine 30 to produce electric power, so that energy can be efficiently used.

또한, 순환라인(101)을 따라 유동한 작동유체는 제1 분기라인(102), 제2 분기라인(103)을 따라 유동하여, 각각의 제1 열교환부(210), 제2 열교환부(220), 승온 열교환부(310) 중의 적어도 하나를 통하여, 열교환을 한 후, 작동유체의 온도를 하강시키게 됨으로써, 냉각부(40)의 냉매의 공급량을 크게 줄일 수 있어, 냉각부(40)의 크기가 비대해지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.The working fluid flowing along the circulation line 101 flows along the first branch line 102 and the second branch line 103 and flows through the first heat exchange section 210 and the second heat exchange section 220 And the temperature of the working fluid is lowered after the heat exchange through at least one of the temperature increase heat exchanger 310 and the temperature increase heat exchanger 310 so that the supply amount of the coolant in the cooling part 40 can be greatly reduced, There is an advantage that it can be prevented from becoming large.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

80: 저장탱크 90: 소비장치
100: 발전유닛 200: 기화유닛
300: 승온유닛80: Storage tank 90: Consumption device
100: power generation unit 200: vaporization unit
300: Heating unit

Claims (12)

기화가스를 소비하는 소비장치를 구비한 선박에 적용되어 전기를 생산하는 발전 시스템으로서,
순환되는 작동유체에 의한 터빈의 구동으로 발전하는 발전유닛; 및
상기 소비장치로 상기 기화가스를 공급하기 위해, 상기 순환되는 작동유체 중의 일부를 공급받아, 열교환을 통해 액화가스를 기화시키는 기화유닛;
을 포함하며,
상기 발전유닛은, 상기 작동유체를 압축하는 압축부, 상기 압축부에서 배출된 작동유체를 가열하고, 가열된 작동유체를 상기 터빈으로 공급하는 가열부, 및 상기 터빈에서 배출된 작동유체를 냉각하는 냉각부, 상기 압축부에서 배출되어 상기 가열부로 유입되기 전의 작동유체와, 상기 터빈에서 배출되어 상기 냉각부로 유입되기 전의 작동유체를 서로 열교환 시키는 복열부를 더 포함하고,
상기 기화유닛은, 상기 복열부에서 배출되어 상기 냉각부로 유입되기 전의 작동유체 중의 일부를 공급받는 발전 시스템.
A power generation system for generating electricity by being applied to a ship having a consuming device consuming vaporized gas,
A power generation unit that generates electricity by driving a turbine by a circulating working fluid; And
A vaporizing unit that receives a part of the circulating working fluid to vaporize the liquefied gas through heat exchange to supply the vaporizing gas to the consuming device;
/ RTI >
The power generation unit includes a compression unit for compressing the working fluid, a heating unit for heating the working fluid discharged from the compression unit, for supplying a heated working fluid to the turbine, and a cooling unit for cooling the working fluid discharged from the turbine Further comprising a cooling part, a recovery fluid discharged from the compression part before flowing into the heating part, and a working fluid discharged from the turbine before being introduced into the cooling part,
Wherein the vaporizing unit is supplied with a part of the working fluid discharged from the recovery unit and before being introduced into the cooling unit.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 기화유닛으로 공급된 작동유체는, 상기 기화유닛에서 상기 액화가스와 열교환된 후에 상기 압축부로 공급되는, 발전 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the working fluid supplied to the vaporizing unit is supplied to the compressor after heat exchange with the liquefied gas in the vaporizing unit. 청구항 1에 있어서,
상기 기화유닛은, 상기 기화유닛으로 공급된 작동유체 중의 적어도 일부를 공급받아, 열교환을 통해서, 상기 액화가스가 저장된 저장탱크로부터 공급받은 액화가스를 기화시키는 제1 열교환부를 포함하고,
상기 제1 열교환부에서 생성된 기화가스는, 상기 소비장치로 공급되는, 발전 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the vaporization unit includes a first heat exchange unit that receives at least a part of the working fluid supplied to the vaporization unit and vaporizes the liquefied gas supplied from the storage tank storing the liquefied gas through heat exchange,
And the vaporized gas generated in the first heat exchanger is supplied to the consuming device. 청구항 5에 있어서,
상기 기화유닛은, 상기 제1 열교환부와 구별되게 구비되되, 상기 기화유닛으로 공급된 작동유체 중의 적어도 일부를 공급받아, 열교환을 통해서, 상기 저장탱크로부터 공급받은 액화가스를 기화시키는 제2 열교환부를 더 포함하고,
상기 제2 열교환부에서 생성된 기화가스는, 저장탱크로 다시 공급되거나, 또는 상기 제1 열교환부의 작동 이상으로 상기 소비장치로 상기 기화가스가 공급되지 않을 때에, 상기 소비장치로 공급되는, 발전 시스템.The method of claim 5,
The vaporization unit is provided separately from the first heat exchange unit and receives at least a part of the working fluid supplied to the vaporization unit to vaporize the liquefied gas supplied from the storage tank through heat exchange, Further included,
Wherein the vaporizing gas generated in the second heat exchanging portion is supplied to the consuming device when the vaporizing gas is not supplied to the consuming device due to an abnormality in operation of the first heat exchanging portion, . 청구항 6에 있어서,
상기 발전유닛은, 상기 작동유체가 순환하는 순환라인을 더 포함하고,
상기 기화유닛은, 상기 순환라인에서 분기되되, 상기 순환라인 중의 작동유체 중의 일부를 상기 제1 열교환부와 상기 제2 열교환부로 안내하고, 열교환 후에 상기 제1 열교환부와 상기 제2 열교환부에서 배출되는 작동유체를 상기 순환라인으로 안내하는 제1 분기라인을 더 포함하는, 발전 시스템.The method of claim 6,
Wherein the power generation unit further includes a circulation line through which the working fluid circulates,
Wherein the vaporizing unit is branched from the circulation line and guides a part of the working fluid in the circulation line to the first heat exchanging unit and the second heat exchanging unit and discharges from the first heat exchanging unit and the second heat exchanging unit Further comprising a first branch line for directing a working fluid to the circulation line. 청구항 7에 있어서,
상기 저장탱크의 액화가스 하역 시, 상기 저장탱크 내의 압력 유지를 위하여 상기 액화가스의 일부를 제2열교환부에서 기화시켜, 상변화된 기화가스를 상기 저장탱크로 재 공급시키는 발전 시스템.The method of claim 7,
Wherein a part of the liquefied gas is vaporized in the second heat exchanger to maintain the pressure in the storage tank when the liquefied gas is unloaded from the storage tank, and the phase-changed vaporized gas is supplied again to the storage tank. 청구항 8에 있어서,
상기 터빈에서 배출되어 상기 냉각부로 유입되기 전의 작동유체 중의 일부를 공급받아, 열교환을 통해서, 상기 저장탱크로부터 공급받은 증발가스나, 기화가스를 승온시키는 승온 열교환부를 구비하는 승온유닛을 더 포함하고,
상기 승온유닛은, 상기 제1 분기라인 중의 작동유체 중의 적어도 일부를 상기 승온 열교환부로 안내하고, 열교환 후에 상기 승온 열교환부에서 배출되는 작동유체를 상기 순환라인으로 안내하기 위해, 상기 제1 분기라인에 연결되는 제2 분기라인을 더 포함하는, 발전 시스템.The method of claim 8,
And a temperature raising unit for raising a temperature of evaporation gas or vaporized gas supplied from the storage tank through heat exchange by receiving a part of the working fluid discharged from the turbine and flowing into the cooling unit,
The temperature raising unit is configured to guide at least a portion of the working fluid in the first branch line to the temperature raising heat exchanging unit and to guide the working fluid discharged from the temperature raising heat exchanging unit to the circulating line after heat exchange, Further comprising a second branch line coupled to the second branch line. 청구항 1에 있어서,
상기 가열부는, 상기 소비장치에서 배출된 배출가스 중의 적어도 일부를 공급받아, 열교환을 통해서, 상기 작동유체를 가열하는 가열 열교환기를 포함하는, 발전 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the heating section includes a heating heat exchanger that receives at least a part of the exhaust gas discharged from the consuming device and heats the working fluid through heat exchange. 청구항 1에 있어서,
상기 작동유체는 이산화탄소를 포함하는, 발전 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the working fluid comprises carbon dioxide. 청구항 1에 있어서,
상기 액화가스는 액화천연가스를 포함하는, 발전 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the liquefied gas comprises liquefied natural gas.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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